Отправь SMS - поддержи наш сайт

Номер 11, август 1999

Проблемы сохранения биоразнообразия и принципы организации экологически грамотного лесопользования

Реконструкция истории биоценотического покрова Восточной Европы и проблема поддержания биологического разнообразия

Текст подготовлен к печати редакцией на основе материалов, предоставленных Смирновой О.В., Бобровским М.В., Коротковым В.Н., Ханиной Л.Г. Ссылки на цитируемую литературу опущены.

• Теоретические основы исторической реконструкции структуры и функционирования биоценотического покрова Земли

• Реконструкция истории биоценотического покрова Северной Евразии

  • Ранний голоцен (7000-10000 лет назад)

  • Средний голоцен (2500-7000 л.н.)

  • Поздний голоцен (0-2500 лет назад)

  • Современность (0-500 лет назад)

• Современное состояние живого покрова Восточной Европы

• Принципы организации экологически грамотного лесопользования

До недавнего времени попытки сохранения исчезающих остатков естественных сообществ, с одной стороны, и необходимость удовлетворения растущих потребностей человека в природных ресурсах, с другой стороны, оценивались как взаимоисключающие либо независимые друг от друга подходы в отношениях человека с природой. Сейчас проявляется тенденция сближения этих подходов. Необходимым условием сохранения биологического разнообразия признается система экологически грамотного природопользования, построенная на учете и использовании природных закономерностей. Для разработки таких систем природопользования необходим не только поиск путей решения прикладных задач, но и общее понимание закономерностей организации и развития живого покрова.

По нашему мнению, перспективной базой понимания закономерностей естественного развития живого покрова Земли может стать теория иерархического континуума, которая развивалась в последнее десятилетие на основе концепции "оконной" динамики лесных экосистем и представлений о мозаично-циклической организации экосистем. Наряду с эволюцией представлений о механизмах естественного развития живого покрова, в последние годы происходило осознание роли деятельности человека как основного фактора, определяющего состав и структуру большинства существующих ныне биогеоценозов. Эти представления хорошо согласуются с современными взглядами на историю человеческого общества, принципиальной чертой которых является отказ от линейной модели развития, связанной с идеей однонаправленного изменения численности населения, степени хозяйственной освоенности территории и т.п. Постепенно на смену биоклиматическим приходят антропобиотические теории эволюции живого покрова, в которых основными факторами, определяющими развитие сообществ, выступают деятельность ключевых видов растений и животных и человека.

Таким образом, для сохранения и восстановления биологического разнообразия необходимо понимание как закономерностей организации и функционирования естественного живого покрова Земли, так и путей формирования его современного облика. В связи с этим, проблема исторической реконструкции динамики живого покрова становится не столько академической, сколько социально-экологической проблемой. Для ее решения необходимы:

1. Историческая реконструкция биоценотического покрова Северной Евразии на конец плейстоцена (около 10000 лет назад) - время начала существенных антропогенных преобразований данной территории. Разработка на этой основе представлений о потенциальной флоре и фауне, о доантропогенной структуре живого покрова больших территорий (например, Русской равнины, Западно-Сибирской низменности и пр.).

2. Выявлении биотически значимых этапов антропогенных воздействий на биоценотический покров Северной Евразии на разных временных срезах, начиная с конца плейстоцена, оценка сопряженных континентальных и региональных изменений потенциальной флоры и фауны.

Теоретические основы исторической реконструкции структуры и функционирования биоценотического покрова Земли

В качестве теоретической основы реконструкции естественного развития биоценотического покрова нами была взята концепция иерархического континуума. В рамках этой концепции биоценотический покров можно рассматривать как иерархию популяционных единиц разных видов. Временная и пространственная непрерывность биоценотического покрова связана с совмещением на одной территории популяционных единиц видов, имеющих разные продолжительности развития, занимаемые площади и уровень плотности. Из-за различий этих параметров на конкретном участке формируется сложная разномасштабная популяционная мозаика фито-, зоо- и микогенного происхождения.

Механизмом, объединяющим эту разномасштабную мозаику и приводящим к формированию биоценозов как популяционных множеств, является популяционная жизнь наиболее мощных (для данной территории) средопреобразующих (ключевых) видов. В качестве ключевых видов могут выступать древесные виды и (или) крупные млекопитающие-фитофаги.

Таким образом, биоценотический покров можно рассматривать как множество условно выделяемых (по функциональной и видовой специфичности ключевых видов) единиц - биоценозов, представляющих собой совокупность популяционных мозаик разных размеров, объединенных наиболее крупными мозаиками основных средопреобразователей. Непрерывность биоценотического покрова связана с различиями в размерах популяционных мозаик разных видов, а относительная дискретность условно выделяемых единиц (биоценозов) обусловлена тем, что мозаики подчиненных видов могут иметь близкие пространственно-временные характеристики и проявляться как агрегации, включенные в мозаики ключевых видов - средопреобразователей. Устойчивое существование биоценозов достигается за счет сопряженного развития популяционных мозаик, образованных разными видами и имеющих разное пространственное и временное выражение.

Общие черты ключевых видов (средопреобразователей):

1. К ключевым относятся виды разных трофических групп и систематического положения, которые образуют крупные и длительно существующие популяционные мозаики, с вовлечением в оборот значительной части энергии и вещества. В ходе жизнедеятельности эти виды производят существенные преобразования биотической и абиотической среды, которые, в том числе, ведут и к изменению гидрологического, температурного, светового режимов; микро-, мезо-, макрорельефа; основных характеристик почв и строения почвенного покрова в целом.

