Факультет

Студентам

Посетителям

Определение возраста ветровальных почвенных комплексов

Осыпание почвы с корней, перегнивание корней и ствола, уплотнение почвенного бугра, зарастание бугра и западины, сглаживание разрывов в строении почвенных горизонтов, формирование полного почвенного профиля — для каждого из этих этапов свойствен свой рисунок почвенного и растительного покрова.

Особенно важен вопрос о хронологии ветровальных нарушений. Сопоставление почвенной и растительной ситуации на месте вывала с его возрастом может дать представление о скорости многих процессов в естественных лесах. В частности, изучение датированных вывалов позволяет получить новые данные о почвообразовательной роли фактора времени, точнее — о времени формирования отдельных почвенных горизонтов.

В настоящее время имеется мало данных о датировании ветровальных изменений. Известно, что осыпание почвенной массы с корней дерева в большинстве случаев заканчивается к 15—20 годам существования вывала. Перегнивание корней идет гораздо медленнее. Лайфорд и Мак Лин замечали, что за 25 лет корни на ветровальных буграх разложились слабо. Такой показатель, как разрушение древесины ствола и корней, в значительной степени зависит от породы и состояния дерева, от многочисленных внешних причин. Тем не менее период полного разложения древесины надо считать важным для исследования эволюции вывалов, поскольку к этому времени приурочено окончательное формирование почвенного бугра. Ни одна из траншей, описанных Лайфордом и Мак Лином, не вскрыла остатков древесины в теле старых бугров или на их поверхности (порода, предположительно,— сосна белая). Возраст исследованных вывалов — от 160 до 260 лет. Браун описал и исследовал вывал березы желтой в Квебеке. Возраст вывала — 80 лет — был определен по возрасту выросшей на бугре березы белой, поселившейся на вывале вскоре после его образования. В траншеях, проложенных через бугор и западину, были обнаружены погребенные остатки гнилой древесины ствола. Корни полностью минерализовались. Предложенный автором возраст (около 80 лет), по-видимому, является одной из границ (нижней) исчезновения древесины. В качестве верхней границы, кроме возраста, определенного Лайфордом и Мак Лином (160 лет), можно привести данные Стефенса, описавшего вывал 137-летней давности без остатков древесины. Стефенс впервые исследовал морфологические различия между недавними и старыми вывалами на основе четырех групп датированных вывалов: 14, 137, 317 и приблизительно 450— 550 лет. Эта работа до последних пор оставалась, пожалуй, единственным исследованием, касающимся хронологической последовательности изменения почвы на вывале. Стефенс использовал один из наиболее точных методов датировки, основанный на документальных материалах. По мнению автора, первые три группы разновозрастных вывалов (14, 137 и 317 лет) образовались при зарегистрированных ветровалах в 1938, 1815 и 1635 гг. Распределение исследованных вывалов по возрастным группам и отнесение их к тому или иному периоду ветровалов проводилось на основе различий в высоте ветровальных бугров. По наблюдениям Стефенса, в теле 317-летних бугров на фоне перемешанного субстрата выделяются непрерывные горизонтально расположенные верхние горизонты. На вывалах 450—550-летней давности почвенный профиль приобретает «нормальное» строение, близкое к ненарушенной почве. Полученные результаты имеют большое значение, так как охватывают весь период регенерации почвы на месте вывала. В то же время исследованный Стефенсом возрастной ряд вызывает некоторые замечания. Так, сомнительна высокая точность полученных дат (например, 137 или 317 лет), поскольку в выделенные группы могли попасть и одиночные деревья, выпавшие не одновременно с зарегистрированными ветровалами. Все основные наблюдения сделаны Стефенсом для строения бугров, и мало исследовано изменение западин. Описания вывалов носят схематический характер, что затрудняет их дальнейшее использование для датирования ветровальных почвенных комплексов.

Предложена новая датировочная шкала. Она составлена на основе визуальных признаков ВПК и благодаря этому легко применима в полевых условиях. Шкала получена в результате многочисленных датирований одиночных и групповых вывалов.

Применялись следующие методы датирования: 1) определение возраста по точно фиксированному сроку выпадения дерева; 2) определение возраста по косвенным признакам — по изменениям в подросте вокруг вывала; по возрасту подроста, появившегося на бугре и стволе дерева, и т. п.; 3) определение давности вывала по степени разложения древесины ствола.

Фиксирование сроков выпадения дерева дает самые точные датировочные результаты, однако этот метод не применим для одиночных вывалов большой давности. В нашей работе такой способ датирования использовался для самых молодых ВПК (1 — 4 года), момент образования которых был известен в большинстве случаев. Так же были датированы несколько вывалов ели в Малинском лесничестве, появление которых зарегистрировано в 1964—1967 гг.

Косвенные методы датирования неравнозначны. Например, локальное осветление в результате вывала сказывается на толщине годовых колец соседнего подроста. Подсчет числа колец после такого характерного утолщения дает сравнительно верное представление о возрасте вывала. В некоторых случаях успешное датирование вывалов можно проводить по подросту, который при вывале был поврежден упавшим стволом. К числу относительно достоверных факторов можно отнести также возраст грибов трутовиков, появившихся на стволе после падения дерева.

