ЛЕСОВЕДЕНИЕ
Учебное пособие для студентов и специалистов
по специальностям:
Лесное хозяйство
Экология и охрана природы
Томск 2001
ВВЕДЕНИЕ
Лес в жизни русского человека является не просто одним из природных ландшафтов. Российское государство, характер русского человека формировались среди необозримых лесных массивов. Лес был и кормильцем и защитником от врагов, он согревал наш народ в суровые зимы. Невозможно представить как бы сложилась судьба нашего народа не имей он такого могучего покровителя как русский лес.
С развитием цивилизации казалось бы значение леса должно уменьшиться, но как показывает жизнь современного общества роль леса в нашей жизни играет все большую роль. В настоящее время человечество все больше нуждается не только в получаемых из леса многочисленных материалов, но и в том влиянии, какое имеет лес как компонент биосферы. Исследования последних лет изменили прежнее представление о том, что кислород поступает в атмосферу от планктонов морей и океанов. Установлено, что более 60 % кислорода поставляет в атмосферу растительность суши и ее главный компонент - лес. Кислород, выделяемый лесом, качественно отличается тем, что насыщен фитонцидами. Фитонциды значительно ослабляют, а в некоторых случаях полностью подавляют действие болезнетворных начал в окружающей среде. Бальнеологические свойства лесов способствуют лечению гипертонии, атеросклероза, легочного туберкулеза, переутомления, бессонницы, нервных расстройств и др. Особенно высокие бальнеологические свойства имеют сосновые и кедровые леса, число болезнетворных бактерий в воздухе в них в 2 раза ниже, чем в лиственных.
Лес способствует очищению воздуха от пыли и препятствует ее дальнейшему распространению. Кроны еловых древостоев задерживают на 1 га ежегодно до 32 т пыли, сосновых - 36 т. Одновременно с пылью поглощаются и вредные газы: на деревьях, кустарниках оседает до 70 % пыли и 60 % сернистого газа и других вредных примесей. За год 1 га леса очищает до 18 млн. м3 воздуха. Лес может задерживать до 50 % радиоактивной пыли и нейтрализовать поглощенную им радиацию. В то же время неся огромную санитарно-гигиеническую функцию леса сами в значительной мере страдают от загрязнений. Задача определения максимально возможной фильтрующей способности леса является одной из важнейших направлений работы органов лесного хозяйства и лесной науки.
Леса имеют огромное водоохранное значение. Они практически полностью исключают отрицательные последствия поверхностного стока. Леса улучшают качество воды. Лесные насаждения играют роль естественных фильтров, значительно улучшающих химический состав и бактериологические свойства стоковых вод. Для усиления водоохранно-водорегулирующей роли леса проведена организация лесного хозяйства по водосборам различных размеров.
Борьба с водной и ветровой эрозией - одна из важнейших государственных задач в системе мероприятий по развитию сельскохозяйственного производства. В комплексе мероприятий, направленных на предотвращение отрицательных последствий эрозионных процессов, большая роль отводится древесно-кустарниковой растительности.
Таким образом, леса являются не только источником удовлетворения потребностей страны в древесине и другой продукции леса, но и оказывают благоприятное влияние на климат, атмосферу, гидрологический режим рек и других водных объектов, предохраняют почву от ветровой и водной эрозии и оздоровляют окружающую человека природную среду.
Леса являются источником древесины, украшают нашу планету, охраняют здоровье человека. Из древесины получают строительные материалы, вырабатывают бумагу, ткани, пластмассы, мебель, спирт и более 20 тыс. видов других продуктов.
Велико и многогранно значение лесов в данное время, но с каждым годом их значение становится все более важным. Только леса могут связать тот углекислый газ, который выбрасывает в атмосферу в нарастающих количествах наша цивилизация, поставив под угрозу существования самой жизни на земле.
Исключительно большое значение имеют полезащитное лесоразведение и создание лесонасаждений для закрепления почвы в оврагах и балках, на горных склонах и по берегам рек. Большого внимания заслуживает посадка деревьев вдоль дорог, вокруг населенных пунктов и в самых населенных пунктах. Лесонасаждения обеспечивают значительную прибавку урожая зерновых культур. С помощью лесов защитного и мелиоративного значения можно преградить путь опасным суховеям, укротить пыльные бури, предупредить песчаные заносы, сковать снежные метели, остановить смывы и размывы плодородных почв, горные оползни и осыпи, изменить водный режим рек.