2. Результат популяционной жизни ключевых видов проявляется в создании гетерогенной среды на микро-, мезо- и макроуровнях. На локальном (микро- и мезо-) уровне популяционная жизнь ключевых видов определяет возможность совместного обитания на этой территории популяций подчиненных видов, отличающихся по экологическим требованиям к среде обитания. Преобразования среды, производимые наиболее крупными ключевыми видами на региональном уровне и выше (макроуровень), по масштабам и характеру изменений сопоставимы с изменениями среды, обусловленными влиянием климата.

3. Средопреобразующий эффект деятельности ключевых видов в большой мере определяется размерами их популяционных мозаик и проявляется на разных уровнях: от локального до континентального. По размерам и длительности существования популяционных мозаик ключевые виды различаются на несколько порядков. При этом в пределах одной территории популяционные мозаики ключевых видов образуют сложную соподчиненную систему.

4. По особенностям воздействия на среду ключевые виды можно условно объединить в небольшое число функциональных типов. Во внетропической Евразии и Северной Америке можно выделить три группы функциональных типов средопреобразователей (ключевых видов).

   А - ключевые виды пастбищных экосистем - крупные животные-фитофаги. Их функциональные воздействия проявляются: 1) в формировании (в гумидных областях) и поддержании (в аридных областях) полуоткрытых или открытых ландшафтов мезо- и макромасштаба с травянистыми экосистемами; 2) в обеспечении устойчивого существования светолюбивой флоры и фауны; 3) в формировании высокопродуктивных пастбищ вследствие пастьбы и удобрения почв; 4) в стравливании растительности при пастьбе, формировании обнаженных субстратов и возникновении эрозионных процессов микро- и мезомасштаба; 5) в роющей деятельности, регулирующей гидрологический и почвенный режим.

   Зубр - один из ключевых видов пастбищных экосистем

   
   

   Б - ключевые виды лесных экосистем - деревья. Функциональные воздействия деревьев проявляются: 1) в создании взрослыми деревьями затененных местообитаний с выровненным режимом влажности и температуры, обеспечивающим устойчивое существования теневой флоры и фауны; 2) в появлении окон в пологе леса вследствие смерти и вывалов старых деревьев, сопровождающихся образованием ветровально-почвенных комплексов и обороту почвы. Вывалы деревьев приводят к созданию гетерогенной среды микро- и мезомасштаба, способствуют развитию молодого поколения деревьев и обеспечивают постоянное присутствие в лесных экосистемах видов полуоткрытых местообитаний.

   В - ключевые виды долинных ландшафтов малых и средних рек (в Евразии и Северной Америке) - виды рода бобр. Функциональные воздействия этих видов проявляются: 1) в изменении режима влажности на мезо- и макроуровне и увеличении лесистости полуаридных и аридных территорий; 2) в изменении уровня грунтовых вод вследствие постройки плотин и формировании открытых водных пространств и регулировании гидрологического режима на мезо- и макроуровне; 3) в затоплении лесов, образовании низинных болот и лугов; 4) в уничтожении древесной растительности по берегам малых водотоков и формировании травянистых экосистем.

В связи с тем, что ареалы ключевых видов, относящихся к разным функциональным типам, перекрываются, в пределах локальной территории могут устойчиво существовать структурно различные экосистемы, образуя крупноразмерную динамическую мозаику растительного покрова.

Реконструкция истории биоценотического покрова Северной Евразии

Использование представлений о ключевых видах, а также базы данных по палеонтологическим и археологическим находкам и споро-пыльцевые диаграммы позволяют осуществить реконструкцию этапов трансформации биоценотического покрова Северной Евразии с конца плейстоцена (примерно 10000 лет назад) до современности.

В конце плейстоцена средопреобразующая деятельность мощнейших ключевых видов - гигантов и полугигантов мамонтового комплекса (мамонта, шерстистого носорога, бизона и др.) определяла макро- и мегамасштабную неоднородность среды и сглаживала климатическую неоднородность территории Северной Евразии. Она обусловливала возможность одновременного устойчивого сосуществования видов разной экологии, формируя и поддерживая смешанный характер флоры и фауны. Современная зональность отсутствовала практически на всей территории Северной Евразии. Вместо этого существовали мезокомплексы из лесных, болотных, луговых, степных и прочих биогеоценозов, что не исключало изменения набора видов этих биогеоценозов в широтном и меридиональном направлении.

Анализ информации позволяет заключить, что с конца плейстоцена и до современности включительно, преобразования биоценотического покрова, в первую очередь определялись антропогенными воздействиями. Далее для обоснования этого положения мы рассматриваем историю природопользования на территории Восточной Европы в течение голоцена.

Ранний голоцен (7000-10000 лет назад)

В это время живой покров испытывал последствия исчезновения мощных ключевых видов мамонтового комплекса. Можно предположить, что именно совокупное средопреобразующее воздействие этих животных на растительный покров Северной Евразии вело к тому, что в плейстоцене - древнем голоцене на этой территории практически не был выражен пояс сплошных лесов. Деградация мамонтового комплекса, начавшаяся в позднем палеолите, постепенно вела к усилению роли древесной растительности.

Результатом же полного исчезновения этих видов, имевшего, по мнению многих авторов, прежде всего антропогенные причины, было уменьшение доли открытых и полуоткрытых ландшафтов и увеличение лесистости Северной Евразии; усиление позиций ключевых видов деревьев по сравнению с пионерными видами; ослабление смешанного характера флоры и фауны. Эти изменения имели глобальный характер и положили начало формированию современной зональности Северной Евразии.

