Исследования на экологическом профиле «Горнотаежный» (Южное Приморье)
Т.А. Москалюк
Аннотация
Описаны идея, цель, методы и история создания и восстановления экологического профиля «Горнотаежный» в лесах Горнотаежной станции ФНЦ ДВО РАН, представляющих широколиственную формацию многовидовых и монодоминантных лесов. Приведена краткая характеристика репрезентативных для Южного Приморья производных типов леса, образующих профиль в водосборном бассейне руч. Дегтярева (приток р. Комаровка). Показана важность мониторинга фитоценотической структуры для выявления закономерностей лесообразовательного процесса при естественном восстановлении коренных хвойно-широколиственных лесов Приморского края. На примере дуба монгольского обоснована целесообразность использования экобиоморф лесообразующей породы для выделения границ фитоценозов и парцелл в монодоминантных лесах.
Ключевые слова: экологический профиль, производные леса, ценотическая структура, экобиоморфы дуба монгольского, Горнотаежная станция, Южное Приморье
Abstract
Researches at the “Mountain-Taiga” ecological profile (Southern Primorye)
ТА. Moskalyuk
The idea, purpose, methods and history of the creation and restoration of the “Mountain-Taiga” ecological profile in the forests of the Mountain-Taiga Station of the FSC FEB RAS, which are a broad-leaved formation of multi-species and monodominant forests, are described. A brief description of the derived representative for Southern Primorye forest types, which form a profile in the catchment area of the Degtyarev brook (an affluent of the Komarovka River), is given. The importance of monitoring the phytocoenotic structure for identifying patterns of the forest formation process and the process of restoration of primary coniferous-deciduous forests of Primorsky Krai is shown. At the example of the Mongolian oak, the expediency of using ecobiomorphs of a forest-forming species to identify the boundaries of phytocenoses and parcels in monodominant forests is substantiated.
Keywords: ecological profile, forest derivatives, phytocoenotic structure, Mongolian oak ecobiomorphs, Mountain-Taiga Station, Southern Primorye
Введение
Благодаря «неподвижности» деревьев, в ценотической структуре лесных экосистем четко отражаются как условия первичного экотопа, так и взаимоотношения между компонентами фитоценоза, и фиксируются все трансформации, происходящие в сообществе в процессе онтогенеза [2, 3]. Исключительно важное значение в стационарных исследованиях лесов имеет длительный мониторинг ценотической структуры на одних и тех же объектах. Он позволяет объективно оценить значимость каждого фактора и каждого компонента фитоценоза на любой стадии лесообразовательного процесса [4].
В Приморском крае за время освоения в наибольшей степени пострадали коренные леса южных районов. Реликтовое происхождение обусловливает повышенную уязвимость хвойно-широколиственных лесов, и в крае существует угроза их полного исчезновения. Площади производных лесов увеличиваются с каждым годом. В Южном Приморье к началу XXI в. были полностью уничтожены перестойные кедровники, чернопихтовошироколиственные леса остались только на заповедных территориях, сосняки из сосны густоцветковой сменились сухими дубняками [5]. Площадь производных смешанных широколиственных лесов в настоящее время составляет более 22 %' лесопокрытой площади края, сухих дубняков - 16,3 % [6].
В 1989 г. мне довелось побывать в командировке во Владивостоке, а также Горнотаежной станции (ГТС). При посещении дендрария станции и окрестностей пос. Горнотаежное в голову пришла мысль, что было бы интересно провести здесь исследования по изучению ценотической структуры производных лесов, выявить закономерности их восстановления в разных экологических условиях. В 1991 г. я прошла по конкурсу на должность в ГТС ДВО РАН. На ученом совете станции была одобрена программа темы «Изучение динамики восстановления производных широколиственных лесов Южного Приморья на основе мониторинга фитоценотической структуры производных лесов». Она полностью отвечала главному научному направлению станции: воспроизводство, рациональное использование, сохранение и оптимизация биологических ресурсов Дальнего Востока.
Цель исследований - выявить закономерности лесообразовательного процесса в основных производных типах леса Южного Приморья с учетом воздействия на фитоценозы комплекса факторов.
Район и объекты исследований
В 1970-е годы на Горнотаежной станции изучали гидроклиматический режим почв и микроклимат лесных фитоценозов [7, 8]), экологию дуба монгольского [9] и продуктивность дубняков [10, 11] в условиях разного увлажнения. К сожалению, пробные площади, на которых работали ученые и которые могли быть использованы для мониторинговых исследований, найти не удалось, полевые материалы не сохранились.