Но тот самый лес, который жизненно необходим для нашего существования, отступает под натиском цивилизации. Огромные площади лесов человек специально уничтожает, чтобы освободить место для городов и поселков, фабрик и заводов, линий электропередачи, газо и нефтепроводов, железных и шоссейных дорог, всевозможных карьеров и открытых разработок полезных ископаемых, сельскохозяйственных угодий. Сейчас много говорят и пишут о парниковом эффекте планеты, ее разогреве. Огромное количество углекислого газа попадает в воздух из всевозможных труб. Концентрация углекислого газа в атмосфере постоянно возрастает. Но виновата в этом не только промышленность. Массовое истребление лесов, 1 га которого поглощает в год 5-7 т углекислого газа, является одной из причин повышения концентрации СО2.
Большой ущерб наносят лесам лесные пожары. Так, например, в 1915 г. леса Сибири горели все лето и пожарами была охвачена площадь в 1,6 млн. км2. В 1998 г. в Томской области только в Александровском районе сгорели леса на площади 240 тыс. га, в основном кедровые.
Лесоводство - это комплексная наука, включающая биологию и экологию леса, вопросы хозяйственного использования его как источника древесины и других полезностей, задачи выращивания высокопроизводительных насаждений оптимального породного состава.
Леса представляют собой крупные природные образования, которые в единых комплексах, называемых биоэкологическими системами или биогеоценозами, связывают разнообразные живые организмы с внешней средой. Поэтому при изучении леса необходим системный анализ.
Курс лесоводства состоит из двух разделов: "Лесоведение" и собственно "Лесоводство".
Лесоведение - это часть современной биоэкологии. Оно создает теоретическую основу лесоводства. Лесоведение изучает законы жизни леса, экологические факторы, взаимосвязи лесных сообществ с внешней средой. Оно базируется на достижениях биологии, физики, химии, климатологии, физиологии растений, дендрологии, почвоведении, теории вероятностей, лесной таксации и др. наук.
Во второй части курса - "Лесоводство" изучаются методы и приемы выращивания леса оптимального состава и высокой производительности, способы рубок главного и промежуточного пользования, побочные пользования, формирование почвозащитных, водо-охранных и санитарно-гигиенических функций леса. До 1975 г. в лесоводство входила и охрана лесов от пожаров. Теперь по новому учебному плану она выделена в самостоятельную дисциплину "Лесная пирология".
Рубки леса, лесовосстановление и лесовыращивание превратились в настоящее время в большую проблему. Человеческое общество не может обойтись без рубок, так как только через них человек получает древесину. По своей природе (как биоэкологическая система живых организмов) лесные насаждения возникают, развиваются, стареют и умирают. Без рубок деревья старших поколений в разновозрастных лесах и одновозрастные древостои со временем гибнут, на их месте возникают новые поколения леса. Допускать же естественную гибель древостоев без использования такого ценного материала, как древесина, неразумно. Поэтому рубка леса есть естественное завершение процесса лесовыращивания. Без них нет и лесного хозяйства как отрасли материального производства общества. Нельзя представлять, что охрана природы может быть достигнута созданием больших заповедных территорий. Главное направление в охране природы заключается в рациональном использовании ресурсов, создании совершенных технологий производственных процессов, обеспечивающих воспроизводство лесов. Опираясь на науку и техническую оснащенность, люди могут создавать новые леса, лучшие по качеству и более производительные в сравнении с теми, что стихийно создала природа.
В 50-х годах нашего столетия биосфера привлекла настолько большое внимание, что в период 1957-1967 гг с участием 80 стран мира были выполнены работы по Международной биологической программе. Главная цель МБП заключалась в учете ресурсов растительных организмов на суше, в морях и океанах Земли, в оценке ежегодной продуктивности или прироста растительной массы в лесах, на лугах, пашнях, болотах и в морях.
Результаты были получены следующие:
- все растения Земли ежегодно производят 100 млрд. т фитомассы в абсолютно сухом состоянии, в том числе растения суши - 64 млрд. - 64 %
растения океанов и морей - 36 %.
