Вопрос о взаимоотношении леса на верхнем пределе и контактирующих с ним безлесных растительных сообществ (горные тундры, горные луга) имеет большое теоретическое и практическое значение.
Глубокое и всестороннее познание этого явления возможно только в том случае, если оно рассматривается в историческом развитии, в тесной связи с условиями внешней среды. Правильное разрешение этой проблемы необходимо как в связи с хозяйственным освоением горнотундровых и горнолуговых угодий, так и для обоснования лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное использование и повышение водоохранных и почвозащитных свойств горных мелколесий.
Литературные данные по вопросу о колебании границы леса на севере и в горах в связи с новейшими изменениями климата и других факторов среды очень немногочисленны и нередко противоречивы. Доказано, что в одну из фаз послеледникового времени древесная растительность продвигалась значительно дальше на север (во всяком случае, в Сибири), чем в настоящее время. Следы этой «лесной фазы» обнаруживаются в виде остатков древесины, шишек, ископаемой пыльцы древесных пород и т. п. в торфяниках тундровой зоны. Имеются также указания на то, что в прошлом леса заходили в горы значительно выше (по-видимому, на 100—200 м), чем теперь. Затем наступило похолодание, вызвавшее регрессию полярной и вертикальной границы леса. Эта регрессия в горах, по-видимому, продолжалась и в начале нашего столетия. Для Уральских гор имеющиеся данные о динамике верхнего предела лесов еще более отрывочны и разноречивы. Многие исследователи касались этого вопроса лишь попутно, основываясь не столько на фактическом материале, который у них был очень невелик, сколько на общих теоретических соображениях. При этом можно заметить, что некоторые ботаники и географы, придерживаясь какой-либо рабочей гипотезы, отмечали факты, в той или иной степени ее подтверждающие, и совсем упускали из внимания другие факты, противоречащие этой гипотезе.
Специалисты, работавшие в высокогорьях Урала, нередко обращали внимание на отмирание леса вблизи его верхней границы. Впервые это явление было отмечено М. Ковальским, писавшим в своей работе следующее: «Замечательно, что на широте 66°40′, на западной стороне Урала, в тех местах, где уже на голой тундре не видно никакого дерева, даже порядочного кустарника, экспедиция нашла довольно большое пространство, покрытое остатками погибшего березового леса. Эти остатки, почти сгнившие, не давали уже никакой надежды на его возрождение».
Е. С. Федоров на истоках р. Малой Вишеры посреди редкого березняка на самой границе распространения лесной растительности видел мертвые деревья и среди них громадный кедр. Такой же громадный сухой кедр был замечен им у подножия гольца горы Ялпинг-Ньер (Молебный Камень) посреди редкого березняка.
Более обстоятельные данные об отмирании леса на верхнем пределе мы находим у Б. Н. Городкова. В результате исследований растительности Полярного Урала в верхнем течении р. Соби Б. Н. Городков пришел к следующим выводам: «В Малом Урале, благодаря пологости его вершин, часто хорошо выражена довольно широкая опушка из мертвых лиственниц, что свидетельствует о постепенном ухудшении климата за последнее время. Ближайшие к лесному поясу деревья еще стоят, среди них есть живые, но выше по склону лежат одни пни с вывороченными корнями, обращенными в сторону преобладающих ветров (на запад)».
Ряд примеров отмирания леса на верхней его границе в горах Ляпинского Урала приводит В. Б. Сочава. В этом районе он находил в 1926—1927 гг. участки почти совершенно отмершего лиственничного леса на оголенном каменистом субстрате. Остатки деревьев на почти голых каменных россыпях с очевидностью свидетельствовали, что раньше здесь произрастал лес, а следовательно, на поверхности был выражен мелкоземистый почвенный слой; смыв мелкозема привел к оголению каменных глыб и гибели леса, сравнительно недавней. Поскольку эрозия почвы не прекращается, то, по мнению В. Б. Сочавы, продолжается и отмирание деревьев на верхней границе леса.
На невысоких сопках с безлесными вершинами в предгорьях Урала по р. Манье В. Б. Сочава наблюдал отмирание опушки кедрового леса. Он так объясняет причины этого отмирания: «…легковыветриваемые хлоритовые сланцы быстро заселяются растительностью и вообще представляют благоприятную породу для образования почв, которые в средней и нижней части склонов недостаточно выработаны. В недавнем прошлом более или менее сформированная почва покрывала и вершину. В то время она, несомненно, была облесена, между тем как ныне, под влиянием выноса с вершины и верхней части склонов почвенных частиц и продуктов выветривания хлоритовых сланцев, на дневную поверхность начинают выступать кварцы, туговыветриваемые и в силу этого мало доступные для растительности, особенно древесной. Как следствие этого процесса, происходящего и в настоящее время, мы видим полосу отмирающих кедров на границе с безлесной каменистой вершиной». В. С. Сочава описывает также интересный случай отмирания опушки лиственничного леса и оттеснения его болотистой горной тундрой.