Изучение ценотической структуры началось с подбора ключевого участка в лесных угодьях Горнотаежной станции. Леса в этой местности типичны для горных районов Южного Приморья [12], все они сформировались на месте коренных хвойно-широколиственных, пройденных сплошными и выборочными рубками и пожарами в 40-50-е годы минувшего столетия. Подходящий участок был выбран в бассейне руч. Дегтярева - притока Форма № 2-ГЛР Распределение площади лесов и запасов древесины по преобладающим породам и группам возраста. 01.03.2021. // Информация о порядке предоставления сведений из гос. лесного реестра Приморского края. - https://primorsky.ru/authorities/executive-agencies/departments/forestry/ folder2/ (дата обращения: 13.06.2022). р. Большая Ивнячка, впадающей в р. Комаровка. В смежном бассейне руч. Большой Кривой Ключ расположен поселок.
Создание экологического профиля «Горнотаежный» осуществлялось с 1991 по 2004 г. Регулярные исследования на профиле были продолжены после длительного перерыва. В 2017 г. начаты восстановление профиля и ревизии постоянных пробных площадей. К настоящему времени выполнены ревизии на северном склоне профиля, в текущем году они продолжены на южном склоне.
Экологический профиль представляет собой трансекту шириной 10-20 м, пересекающую бассейн руч. Дегтярева от водораздела до водораздела по юго-юго-восточному (100 м) и северо-северо-западному (610 м) склонам Далее юго-юго-восточный склон будет называться южным, северо-северо-западный - северным.. Разница абсолютных отметок составляет от 170 (пойма) до 230 (южный склон) и 270 (северный склон) м-над ур. м. Трансекта начинается на водоразделе северного склона в 350-400 м западнее территории Уссурийской астрофизической обсерватории Института прикладной астрономии РАН и проходит через серию производных типов леса разной нарушенности. Вдоль трансекты в разных типах леса были заложены постоянные пробные площади размером от 0,25 до 0,42 га.
Объекты исследований представлены разными типами леса производной широколиственной формации. По типу увлажнения [13] это «влажные» широколиственные леса на северном склоне и сильно измененные пожарами «свежий» дубняк с малой примесью березы даурской и «сухие» дубняки на южном склоне.
Методы исследований
Работы на профиле «Горнотаежный» проводятся в соответствии с программой и методикой изучения структурно-функциональной организации лесных биогеоценозов [2]. При закладке пробных площадей детально охарактеризованы местоположение и условия экотопов. Размеры и форма площадей определялись числом деревьев (не менее 200 деревьев главной породы ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки. М.: Гос. ком. СССР по лес. хоз-ву, 1983. 60 с.) и структурой растительного покрова (на пробной площади должны быть представлены все ценоэлементы фитоценоза). Таксационно-лесовод- ственное и геоботаническое описания выполнялись согласно методическим указаниям В.Н. Сукачева [14] и А.И. Уткина [15]. Диаметр стволов деревьев измеряли с точностью до 0,1 см, высоту - с точностью до 0,1 м. Таксационные показатели вычисляли по региональным нормативам [16].
Для выявления сопряженности растений между собой и приуроченности их к конкретным микросайтам использовался метод картирования. Предварительно пробные площади разбивались на квадраты 10 х 10 м в масштабе 1: 100, и работы выполнялись с привязкой к квадратам. На картосхемы наносили центры стволов и проекции крон деревьев и крупномерного подроста, контуры группировок нижних ярусов. Описан видовой состав и состояние ценопопуляций. В качестве главных ценоэлементов выбраны парцеллы - элементарные структурные части горизонтального расчленения биогеоценоза, обособленные друг от друга по всей вертикали сообщества, различающиеся составом, структурой и свойствами компонентов, спецификой их связей и материально-энергетического обмена [17]. Их определяли в камеральный период на основе попарного сравнения картосхем и описаний ярусов.
Большое внимание уделялось нижним ярусам, особенно травяному - чуткому индикатору внутриценотических условий. В травяном ярусе выделяли микрогруппировки. Названия им присваивали по доминирующим видам и (или) группе видов со сходными экологией и жизненной формой. У осок на северных склонах из-за отсутствия генеративных органов вид определить сложно. В таких случаях использовали признак, отражающий экологическую приуроченность вида. Визуально осоки делились на крупные (о. кривоносая - Carex camphylorhina), средних размеров (о. возвратившаяся - C. reventa, о. длинноклювая - C. longirostrata и др.) и мелкие (о. уссурийская - C. ussuriensis, о. ржавопятнистая - C. siderosticta).