Из 64 млрд. т на суше:
- леса дают 38 млрд т - 60 %
- луга и степи 14 млрд т - 22 %
- обрабатываемые земли 12 млрд т - 18 %
Леса СНГ создают за год 2,2 млрд т фитомассы, а всего с напочвенным покровом - 3 млрд т, поглощают 5,5 млрд т углекислоты из воздуха и выделяют в атмосферу 4 млрд т чистого кислорода.
Леса концентрируют в стволах деревьев органическое вещество, поэтому 90 % органического вещества Земли сконцентрировано в лесах.
Леса Земного шара являются крупными поставщиками кислорода, на их долю приходится 54 млрд т или 39 % всего кислорода, поставляемого ежегодно всеми зелеными насаждениями.
В настоящее время, когда в промышленности применяются все новые и новые материалы там, где прежде употреблялась древесина, и когда успехи науки и техники каждый день приносят все новые продукты, добываемые физико-химическим синтезом, иногда раздаются голоса о том, что древесина, как сырье, быстро утратит свое значение.
На первый взгляд, при виде возводимых из кирпича, бетона, стекла и железа многоэтажных зданий, поверхностному наблюдателю кажется, что значение дерева, как строительного материала, отошло в прошлое. Но в последнее время наблюдается настоящий бум в деревянном строительстве. Деревянное жилье стало престижным, так как оно более экологичное. Все же основная площадь жилья возводится из кирпича и бетона. Но замечательно то, что общее количество древесины, потребляемой в строительстве при этом не только не уменьшается, а увеличивается. На окна, двери, полы, внутреннюю отделку уходит колоссальное количество древесины. Как это ни неожиданно, но дерево в некоторых строениях оказывается даже огнестойким и в этом отношении мало уступающим металлам. При употребленни в постройках в толстых сортиментах, например балках, вследствие обугливания поверхности огонь распространяется медленно. Железо же при нагревании до 500 0 теряет половину своей прочности, а возникающие при этом, в результате большого расширения, деформации часто являются причиной катастрофических обвалов и разрушений.
Специалисты отмечают, что в деревянных домах, при одних и тех же метеорологических условиях, сохраняется на 30-60 % больше тепла, чем в кирпичных, даже оштукатуренных с двух сторон.
Древесина обладает выдающимися акустическими свойствами. Ее широко используют для отделки концертных залов, производства музыкальных инструментов.
Наиболее ценными древесными породами в строительной технике являются хвойные - сосна, лиственница, ель. Преимущество России заключается в том, что 2/3 площади лесов представлено хвойными.
Древесина тропических лесов, за редким исключением, не представляет ценности как строительный материал.
Надо сказать, что ценность древесины понятие относительное. Хорошим примером этому может служить эволюция бука в истории лесоупотребления. В начале прошлого столетия бук в Европе шел главным образом на топливо. С развитием добычи каменного угля роль бука как топлива ослабла. Но бук нашел применение на впервые появившихся и все более увеличивающихся в протяжении железных дорогах в качестве шпального леса. А затем бук стал, с развитием техники деревообработки, самым распространенным материалом в мебельном производстве. Подобная же история характерная и для ели.
До 80-х годов прошлого столетия ель во многих местах России считалась сорной породой. Только с 1881 года за ель стали брать таксовую цену и то, как описывал Салтыков-Щедрин, помещики не любили своих земельных участков, занятых елью, так как ее не было куда сбыть, в то время как участки, покрытые даже молодой березой, продавались по выгодным ценам на дрова.
Но с тех пор, как начало развиваться целлюлозно-бумажное производство, на еловом сырье, картина резко изменилась. В настоящее время мировое целлюлозно-бумажное производство не знает лучшего сырья, чем ель. На производство 1 т газетной бумаги идет 6 м3 древесины.
Такая "сорная" порода как осина нашла широкое применение в производстве спичек и фанеры.
Сосна и ель являются лучшими породами для рудничной стойки. Деревянные рудничные стойки по сравнению с железными или бетонными обладают ценными преимуществами: своим треском дерево заблаговременно предупреждает горняков о грозящем обвале.
Ель и пихта имеют важное значение в производстве музыкальных инструментов, так как при определенных условиях роста образуют так называемую резонансную древесину, из которой только и можно изготовлять музыкальные инструменты.
