Факультет

Студентам

Посетителям

Рост древостоев

Одновозрастные древостои. Все природные группировки многолетних организмов абсолютно разновозрастны.

Такую возрастную структуру имеют природные древостой, заросли кустарников, стада животных и даже человеческое общество. Именно такая структура обеспечивает своевременную замену умирающих особей и более полное использование природных ресурсов. Посмотрите на природный лес, где человек еще не успел вмешаться в жизнь группировок. Для этого, правда, придется ехать куда-нибудь в глухой уголок.

В таком лесу верхний полог образует небольшое количество самых высоких и старых деревьев. Кроны их выставлены на свободу и получают полное освещение. Корни ушли в самые глубокие горизонты почвы, откуда извлекают многие элементы, вымытые водой из верхних горизонтов. Более того, они возвращают эти элементы в поверхностные слои почвы вместе с листьями, хвоей, шишками и т. п. Значительное количество питательных веществ используется на образование семян и плодов.

Обратите свой взгляд на самый низ. Там располагаются самые маленькие деревья. Кроны их всегда затенены, и света им всегда не хватает. Но они не умирают. У них снижена интенсивность транспирации, а следовательно, и поступление почвенных растворов. Но зато они получают более концентрированный раствор. Ведь корни их располагаются в самом поверхностном слое — в перегнивших остатках, где, помимо органических соединений, есть и элементы, полученные из глубинных горизонтов старыми деревьями. И они живут, почти не увеличиваясь в размерах, иногда до сотни лет и более. И как только в пологе крон появится окно, они сразу же устремляются вверх. Правда, неплохая приспособленность к условиям существования?

Для сравнения нужно выбрать одновозрастный древостой, в жизнь которого человек не вмешивался. Такой древостой имеет достаточную густоту. Все кроны самых крупных деревьев смыкаются, образуя единый горизонтальный полог. Свет улавливают только самые верхние части крон, нижние части их затеняют друг друга. Если бы можно было увидеть, то такую же картину обнаружили бы и в почве. Все корневые системы находятся в одном горизонте почвы, откуда черпают влагу и пищу. Очевидно, можно предположить, что в жизни такого древостоя будут наблюдаться периоды, когда влаги и пищи будет недостаточно для всех деревьев, тем более что у них одинаковые потребности — они одного возраста.

Под пологом древостоя иногда отсутствует напочвенный покров, особенно в жердняках. Очень мало подроста и самосева. Последний появляется ежегодно, но, просуществовав несколько лет в таких неблагоприятных условиях, погибает. Очевидно, молодые растения не могут жить под сомкнутым пологом материнского древостоя. Зато другие (более теневыносливые) породы прекрасно растут. Так, очень часто молодые еловые деревья растут под пологом соснового или березового древостоя и постепенно, если не вмешивается человек, вытесняют сосну или березу. Рассмотрим более подробно рост чистых и смешанных древостоев.

Рост чистых одновозрастных древостоев. На вырубках, гарях, заброшенных участках пашни или на какой-нибудь другой, лишенной древесной растительности территории иногда появляется большое количество всходов одной породы. Вначале они растут, ведя борьбу с травянистой растительностью за условия жизни. Потом, после смыкания крон и вытеснения опасной светолюбивой растительности, различия в росте естественных группировок деревьев и высаженных человеком специально нивелируются. Правда, взаимоотношения между отдельными особями протекают несколько обостреннее в густых молодняках, но это продолжается недолго. После смыкания крон деревья вступают в борьбу за существование друг с другом. Но эта борьба идет не непосредственно, а через изменения условий существования.

Деревья увеличиваются в размерах, и каждому из них требуется больше пищи и влаги, а в почве запасы и того и другого более или менее постоянны. Следовательно, каждому дереву для нормального роста не хватит ни пищи, ни воды, и деревья будут расти медленно. Такие случаи известны. В Японии принято разводить карликовые деревья почти в чистом песке, насыпанном в цветочный или другой горшок. И растет 400-летняя сосна или кедр высотой всего 50—60 см и как самая ценная реликвия передается из поколения в поколение.

