В условиях нарастания темпов потребления древесного сырья и лесоэксплуатации сохранение и повышение устойчивости лесных экосистем становится важнейшей задачей, что неоднократно подчеркивалось в ряде программных документов КПСС и Советского правительства.
Эта многоплановая задача лесной отрасли предполагает успешное лесовосстановление, охрану лесов от пожаров, защиту от вредителей и болезней, принятие мер по снижению загрязнения окружающей среды, а также снижению последствий от экстремальных воздействий климатических факторов.
Термин «устойчивость» используется экологами в разных значениях, поэтому необходимо сделать выбор на одном из них: устойчивость — это внутренне присущая системе способность выдерживать изменение, вызванное извне, или восстанавливаться после него. Только устойчивые насаждения имеют шанс оставаться высокопродуктивными или выполнять другие функции до возраста спелости и старения.
Устойчивость во многом зависит от степени естественности развития леса. По этому признаку различают следующие леса: девственные, развивающиеся без нарушений в течение нескольких поколений; естественные, испытавшие катастрофическое воздействие какого — либо фактора, приведшее их к гибели, и вновь развивающиеся без вмешательства извне довольно длительное время; антропогенные, испытывающие влияние хозяйственной или другой человеческой деятельности неоднократно в течение одного поколения.
Примером девственных лесов могут служить широколиственно-кедровые и елово-пихтовые леса Дальнего Востока, пихтово-кедровые горные леса Южной Сибири, лиственничные леса долины р. Камчатки, разновозрастные еловые леса Севера европейской части.
К естественным следует отнести прежде всего темно — и светлохвойные леса Сибири, одновозрастные и условно-одновозрастные.
Антропогенные леса сформировались под влиянием деятельности человека. Интенсивность и форма антропогенного воздействия обширны: промежуточное и постоянное лесопользование, сенокошение, выпас скота, подсочка, другие виды вмешательств. К антропогенным относятся подавляющее большинство лесов европейской части страны и эксплуатационные леса Сибири и Дальнего Востока.
Для девственных и естественных лесов с господством долгоживущих пород (до 250—400 лет и более) характерны большой ряд и продолжительность возрастных стадий. В таких лесах наблюдаются лишь фрагменты восстановительного периода и период устойчивого взрослого древостоя, который может продолжаться сотни лет. В отличие от девственных и естественных лесов антропогенные леса, вырубаемые через каждые 60—100 лет, проходят лишь стадии смыкания, жердняка, средневозрастности и приспевания. Поскольку стадия спелости и последующие возрастные стадии искусственно прерываются, эти леса не обретают структурных особенностей естественных лесов и поэтому не могут считаться коренными. К коренным относят леса, близкие к естественным, климаксовым, с устойчивой
структурой в стадии спелости. Под воздействием неблагоприятных природных и антропогенных факторов коренные леса могут уступать место производным с преобладанием в их составе лиственных пород. В последние десятилетия такие леса на больших площадях появились в Сибири, сменив коренные после их вырубки или гибели от лесных пожаров и нашествий сибирского шелкопряда и большого хвойного усача. Производные естественные леса обычно устойчивее коренных к большинству неблагоприятных факторов, но менее долговечны и менее ценны в хозяйственном отношении.
Антропогенные леса отличаются наиболее низкой устойчивостью по отношению к большинству негативных воздействий. Индустриализация районов Сибири и Дальнего Востока, а также перемещение лесозаготовок из европейской части страны на восток существенно изменили географию вредных воздействий на леса и, как следствие этого, — несоизмеримо усложнили слежение за их состоянием, охрану от лесных пожаров, защиту от экстремальных воздействий природных факторов. Особенно остро встал вопрос о необходимости повышения эффективности лесовосстановительных работ. Наличие необозримых площадей лесных культур поставило перед лесным хозяйством ряд важных проблем по преодолению нарастающего давления на них со стороны многих видов организмов: дендрофильных насекомых, грызунов, копытных, а также грибных болезней — нередко они образуют почти непреодолимый барьер на пути восстановления хвойных и широколиственных лесов. Известны факты гибели культур на больших площадях от майского хруща, соснового подкорного клопа, мышевидных грызунов, снежного шютте. Особенно драматична гибель лесных культур в возрасте 10—30 лет от корневой губки, дендроктона, копытных и водяной крысы. Причем вредоносность перечисленных животных и болезней в естественных молодняках чаще всего ничтожна и почти не сказывается на их состоянии. Неустойчивость к лесопатологическим факторам лесных культур по сравнению с естественными молодняками стала слишком очевидной.