Несмотря на то, что древесина в целом ряде производств заменяется другими материалами, возникающий все новый и новый спрос на древесину нередко не только не уменьшает размеров общего пользования древесины, но сопровождается повышением на нее цен. Особенно повышается цена на крупную древесину наиболее важных промышленных пород.
Из древесины получают более 20 тыс. видов продуктов. Скипидар, аспирин, креозот, краски, лаки, метиловый спирт, ацетон, формалин, сахар, кормовые дрожжи и тысячи других примеров. Причем часто продукты, получаемые из древесины более качественные, чем синтетические. Так, дубильные вещества, используемые для выделки кож, наиболее качественные получают из коры древесных и кустарниковых растений и высококачественные, водоустойчивые кожи получают только из растительных дубителей.
В лесоводстве издавна установилось понятие о главном пользовании из леса древесиной и о побочных лесных пользованиях: получение плодов, лесной подстилки, сбор грибов, ягод, охота, пастьба скота и т. п. пользования. В действительности некоторые побочные пользования имеют большее значение, чем заготовка древесины. Примером такого явления может служить подсочка леса, когда стоимость живицы превышает стоимость древесины, из которой она добывается. Или орехи - кедровые, грецкие, буковые, лещина (фундук). Но нужно отметить, что древесина грецкого ореха является одной из самых дорогих на мировом рынке и чрезвычайно ценится в мебельном производстве и для других поделок.
Иногда даже мелкие, казалось бы "побочные пользования" в лесах, при низкой степени утилизации самой древесины, вырастают до размеров серьезного хозяйственного значения. Так, пихтовое масло, добываемое из хвои пихты, является продуктом большой промышленной важности.
Сбор грибов и ягод в лесах России составляет постоянный систематический промысел населения. В настоящее время количество заготавливаемых населением грибов и ягод неизвестно. Но в царской России было известно, что сумма, выручаемая крестьянами за лесные грибы и ягоды исчислялась в 200 млн золотых рублей и превышала стоимость всей экспортировавшейся тогда за границу древесины.
Лекарственные растения.
Охота.
Пчеловодство
Защитная роль лесов:
- санитарно-гигиеническая
- рекреационная
- водо-охранное
- берегозащитное
- почвозащитное
- полезащитное
- защитное (вдоль дорог)
Насаждения в городах поглощают выделяемую городами углекислоту, уменьшают силу ветра, смягчают крайне низкие и крайне высокие температуры. Поглощают вредные газы. Опыт показывает, что металлические конструкции могут потерять половину своего сопротивления в центре промышленного города приблизительно через 40, в особо дымных местах даже в 20-30 лет, в то время как в сельской местности этот срок доходит до 250 лет.
Общая площадь хвои или листвы деревьев и кустарников и их протяженность чрезвычайно велики. У хорошо развитой старой сосны общая протяженность хвои занимает почти 200 км. Поверхность же хвои или листвы всего насаждения, в зависимости от древесной породы и возраста, превышает в десятки раз ту земельную площадь, которую занимает насаждение. Даже у светолюбивой сосны с относительно малой и рыхлой кроной и небольшим по сравнению с другими породами количеством хвои поверхность у последней на площади насаждения в 1 га занимает 10-30 га, а у бука поверхность листвы у насаждения в 1 га может составлять 75 га. Эти цифры говорят о мощности пыле задерживающего фильтра.
Обобщая все вышесказанное, можно прийти к следующим кратким выводам о значении леса.
1. Леса являются источником строевой древесины и разнообразной поделочной, а также идущей на самые разнообразные химические производства.
2. Несмотря на вытеснение древесины из одних сфер применения, возникают все новые и новые области употребления древесины.
3. Количество древесины, потребляемой промышленностью, ежегодно возрастает.
4. Появляются новые технологии переработки древесины.
5. Древесина остается главным материалом в мебельном производстве.
6. Древесина остается непревзойденным по качествам материалом для железнодорожных шпал и производства бумаги.
7. Древесные стойки в шахтах пока незаменимы, несмотря на все достижения техники.
8. Леса являются источником лекарственных трав и пищевых продуктов, других технических продуктов.
9. Леса имеют охотничьи угодья.
10. Водоохранное и водорегулирующее значение.
11. Почвозащитное значение.
