Резкие нарушения в жизни леса, связанные с внешними воздействиями, вызывают смену теневыносливых более светолюбивыми породами, обладающими быстротой роста, устойчивостью против неблагоприятных влияний внешней среды и повышенной репродуктивной способностью.
Изменение состава древостоев, происходящее по ряду причин, в лесоводстве принято называть сменой пород. Различают вековые смены, эволюцию и современные смены. Вековые смены происходят вследствие изменения климата, геологического выветривания, эрозии почвы, изменения гидрологического режима рек. Эволюция – это процесс образования новых видов вследствие генных мутаций и естественного отбора. Причинами современных смен, которые называют сукцессиями, являются стрессовые ситуации, связанные с колебаниями климата (например, с засухой) и влиянием человека. Кроме того, сукцессии происходят вследствие движения экосистем и устойчивому состоянию равновесия с внешней средой – климаксу. Такие сукцессии называют эндогенными в отличие от экзогенных сукцессий, вызываемых изменением внешних условий. Часто эти виды сукцессий протекают одновременно.
Восстановление фитоценоза после сплошной рубки или пожара называют восстановительной сменой или демутацией, а смену с отрицательным результатом, иногда приводящую к полному распаду древостоя, – дигрессией. Смену после пожаров выделяют в категорию пирогенных смен. Иногда смены делят на стихийные (после пожаров, бурь, засух, болезней) и антропогенные, вызываемые деятельностью человека (рубками, осушением, пастьбой скота, рекреацией и др.). Пожары в большинстве случаев можно отнести к причинам антропогенных смен. Наиболее распространены смены пород, вызываемые сплошными рубками леса.
Смена ели мягколиственными породами. На вырубках и гарях ель часто сменяют береза, осина, ольха серая. Эти древесные породы называют пионерными из-за обильного плодоношения, дальности распространения семян, способности возобновляться вегетативным путем, быстрого роста в первые годы, устойчивости к экстремальным погодным условиям и конкуренции трав. Ель в первые годы растет медленно. Если ель появилась на вырубке или гари одновременно с лиственными или позже их, она неизбежно попадает под полог осины или березы (рис. 49) и не выходит в первый ярус даже по прошествии 100 лет. В этом случае необходимы активные меры по уходу за елью. Лишь в том случае, если ель значительно старше лиственных, она может самостоятельно выйти в первый ярус.
При использовании тяжелой лесозаготовительной техники подрост ели, растущий под пологом материнского древостоя, гибнет или сильно повреждается. Последующее возобновление ели на вырубках с богатыми почвами затруднено из-за конкуренции трав, в первую очередь, светолюбивых
злаков. Поэтому смена ели мягколиственными породами является одной из наиболее распространенных в таежной зоне. Зачастую приходится прибегать к лесным культурам. Но самый надежный способ восстановления ельников – замена сплошных рубок постепенными.
Смена сосны березой менее распространена, чем смена ели лиственными породами, поскольку сосна растет быстро, а на сухих и мокрых почвах – быстрее березы. Вероятность смены сосны березой во многом зависит от особых обстоятельств – от семенного года, погоды, низового пожара, способа очистки лесосек, типа леса. В сосняках брусничных сосна в большинстве случаев восстанавливается, в черничных она конкурирует с березой менее успешно, а в сосняках кисличных и сложных происходит смена пород. Судьба сосны во многом зависит от длительности периода ее возобновления по сравнению с периодом возобновления березы, от разницы в возрасте этих пород. При одновременном появлении сосны в большом количестве она успешнее выдерживает конкуренцию березы. Если на относительно богатых почвах в верхний полог после смыкания крон выходит 1,5–2 тыс. экземпляров сосны, смены не будет. В противном случае, начинается массовый отпад сосны.
После этапа жердняка при своевременном уходе примесь березы к сосне может быть полезна, поскольку способствует улучшению почвы, а в южных районах – и снегонакоплению.
Смена сосны елью происходит на относительно богатых почвах. Считают, что наличие ели в подросте, втором и первом ярусах – это последовательные стадии смен ею сосны, а обратные смены возможны только благодаря пожарам. Но существуют и устойчивые сочетания сосны и ели. На боровых почвах ель остается подлеском, а на средних почвах (в суборях) успешно произрастают смешанные сосново-еловые древостои. Такие древостои продуктивнее чистых. Позиции ели усиливаются постепенными и выборочными рубками, а также охраной леса от пожаров. В то же время пожары могут способствовать распространению ели. Это наблюдается в ельниках, расположенных в логах, поймах рек и ручьев, где ель после низовых пожаров сохраняется и может сыграть роль обсеменителя расположенных рядом гарей.
Смена дуба другими породами происходит преимущественно по различным антропогенным причинам, связанным со сплошными рубками, мелиорацией, нерегулируемой пастьбой скота, промышленными эмиссиями. Кроме того, культуры и самосев дуба повреждаются морозом и дикими животными, заглушаются травой.
Смена дуба березой и осиной типична для свежих и особенно влажных и сырых дубрав, где дуб сменяется также ивой козьей и ольхой черной. Причиной смен на сырых почвах является ветровал дуба, образующего здесь поверхностную корневую систему. В сухих дубравах на юге смены дуба другими породами не наблюдается.
Смена дуба его спутниками (грабом, кленом и др.) происходит из-за их частого плодоношения и быстрого роста поросли. Сплошные рубки после неурожая желудей приводят к господству граба с примесью других спутников. Но граб недолговечен и выпадает из состава насаждений в 100–200 -летнем возрасте. Если есть урожай желудей, дуб обильно возобновляется на прогалинах и сохраняет за собой площадь. Так возникли грабовые дубравы, поражающие величием и стройностью стволов дуба. В них дуб воспитывается в грабовой «шубе», которая отеняет его с боков, подгоняет в росте и способствует очищению ствола от сучьев.
На Украине после сплошных рубок многие сосново-дубовые древостои сменились чистыми дубравами. Это наблюдалось в том случае, если в рубку шли древостои, в которых не было подроста сосны. Но сосна в суборях долговечнее дуба, и если есть источник ее семян, она рано или поздно восстанавливает свое господство.
В дубравах с елью во втором ярусе в северной части ареала дуба он уступает позиции ели. В лесостепи смены елью дуба не происходит. Для центральных районов в зоне хвойно-широколиственных лесов характерно длительное совместное произрастание дуба и ели.
8. В чем заключаются водоохранные и водорегулирующие функции леса?
Леса смягчают наводнения во время ливней, сохраняют почвенную влагу, уменьшают паводки, защищают от смыва берега водоемов. Сохраняют чистоту воды, улучшают рыбное хозяйство.