Основную причину неустойчивости лесных культур многие авторы видят в «неэкологичности» лесовосстановления, т. е. в создании слишком упрощенных по сравнению с естественными молодняками, экосистем — по схемам, часто не отвечающим экологическим особенностям культивируемых пород.
В настоящее время накопился ряд вопросов, требующих обсуждения и переоценки, касающихся, например, густоты и породного состава создаваемых культур. Назрела необходимость пересмотра состояния лесосеменного дела с целью приведения его в соответствие с правилами современной генетики и районирования. Важными являются вопросы, касающиеся планирования и технологии рубок ухода, а также санитарных рубок. Последние нередко проводят без учета времени заселения деревьев ксилофагами, что зачеркивает профилактическое значение этих рубок в системе лесозащитных мероприятий. В дальнейшем совершенствовании нуждается авиаметод применения химических и биологических препаратов для защиты насаждений от насекомых-филлофагов. Здесь проблема состоит в изыскании таких препаратов и доз, которые при высокой эффективности оказывали бы минимальное негативное влияние на окружающую среду. Много еще неясного в использовании муравьев, отсутствуют данные о том, в какой мере целесообразно привлечение и сохранение энтомофагов лесохозяйственными методами.
Должное развитие и внедрение в лесохозяйственное производство должны получить почвенно-ландшафтные и популяционные подходы. Проведение любых мер по регулированию численности «полезных» и «вредных» организмов должно предваряться определением границ природных популяций этих видов, к сожалению, это требование часто не выполняется, что является одной из главных причин недостаточной эффективности проводимых мероприятий. Во многих случаях почвенно-ландшафтный подход является единственно реальной возможностью сохранения устойчивых лесных культур, в том числе устойчивых к корневой губке. Ландшафтный, типологический и популяционный подходы имеют единую экологическую основу и поэтому должны сочетаться при решении лесохозяйственных задач.
Лесозащитные мероприятия следует разрабатывать с учетом зональности и целевого назначения хозяйства, осуществлять обязательно при участии специалистов по выращиванию лесных культур и ведению лесного хозяйства и быть составной частью инструкций и наставлений по соответствующим разделам.
Противопожарная охрана лесов должна и в дальнейшем развиваться по региональному принципу. Известно, например, что пожарами время от времени охватываются одни и те же площади. Например, границы горельников 1972 г. в Среднем Поволжье точно совпали с границами Марийских гарей 1929 г. Каждый случай крупного лесного пожара рассматривается как экологическая катастрофа, последствия которой не ограничиваются колоссальными убытками от потери древесины. Глубокие негативные изменения при этом претерпевает экосистема в целом: растительный и животный мир. Пожары значительно увеличивают объемы лесовосстановительных работ, внося определенный вклад в снижение устойчивости лесов будущего.
Состояние деревьев и насаждений, а также степень их поврежденности или усыхания оцениваются по экологически обоснованным или условно принятым шкалам, включенным в инструкции и указания Госкомлеса СССР. Они обязательны для всех организаций, специалистов и ученых, работающих в лесах Гослесфонда СССР. Этим обеспечиваются единый подход и единая оценка, исключающие разнре толкование процесса усыхания лесов. Ниже приведены наиболее употребляемые в лесозащите шкалы, критерии и определения.