Аналогичные случаи можно встретить и в природе, только мы не всегда обращаем на них внимание. Оказывается, дерево соизмеряет свои размеры не с наличием пищи и влаги вообще, а с их содержанием в каком-то определенном объеме (возможно, концентрацией питательных веществ в почвенном растворе). Посмотрите на болото: сколько бы ни росло на нем деревьев, даже если оставить одно, срубив остальные, размеры их существенно не изменятся. Не изменяются они и в других условиях, хотя это и не так легко заметить. Недаром лесоводы производительность древостоев оценивают классом бонитета, который, как уже указывалось ранее, оценивается по высоте дерева в определенном возрасте. И эта высота в древостое почти не изменяется при самой различной густоте древостоя.

В то же время в любом древостое есть более высокие и более низкие деревья, хотя возраст их совершенно одинаков. В чем же причина такой дифференциации деревьев по высоте? Пока можно лишь предположить, что не в почвенно-грунтовых условиях. Для выяснения этого вопроса известный лесовод Г. Ф. Морозов проделал специальный опыт. Он отобрал 1000 сосновых семян, масса которых до четвертого десятичного знака была одинакова, и высеял их в чистый, промытый кислотой и прокаленный на огне кварцевый песок, чтобы исключить хоть какое-нибудь влияние почвенногрунтовых условий. Всходы получили одинаковый запас питательных веществ в самом семени, а после прорастания — одинаковое количество их и из почвы. Все предпосылки к тому, что и сами всходы должны быть одинаковы. Но все они были разными и по размерам, и по массе.

Видимо, в самой наследственной основе семени заложена изменчивость. Она-то и играет основную роль в быстроте роста отдельных растений. Некоторое значение имеют и другие факторы. Прежде всего — разнообразие микроусловий. Вырубка, гарь и другая площадь — это поле. На ней имеются повышенные участки, иногда кочки, и каждый микроучасток характеризуется своим воздушным, водным режимом и различными запасами усвояемой растением пищи. В таких разных на первых порах условиях и появляются различные всходы. Потом они выравнятся, и на размерах крупных деревьев это не отразится. Но затем одни молодые растения вырвутся в самый верхний полог, а другие отстанут и будут прикрыты кронами самых высоких.

На индивидуальную быстроту роста оказывают влияние и другие факторы. Прежде всего, это другие виды преимущественно травянистых растений. Одно семя попало на место разворота гусеницы трактора, где почва разрыхлена, а травянистых растений нет, другое — в ненарушенный травяной покров. Естественно, что условия роста растений будут различными, как по-разному растут прополотые и непрополотые сельскохозяйственные растения в огороде. Влияют на быстроту роста и климатические условия, и вредные насекомые, и болезни. Под влиянием всех этих (да и некоторых других) факторов отдельные растения растут с различной быстротой.

В процессе роста древостоя наиболее интенсивно растут деревья во втором классе возраста. В это время и происходит самая сильная дифференциация по высоте. Отставшие в росте деревья, вершина которых затенена, почти полностью прекращают расти в высоту и погибают. Обогнавшие деревья смыкают свои кроны и таким образом лишают света отставших. Так же дифференцируются по высоте и порослевые побеги, находящиеся на одном пне и имеющие общую корневую систему. И в последнем случае побеги, попавшие под полог других, погибают, хотя все они пользуются одной корневой системой и получают одинаковое количество пищи.

Видимо, причиной гибели отставших в росте деревьев недостаток пищи и влаги не является. Более того, имеющиеся в распоряжении специалистов по физиологии растений данные указывают на резкое снижение транспирации и фотосинтеза в условиях недостаточного освещения. Деревья гибнут не из-за того, что другие (более крупные и мощные) деревья отбирают у них влагу и пищу, а из-за того, что, лишенные нормального освещения, они не могут потреблять воду и пищу. Так постепенно в древостоях поддерживается определенная густота деревьев, позволяющая обеспечивать каждое дерево необходимым количеством влаги и питательных веществ. Все это относится к древостоям, состоящим из деревьев одной породы, одного биологического вида.

Особенности роста смешанных древостоев. При образовании чистых одновозрастных древостоев и их росте многие таксационные показатели (состав, форма и др.) не меняются. Происходит увеличение объема отдельных деревьев, сокращение их количества и накопление запаса древесины. Идет естественный отбор растений, имеющих более высокую интенсивность роста и (часто) большую устойчивость к неблагоприятным условиям среды, повреждениям насекомыми и болезнями.