Средний голоцен (2500-7000 л.н.)

В этот период почти на всей территории Северной Евразии наиболее крупные виды мамонтового комплекса уже не встречаются, заметно сократился и ареал некоторых крупных фитофагов: лошади, зубра, кулана. В то же время в эпоху энеолита (5000 - 7000 л.н.) в растительном покрове максимальной представленности достигают древесные виды - как темнохвойные, так и широколиственные. Эти виды найдены в наибольшем числе местонахождений, их ареалы имеют максимальные (по сравнению с предшествующими и последующим периодами) размеры. Следует отметить почти полное совпадение ареалов широколиственных и темнохвойных деревьев.

Одновременно на одной и той же территории присутствовали ключевые виды животных открытых, полуоткрытых и закрытых ландшафтов. Это дает возможность заключить, что лесной покров был не монолитен, а насыщен открытыми пространствами разного размера, достаточными для сосуществования таких животных как сайгак, зубр, тур, тарпан и северный олень. Такой полуоткрытый облик природных ландшафтов, постепенно теряющих ключевые виды животных, сохранился вплоть до позднего голоцена.

Одновременно в среднем голоцене оформляется новый мощный фактор воздействия на биоценотический покров, по своей силе соизмеримый с воздействиями ключевых видов - это хозяйственная деятельность человека. Она начала распространяться на Балканском полуострове и в северо-западном Причерноморье 7000-8000 л.н.; в Центральной и Западной Европе - 6000 - 7000 л.н.; в Северной и Восточной Европе 5500-6000 л.н. Особенно стремительное увеличение уровня хозяйственного воздействия в Восточной Европе можно наблюдать на протяжении бронзового века (2500 - 5000 л.н.).

Наиболее существенные преобразования происходят на юге Восточной Европы. Начало оформления наиболее древних - трипольской и древнеямной - культур датируется временем около 6000 л.н. По оценке Д.Л.Арманд, плотность населения трипольской культуры достигала 30-35 (!) человек на кв. км. Основным занятием было скотоводство и отчасти земледелие, а также выплавка медных орудий. Племена древнеямной культуры занимались звероловством, рыболовством и, возможно, примитивным скотоводством.

У племен катакомбной (3600-4000 л.н.), а затем и срубной (3100-3600 л.н.) культур, сменивших племена древнеямной культуры, уровень воспроизводящего хозяйства был уже достаточно высок. Основой экономической жизни было достигшее высокого уровня скотоводство. В раскопках сокращается число находок костей диких копытных (зубра, тура, тарпана и др.), все большую долю в них составляет домашний скот; в споропыльцевых спектрах появляется пыльца культурных злаков. Население было оседлым и, помимо скотоводства и земледелия, занималось обработкой металлов, камня, кости, дерева.

Около 4000 л.н. земледелие и скотоводство прослеживаются уже на большей части территории современных лесостепи и широколиственных лесов. Для 2-го тысячелетия до н.э. отмечено распространение скотоводческих племен до Приильменья. В течение бронзового века земледелие получило распространение на территории современных хвойно-широколиственных лесов и южной тайги у племен фатьяновской, среднеднепровской и других культур. Основной (возможно, что единственной) формой земледелия было земледелие подсечное (подсека), о чем свидетельствует огромное число рабочих топоров на каждой стоянке. При этом археологические памятники располагаются в самых различных топографических условиях, часто вдали от речных долин, на самых разнообразных по механическому составу почвах - от легких до тяжелых. Это свидетельствует о возможности охвата подсекой значительной части территории.

Кроме следов подсечно-огневого земледелия на всех стоянках современной лесной зоны присутствуют костные остатки крупного рогатого скота. Вероятно, в лесной зоне скот пасли повсеместно: в лесу, на заброшенных полях, на полянах, созданных и поддерживаемых ранее дикими копытными.

Крайне трудно оценить, какую роль сыграло производящее хозяйство бронзового века в изменении состава и структуры живого покрова современной лесной зоны, отделив это влияние от последующих преобразований. Вероятно, оно постепенно уменьшало экологическую емкость и устойчивость экосистем: в результате расчисток и выпаса сглаживался микрорельеф, преобразовывался почвенный покров (прежде всего, на песчаных и щебнистых породах). Прямая (рубки, расчистки) и опосредованная (выпас, пожары) антропогенная деятельность становилась ведущим фактором регуляции потока поколений древесных видов. Нарушалась естественная мозаика лесов, в том числе упрощалась экологоценотическая структура травяного покрова.

Оценка преобразования живого покрова юга Восточной Европы, напротив, не вызывает затруднений. В процессе развития скотоводства и земледелия племена трипольской, древнеямной, срубной и др. культур отодвигали границу лесостепных, а затем степных комплексов от побережий Черного и Азовского морей, от низовий Волги и Урала на север и северо-запад. Сравнение современной карты растительности и карты распространения культур эпохи бронзы показывает практически полное совпадение северных границ распространения срубной культуры и современной зоны степей. Опираясь на свидетельство Геродота, можно говорить об обезлесенности этих пространств ко временам скифов - 2500 - 2700 л.н.

К этому времени на месте лесостепных и лесолуговых ландшафтов распространились типчаково-полынные и разнотравно-ковыльные степи. Таким образом, от начала активного заселения Причерноморья (5000-6000 л.н.) до скифо-сарматского времени, т.е. за 3000-3500 лет, была сформирована зона степей шириной 400 - 600 км.