Шкала категорий состояния хвойных деревьев, выделяемых при характеристике ослабленных и усыхающих насаждений
I — здоровые: деревья без внешних признаков ослабления;
II — ослабленные: деревья со слабоажурной кроной, укороченным приростом или повреждением до 1/3 общего количества хвои (объедена, обожжена), с усыханием отдельных ветвей, повреждением отдельных корневых лап или небольшим местным отмиранием ствола;
III — сильно ослабленные: деревья с ажурной кроной и матовой хвоей, с сильно укороченным приростом или без него, с повреждением или усыханием до 2/3 хвои (ветвей), суховершинные, с механическими повреждениями корневых лап и ствола;
IV — усыхающие: деревья, которые могут усохнуть в текущем или следующем году, с сильно ажурной и бледно-зеленой, желтеющей и осыпающейся хвоей, с повреждением более 2/3 хвои, сухокронные, с признаками заселения стволов;
V — свежий сухостой: деревья, усохшие в текущем или в прошлом вегетационном периоде, с желтой или бурой хвоей или без нее; короеды вылетают или вылетели, другие ксилофаги еще могут быть под корой или в древесине;
VI — старый сухостой: деревья, усохшие в прошлые годы, без хвои, кора и мелкие ветви частично или полностью осыпались, ксилофаги покинули деревья.
Шкала категорий состояния лиственных деревьев
I — без лризнаков ослабления;
II — ослабленные деревья с изреженной кроной и усыханием отдельных ветвей (не более трех);
III — суховершинные: усохло менее 2/3 кроны;
IV — сухокронные: усохло до 2/3 кроны;
V — усыхающие: усохло более 2/3 кроны;
VI — свежий сухостой: деревья, усохшие в текущем или прошлом вегетационном периоде;
VII — старый сухостой: деревья, усохшие в прошлые годы.
Шкала категорий состояния деревьев пихты и ели в очагах массового размножения большого черного хвойного усача (для Западной и Восточной Сибири)
I — здоровые деревья с зеленой кроной: кора ветвей не повреждена жуками или повреждена слабо, на стволах встречаются насечки, сделанные самками усачей, но яйца и молодые личинки гибнут в обильно выделяемой деревом смоле;
II — деревья с поврежденными кронами: часть ветвей лишена хвои или приобрела рыжеватый цвет, на усыхающих ветвях — площадки питания жуков; заселение ствола усачами и короедами начинается с момента повреждения ими около 50 % ветвей, часть таких деревьев заселилась насекомыми в прошлом году (под корой и в древесине в этом случае обнаруживаются личинки двух поколений усачей), другая часть — в текущем году (под корой личинки только одного поколения);
III — свежий сухостой первого года: деревья заселены двумя поколениями усачей поселений прошлого и позапрошлого годов, в древесине — личинки, куколки, молодые жуки или свежие лётные отверстия; в кронах частично осталась усохшая хвоя;
IV — свежий сухостой второго года: из стволов вылетели жуки первого поселения, усачи второго поселения заканчивают свое развитие; на стволах — лётные отверстия прошлого года, в древесине — личинки, куколки, молодые жуки второго поселения или свежие лётные отверстия; кора стволов в трещинах, местами сброшена дятлами, в нижней части по периферии древесины — синева; в кронах началось опадение мелких ветвей;
V — старый сухостой: в кронах сохранились лишь скелетные ветви, часть деревьев со сломанными вершинами, стволы на большом протяжении не имеют коры, на древесине видны трещины, личиночные ходы, лётные отверстия жуков; насекомые, заселяющие стволы усыхающих деревьев, отсутствуют; в нижней части стволов периферическая гниль; появляются плодовые тела кожистых губок; много бурелома.