12. Полезащитное значение.
13. Защитное значение.
14. Санитарно-курортное значение (лечебное).
Понятие о лесоведении
В целом лесоведение - это наука о лесе. Лесоведение как учение о лесе оформилось в начале ХХ века в недрах лесоводства. Основоположником лесоведения является проф. Г.Ф.Морозов. его фундаментальный труд «Учение о лесе», выдержавший много изданий в нашей стране и за рубежом, не утратил своего значения и в настоящее время. Характеризуя лесоведение и лесоводство Г.Ф.Морозов писал: «Лесоводство состоит из двух отделов: из учения о лесе, с одной стороны, и учения о преобразовании этого леса, пользования им без истощения его, или собственно лесоводства, с другой; первое учение знакомит нас с природой леса, второе с методами его видоизменения и т.д.».
Лесоведение и лесоводство, таким образом, характеризуются тесным взаимопроникновением. Они, по выражению Г.Ф.Морозова, связаны друг с другом в глубочайших своих корнях. «Особенность лесоводства, в отличие от других видов знания, - писал Г.Ф.Морозов, - заключается в том, что его научная база - учение о лесе - обязана своим развитием почти исключительно лесоводству, а не чистой науке»
Эту особенность отметил в конце 20-х годов текущего столетия и американский профессор Туми, заметивший, что когда биологи со своими исследованиями о связи растений и среды приходят из лаборатории в поле, они обнаруживают, что лесовод уже там с фактами, накопленными за столетия работы в полевых условиях.
Таким образом, лесоведение изучает лес: а - как природное единство, основанное на взаимосвязях, происходящих как внутри леса,, так и между лесом и внешней окружающей его средой, рассматривает лес как важнейшую составную часть биосферы; б - в развитии, динамике, изменениях его не только в пространстве, но и во времени; в - в переходах от количественных изменений к изменениям качественным, в преемственности различных этапов развития леса. Лесоведение раскрывает различные тенденции в биологических процессах в лесу.
Лесоведение - ключ к лесоводству. Лесоводство занимается выращиванием леса для получения древесины, других продуктов леса и использования его с защитными, водорегулирующими, целебно-оздоровительными, эстетическими целями. Лесоводство разрабатывает методы повышения продуктивности леса в целях не только использования, но возобновления и улучшения леса.
Для решения этих задач прежде вего необходимо знание науки о природе леса, т. е. лесоведения. Общенаучное значение лесоведения возросло в связи с необходимостью познания природы леса в свете современных проблем, связанных с биосферой, охраной окружающей среды.
Все многообразие вопросов современного лесоведения можно объединить в следующие основные разделы:
1. Лес как природное явлеие
2. Экология леса
3. Возобновление леса
4. Формирование леса
5. Типология леса
Современное лесоведение должно считаться с усилившимся влиянием человека на лес с возросшим значением леса для человека. Предметом лесоведения становится природа не только девственного или мало затронутого человеком леса, но и сильно измененного им. Лес как объект лесоведения должен рассматриваться и изучаться в разрезе прошлого, настоящего и будущего. Динамичность - характерная черта леса. Лес никогда не находится в статическом состоянии.
Итак, что же такое лес? У многих людей, мало знакомых с лесом, существует мнение, что лес - это когда много деревьев. Но много деревьев в парке на Соборной площади, в Лагерном саду. Но можно ли эти зеленые островки в городе назвать лесом. Думаю, что вы единодушно скажете, что нет это не лес. Значит чего то не хватает характерного для леса. И вот здесь мы начинаем понимать, что лес это не просто скопление деревьев, а его участок включает деревья, кустарники, травянистые растения, мхи и лишайники. Здесь проживают лесные звери и птицы. Он характеризуется своеобразными почвами, не встречающимися на безлесных участках. Все это образует лесное сообщество. Но только набор перечисленных элементов природы еще не образует лес.
Вам приходилось, видимо, наблюдать разницу в деревьях одной и той же породы, выросших на свободе и в лесу. Дерево, выросшее на свободе, одинакового возраста с росшим в лесу, более низкоросло, крона опущена донизу, ствол сучковат, сильно сбежист и похож на конус. Дерево, выросшее в лесу при равных почвенно-гидрологических условиях и возрасте, выше, крона высоко поднята, ствол стройный, мало сбежистый, хорошо очищен от сучьев в нижней части ствола. Почему же это происходит?