Не только крупные подвижки растительности, но и завершение или наступление очередного этапа в развитии почв, как правило, совпадало с временными рубежами археологических культур. Так, появление ямной культуры в Нижнем Поволжье практически синхронно формированию и широкому распространению на дренированных равнинах каштановых солончаковых почв, иногда уже в комплексе с солонцами. Время существования полтавкинской культуры (3600-4000 л.н.) совпало с экспансией солонцовых признаков на значительные пространства и окончательным сложением сухостепной зоны. К срубной культуре приурочено остепнение луговых засоленных почв недренированных равнин и формирование в целом пустынно-степной зоны.

Итак, наиболее значимым для живого покрова событием среднего голоцена и вторым крупным шагом к формированию современной зональности можно считать антропогенное формирование степной и полупустынно-степной зон, аридизацию климата и уменьшение смешанности флоры и фауны юга Восточной Европы. Эти события оказали существенное влияние и на изменения макроклимата Евразии.

Поздний голоцен (0-2500 лет назад)

Ранний железный век и средневековье (500-2500 лет назад). Проведенный нами анализ палеоботанических данных показывает, что в начале позднего голоцена - в раннежелезном веке (1600-2500 л.н.) ареалы древесных видов не претерпели существенных изменений. Так же, как и в среднем голоцене, широколиственные и темнохвойные виды практически всюду встречаются вместе. Эти результаты противоречат широко распространенному мнению об окончательном формировании зоны тайги и широколиственных лесов к началу позднего голоцена и отодвигают время существенных подвижек ареалов деревьев на эпоху средневековья.

Однако оценка количественного участия деревьев в споропыльцевых спектрах демонстрирует сокращение доли темнохвойных видов на юге и увеличение на севере, по сравнению со средним голоценом. Эти изменения косвенно свидетельствуют о начале процесса трансформации ареалов темнохвойных и широколиственных видов, который завершился оформлением зон тайги и широколиственных лесов.

На юге Восточной Европы наступление железного века совпало с практически полным переходом скотоводческо-земледельческих племен к кочевому и полукочевому скотоводству. Эволюция производящего хозяйства привела к оформлению зон пустынь и полупустынь.

Очередная аридизация ландшафтов достигла апогея в раннесарматское время (2200-2400 л.н.). К этому времени на юге Восточной Европы практически окончательно сложилась современная зональность. Антропогенной аридизацией обусловлены, видимо, значительные перемещения на север южной границы ели и пихты.

Из южных районов Восточной Европы скотоводство и земледелие все шире распространяются в центральные и северные (преимущественно северо-западные) районы. Если для юга Восточной Европы раннежелезный век был временем по существу окончательного оформления современных зон, то для центра и севера это время значительных антропогенных преобразований, последствия которых в виде формирования зон проявятся в последующую эпоху - средневековье (V-XV вв. н.э.).

Начало средневековья (V-VI вв. н.э.) в лесной зоне отмечено двумя крупными событиями: распространением подсечного земледелия на севере (на территориях современных Ленинградской, Псковской, Новгородской, Вологодской, Архангельской областей, Карелии и Коми) и развитием пахотного земледелия на юге лесной зоны.

Технология подсечно-огневого земледелия многократно описана в литературе. Урожай при подсеке обеспечивался привносом элементов минерального питания с золой, получаемой за счет сжигания древесной растительности на месте. Большие затраты труда на расчистку окупались высокими урожаями. Другие существенные достоинства подсечной системы - независимость от скотоводства и специальных средств производства.

Расчищенный участок использовался 1-3 года на песчаных почвах и до 5-8 лет на суглинистых, после чего его оставляли зарастать лесом либо некоторое время использовали как сенокос или пастбище. Общая длительность хозяйственного цикла составляла 40-80 лет. При отсутствии внешних воздействий (рубок, выпаса скота) за время "отдыха" снова нарабатывался органогенный горизонт, который замешивался с нижележащими горизонтами неглубокими вывалами и землероями - восстанавливался единый гумусовый горизонт. Считается, что "отдыха" в течение 40-60 лет хватало для практически полного восстановления структуры и плодородия почвы. Это можно допустить для центра и юга лесной зоны, где сравнительно высока скорость биологического круговорота. Однако для восстановления почв на севере Восточной Европы должен требоваться, как минимум, в два-три раза более продолжительный срок.

Недостаточность периода отдыха для восстановления плодородия и структуры почвы - одна из проблем, связанных с подсечной системой земледелия. Перечислить все особенности трансформации живого покрова, связанные с подсечно-огневой системой, весьма сложно, поскольку подсечное земледелие не было только сельскохозяйственной практикой. Оно являлось системой природопользования, включавшей собственно земледелие, рубки, палы, а во многих районах также выпас и сенокошение. Некоторые из последствий подсечно-огневой системы - обнажение поверхности почвы, инициация поверхностного перемыва, обезыливание верхнего горизонта почвы, выравнивание микрорельефа, обеднение почвенной фауны (прежде всего, мезофауны), увеличение поверхностного стока и эрозия почв, исключение возможности вывалов деревьев и образования ветровально-почвенных комплексов, переход от внутрипочвенного накопления органики к напочвенному, увеличение пожароопасности лесов.

Хотя площадь обрабатываемых участков сравнительно невелика, а длительность цикла кажется большой, за сотни (тысячи) лет огромные территории были глубоко преобразованы подсекой. Не имея количественных оценок по охвату территорий подсечным земледелием для средневековья, мы можем привести пример современной Финляндии, где за XVIII-XIX вв. через подсеку прошло 85% территории.

На юге и в центре лесной зоны последствия подсечной системы особенно быстро отразились на территориях с легкими почвообразующими породами (в частности, на территориях полесий). На массивах песчаных почв были сформированы специфические пирогенные экосистемы, где в древесной растительности доминировала сосна.

