Леса возобновляются и от семян и вегетативными способами — порослью от пней, отпрысками от корней и отводками от ветвей, прикрытых землей.
Деревья, стоящие на просторе и освещенные солнцем, начинают приносить семена очень рано: сосна, например, в 6—8 лет. Но в древостоях, где кроны стеснены в развитии и получают меньше света, плодоношение наступает позже, лет в 30—40, усиливается лет в 70—80 и особенно в 120—130 лет.
Много препятствий встречают деревья на своем длинном жизненном пути: губительное действие температурных крайностей и резких колебаний осадков, недостаток или, наоборот, избыток питательных веществ, конкуренцию других растений и гибельное влияние вредных насекомых и крупных представителей животного мира.
Но в процессе борьбы за существование деревья и кустарники, как и другие растения, вооружены, прежде всего, поразительным обилием семян. «Не существует ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо естественно размножается в такой прогрессии, что не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары покрыло бы всю землю». Это положение Дарвина подтверждается на каждом шагу.
Если бы сохранилось все потомство одного одуванчика, то десятое поколение его уже захватило бы всю сушу нашей планеты.
Кто, видя в старом лесу 500—600 сосен или елей на га, мог бы подумать, что такой лес появился в результате выпавших лет 150 тому назад 10—25 миллионов семян на га? А между тем в урожайный год именно такое количество семян может выпасть на га лесной почвы. Береза может принести даже свыше 100 миллионов семян на га. В борьбе с многочисленными разнообразными невзгодами, которые встречаются на длинном пути развития древостоев, деревья выработали способность приносить значительно больше семян, чем те количества, которыми пользуется человек при охраняемых им культурах леса. Поистине, «природа расточительна, но практична».
Однако мало иметь урожай семян для завоевания земельной территории лесными породами.
Для обеспечения существования отдельных видов растений надо обеспечить рассеивание семян. Природа не располагает сеялками человека. Взамен их она вырабатывала целый ряд приспособлений, облегчающих разнесение семян на далекие расстояния от местонахождения материнского растения. У одних пород семена отличаются чрезвычайной легкостью, например у березы, ив, осины и тополей, далеко разносятся порывами ветра. Сосна и ель также дают семена, разносимые ветром на расстояния, в несколько раз превышающие высоту дерева. Семена ели, падая из шишки на землю, медленно кружатся и вследствие этого дальше относятся ветром. Но особенно далекие путешествия совершают семена ели зимой по снежному насту вырубок, когда крылышки семян заменяют им парус и когда они, подобно аэросаням, быстро несутся, передвигаясь на расстояния в 8—10 километров от материнских деревьев.
Легкие семена ольхи черной, растущей в поймах рек, разносятся вешними полыми водами и остаются на увлажненной почве приречных пространств при спаде воды.
У тех пород, которые имеют несколько более тяжелые семена, последние нередко снабжены построенными по законам механики крылатками. Так, например, крылатки клена сильно напоминают конструкцию пропеллера самолета.
Самые тяжелые семена — орехов, дубов, кедра, бука, лещины — не поддаются действию ветра. Этим породам на помощь приходят птицы и млекопитающие Сойки, кедровки, белки, бурундуки, медведи, дикие свиньи, мыши — все это животное население лесов немало истребляет семян названных пород. Но зато они разносят тяжелые семена далеко за пределы тех участков, где семена были взяты, и тем самым расширяют территорию, занятую этими породами.
Распространение семян подлесочных пород, располагающихся в нижнем ярусе сложных древостоев, должно было бы оказаться в особо неблагоприятном положении, так как ветер в приземных слоях атмосферы обычно стихает даже в «ветреную» погоду. Но в процессе естественного отбора, при котором выживают наиболее приспособленные, подлесочные породы стали приносить ярко окрашенные плоды, издали бросающиеся в глаза своей окраской, привлекающей в первую очередь птиц. Кто не вспомнит при этом прежде всего рябину, калину, черемуху, а затем длинный ряд других подлесочных пород — жимолость, крушину, боярышник, бузину, дикую вишню, терен, смородину и др., плоды которых являются излюбленной пищей певчих птиц наших лесов! Занесенные семена подлеска, пройдя через кишечник птиц и получив дополнительное удобрение, дают начало новым сильным растениям. Новые же кусты подлеска расширяют «жилплощадь» птичьего населения — этого добровольного сеятеля подлеска. Так причина вызывает следствие, а следствие — причину в этой цепи явлений, происходящих уже не по принципу борьбы, а по принципу содружества.