Шкала категорий деревьев, разработанная нами при обследовании очагов усача на больших площадях (1961 г.), четко отражает ход процесса ослабления и заселения деревьев жукам», отработку стволов личинками и потерю деловых качеств древесины во времени, что имеет важное практическое значение прежде всего для принятия решений в отношении сроков рубки обреченных на усыхание древостоев в очагах усача. К сожалению, до сего времени недостаточно разработано шкал, характеризующих изменение качества древесины во времени под влиянием насекомых-ксилофагов и дереворазрушающих грибов, и от этого, безусловно, проигрывает экономика лесного хозяйства.
Состояние ослабленных или усыхающих насаждений по приведенным выше шкалам оценивается следующим образом. Перечетом деревьев на пробной площади или глазомерно при лесопатологической таксации насаждения деревья распределяют по категориям состояния, в процентах от общего их числа, принятого за 100. Состояние насаждения определяется как средневзвешенная величина через индексы категорий состояния и соответствующие им проценты деревьев, отнесенные к соответствующим категориям. Если эта величина не превышает 1,5, насаждение считают здоровым, 11,5 — ослабленным, III, 5 — сильно ослабленным, IV, 5 — усыхающим и V, 5 — усохшим. При расчете средневзвешенного состояния насаждения с целью установления динамики процесса ослабления или усыхания от воздействия конкретного фактора не следует включать в расчет старый сухостой, накопившийся ранее по другим причинам.
При оценке состояния насаждений по аэро — и космическим снимкам допускается сокращение числа категорий деревьев за счет их объединения в группы:
I — здоровые и ослабленные деревья; II — усыхающие и свежий сухостой; III — старый сухостой.
К неблагополучным в санитарном отношении принято относить насаждения, в которых текущий отпад в 2 раза и более превышает естественный. Текущий отпад слагается из усыхающих деревьев, свежего сухостоя (деревьев, усохших в текущем году), свежего бурелома и ветровала. Принято считать отпад естественным, если он не превышает в средневозрастном и спелом древостое 3, а в молодняках — 4 % общего числа деревьев. Как правило, отпад, превышающий естественный, хорошо заметен и безошибочно обнаруживается лесопатологами.
Оценка санитарного состояния основывается на: определении числа деревьев (в%) и запасов усыхающих деревьев, свежего сухостоя и свежей захламленности (м3) для назначения в рубку; определении запасов старого сухостоя и валежа, по которым делается заключение о динамике усыхания насаждений; заключении о выполнении лесохозяйственными предприятиями правил по очистке лесосек, хранению древесины в лесу, проведению санитарных рубок.
В выборочную санитарную рубку назначают насаждения, полнота которых, составляемая деревьями первых трех категорий состояния, не ниже 0,5, т. е. максимальный отпад в насаждении с полнотой 1,0 не должен превышать 50 % общего числа деревьев или запаса, с полнотой 0,9—0,8 — 40, с полнотой 0,7— 30 и с полнотой 0,6 — 20 %.
В сплошную санитарную рубку назначают расстроенные насаждения, в которых максимальный отпад превышает указанный выше.
При оценке состояния насаждений, поврежденных насекомыми-филлофагами, определяют размеры (степень и площадь) повреждения хвои и листвы древостоев на момент обследования и за вегетационный период. Выявляются виды вредителей и их комплексы по совпадению вредящей стадии. Для каждого из них определяются плотность, встречаемость (относительная заселенность) и другие свойства популяций, прогнозируется степень повреждения насаждений всеми видами на следующий год, принимается решение о неотложных мероприятиях в текущем году и мероприятиях на следующий год с учетом состояния и значимости насаждений, а также экономической целесообразности мероприятий. Наличие филлофагов на разных фазах развития и «следов их деятельности обнаруживается визуально — осмотром крон деревьев, отдельных ветвей, стволов, лесной подстилки.
Интенсивность объедания хвои (листвы) оценивается как слабая при потере хвои (листвы) до 25 %, средняя — до 50, сильная — до 75 и сплошная — свыше 75 %.