На севере развитие подсечно-огневого земледелия, сопряженного с массовым выжиганием лесов, привело к отступлению на юг северных границ ареалов широколиственных видов (ильма, липы, дуба и др.) и, в результате, к формированию собственно таежной зоны. В это же время развитие домашнего оленеводства, также сопровождаемое усиленным выжиганием лесов на их северной границе, привело к развитию зоны тундр.

Пахотное земледелие связано использованием сравнительно обширных безлесных пространств (в том числе расчищенных из-под леса). Основой урожайности в нем является мобилизация имеющегося в почве запаса питательных элементов. Для обработки почвы используются сравнительно мощные орудия - прежде всего, соха. Главной проблемой пахотного земледелия является необходимость постоянного поддержания плодородия почвы.

Поддержание плодородия почвы возможно либо при периодическом предоставлении ей продолжительного отдыха (как, возможно, происходило при "классической" подсеке), либо при ее достаточном унаваживании, когда происходит окультуривание почв. Говоря об окультуривании почвы при внесении навоза, имеют ввиду уже значительно выпаханные почвы. Мы ни разу не встречали данных о внесении навоза в лесные (только что расчищенные) почвы. Во-первых, этого не требуется, а, во-вторых, лесные расчистки рассматривались как более выгодная альтернатива навозной пашне. Получение достаточного количества навоза во все времена оставалось нереальной задачей.

Одной из основных систем пахотного земледелия в Восточной Европе являлось трехполье. Оно сравнительно быстро распространилось из южных районов в центральные и северные - вероятно, вместе со славянской колонизацией. Во второй половине I тысячелетия н.э. пахотное земледелие охватило уже весь центр Восточной Европы - современную зону смешанных лесов. В XI-XII вв. практически полностью освоены водораздельные территории центральных и северо-западных районов. В это время увеличивается плотность населения: на территории Московской области - на одно сельское поселение приходилось около 10 кв. км. Максимальной численности население центральных и северо-восточных районов достигает в XIV-XV вв., увеличившись за сто лет более чем в два раза (тогда как в южных (лесостепных) районах население несколько уменьшается). В это время во владениях Новгорода деревни размещались через 1-2 км (!). Достигнута предельная плотность поселений, и начинает увеличиваться их размер: в первой половине XVI в. средний размер поселения в большинстве уездов центральной Руси увеличился до 5-10 дворов.

Площадь земель, освоенных под пашню, значительно превысила возможности их унаваживания. При отсутствии унаваживания неизбежно наступает полное истощение пашни. Напомним, что длительное время навоз просто рассыпался по поверхности земли и "силы навоза" хватало лишь на один посев. Соха с перекладной полицей, позволившая более эффективно (на несколько посевов) удобрять землю, получила распространение лишь в XVI в.

"Великая русская распашка" привела к массированной деградации почвенного покрова - широкому распространению подзолистых почв в центре и на севере Восточной Европы; а также к деградации экотопов, изменению гидрологического режима территорий. Повсеместно уменьшилась лесистость, что привело к появлению разрывов в ареалах деревьев, прежде всего широколиственных. Так, по оценке Рожкова (1899), в XVI в. лесистость в некоторых уездах центральной России уменьшилась до 6%. Во многих районах, прежде всего северных, означенные воздействия привели к развитию заболачивания на водоразделах, с одной стороны, и развитию пирогенных ландшафтов (формированию значительных массивов светлохвойных лесов), с другой. Существенные изменения живого покрова привели и к изменению климатических условий: начало XVII века считается "термической кульминацией малого ледникового периода в Европе".

В результате уменьшения скорости биологического круговорота и изменения климата продвинулась на север (примерно до 59 град. сев. ш.) зона неустойчивых урожаев, сместилась к югу граница вызревания ржи. Для общества последствием великой русской распашки стал социально-экономический кризис конца XVI - начала XVII вв., по сути завершивший эпоху средневековья в Центральной Руси.

Отметим, что в Западной Европе наблюдалась та же последовательность событий, лишь с опережением по времени: колонизация лесной зоны, последующая "великая распашка" XII-XIII вв., по времени совпавшие с "малым климатическим оптимумом", а затем - забрасывание выпаханных земель во время "малого ледникового периода".

Наше обращение к истории земледелия вызвано тем, что именно в лесной зоне оно привело к наиболее глубокой и масштабной трансформации живого покрова, ландшафтов, климата. В частности, земледелие рассматривается нами как ведущий фактор подзолообразования, приведший к широкому распространению в лесной зоне Восточной Европы деградированных "зональных" почв подзолистого ряда.

Наряду с земледелием, факторами преобразования биоты и абиоты были рубки и пожары. Важную роль в изменении состава и структуры лесов, а также в сокращении лесных пространств - может быть не меньшую, чем выжигание под пашни - сыграли вольный выпас в лесу и интенсивные заготовки веточного корма на зиму.

В течение развитого средневековья существование открытых и полуоткрытых пространств в лесной зоне, поддерживаемых ранее средопреобразующей деятельностью диких фитофагов, стало целиком зависеть от деятельности человека. К концу средневековья были практически полностью уничтожены тур и тарпан; значительно уменьшилась численность зубра и сайгака; массовая охота постепенно сокращала численность бобра.

В целом, в средневековье был сделан наиболее крупный и, по сути, последний шаг к формированию современной зональности. Это антропогенно обусловленное расчленение лесного пояса Восточной Европы на зоны тайги, смешанных и широколиственных лесов; формирование зоны тундр; потеря природных ключевых видов пастбищных экосистем.