При густом стоянии деревья затеняют друг друга с боков, свет поступает преимущественно сверху, создавая лучшие условия для роста верхних побегов и главное верхушечного побега. Здесь создается и используется большая часть питательных веществ. Нижние боковые побеги и их хвоя, оказавшиеся в условиях недостатка света, отмирают и отваливаются, ствол очищается от сучьев. Интенсивность отмирания боковых побегов у разных по светолюбию пород различна.
Деревья, растущие на свободе и в лесу, находятся в различных условиях воздействия ветра, что определяет и форму стволов. Деревья на свободе характеризуются большими диаметрами у поверхности земли, мощной корневой системой, позволяющей им противостоять ветру. В лесу ветра почти нет и деревьям незачем развивать ветроустойчивую корневую систему. Недостаток света требует быстрого роста в высоту, чтобы выйти к солнечным лучам, поэтому и формируются прямые прогонистые стволы.
Если деревья на земельном участке расположены редко и кроны их не смыкаются, то это еще не лес. Для того, чтобы участок с наличием деревьев стал лесом, деревья должны оказывать взаимное влияние друг на друга, смыкаться кронами или корневыми системами.
Определение понятия «лес» давали многие ученые. Более полные из них принадлежат Г.Ф.Морозову, П.С.Погребняку и М.Е.Ткаченко. Г.Ф.Морозов в 1912 году писал, что лес представляет собой сообщество древесных растений, в котором они проявляют взаимное влияние друг на друга, порождая ряд новых явлений, не свойственных одиноко растущим деревьям. В лесу обнаруживается не только взаимное влияние деревьев друг на друга, но и на занятую ими почву и атмосферу. Лес обладает способностью к самовосстановлению.
Определение П.С.Погребняка гласит: «Лес есть взаимопроникающее единство (комплекс) лесных растений, животных и занимаемой ими среды (почвы и атмосферы)».
М.Е.Ткаченко определял лес как своеобразный элемент географического ландшафта в виде большой совокупности деревьев, которые в своем развитии биологически взаимосвязаны и влияют на окружающую среду на более или менее обширном земном пространстве.
Сейчас действует следующее официальное определение леса: "Лес- это элемент географического ландшафта, состоящий из совокупности древесных, кустарниковых, травянистых растений, животных и микроорганизмов, в своем развитии биологически взаимосвязанных, влияющих друг на друга и на внешнюю среду". Если внимательно проанализировать это определение, то можно заметить, что это определение неполное. Здесь нет почвы, нет земли, нет внешней среды. Элемент только влияет на внешнюю среду, но не включает ее в себя, как это понимали Г.Ф.Морозов, П.С.Погребняк и др. лесоводы. Лес нельзя отрывать от земли, она составляет с ним органическое единство.
При современном системном подходе к рассмотрению сложных природных образований и явлений более точным видимо будет определение, данное С.В.Беловым: "Лес есть биоэкологическая саморегулирующая система, включающая в себя древесную, кустарниковую и травянистую растительность, животных, а также занятую землю (территорию, атмосферу).
Лес характеризуется тремя существенными чертами:
1. Древесные растения взаимно влияют друг на друга, взаимодействуя с другими видами растений - кустарниками, травами и мхами; характер взаимного влияния может выражаться полезными и отрицательными для деревьев сторонами - угнетением, конкуренцией за свет, влагу, пищу; на разных возрастных этапах развития деревьев полезные и вредные стороны взаимодействия могут меняться местами.
2. Компоненты леса не только зависят от среды, но и сами влияют на нее, создавая свой микроклимат, определяя протекание почвенных процессов.
3. Лес обладает способностью восстанавливать сам себя, обеспечивать смену поколений; однако последнее положение справедливо только для лесов лесной зоны, где древесные растения вытесняют травы; к степным лесам, созданным трудом человека оно неприемлемо, в степях хозяином являются травы, лес там не может обеспечить смену поколений и, будучи предоставленным сам себе на долгое время, окажется вытесненным травами. Лес в степи длительное время может существовать только с помощью человека.
