Сильные морозы — одна из причин, периодически вызывающих массовое ослабление и усыхание дубрав.
Схематично процесс воздействия экстремально низких температур можно представить в двух вариантах.
1. Экстремально низкие температуры могут вызвать гибель цветочных и ростовых почек и несколько годичных слоев заболони. В этом случае дерево не погибает. Мертвые годичные слои заболони через несколько лет становятся частью ядра, но не темнеют, потому что в их проводящих сосудах не образуются тиллы, и они остаются полыми. С этого времени на поперечных распилах стволов хорошо видны светлые кольца, получившие название морозобойных. По существу, пораженную древесину правильно было бы назвать не морозобойным кольцом, а морозобойным конусом.
2. Экстремально низкие температуры повреждают луб и камбий. При частичном повреждении отмирает часть ветвей, а при сильном и полном дерево усыхает.
Меньшая устойчивость к воздействию экстремально низких температур заболони по сравнению с лубом и камбием объясняется качественным различием клеток этих тканей. Дело в том, что в клетках луба и камбия более высокая концентрация сахара, жиров, белков и меньшее количество воды, что и определяет их устойчивость к резкому понижению температуры.
Широкую известность получило массовое вымерзание дубрав и садов в исключительно суровую зиму 1939/40 г с абсолютным минимумом температуры в январе — 44…—53° С. Это явление наблюдалось в центральных областях и Среднем Поволжье. Исключительно засушливое лето 1938 г. и холодные зимы последующих двух лет, а также вспышка массового размножения непарного шелкопряда, дубовой зеленой листовертки и эпифитотия мучнистой росы усилили экстремальное воздействие низких температур. Отмирание дуба и его спутников — ясеня, клена, ильмовых, лещины и других пород продолжалось 4 года. В настоящее время о катастрофе 40-х гг. постоянно напоминают морозобойные кольца и трещины — своеобразные автографы суровой зимы.
Следующую волну катастрофического усыхания дубрав вызвали сильные и продолжительные морозы зимой 1978/79 г. Наиболее сильно пострадали дубравы в Среднем Поволжье, главным образом в Татарии. В декабре и январе в отдельные сутки температура воздуха здесь снижалась до —45° С (Тетюши), —47 °С (Казань) и —51° С (Агрыз).
В гослесфонде Татарии дубравы произрастают на площади около 250 тыс. га, из них 60 % площади занимают высокоствольные. Общий запас дубовых насаждений до 1978 г. составлял около 30 млн м3, в том числе запас спелых — 4,3 млн м3 Средний возраст насаждений 44 года. Особую ценность представляют предволжские высокоствольные дубравы, известные в литературе как Казанские нагорные дубравы. До катастрофы в 1976—1978 гг. на площади около 70 тыс. га листва дубов частично (местами на 80%) повреждалась непарным шелкопрядом.
В середине июня 1979 г. в осмотренных насаждениях более половины деревьев, а в некоторых местах подавляющее большинство были без листьев или имели единичные, только что распустившиеся листья. Остальная часть деревьев была облиствена не более чем на 10%. У слабооблиственных деревьев листья располагались пучками в нижних и средних частях крон. Наиболее сильно пострадали деревья, имеющие старые морозобойные трещины, в низкобонитетных и низкополнотных насаждениях. Состояние деревьев свидетельствовало об отмирании под влиянием низких температур побегов последнего прироста, о пробуждении спящих почек на ветвях, поражении заболони, луба и камбия ветвей и стволов. Было основание предположить, что молодняки в меньшей степени пострадали от морозов. Это подтверждалось состоянием полезащитных полос, почти полностью облиственных в связи с лучшей по сравнению с лесными культурами прогреваемостью их в условиях затяжной весны и прохладного лета. Оценка средневозрастных, приспевающих и спелых насаждений показала, что в них неизбежны отпад и снижение товарности древесины и что состояние этих насаждений во многом будет зависеть от погодных условий текущего и последующих годов, активности насекомых-филлофагов и возбудителей болезней, эффективности лесозащитных мероприятий.