Насекомые-ксилофаги учитываются главным образом как показатель необратимой ослабленности древостоев, как фактор, ускоряющий отпад деревьев, снижающий товарность древесины; кроме того, они принимаются во внимание как переносчики сосудистых микозов древесных пород. Увеличение численности насекомых-ксилофагов обычно является следствием потери насаждениями устойчивости в силу других причин: засух, пожаров, ветровалов, массового размножения насекомых-филлофагов, болезней, выращивания лесных культур на почвах, не соответствующих экологии культивируемых пород, хозяйственной деятельности человека. Исключение составляют ксилофаги, проявляющие высокую агрессивность, которая обычно достигается тем, что в период эруптивных вспышек они ослабляют здоровые деревья при дополнительном питании в кронах, а затем заселяют стволы. Наиболее типичным видом является большой черный хвойный усач. Ему свойственно наличие положительной обратной связи между численностью и запасом кормов — тем самым обеспечивается большая продолжительность вспышки. Другой вид агрессивности ксилофагов проявляется в лесах аридных районов, |де деревья часто или регулярно бывают обратимо ослаблены засухой или засолением почв, или тем и другим одновременно. Эти виды определяют границы ареалов древесных пород, особенно их проникновение в степную зону.
Не меньшее влияние на состояние насаждений оказывают болезни леса. Широкую известность обрели такие типы болезней, к it к гнили, деформации, некрозы, рак, ржавчина и сосудистое усыхание (увядание). Очагами болезней принято считать участки леса, где наблюдается поражение деревьев болезнями, угрожающее им частичной или полной потерей устойчивости. К очагу болезни обычно относят древостой с поражением в них свыше 10 % деревьев. Поражение деревьев болезнями устанавливают по наличию плодовых тел, дупел, раковых ран, суховершинности, пожелтения хвои (листвы), смолотечения и прочих признаков. При наличии до 10% больных (поврежденных) деревьев зараженность считается слабой, от 10 до 30 % — средней, более 30 % — сильной. Часть агрессивных видов возбудителей болезней леса будет рассмотрена в последующих разделах книги. Здесь же приводится лишь краткая характеристика грибов — разрушителей древесины, паразитирующих на живых деревьях, и грибов-сапрофитов.
Поражение живых деревьев грибами находится в прямой зависимости от возраста: чем старше древостой, тем большее число деревьев поражено гнилью. Они узнаются по наличию на стволах дупел и плодовых тел грибов, различных по форме и строению. Грибы, паразитирующие на здоровых деревьях, поражают, как правило, ядровую часть древесины, не участвующую в водоснабжении и питании дерева — этим обеспечивается долголетие жизни дерева и гриба. Большинство грибов этой группы не может существовать ив мертвой древесине. Поражение ядра внешне не сказывается на состоянии дерева, снижается лишь его устойчивость к бурелому. Поэтому не следует спешить с назначением в рубку охраняемых старых древостоев и отдельных деревьев, руководствуясь лишь тем, что на них появились плодовые тела грибов. Положительная роль грибов — разрушителей древесины, паразитирующих на живых деревьях, — образование дупел, в наличии которых нуждаются многие мелкие животные. Грибы-сапрофиты разрушают сухостой, валежник, бурелом, отмершие сучья на живых деревьях и лесопродукцию, не вывезенную своевременно. Грибы этой группы — активные участники биохимического круговорота веществ в природе.
В разных регионах страны воздействие негативных факторов на лесные экосистемы неодинаково, поэтому мы рассмотрим типичные примеры такого воздействия, наиболее интересные в прикладном значении.
В книге использован большой фактический материал. Из литературных источников авторы часто отдавали предпочтение журнальным статьям, материалам всесоюзных или региональных конференций и публикациям ЦБНТИлесхоза, учитывая их злободневность и полагая, что с основополагающими монографиями и работами, как более известными, читатель может ознакомиться самостоятельно.
Авторы выражают признательность профессору А. И. Воронцову за полезные советы и замечания, которые были учтены при подготовке рукописи к печати, а также благодарность коллегам по работе, оказавшим помощь при сборе, обработке и оформлении материала.