Приведенные примеры иллюстрируют случаи, когда изменения в окружающих условиях происходят одновременно с образованием вывала и указывают на его возраст. Затруднения при таком датировании связаны с тем, что достаточно четкая картина в природе встречается сравнительно редко. Гораздо более частый случай — наличие подроста на бугре и стволе вывала. Однако анализ растительности, появившейся на бугре вывала, дает приблизительную датировку «снизу», т. е. позволяет сказать только, что данный вывал во всяком случае не моложе данного числа лет. При этом приходится учитывать, что появление подроста на бугре обычно происходит не раньше, чем с корней осыплется вся почвенная масса или ее большая часть, т. е. через 15—20 лет после образования вывала.

Косвенные методы датирования ветровала «сверху» крайне малочисленны. Один из таких методов заключается в следующем. На ВПК с не полностью осыпавшимся почвенным комом можно обнаружить жизнеспособный подрост, «пассивно» вовлеченный в вывал. Пережившие ветровал особи отличаются резко искривленными стволиками, прикорневая часть которых расположена горизонтально, а вершина стремится к вертикальному положению. В подобных случаях установление давности ветровала с точностью до нескольких лет сводится к определению времени искривления.

Косвенные методы датирования не исчерпываются приведенными примерами. В лесу могут быть обнаружены дополнительные признаки, указывающие на сроки вываливания дерева. Общая особенность и основной недостаток косвенных методов — высокая доля случайности в их применении. Признаки, характеризующие возраст вывала относительно точно, встречаются не часто. Для широко распространенных признаков (подрост на ветровальном бугре) характерна низкая точность, приблизительность датировки. Кроме того, во многих случаях не удается обнаружить никаких достоверных признаков возраста вывала. В силу вышеизложенного косвенные методы в исследованиях авторов данной книги применялись ограниченно.

Определение возраста ВПК по степени разложения древесины осложнено множеством трудно учитываемых факторов. Скорость разложения древесины зависит от времени года и состояния дерева в момент вывала, от окружающих условий, положения ствола относительно поверхности земли и т. д. Исследования, связывающие характер и степень разложения древесины в естественных условиях с возрастом колоды, малочисленны. XVI Всемирный конгресс IUFRO в 1976 г. указал на необходимость сбора материалов по точной датировке разложения древесины разных пород. В последние годы работу в этом направлении начали проводить во многих лесных институтах мира. На современном этапе наиболее изучен вопрос о скорости разложения порубочных остатков и тонкомерного валежа. Эти данные можно сопоставить со скоростью разложения ветвей и сучьев выпавших деревьев. Исследование разрушения древесины в естественных условиях микроорганизмами и грибами проводилось С. И. Ваниным, В. Я. Частухиным, В. Я. Частухиным и М. А. Николаевской, Н. Т. Степановой и В. А. Мухиной. Изучались также стадии разрушения древесины беспозвоночными. Однако все эти работы не касаются сроков окончательного разрушения древесины в естественных условиях. Хронологический подход к разложению ствола имеется в работах М. Е. Ткаченко, А. А. Молчанова, П. В. Воропанова, А. Д. Вакурова.

Среди других хвойных пород ель по скорости разложения занимает одно из первых мест. Древесина еловых колод разрушается быстрее, чем древесина сосны, лиственницы. Процесс перегнивания древесных стволов в естественных условиях можно разделить на 3—4 стадии:

1 — древесина плотная, крупные ветви хорошо сохранились; разложение идет несовершенными и сумчатыми грибами, возможно изменение цвета древесины;

2 — древесина полуразложившаяся с сохранившейся структурой, заболонь рыхлая, сердцевина плотная, ветви и кора отпали; ярко выражена стадия бурой гнили — разложение идет базидиальными дереворазрушающими грибами;

3 — сильно разложившаяся трухлявая древесина, распадающаяся на отдельные кубики или свертывающаяся в бечевку во влажном состоянии; форма ствола расплывчатая, характерна стадия красной гнили — разрушение базидиальными шляпочными грибами — сапротрофами.

Третья стадия разрушения древесины еловых вывалов наступает через 40—50 лет. Оканчивается полное разложение древесины в 80—100 лет. Эти сведения подтверждаются нашими наблюдениями колод ели и кедровой сосны, сохранившихся в Висимском заповеднике со времени прокладывания просек в 1902 г. На хорошо дренируемом участке леса лежащие на земле 75-летние колоды сосны кедровой сохранили свою форму и в значительной степени плотность древесины, хотя сильно потемнели и заросли зеленым мхом. Еловые колоды имели вид вытянутых заросших бугорков, образованных рыхлой древесиной нарушенного сложения, пронизанных корнями и корневищами, с частыми прослойками перегноя. Таким образом, в подзоне южной тайги на дренируемых территориях остатки еловых колод могут сохраняться до 70—80 лет, но к 100 годам, по-видимому, исчезают. В северной тайге на месте выпавшего елового ствола к 100 годам остаются только мелкие темноокрашенные крошки древесины (располагаются под подстилкой).