До настоящего времени не установлен размер покрытой древесной растительностью площади, при которой она называется лесом. Можно привести такие расчеты. Известно, что боковое освещение практически не распространяется далее высоты леса (примерно 20 м). Поэтому участок размером со сторонами равными двойной высоте древостоя и более следует называть лесом. Такой размер определяется тем, что в середине участка уже создается площадка 1х 1 м, на которой образуется типично лесная среда.
Лес существовал миллионы лет и до человека, но в современную эпоху человек всегда может вмешаться в его жизнь, изменить процессы саморегулирования. Вмешательство человека может иметь разумную основу, и тогда оно полезно ему и лесу, например рубки ухода за лесом, направление хода возобновления ценными породами, мелиорация, правильная система и объемы главных рубок. Однако часто вмешательство человека носит неразумный характер, наносящий огромный ущерб лесам и природе в целом.
Леса бывают естественные и искусственные. Леса естественного происхождения можно разделить на девственные, т.е. не тронутые человеком и стихийными природными бедствиями (ураганами, пожарами) и естественные, но в жизни которых принимают участие пожары, бури, рубки, которые сказываются на возникновении, жизнедеятельности и росте леса.
Все леса планеты как в целом, так и каждый их небольшой участок в отдельности являются составной частью биосферы.
Рассматривая лес в разрезе природной зональности и провинциально-регионального деления подходим к лесу как явлению географическому. В качестве отдельных примеров природной зональности лесов можно назвать таежные леса с преобладанием хвойных пород, занимающие огромные территории холодной зоны в северном полушарии; смешанные хвойно-лиственные и лиственные летне-зеленые леса умеренной зоны северного же полушария; экваториальные дождевые леса. Внутри зон и провинций леса могут быть разделены на более мелкие единицы исходя из природных особенностей.
Лес может рассматриваться и как растительная формация: сосновые леса, еловые леса, дубовые леса и т.п.
Лесной массив - это территория с древесной растительностью, заметно обособленная от соседней естественными границами, например, окруженная степью или полями (островной массив), разделенной рекой (правобережный массив, левобережный массив). Понятие лесной массив приближает нас к пониманию леса. Но лесной массив не так однороден, чтобы его можно принимать за элементарную единицу леса.
Борьба за существование в лесу. По выражению В.Н.Сукачева, "жизнь леса есть беспрерывная борьба за существование". В чем же появляется борьба за существование в лесу? Представим себе небольшой обезлесенный участок посреди леса. Это может быть вырубка или гарь. Безлесье участка недолговечно. С окрестных деревьев, прилегающих стен леса налетают древесные семена. В урожайные годы может выпадать миллионы семян на 1 га площади. Но не все они прорастают. Из миллиона могут прорасти сотни тысяч всходов, а из всходов к возрасту спелости остается только несколько сотен деревьев. Остальные растения в процессе роста погибли. Отпали очевидно прежде всего более слабые, которые не смогли преодолеть многочисленные природные воздействия, затрудняющие их развитие. Однако и выжившие деревья неодинаковы по своему росту и развитию: одни сильные, здоровые, наиболее крупные деревья, другие - слабые, отставшие в росте. Причины дифференциации, ослабления и отпада заключаются и в наследственности, и в непосредственном взаимном влиянии деревьев, и в условиях среды.
В сложном биологическом процессе, охватывающем жизнь целого поколения леса, можно выделить ряд этапов.
1 этап - появление всходов и формирование древесных растений до их смыкания, иными словами - это этап возобновления или возникновения леса.
П этап - выраженное взаимодействие между древесными растениями, формирование лесных деревьев и образование лесного сообщества. Этот этап начинается со времени смыкания молодняка и заканчивается наступлением старости.
Ш этап - старение и связанное с ним отмирание старых деревьев.
В пределах этих этапов можно выделить дополнительные возрастные ступени.
Для 1 этапа характерны не внутривидовые, а межвидовые отношения. На этом этапе юное поколение леса в виде всходов и несокнувшегося самосева живет еще преимущественно индивидуальной жизнью, существенно не влияя друг на друга и на занимаемую им среду. Наоборот, оно значительно зависит от этой среды. В борьбе с особями других видов, с неблагоприятными воздействиями внешней среды прежде всего выживают древесные растения с лучшими наследственными свойствами, попавшие в благоприятные условия для роста. Из внешних условий определяющее значение для жизни всходов и самосева имеют напочвенные условия, особенно характер напочвенного покрова, а также верхние горизонты почвы.