Обилием семян и многосторонними приспособлениями для поддержания вида лес наделен в такой степени, что ему обеспечено неограниченное расширение территории при действии естественных сил природы. Еще в начале XIX века ученый лесовод Котта говорил: «(Если бы человек оставил Германию, то через 100 лет она вся покрылась бы лесом».
Помимо распашек земель из-под леса для земледелия, неразумных рубок, превращающих лесные площади в пустыни, ограничению распространения леса способствует конкуренция других видов растений, вредное влияние животных и неблагоприятные климатические и почвенные условия.
Из миллионов семян хвойных пород или десятков тысяч тяжелых семян лиственных — дуба, бука, — упавших на землю в урожайный семенной год, прорастают те, которые попали в более благополучную среду на достаточно, но не избыточно увлажненную, незадернелую почву.
При благоприятных температурных условиях появятся всходы, количество которых будет различно — от десятков тысяч до сотен тысяч и больше. Эти всходы по-разному будут развиваться в материнском лесу и на вырубках, но в первое время обилие их будет полезно для упрочения существования нового поколения, так ш чем больше такого самосева, тем труднее травянистым растениям захватить площадь данного участка. Но затем с каждым годом усиливается конкуренция за свет, за углекислоту, за питательные вещества и влагу почвы между юными растениями самосева лесных пород. В этот первый период существования будущего древостоя молодняку приходится вынести борьбу с целым рядом опасностей. Породам с поверхностной корневой системой и с чувствительной к низким температурам надземной частью (например, у ели) угрожают заморозки. Травяной покров может сильно затруднить развитие самосева на богатых почвах. Есть опасные для «детского возраста» лесных пород и вредные насекомые (слоники, личинка майского жука) и грибные болезни (шютте, снежный гриб). Мыши, зайцы и другие грызуны также немало наносят вреда юному самосеву. Сами древесные и кустарниковые породы при излишней густоте уже со второго года своего бытия могут теснить друг друга. В смешанных молодняках из нескольких пород медленно развивающиеся экземпляры семенного происхождения растут бок о бок с буйно развивающейся порослью. Тогда на каждом шагу наблюдается то проявление принципа содружества, то обострение конкуренции между растениями молодняка. Чувствительному к заморозкам, медленно развивающемуся в первые годы жизни дубу чрезвычайно полезно соседство быстро растущей осины или ильма, клена, липы и других, защищающих дуб от заморозков и засилья травы. Таких спутников дуба лесокультиваторы специально вводят посадкой, если на лесосеке, их не оказалось. Эту свиту из защищающих дуб пород даже называют «шубой дуба», подчеркивая этим названием их полезную роль защитников дуба от холода. Но те же породы из свиты семенного дуба или даже порослевые экземпляры дуба при большом количестве их могут перейти из роли защитников семенного дуба в роль его конкурентов.
В этих процессах в лесу постоянно проявляется вечный закон перехода количества в качество. В лесах Севера на вырубках под сосной, березой и осиной находит приют чувствительная к заморозкам ель, которая, постепенно увеличиваясь в численности, может затем стать конкурентом приютивших ее пород.
Молодняк, достигший такой стадии развития, при которой ветки отдельных деревьев соприкасаются друг с другом, может считаться укрепившимся. Но и к этому моменту немало отойдет в отпад более слабых в борьбе за существование экземпляров.
Насколько быстро при этом идет убыль от первоначально появившегося на почве количества самосева, видно по тому, что на средних по плодородию почвах к двадцати годам остается от десятков и сотен тысяч, а иногда миллионов, всходов всего шесть-семь тысяч живых деревьев березы, сосны или ели.
Особенно критическим моментом в истории развития древостоя или насаждения является фаза так называемого жердняка, когда стволы деревьев в среднем достигают толщины руки — диаметра жерди. В это время древостой в наибольших количествах образует ветви и листву или хвою, требует соответственно много питательных веществ почвы, расходует много воды на испарение листвой (транспирацию).
Эта фаза наступает для сосны и ели лет в 30—40. Хотя к этому времени за последние 20 лет, прошедшие с момента смыкания молодняка, отпало также много стволов и уцелело лишь ¾ деревьев сосны и около половины стволов ели, конкуренция между оставшимися в живых деревьями обостряется до чрезвычайности.