Современность (0-500 лет назад)

Последние столетия характеризовались увеличением дифференциации природопользования в разных природных зонах, которая, в свою очередь, вела к усилению дифференциации природных зон.

На севере Восточной Европы происходило уменьшение интенсивности земледелия и к 30-м гг. 20 века во многих районах земледелие было практически полностью прекращено. Одновременно (особо интенсивно с XVIII в.) здесь возрастали объемы промышленной заготовки древесины. Длительное время основным способом заготовок были выборочные рубки, а с 1930-х гг. получили широкое распространение сплошные, в том числе концентрированные, рубки. Эти воздействия отразились, в первую очередь, в изменении гидрологического режима территорий, в том числе в усилении процессов заболачивания.

На юге, напротив, шло интенсивное земледельческое освоение лесостепных и степных районов. Основные его последствия - значительное уменьшение лесистости; деградация почвенного покрова; эвтрофикация водоемов; изменения гидрологического режима, ведущие, чаще всего, к развитию процессов аридизации.

В центральных районах отмечена наибольшая скорость ротации угодий при высокой плотности населения и большом разнообразии антропогенных воздействий. Среди основных воздействий на живой покров следует назвать земледелие, рубки и посадки леса.

Проблемы земледелия, приведшие к кризису конца XVI - начала XVII вв., частично удалось решить путем аграрной колонизации новых территорий (Поволжья, южных степей, Сибири, Дальнего Востока) и некоторой эволюции технологии земледелия. Так, в XV-XVI вв. в центре и на юге лесной зоны повсеместное распространение получает переложная система земледелия, как компромиссное средство поддержания почвенного плодородия при невозможности нормального унаваживания. Однако выпаханность почв на протяжении XVI - XX вв. оставалась буквальным бичом для крестьян центральных и северных районов, в XIX-XX в. распространившись и на многие южные районы. Земледелие, развитие которого претерпевало подъемы и спады, в конечном итоге привело к формированию значительных по площади открытых пространств.

Рубки были наиболее масштабными в XVIII-XIX вв. и привели к более чем двукратному уменьшению лесистости центральных районов. Во многом лесистость была восстановлена в нынешнем веке в результате зарастания сельхозугодий, брошенных вследствие социальных катаклизмов.

Посадки леса для нужд государства начаты во времена Петра I. Более или менее регулярное искусственное возобновление лесов в центральной России начинается с середины XIX в. Наибольший всплеск лесокультурного дела можно отнести к 1890-1914 гг., когда, по словам Г.Ф.Морозова (1950), эта практика "распространилась … на все пространство государственных лесов европейской равнины России, где ведется, по крайней мере, лесосечное хозяйство". В результате на огромных площадях были созданы культуры, прежде всего "коренных пород" (ели, сосны, дуба). Эти культуры сейчас составляют значительную часть спелых и перестойных насаждений центральной части Восточной Европы, долгое время описываемых лесоводами и геоботаниками как "коренные типы леса".

Увеличение площади угодий, стабилизация их границ и связанные с этим уменьшение протяженности и площади экотонов к настоящему времени привели к почти полной потере смешанного характера флоры и фауны. Размеры угодий в тысячи и миллионы раз превысили размеры естественных мозаик. Некогда единый живой покров был расчленен на две принципиально отличных группы экосистем: экосистемы, способные поддерживать себя при естественном развитии (теневые леса), и экосистемы, требующие для своего поддержания постоянных антропогенных воздействий (пойменные и суходольные луга, луговые степи, леса с господством пионерных видов деревьев). Перечисленные преобразования биогеоценотического покрова привели к усилению климатической дифференциации в широтном и меридиональном направлениях.

Современное состояние живого покрова Восточной Европы

Описанные выше антропогенные преобразования биоценотического покрова привели к практическому отсутствию в настоящее время на территории Восточной Европы климаксовых экосистем. Последняя понимается нами как экосистема, включающая популяции видов разных трофических групп, объединенные устойчивыми потоками поколений всех ключевых видов данного региона. Для Восточной Европы ключевыми видами являются темнохвойные и широколиственные деревья, крупные стадные копытные (зубры, туры), бобры. Только полный набор ключевых видов обеспечивает устойчивое существование как теневыносливой, так и светолюбивой флоры и фауны в спонтанно развивающемся живом покрове. Особо следует отметить, что при отсутствии ключевых видов-фитофагов невозможно поддержание даже такого значимого ключевого вида, как дуб черешчатый. Практическое отсутствие ключевых видов-фитофагов приводит к тому, что экосистемы, достаточно долго находящиеся в естественном развитии, не приходят в климаксовое состояние.

Таким образом, современный живой покров Восточной Европы можно представить как огромную сукцессионную систему, подавляющее большинство процессов в которой инициировано хозяйственной деятельностью человека. Отдельные элементы этой системы в большинстве соответствуют настоящим или прошлым хозяйственным угодьям. Ведущим фактором, определяющим направление смен сообществ, является состояние популяций ключевых видов (в т.ч. возможностью инвазии отсутствующих видов), а также характер преобразования экотопа, зависящий от множества прошлых воздействий. Скорость сукцессий определяется, в первую очередь, темпами расселения и скоростью оборота поколений ключевых видов. Для деревьев скорость оборота поколений в значительной степени определяется климатом.