Снежный покров глубиной до 1 —1,5 м обеспечил нормальную зимовку кладок непарного шелкопряда. Однако гусеницы, вышедшие из яиц в середине мая и поднявшиеся в кроны необлиственных дубов, были обречены и гибли. Это позволило значительно сократить проектную площадь насаждений, обрабатываемых химическими и биологическими препаратами. Обработка проводилась лишь в насаждениях с наличием примеси мягколиственных пород и подлеска. В целях обеспечения большей сохранности дубрав и сокращения потерь древесины лесхозам были рекомендованы следующие меры:
1. В текущем году заложить постоянные пробные площади с целью многолетнего слежения за состоянием дубрав.
2. Усилить контроль за листогрызущими насекомыми с тем, чтобы не допустить сильного повреждения ослабленных насаждений.
3. В следующем году провести лесопатологическое обследование всех дубрав с целью определения их состояния, назначения лесозащитных мероприятий.
4. Увеличить изготовление скворечников и дуплянок с целью насыщения ими дубрав до оптимального количества.
5. В следующем году быть готовыми к проведению санитарных рубок, установить критерии для их назначения.
В 1979 г. и в начале вегетационного периода 1980 г. процесс усыхания деревьев протекал очень быстро, без постепенного перехода из одной категории в другую и почти без участия насекомых-ксилофагов. Затем процесс усыхания замедлился и в основном продолжался за счет деревьев из категорий «усыхающие» и «сильно ослабленные». Активизировалась агрессивная роль опенка, который заселял и сильно ослабленные деревья. Замечено, что если одно дерево из порослевого гнезда поражено опенком, то соседние деревья из этой же поросли в текущем или следующем году тоже усохнут. Признаки поражения опенком — глухой звук при простукивании коры со стороны усохшей части кроны и наличие под ней ризоморф опенка. На свежем сухостое заметно возросла плотность ксилофагов. В 1981 г. преобладали насаждения с усыханием до 40 % деревьев, а в 1982 и 1983 гг. обозначилась тенденция к выравниванию площадей насаждений с разной степенью усыхания.
Установлена прямая зависимость усыхания от возраста насаждений: чем старше возраст, тем сильнее усыхание (коэффициент корреляции r=0,57).
В рубку назначались усыхающие и сухостойные деревья, в отдельных случаях рекомендовалось вырубать и ослабленные. Технике отвода деревьев в рубку был посвящен республиканский семинар (обучено 60 чел.). Вместе с тем следует отметить низкий темп санитарных рубок, в результате чего было упущено оптимальное время для выборки высококачественной дубовой древесины: по состоянию на 1 июня 1986 г. на корню еще оставалось 4,5 млн м3 сухостоя.
Проблема сокращения потерь древесины в результате недостаточной оперативности, допускаемой по организационным причинам при разработке лесов, погибших в результате природных катастроф, остается одной из главнейших в отрасли.
Экстремально низкие температуры не только вызывают массовое усыхание лесов, но и снижают устойчивость здоровых деревьев, а также товарность древесины.
К числу пороков древесины, в первую очередь, следует отнести морозобойные кольца и морозобойные трещины. Морозобойные кольца известны еще под названием «внутренняя заболонь». Она отчетливо проявляется на торцах круглых сортиментов в виде одного или нескольких концентрических светлых колец, из которых каждое охватывает несколько годичных слоев, а на продольных радиальных или полурадиальных разрезах наблюдается в виде ровных светлых полос, идущих вдоль всего сортимента; на тангентальном разрезе имеет вид более или менее широкой полосы, выклинивающейся вместе с годичными слоями (в случае их перерезания). Под влиянием грибов, изменяющих окраску древесины, «внутренняя заболонь» принимает бурую окраску и в этом случае порок называется «красным поясом». Механическая прочность древесины «внутренней заболони» практически не отличается от прочности ядра, но ее сосуды не закупорены тиллами, поэтому она сравнительно легко пропускает жидкость. «Внутренняя заболонь» отличается от ядра меньшей стойкостью к загниванию. При наличии такого порока резко снижается выход деловых сортиментов, например досок, что дает повод некоторым лесоводам относить дуб к разряду малоценных пород и культивировать вместо него хвойные породы. Это большое заблуждение, недооценка всех присущих дубу свойств, которое можно расценивать как поиск более легкого пути в практике лесокультурных работ.
При лесопатологическом обследовании дубрав Виноградовского лесхоза Московской обл. в 1959 г. нами был установлен ряд закономерностей, связанных с распространением в стволах морозобойного кольца, возникшего у дуба зимой 1939/40 г., а также получены данные о поражении последнего гнилью в зависимости от таксационных показателей.