Конкуренция между деревьями за свет, воздух и питательные вещества почвы заставляет стволы деревьев очищаться в этой стадии от нижних сучьев и ветвей, а вершины деревьев тянуться кверху, к свету. Эта взаимная борьба кладет рельефный отпечаток на характер крон деревьев. По степени развития деревьев в высоту и толщину и характеру крон деревья в лесу разделяются на господствующие и угнетенные.
Очищение стволов от сучьев в процессе борьбы за существование делает весь внешний вид дерева, живущего в древостое или насаждении, качественно отличным от дерева той же породы, развивающегося на просторе.
Вот почему получение древесины высоких технических качеств возможно только при воспитании деревьев в древостоях и насаждениях, а не растущих обособленно и находящихся вне влияния отдельных деревьев друг на друга. Критическая фаза жердняка в жизни леса является таким моментом, в котором решается вопрос быть или не быть данному древостою, устоит он или нет в момент наибольшего напряжения борьбы за существование В фазе жердняка в сухих районах, на обедненной влагой почве или на старопашнях с уплотненной «подошвой плуга» почвой, или в насаждениях, возникших в северных широтах из семян южного происхождения от навала снега или в суровые зимы от низких температур погибали целые участки лесов.
В жердняки, уцелевшие в борьбе за существование, постепенно начинают возвращаться те звери и птицы, которые покинули участок после рубки леса или пожара, уничтожившего древостой. Появляются белки, прячутся от преследователей зайцы, приходят кормиться в березовые и осиновые жердняки лоси.
После стадии жердняка ь хвойном лесу наступает относительное затишье в борьбе за существование: отпад уменьшается. К шестидесяти годам количество стволов на га, оставшихся от периода смыкания молодняка, опускается до 10—20%. В отпад ушло тем больше стволов, чем требовательнее к почве порода так, у пихты на отпад к шестидесяти годам приходится 90% от количества деревьев, бывших в 20-летнем возрасте, у ели — 83%, а у сосны — наименее требовательной к почве породы — 81%.
К шестидесяти—восьмидесяти годам стволы деревьев становятся уже настолько высокими, что на мелких или мокрых почвах сильный ветер может легко вываливать с корнем деревья. Поэтому изреживание древостоев при воспитательных рубках, улучшающих технические качества древесины в этот период, на таких почвах надо вести осторожно.
В этот период, вследствие естественного изреживания древостоя, увеличивается количество света, проникающего в нижние припочвенные слои. Усиление притока света вызывает разрастание подлеска во многих типах леса. Появление подлеска неизменно увеличивает гнездование певчих птиц. В ягодннковых борах появляются тетеревиные птицы. Плодоношение хвойных усиливается к этому возрасту. А за шишками появляются любители семян хвойных, птицы «цыгане» — клесты, которые кочуют из одного лесного массива с другой и задерживаются дольше там, где встретятся более богатые урожаи шишек. Появление подлеска в лесах облегчает и заселение их млекопитающими.
Поразительно то, что в первобытных хвойных древостоях тайги наблюдается, начиная с 80—100 лет, вновь процесс бурного отпада. Этот процесс может затянуться лет на сто, и процент отпада в отдельные десятилетия этого второго столетия жизни древостоя мало уступает интенсивности отпада жердняковой фазы.
Это совершенно неожиданное на первый взгляд резкое обострение конкуренции деревьев, однако, можно понять: к концу первого столетия жизни древостоя каждое из уцелевших деревьев сильно разрастается, корневые системы крупных деревьев уходят далеко в стороны и переплетаются с корнями соседних деревьев, вследствие чего потребность в увеличении площади и объема почвы и воздуха для питания сильно возрастает.
Проходит еще сто, двести, а иногда и больше лет до того, как последние деревья от возникшего когда-то молодняка отомрут.
Немало событий в истории человечества пройдет за период, прошедший от возникновения леса до отмирания его последних деревьев. Любопытно, что отдельные деревья, достигшие возраста в 200—250 лет, временами обнаруживают еще заметный прирост, но весь такой перестойный древостой в целом, как правило, дает отрицательный прирост. Это означает, что в отпад на га идет больше древесины от развития гнилей и гибели многих деревьев, чем прибавляется здоровой древесины от прироста ее на уцелевших живых стволах. Такие перестойные леса встречаются у нас на европейском севере и в Сибири. Вот почему партия и правительство поставили себе целью энергично эксплуатировать эти леса путем рубок большими площадями с применением механизации лесных заготовок и транспорта древесины.