Перечисленные выше факты широко использовали при датировании с учетом того, что даваемое ими представление о скорости естественного разрушения древесины в ельниках имеет лишь самый общий характер. Для хронологического определения двух первых стадий разрушения древесины использовали литературные данные по разложению еловых пней и стволов. Первая стадия соответствует валежу примерно 10—25-летней давности, вторая стадия — 40—50-летней.

Все три способа датировки одиночных вывалов, рассмотренные в данной книге, имеют те или иные недостатки. Для того чтобы проконтролировать полученные данные и составить дополнительные характеристики разновозрастных вывалов, проводили описание массовых или групповых датированных ветровалов. При этом принимали во внимание, что их свойства могут не строго следовать свойствам одиночных вывалов (прежде всего это является следствием различий в площади нарушения). Исследовали вывалы в местах фиксированных массовых ветровалов на территории Висимского заповедника — буревала 1973 г., ветровалов 1799 и 1892 гг. В том же заповеднике были описаны вывалы ели в сохранившихся лесных полосах кулисных рубок 50-летней давности (161 кв. заповедника). Ширина кулис 100 м. Через несколько лет после рубки в кулисах началось ветровальное разрушение древостоя. Возраст еловых вывалов в кулисах 40—50 лет.

Таким образом, при определении возраста одиночных вывалов использовали комплекс описанных методов при ведущем положении прямых и косвенных признаков собственно изучаемого вывала. На основании внешнего облика датированных вывалов была составлена возрастная шкала. В полученной шкале наибольшей неопределенностью характеризуются группы вывалов старше 100 лет. В эти группы объединены вывалы, в которых полностью минерализовалась древесина ствола и корней. По нашим данным, сюда попадают вывалы от 120—150 до 200—300 лет. В то же время, по литературным данным, ветровальные бугры могут прослеживаться и до 500 лет. Поэтому последняя возрастная группа в предложенных шкалах оставлена открытой. Перейдя столетний рубеж (по предложенной шкале это приблизительное время полной минерализации ствола), вывал как бы переходит в стадию скрытой динамики своего развития. Внешний облик вывала мало меняется в течение последующих лет. Другой этапный момент в развитии вывалов — возраст 20—30 лет, к которому, независимо от типа биогеоценоза, происходит практически полное осыпание почвенного кома и формирование ветровального бугра. Изменения, происходящие со стволом и кроной выпавших слей, хронологически близки к срокам сохранности древесины в северной тайге, по А. Д. Вакурову. В интервале 80—100 лет еще можно обнаружить остатки ствола с внешней стороны бугра (т. е. со стороны противоположной западине).

В основу шкалы было положено описанное выше полевое датирование вывалов. В то же время нами была сделана попытка сопоставить возраст вывала с данными радиоуглеродного датирования древесины выпавшего дерева. Известно, что древесина является одним из наиболее надежных углеродсодержащих материалов для определения абсолютного возраста по радиоуглероду. Применение древних образцов древесины в качестве материала для датирования позволяет в ряде случаев использовать радиоуглеродный метод при исследовании истории лесных БГЦ. Датировки современных образцов, к которым относится и отобранная нами древесина, находятся на пределе действия метода. Кроме того, для очень молодых образцов приходится учитывать возможность искажения результатов за счет разновозрастности колец годового прироста. Тем не менее в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР, в Институте географии АН СССР, в Лаборатории истории лесов Сибири и Дальнего Востока СОАН СССР и в других организациях успешно проводилось определение абсолютного возраста валежа. В настоящей книге приведен абсолютный возраст остатков ветровальных деревьев в ЦЛГЗ, Висимском и Карпатском заповедниках. Материалом для датирования служила древесина третьей стадии разложения и в одном случае — погребенный древесный уголь. Образцы отбирали из погребенного под подстилкой гнилого ствола на расстоянии 1,5—2 м от внешнего края ветровального бугра. При этом захватывали всю сохранившуюся толщу ствола. Отбирали образцы по общепринятой методике. Датирование проводилось в лаборатории абсолютного возраста Геологического института АН СССР (ГИН АН СССР) под руководством Л. Д. Сулержицкого и В. С. Форовой. Результаты датирования в целом удовлетворительно соответствуют полевым датировкам. Этот вывод основан на следующих соображениях. Вывалу преимущественно подвергаются деревья, достигшие 70—80 лет и более. Таким образом, наиболее древние годовые кольца древесины, попавшей в образец, могут иметь возраст начиная с 70—80 лет плюс время, прошедшее с момента вывала. Следовательно даты, полученные для образцов ГИН—1841, ГИН—1842, ГИН—1843, ГИН—1945, вполне реальны для вывалов 80—100-летней давности. Кроме того, не будет противоречия, если предположить, что исследованные ВПК принадлежат к более старым деревьям, в возрасте 150—160 лет и старше, поскольку исследованные образцы представляли собой смесь годовых колец, включая периферийные, наиболее молодые зоны ствола. На общем фоне выделяются образцы ГИИ—1844 и ГИН—1846, возраст которых, по-видимому, завышен.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: