ЦИКЛИЧЕСКИЕ СМЕНЫ ДРЕВОСТОЕВ НА ВЕРХОВОМ БОЛОТЕ:АНАЛИЗ ПРИЧИН И ПОСЛЕДСТВИЙ ЧАСТИЧНОЙ ГИБЕЛИ СОСНЫ

А.А. Маслов, Ю.В. Петерсон

Институт лесоведения РАН, Московская обл.

Процессы динамики коренных сообществ олиготрофных сосновых болот, а также природные факторы, влияющие на их состояние (в отдельные годы и/или десятилетия) представляют большой интерес для теории фитоценологии.

              анализ причин и последствий массового усыхания сосны на болоте, про.

гноз динамики насаждения на основе гипотезы о цикличности изменений.

С 1979 г. изучался сосняк в краевой части верхового болота общей площадью 7 га у д. Волково (Звенигородский лесхоз Московской обл.). Мощность залежи 80-100 см. Возрастная структура чисто соснового древостоя в 1981 г. — относительно разновозрастная, с пиком возобновления в 1871- 1900 годы. Бонитет Vе, полнота превышала 1. Подрост и подлесок не был выражен. В травяно-кустарничковом ярусе доминировали пушица влагалищная, клюква и хамедафна на почти 100%-ном покрове Sphagnum magellanicum и S. angustifolium [2]. Регулярные наблюдения за древостоем, подростом и нижними ярусами проводились в 1981-1996 гг.

Предполагалось, что сосняк на верховом болоте будет представлять образец устойчивости и минимальной флуюуационной изменчивости. Однако, в течение нескольких лет наблюдалось массовое усыхание болотных сосен. Вне пробной площади этот процесс на болоте имел местами сплошной характер. Одновременно с гибелью сосен появился и стал быстро развиваться подрост березы пушистой. Драматические изменения были отмечены и в нижних ярусах [3]. />Большой сосновый лубоед как непосредственный главный Фактор смертности сосен.

Большой сосновый лубоед — довольно опасный вредитель сосны обыкновенной: заселяет ствол в районе толстой коры, зимует на корневых лапах, начало лета обычно в третьей декаде апреля - начале мая при среднесуточной температуре около 5 ° С и освобождения от снега приствольных кругов [4]. В районе исследований он был отмечен как фоновый фактор с 1979 г.

Динамика лубоеда в связи с климатическими Флуктуациями. Для выявления причин неожиданных вспышек лубоеда проведен анализ климатических характеристик за 1971-1990 гг. по данным метеопоста «Звенигород» (закрыт в 1991 г.). Показано, что вспышки четко приурочены к сериям сухих (засушливых) лет и прекращались во влажные годы (см. рис.). Дополнительно, на динамику популяции короеда большое влияние оказывают

температурные условия мая - первого месяца развития личинок. Май 1988 и 1992 гг. был аномально теплым и сухим, близким по своим параметрам к маю 1988 и 1989 гг. [6]. Все указанные годы соответствуют периодам вспышек. До 1988 г. подобные условия мая наблюдались только сто лет назад — в 1886 г., причем именно в конце прошлого века наблюдалось массовое возобновление сосен.

T-W(0^inlt;DNOOO)0^(M Л Ю lt;D Is* 00 Ф О Г^.г^-Г^-Г^-Г^-Г^-Г^-Г^-Г^-СОСО lt;Ю lt;0 00 со со со со СО О)

Годовое количество осадков по метеопосту Звенигород, % отклонения от среднего — 640 мм за 1971-90 гг.

С другой стороны отмеченные сухие годы нельзя считать неблагоприятными для соснового древостоя с точки зрения водного режима: показано [1], что сухие годы благоприятно сказываются на росте поверхностных корневых систем деревьев, способствуют деструкции торфа. В изученном объекте не отмечено отрицательного влияния засух на рост деревьев по диаметру даже в экстремальные 1972 и 1975 годы.