На П этапе усиливается конкуренция между деревьями за свет, за элементы почвенного питания, за влагу. Сомкнувшиеся деревья изменяют внешнюю среду, а это в свою очередь оказывает влияние на деревья и другие организмы леса. Уже в молодом возрасте, по мере смыкания крон деревьев начинается взаимное вытеснение, конкуренция, борьба за жизненное пространство - за свет, влагу, почвенное питание. Растения, оказавшиеся более слабыми, отстают в росте, лишаются света, питательных веществ, подавляются соседями. Более слабые растения погибают, происходит так называемый процесс изреживания. Деревья, отмершие в результате естественного изреживания, составляют отпад. Отпад лесных деревьев является одним из основных последствий борьбы за существование. Смертность в естественном лесу велика, что видно из следующего возрастного ряда для сосняка 1а класса бонитета:
5лет - 98000 25 - 2175 45 -1110 65 - 725 85 - 510
10 - 6250 30 - 1735 50 - 995 70 - 660 90 - 480
15 - 4200 35 - 1450 55 - 895 75 - 600 95 - 460
20 - 2935 40 - 1250 60 - 800 80 - 550 100 - 450
Сохранилось 5 % деревьев
Видно, что наибольший отпад происходит к 40-50 летнему возрасту (отпадает 87 %).
У разных пород, в различных географических условиях периоды наиболее обостренной конкуренции не совпадают: на юге сосна, к примеру, "взрослеет" раньше. Но в общем картина изменения отпада в связи с возрастом всюду близка. В молодом возрасте, с момента смыкания крон деревцев начинается обостренная конкуренция эта ослабевает, но полностью не исчезает.
Естественное изреживание свойственно любому лесу и представляет собой один из важных законов его развития.
Всюду в насаждениях большинство растений отмирает еще до наступления возраста общей спелости древостоя. В ходе естественного изреживания леса определяется состав пород и форма выращиваемых лесонасаждений, густота древостоев, высота и диаметр взрослых деревьев, прирост и запасы древесины на единице площади, поэтому данное явление весьма интересует лесоводов.
В настоящее время существует теория внутривидовой борьбы, согласно которой отмирание одних и выживание других деревьев является результатом ожесточенной борьбы между ними из-за света, тепла, влаги и пищи. Объяснение это кажется весьма логичным и бесспорным.
Действительно, если приглядеться к чистому по составу и одновозрастному древостою, то можно заметить, что деревья различны по своему росту и развитию; одни из них затеняют другие, ослабляя приток солнечного тепла и света к ним, а последние, обладающие более низким ростом, задерживают часть лучей, дошедшие до них, и не допускают высокого нагрева припочвенного воздуха и самой почвы, в которой развиваются и верхние деревья. Задерживая тепло, излучаемое почвой, деревья также влияют друг на друга. Поглощая влагу и растворенные в ней минеральные вещества, деревья в местах сближения корневых систем в некоторой мере как бы соперничают друг с другом и в этом отношении.
Однако, несмотря на кажущуюся при первом взгляде очевидность и бесспорность изложенного объяснения естественного изреживания леса, далее, при более глубоком осмыслении вопроса, мы наталкиваемся на факты, которые не только не укладываются в рамки теории внутривидовой борьбы, но и неопровержимо говорят о сомнительности ее основной позиции. Во-первых, далеко не все лесные насаждения являются одновидовыми, даже, более того, большинство древостоев имеет смешанный состав древесных пород. В таких сообшествах растений так называемая внутривидовая борьба либо совсем не проявляется, или она распространена в отдельных одновидовых группах деревьев и имеет более второстепенное значение, чем наблюдающуюся там же межвидовая борьба.
Во-вторых, в чистых однопородных древостоях, например, состоящих из одной сосны или из одной ели и вообще из любой породы, почти всегда имеются травы, мхи, вредные грибы, лишайники, нередко кустарники, которые особенно сильно развиваются в просветах полога, окнах, на прогалинах и сильно угнетают отдельные деревья одновидового древостоя, ухудшают их рост и приводят к гибели. Кому из лесоводов не известно губительное действие вейника и других злаков. Всякое