Естественное восстановление теневых мозаичных многовидовых разновозрастных лесов со всем комплексом видов различных царств, для жизни которых необходимы специфические лесные местообитания, принципиально возможно в заповедниках и национальных парках. Вместе с тем, занос деревьев и кустарников в луговые и залежные сообщества при заповедании приводит к сокращению позиций светолюбивых видов, к исчезновению луговых и экотонных экосистем.

Отсутствие ключевых видов-фитофагов приводит к необходимости целенаправленного решения задачи сохранения светолюбивых видов путем организации экосистемного природопользования. Наиболее простой способ поддержания луговых и лугово-степных сообществ - сенокошение, более сложный - регулируемый выпас скота. Наиболее трудный, но близкий к природе способ - реинтродукция зубров. Однако, в этом случае необходимо учитывать, что наименьшая площадь устойчивого существования популяции зубров составляет десятки - сотни кв. км и должна охватывать хотя бы один бассейн небольшой реки с притоками. При реинтродукции бобров необходимо предварительно определять запасы кормов и оценивать возможности их восстановления. Также необходимо оценивать возможные пути перемещения семей бобров в пределах площади, занятой популяцией, и обеспечивать охрану долин ручьев и рек даже вне особо охраняемой территории.

Процесс спонтанного восстановления лесных сообществ происходит довольно медленно, поскольку большинство деревьев распространяется со скоростью нескольких сотен метров за одно поколение, а большинство трав - со скоростью от нескольких сантиметров до нескольких метров. В связи с этим, необходима организация экосистемного лесопользования, способствующего более быстрому восстановлению биоразнообразия.

Принципы организации экологически грамотного лесопользования

Крупные нарушения, такие, как массовые ветровалы, являются неотъемлемой частью естественной динамики лесных экосистем. Однако даже сформировавшиеся без прямого участия человека леса очень часто несут признаки серьезных антропогенных изменений, связанных с отсутствием многих ключевых видов в результате предшествовавшей хозяйственной деятельности на этой и/или сопредельной территориях. Фото: В. Захаров

Теоретические основы ведения экологически грамотного хозяйства должны основываться на природных закономерностях организации биогеоценотического покрова. Это касается всей системы ведения хозяйства, начиная с лесоводства, зернового хозяйства и животноводства (в том числе, восстановление продуктивности и биоразнообразия на выпасаемых территориях). В разных отраслях хозяйства имеются отдельные методические разработки, касающиеся увеличения биологического разнообразия и устойчивости природно-антропогенных экосистем, однако объединение их в региональные системы — насущная задача всего общества.

В настоящее время существуют возможности перехода лесного хозяйства на экологически устойчивое использование ресурсов. Основой для этого является глубокое знание традиционных режимов лесопользования и их последствий для структуры живого покрова и поддержания его биоразнообразия.

Традиционное лесное хозяйство чаще всего приводит к снижению структурного, таксономического и генетического (для популяций древесных видов) разнообразия. В наибольшей степени это относится к основным видам рубок, практикуемых в лесном хозяйстве.

Санитарные рубки. Мертвые и усыхающие деревья, являющиеся объектами санитарных рубок, представляют собой уникальные экологические ниши для различных групп биоты (птиц, насекомых, грибов и др.). Санитарные рубки приводят к обеднению видового состава и к уменьшению численности птиц. Санитарные рубки предотвращают образование естественных вывалов, создающих неоднородность почвы и растительности. К ветровально-почвенным комплексам приурочены регенерационные ниши различных групп растений (мохообразных, папоротников, трав, кустарников, деревьев). Разные виды предпочитают возобновляться лишь в определенных микроместообитаниях ветровально-почвенного комплекса. В частности, лишь достаточно разложившийся валеж является основным естественным местом возобновления некоторых хвойных пород (ель, пихта). Валеж служит субстратом для ксилофагов, ксилосапротрофных грибов и их консортов. Таким образом, регулярно повторяющиеся санитарные рубки могут привести к существенному уменьшению биоразнообразия лесных экосистем.

Рубки ухода в зависимости от возраста и состава древостоев, подлежащих рубке, и интенсивности выборки могут иметь неоднозначное воздействие на разнообразие различных групп биоты. Рубка ухода с равномерной выборкой древостоя выравнивает структуру лесного полога, что приводит к уменьшению экологической емкости местообитания.

Сплошные и условно-сплошные рубки - один из наиболее разрушительных видов человеческого воздействия на леса. Пермская область., объединение "Чусовлес" (80-е годы). Иллюстр. из книги Нажмите сюда или на картинку для получения более подробного изображения (39 Кб)

Рубки главного пользования. Важными параметрами, определяющими последствия рубок главного пользования, являются: возраст рубки, оборот (повторяемость) рубки, сезон проведения рубки, размер и форма лесосеки, способ и сроки примыкания лесосек, технология лесозаготовок. Важнейшие из этих параметров - оборот рубки и размер лесосеки.

Возраст и оборот рубки определяют возможность достижения генеративного состояния и нормального завершения онтогенеза деревьев. Наименьшее отрицательное воздействие будут оказывать рубки, повторяемость которых будет равна или больше средней продолжительности жизни наиболее длительно живущего ключевого вида. Самые негативные последствия будут иметь рубки с высокой повторяемостью (например, в низкоствольных дровяных лесах с оборотом рубки 20-40 лет), резко ограничивающие возможности семенного возобновления древесных видов. При этом будут сохраняться исключительно те древесные породы, которые способны к образованию травматической пневой поросли.