Возобновление березы как результат усыхания сосен. С начала массовой

129

гибели сосен (1983-85 гг.) наблюдалось массовое появление и быстрый рост подроста березы пушистой. Через 10 лет, к 1996 г., она сформировала второй ярус высотой 3-6 м. и появление новых деревьев березы прекратилось. В подросте отмечена также сосна и единичные экземпляры ели высотой до 70 см. Опубликованные свидетельства столь интенсивного внедрения березы пушистой на верховом болоте нам неизвестны.

Предположительная причина внедрения и быстрого роста березы в период массового отпада сосны — «залповое» поступление питательных веществ в верхние слои почвы. Опад хвои, ветвей, коры и корней сосны на верховых болотах разлагается на 40-50% в течение года [7] с высвобождением зольных веществ и азота. С окончанием интенсивного поступления питательных веществ возобновление березы прекратилось, однако рост ее продолжается за счет второй, медленной фазы высвобождения.

Погребение корневой шейки как глубинный Фактор ослабления древостоя. При поиске более общей причины ослабления древостоя сосны, способствующей возникновению вспышек лубоеда, мы обратили внимание на гипотезу В.Н. Сукачева [5], согласно которой нарастание слоя торфа на верховых болотах приводит к постепенному погребению корневой шейки сосен и корневых систем в целом. Погребение корневых шеек сосны на глубину 30-50 см является критическим. Предельным возрастом топяной формы сосны болотной называется [5] 120-150 лет.

Для проверки этой гипотезы была измерена в трех разных выборках сосен глубина залегания корневой шейки. У деревьев, выживших на пробной площади к 1996 году, средняя глубина залегания составила 23,5 см, у погибших во время третьей вспышки (1991-96 гг.) 29,9 см, а в зоне сплошной гибели древостоя (вне пробной площади) 34,0 см. Различия средних для всех трех выборок достоверны по критерию Стьюдента на 95% уровне.

Концептуальная модель циклической динамики древостоя. На основании анализа данных предложена концептуальная модель динамики. Возникновение относительно одновозрастного соснового древостоя и нарастание слоя торфа через 100-120 лет приводит к серьезному ослаблению части деревьев. Гибель сосен может происходить под действием разных факторов. Серия лет, благоприятных климатически для развития короедов, приводит к вспышкам и отмиранию массы деревьев. Высвобождение большого количества питательных веществ за короткий период времени приводит к «взрыву возобновления», возможно, со сменой на березу. Если модель верна, то исчерпание дополнительного питания должно сравнительно скоро привести к гибели подроста березы как более требовательного к условиям минерального питания. Вероятно, что это произойдет во время серии слишком влажных лет с высоким уровнем грунтовых вод на болоте. В дальнейшем возможна серия флуктуаций с возобновлением как сосны, так и березы, и с постепенным возобновлением чисто соснового древостоя, замыкающим цикл.

Работа проводилась при поддержке РФФИ, грант № 98-04-48675.

[1] Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. М.: Наука, 1968. 312 с. [2] Маслов А.А. Количественный анализ горизонтальной структуры лесных сообществ. М.: Наука, 1990. 160 с. [3] Маслов А.А. Динамика фитоценоэкологических групп видов и типов леса в ходе природных сукцессий заповедных лесов центра Русской равнины // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1998. Т. 103. № 2. С. 34- 43. [4] Маслов А.Д. и др. Защита леса от болезней и вредителей: Справочник. 2-е изд. М.: Агропромиздат, 1988. 414 с. [5] Пьявченко Н.И. О приспособляемости древесных растений таежной зоны к болотным условиям // Вопросы адаптации растений к экстремальным условиям Севера. Петрозаводск: Карельский ф-л АН СССР, 1975. С. 52-63. [6] Рудичева Л.М. Обзор погоды в мае 1992 г. // Метеорол. и гидрология. 1992. № 8. С. 121-123. [7] Смагина М.В. Результаты многолетнего опыта по разложению растительных остатков на поверхности торфа и в его деятельном слое // Гидротехническая мелиорация земель, ведение лесного хозяйства и вопросы экологии. СПб: СПбНИИИЛХ, 1997. С. 142-145.