Но бывает, что за сравнительно короткие промежутки времени в жизни леса происходят резкие изменения в составе, вызванные пожарами, ветром, нападением вредителей или вмешательством человека.
Если на еловый 80—100-летний древостой налетит ураган, несущийся с огромной скоростью, он вырывает с корнем многие деревья, разреживая еловый лес. После рубки ель может дать группы молодого самосева и древостой будет сохранен.
Но после разрушительного действия урагана еловый древостой не восстанавливается.
Тогда открытая, доступная заморозкам площадь быстро захватывается березой или осиной или обеими этими породами, вместе взятыми. Такая же смена ели этими лиственными или смена ели сосной происходит и после сильных лесных пожаров. Тонкая кора, множество поверхностных корней, низкоспускающиеся по стволу ветви делают ель самой уязвимой огнем породой из всех пород наших северных лесов.
Если на севере в сосновых борах со вторым ярусом из ели вырубалась сосна в 120—150 лет для получения пиленых материалов и, если на ель временно не было спроса, происходила смена сосны елью: под тенью ели светолюбивая сосна не могла возобновляться, хотя бы в момент рубки сосны в верхних слоях почвы и находились миллионы сосновых семян на гектар.
В дубово-грабовых лесах Украины и Кавказа после вырубки значительной части дубовых деревьев часто происходила смена дуба грабом: граб теневыносливее дуба, обладает сильной порослевой способностью и большей, чем самосев или поросль дуба, стойкостью против повреждений скотом.
В нагорных дубравах автономной Татарской республики происходила смена дуба второстепенными породами под влиянием неурегулированной пастьбы скота.
Достаточно было осуществить известное еще древним римлянам правило: не пускать скот в лес, пока молодняк не вырастет из-под морды скота, для чего лесосеки были огорожены, и тогда задача возобновления дуба и борьбы со сменой пород была вполне удовлетворительно разрешена.
В Теллермановском лесничестве Воронежской области, откуда Петр Первый брал дуб на постройку своего флота для Черного моря, наблюдается смена дуба, к счастью, также весьма ценной породой — ясенем. Эта смена объясняется совокупностью взаимно связанных особенностей самих древесных пород и образом жизни животных, входящих составной частью в леса нашей лесостепи. Ясень чаще, чем дуб, дает обильные урожаи семян. Эти семена легче разносятся ветром. Дубовые жёлуди в неизмеримо больших количествах, чем семена ясеня, поедаются мышами. Ясень в молодости обладает значительно большей, чем дуб, теневыносливостью и, наконец, в первый период своей жизни растет значительно быстрее дуба.
В Белоруссии в пойменных лесах, в которых господствуют дуб и ясень, происходит смена этих важных погод ольхой, составлявшей до рубки только примесь к ним, под влиянием пастьбы скота. На вырубках появляется самосев и поросль от всех этих пород. Скот поедает излюбленную им поросль и дуба и ясеня, но ольхи не трогает, чем и ставит ее в исключительно выгодное положение.
В ижевских елово-липовых лесах нередко липа исчезает из состава лесов, так как пастухи любят прогонять скот по лесам, где растут липы: листья липы поедаются скотом, что улучшает вкус и цвет сливочного масла.
Регулирование пастьбы скота может предотвратить нежелательные формы смены пород лесных деревьев.
Даже таким наипростейшим мероприятием, как очисткой лесосек от остатков лесных заготовок, можно регулировать состав будущих древостоев и по желанию обеспечить преобладание на вырубках любой породы, наиболее желательной в хозяйстве по местным условиям. При сжигании огнем остатков, сложенных в кучи, можно получить преобладание на вырубке сосны, лиственницы или березы, так как все эти породы требуют «поранения почвы». При очистке сплошным палом лесосека может покрыться целиком осиной, появляющейся отпрысками от корней, которые под действием слабого белого огня дают бурно развивающиеся от корневых почек побеги.
Разбрасывание хлама по тяжелой почве будет содействовать возобновлению ели, утеплению почвы и предотвращению гибели ели от выжимания ее корней ледяными кристаллами во время сильных весенних и осенних заморозков. Остатки ветвей на сухих почвах содействуют возобновлению сосны.