Названия видов указаны по сводке «Сосудистые растения советского Дальнего Востока» [18].
Результаты исследований
Склоны северных и южных экспозиций контрастны по условиям произрастания и, как следствие, различаются по типологическому составу лесов, производительности древостоя, видовому богатству и ценотической структуре. лесообразовательный фитоценотический хвойный
Склоны северных экспозиций более пологие по сравнению с южными склонами, с террасовидными микроповышениями и слабо выраженными нанопонижениями. Уклон основной поверхности - 7-10° (редко 15-20°). Этим склонам свойственны мягкая микроклиматическая среда и высокое плодородие почв с регулярным пополнением их элементами питания за счет транзитного стока с вышерасположенных ландшафтов [7, 19]. Растительные сообщества способствуют нивелированию экологических условий вдоль склона, обеспечивая равномерность распределения осадков и таяния снега, ослабляя влияние ветра и препятствуя проникновению в фитоценоз солнечных лучей. На северных склонах формируются сложные высокосомкнутые леса. Типологические различия между ними выражены гораздо меньше, чем на южных, а производительность древостоев и биологическое разнообразие много выше [13, 20].
Трансекта экологического профиля на северном склоне (рис. 1) проходит сверху вниз через семь типов леса. Еще один тип леса, в котором тоже была заложена постоянная пробная площадь (МММ), располагается в стороне от профиля на горной дренированной террасе. Все исследованные насаждения восстановились на месте ранее произраставших коренных чернопихтово-широколиственных лесов. От бывших лесов они отличаются только отсутствием хвойного элемента - пихты цельнолистной (Abies holophilla). Флора их насыщена неморальными реликтами и эндемами. Такие леса можно отнести к условнокоренным.
Дубово-липовый с кленом мелколистным разнокустарниковый тип леса (МММ 1) сформировался в верхней части склона. Координаты северо-восточного угла пробной площади: 43°42'19'' с.ш. и 132°09'613,2” в.д. Древостой густой, многопородный (11 видов), двухъярусный, формула состава по запасу - 5Лп4Д1Км + Бд, Яс, Иг, М, ед. Дм Сокращенные названия видов здесь и далее: Бд - береза даурская, Бб - береза плосколистная, Дм - диморфант семилопастной, Гр - граб сердцелистный, Д - дуб монгольский, И - ильмы, Иг - ильм горный, Км - клен мелколистный, Лп - липы, М - маакия амурская, Мк - мелкоплодник ольхолистный, Ор - орех маньчжурский, Ос - осина, Яс - ясени.. Сомкнутость крон достигает 1,0, средние диаметр стволов фср) и высота (Нср) составляют соответственно 19,1 см и 14,2 м. Первый ярус образован дубом монгольским (Quercus mongolica) и липами (Tilia amurensis, T. mandshurica) с примесью березы даурской (Betula davurica) и ясеня носолистного (Fraxinus rhynchophylla), во втором доминируют клен (Acer mono), маакия амурская (Maackia amurensis) и ильм японский (Ulmus japonica). За 20 лет выпало значительное число деревьев маакии и ильма, но из-за слабого прироста и перехода других пород из подроста в древостой таксационные показатели изменились незначительно.
Рис. 1. Трансекта и постоянные пробные площади на экологическом профиле «Горнотаежный» (северный склон и пойма ручья). I-IX - типы леса: I - дубняк с липой разнокустарниковый разнотравный, II - дубово-липовый с кленом мелколистным разнокустарниковый разнотравный (ППП 1), III - широколиственно-липовый с лиановой растительностью лещиновый разнотравный (ППП 2), IV - осиново-липовый с дубом лещиновый разнотравный (ППП 3), V - липово-дубовый разнотравно-осоковый, VI - дубово-липовый с подлеском из клена ложнозибольдова разнотравный (ППП 4), VII - белоберезово-широколиственный с ильмом разнотравно-папоротниковый (ППП 4, частично), VIII - широколиственно-белоберезовый разнотравный, IX - дубняк с кленом ложнозибольдовым спиреевый разнотравный (ППП 5, заложена в стороне от трансекты над обрывом высокой террасы)
В этом и других фитоценозах произрастают 4 вида л и а н: лимонник китайский (Schisandra chinensis), актинидии острая (Actinidia arguta) и коломикта (A. kolomikta) и виноград амурский (Vitis amurensis). Длина лиан, за редким исключением, не более 1 м, и они не поднимаются выше травяного яруса. Исключение составляет лимонник, он нередко обвивается вокруг стволиков подроста.