В. С. Говорухин в одной из своих ранних работ, на основании полевых исследований 1925—1926 гг., отмечает на верхней границе леса в верховьях р. Илыча засохшие, отмершие на корню деревья, а иногда и целые рощицы, в которых нет ни одного живого дерева, например, на горе Иось-Из.
В районе Печорско-Илычского заповедника А. А. Корчагин находил на некоторых вершинах (Эбель-Из, Сотчем-Иоль-Из) толстые пни отмерших елей на 80—100 м выше уровня, где встречались живые деревья такой же толщины.
Б. А. Тихомиров, по его словам, неоднократно наблюдал на Северном Урале (в частности, на горе Кваркуш) «трупы деревьев и явные следы недавнего отмирания их на верхнем пределе их распространения».
В литературе можно найти несколько различных объяснений причин отмирания лесных опушек на их верхнем пределе. Они могут быть сведены к следующим основным группам:
1. Отмирание леса есть результат прогрессирующего ухудшения климата.
2. Гибель деревьев на верхнем пределе ни в какой мере не может рассматриваться как доказательство ухудшения климата. Это — результат стечения неблагоприятных обстоятельств — исключительно суровых зим, случающихся раз-два в столетие, внезапных кратковременных летних похолоданий, смыва субстрата или нападения насекомых-вредителей и паразитных грибов.
3. Верхняя граница леса в горах скачкообразно смещается в связи с циклическими колебаниями климата (продолжительность цикла 140—160 лет). В холодные периоды, длящиеся 70—80 лет, лесовозобновление прекращается, горные мелколесья на их верхней кромке отмирают, а граница леса снижается.
4. Отмирание леса является следствием происходящего в настоящее время поднятия Северного Урала, а, следовательно, изменения климата горных вершин, усиления эрозии, смыва мелкозема и оголения каменистого субстрата.
Наряду с высказываниями об отмирании леса у его верхней границы имеются противоположные указания исследователей, работавших на Урале в последнее время (начиная с конца тридцатых Годов текущего столетия), о продвижении лесной растительности в горы и об улучшении за последние годы роста древесных пород на верхней границе леса.
Таким образом, при анализе имеющейся литературы о динамике верхней границы леса бросается в глаза противоречивость высказываний отдельных авторов, а иногда и недостаточность фактического материала. Однако эта противоречивость во многом объясняется тем, что упомянутые исследователи работали в разных районах Уральского хребта и в разное время.
Нетрудно заметить, что признаки массового отмирания лесов на их верхнем пределе отмечались лишь в северной части Уральского хребта (Полярный, Приполярный и отчасти Северный Урал); никто из исследователей растительности Среднего и Южного Урала таких данных не приводил.
Наши наблюдения также подтверждают этот тезис. Во время полевых работ в южной части Северного Урала, на Среднем и Южном Урале не было встречено ни одного участка мелколесий на их верхнем пределе, где на более или менее значительной площади обнаруживалось бы катастрофическое их отмирание, выражавшееся в гибели большого числа деревьев. Отмершие старые деревья на верхней границе леса встречаются лишь единично, причем возраст их приближается к предельному сроку существования этих пород в высокогорьях. Участки отмерших горных мелколесий впервые появляются в северной части Северного Урала, встречаются также на Приполярном и Полярном Урале, причем при движении к северу частота их встречаемости и занимаемая ими площадь возрастают.
Нельзя не обратить внимания также и на то, что в пользу гипотезы отмирания лесов на верхнем пределе их распространения (в связи с ухудшением климата) высказывались исследователи, работавшие на Урале в прошлом столетии и в течение первых трех десятилетий текущего столетия; с конца тридцатых годов стали поступать прямо противоположные данные об активизации лесной растительности на верхнем пределе ее распространения, о смещении вверх верхней границы леса.
Наиболее надежными фактическими данными для суждения о динамике верхнего предела леса являются материалы, характеризующие: а) колебания прироста деревьев, растущих близ верхней границы леса, б) возрастную структуру горных мелколесий, в) естественное возобновление в подгольцовых мелколесьях и в прилегающей к ним полосе горнотундрового пояса.