Когда вырубка или другая лишенная древесной растительности площадь заселяется несколькими древесными породами одновременно, образуются смешанные древостой. В них сразу же после смыкания крон деревьев начинается борьба за существование, решается участь отдельных древесных пород и формируется облик будущего насаждения. Вследствие различий в лесоводственных свойствах слагающих древостой пород борьба эта может продолжаться длительный период, причем она почти во всех случаях сопровождается изменением состава, а иногда и формы древостоя.

При образовании древостоя из светолюбивых пород преобладание в составе той или иной породы решается быстротой роста и более быстрым выходом в верхний ярус. Та порода, которая растет быстрее, и станет преобладающей. Если же различия в росте в высоту невелики, изменение состава древостоя идет медленно и соотношение пород остается примерно одинаковым в течение длительного промежутка времени. Так растут сосново-березовые, лиственнично-березовые, сосново-лиственничные, березово-осиновые и многие другие древостой в условиях, позволяющих расти с одинаковой быстротой обеим породам. При значительных различиях в быстроте роста быстрорастущие породы вытесняют медленнорастущие. Такие случаи часто наблюдаются в Тульских засеках, где осина вытесняет дуб. Образуются одноярусные древостой.

Если на одной территории накапливается подрост светолюбивых и теневыносливых пород, то выживание той или другой породы определяется не только быстротой роста, но и светолюбием. Если теневыносливые породы обгоняют светолюбивые, то последние очень быстро погибают и не участвуют в образовании древостоя. Так, иногда поросль кленов, липы быстро обгоняет дуб, орех и другие породы семенного происхождения. Но такие случаи имеют относительно малое распространение в природе. Чаще быстрорастущие породы растут быстрее и формируют верхние ярусы. Теневыносливые же породы успешно растут под пологом рыхлокронных светолюбивых пород и формируют свой второй ярус. Образуется двухъярусный древостой.

Первое время в сложении верхнего яруса участвуют все древесные породы, потом постепенно доля теневыносливых становится все меньше и меньше, а иногда теневыносливые появляются уже после образования верхнего яруса из светолюбивых. Двухъярусные древостой из таких пород встречаются довольно часто. Так, ель, пихта и кедр почти всегда начинают свою жизнь под пологом березняков, осинников, сосняков и лиственничников. Клены, липы и граб также часто остаются во втором ярусе дубовых и кедровых древостоев.

Взаимоотношения молодых растений теневыносливых пород, образующих древостой на одной площади, также определяются быстротой роста, а иногда размерами и продолжительностью жизни деревьев. Так, наиболее часто встречающиеся случаи совместного возобновления ели и пихты в Сибири и на Дальнем Востоке ведут к образованию пихтово-елового древостоя, в котором большая часть еловых деревьев образует верхний ярус, а пихтовые деревья — нижний ярус. В кедровых древостоях с елью и пихтой в составе кедр сохраняет за собой преобладающее положение часто только потому, что он живет значительно больше своих спутников. Аналогичные древостой образуют и некоторые теневыносливые лиственные породы: граб, клены, бук и др.

Описанные выше закономерности имеют самый общий характер. Они нарушаются в редких древостоях и в наиболее благоприятных условиях роста. Так, в редких условиях под пологом древостоя могут расти и отставшие в росте деревья, а в лучших условиях древесные породы становятся как бы более теневыносливыми.

Лес — очень устойчивая саморегулирующаяся система, и все нарушения, возникшие в ней в результате вмешательства человека, постепенно устраняются. Многие породы-пионеры постепенно (за одно-два поколения жизни деревьев основной породы) вытесняются, и восстанавливается исходный древостой. Беда только в том, что человек приходит снова рубить деревья. И опять создаются лучшие условия для появления и роста пород-пионеров, а они чаще характеризуются многими не столь положительными и для леса и для человека качествами, как породы — основные лесообразователи.

Одновозрастные древостой — явление ненормальное. Их появление — чаще всего результат деятельности человека. В них нарушены многие закономерности роста и развития, выработанные древесными породами и их сообществами в течение сотен миллионов лет. И неудивительно, что некоторые наши ошибки при ведении хозяйства могут привести к самым нежелательным последствиям. Чтобы не допустить этого, человек должен все время вмешиваться в жизнь одновозрастных древостоев, регулируя различные процессы, складывающиеся между растениями в процессе роста и развития.