Размер вырубки определяет возможности эффективного расселения зачатков древесных пород, а также условия освещенности и микроклимата, играющие важную роль для приживания молодого поколения. Наибольшие возможности для расселения имеют мелколиственные пионерные породы, регулярно продуцирующие огромное количество семян и распространяющиеся на расстояние 900-1500 м. С этим связано сильное преобладание осиновых и березовых древостоев на сплошных вырубках с большими размерами лесосек. Сосна может эффективно расселяться на расстояние до 150-400 м, ель - 150-250 м, дуб - 100-200 м, широколиственные породы, такие как липа, клен, вяз, ясень - 50-100 м. Таким образом, для эффективного обсеменения лесосек необходимо, чтобы ширина лесосеки не превышала 100-150 м.

Размер прогалин, образующихся в результате рубок, определяет условия возобновления древесных видов. Так, светолюбивые пионерные виды могут приживаться и успешно расти лишь на крупных вырубках, протяженность которых с севера на юг более 40-50 м. Для теневыносливых видов достаточно прогалин размерами порядка 0,01 га. В связи с этим, выборочные рубки низкой интенсивности приведут к формированию мелкой мозаики, в которой могут сохраниться лишь самые теневыносливые виды. Для зон хвойно-широколиственных и широколиственных лесов оптимальный размер лесосеки может составлять порядка 0,2-0,4 га, что примерно соответствует наиболее крупным элементам мозаики естественного разновозрастного леса.

Важным фактором, определяющим скорость восстановления вырубок, является сезон проведения рубок. От этого зависит сохранность молодого подроста и вегетативного поколения древесных видов, а также степень нарушенности живого напочвенного покрова.

Для особо охраняемых природных территорий и их охранных зон часто остро встает вопрос поиска и разработки таких способов лесопользования, при которых воспроизводилась бы мозаика, свойственная естественным разновозрастным лесам климаксового типа. Вероятно, что отрицательные последствия ведения лесного хозяйства могут быть сведены к минимуму при условии моделирования естественной "оконной" мозаики путем проведения группово-выборочных (котловинных) рубок с ориентацией на естественное возобновление. Оптимальные размеры котловин - 0,2-0,5 га при соблюдении высоких сроков примыкания лесосек (как минимум 30-40 лет). В сильно нарушенных лесных массивах, где возможности естественного восстановления лесных экосистем исчерпаны из-за невозможности заноса семян основных лесообразователей, необходимо сочетать формирование мозаики окон возобновления с созданием лесных культур недостающих древесных видов.

Длительное неистощительное лесопользование возможно лишь при условии восстановления лесных экосистем, максимально приближенных по структуре и породному составу к ненарушенным лесам зонального типа. Ставка на создание лесных монокультур на обширных территориях может привести к снижению биоразнообразия, возрастанию риска повреждения культур в результате вспышек размножения патогенных микроорганизмов и энтомовредителей, уменьшению почвенного плодородия, снижению почвозащитных и водоохранных функций.

Анализ лесоводственной литературы и имеющийся опыт дает возможность предложить наиболее важные направления работ по восстановлению лесов:

1. Восстановление структурного разнообразия — разновозрастной системы мозаик окон возобновления — путем проведения группово-выборочных рубок или имитации естественных вывалов. Размеры окон и их размещения по территории массива должны рассчитываться, исходя из экологических потребностей древесных видов, радиуса эффективной репродуктивной активности древесных видов, а также с учетом максимального сохранения лесной среды. Имеющиеся расчеты и данные показывают, что оптимальные размеры окон составляют по диаметру 1,5-2 высоты окружающего полога леса (0,1-0,3 га).

2. Восстановление видового разнообразия должно базироваться на естественном возобновлении в сочетании с созданием лесных культур недостающих ценных древесных видов. Рубки ухода должны обеспечить оптимальное соотношение древесных видов и их успешное развитие. Для целого ряда редких видов трав, отличающихся малым радиусом репродуктивной активности, восстановление их популяций целесообразно проводить путем реинтродукции.

3. Восстановление генетического разнообразия популяций древесных видов. При закладке питомников необходимо использовать гетерогенный семенной материал, собранный из местных популяций древесных видов.

Восстановление полидоминантных разновозрастных лесов зонального типа поможет обеспечить длительное неистощительное лесопользование, а также будет способствовать поддержанию высокого биоразнообразия лесных экосистем, сохранению и восстановлению почвенного плодородия, увеличению устойчивости лесных экосистем.

Безусловно, идеальной является ситуация, когда на всей территории ведется экологически грамотное природопользование, в результате которого удовлетворяются разнообразные потребности населения, поддерживается высокий уровень биологического разнообразия, оптимизированы экотоп и климат. Реальность этой перспективы зависит сейчас не от решения научных проблем, но от наработки соответствующей экономической, правовой и социальной базы. Быстрая наработка такой базы в России маловероятна, в связи с этим необходимо принять срочные меры для сохранения имеющегося природного потенциала. Такие меры связаны с переделом собственности или, по крайней мере, изменением хозяйственного статуса многих территорий. Легко предвидеть многочисленные проблемы, с которыми столкнется их реализация. Однако отметим, что осуществление большинства мер требует не экономических затрат, а правовых реформ. В первую же очередь, необходимо обеспечение соблюдения уже имеющегося законодательства.

Семейство сайтов Forest.RU: Всё о российских лесах | Дубы Евразии | Всероссийское Движение "Возродим наш лес" | Российский музей леса | Обзоры прессы и аналитика | Леса Новгородчины | Всё о сибирском кедре и его родственниках | Национальный парк "Угра" | Алтайская авиабаза | Красноярский Центр защиты леса | Всё о грибах

Forest.RU для Вас: Войти в семейство сайтов | Книги и видео

К началу этой страницы

На входную страницу

Напишите нам!