История сахалинского леса

Великий русский лесовод Г.Ф. Морозов так определял лес: «Лес – это не простая совокупность или простое множество деревьев, а такое соединение их, в котором обнаруживается совершенно реально, совершенно осязаемо их взаимодействие другна друга...Лес не есть только общежитие древесных растений, он представляет собой общежитие более широкого порядка: в нем не только растения приспособлены друг кдругу, но и животные к растениям и растения к животным, и все это находится подвлиянием внешней среды...»

По почвенному районированию Сахалин выделяется в самостоятельную почвенную область, которая подразделяется на три подзоны:
северная – подзолисто-болотная,
центральная – комплексная дерново-подзолистая
южная – буро-дерновая.

Темнохвойные породы, при не очень высокой требовательности к почвенному плодородию и влажности, заболоченных мест избегают, предпочитая влажные хорошо дренированные почвы. Поэтому северную часть острова, на песках и подзолисто-болотных почвах занимают лиственничные леса и редколесья. Особняком стоит полуостров Шмидта, занятый старовозрастными темнохвойными лесами на горно-подзолистых почвах.

Изначально густой темно-хвойный или лиственничный лес покрывал почти 90 % площади островаСахалин и обеспечивал отлаженное функционирования всех островных систем. Сейчас после интенсивной хозяйственной деятельности процентное соотношение изменилось,но и сегодня необходимо рассматривать Сахалин, как единый лесной комплекс,ограниченный со всех сторон морем, с реками, равнинами, скалами и лесами,который представляет собой извечно обновляющийся организм, единую экологическуюсистему. В нем все отлажено, приспособлено к суровым морским условиям и вместес тем хрупко для любого вмешательства. В этой системе древостой, т.е. лес важен не как экономически ценный ресурс, асвоей экологической значимостью и полезностью.

За сотни лет сахалинские леса приспособились к сильным, порой ураганным ветрам,значительным осадкам, нередко ливневым, снежным заносам, высокой влажностивоздуха, низким среднегодовым температурам, резким переменам погоды и прочим суровым климатическим условиям. Горный рельеф острова, влажный холодный климат,особенности почв и отсутствие лесных пожаров как постоянного фактора в жизни экосистем – все это важные особенности развития островной елово-пихтовой тайги.

По природному зонированию всей страны, Сахалин целиком относится к таежной зоне. Основными лесообразующими породами сахалинских лесов являются ель аянская, пихтасахалинская, пихта Майра, лиственница курильская, березы каменная и белая. Ельи пихта лучше растут при высокой влажности воздуха, поэтому высокие значения относительной влажности острова (80-90%) способствуют произрастанию этих темнохвойных пород и обеспечивают преимущественное распространение их по острову. Конечно, это не главное. В большей степени распределение древесныхпород связано с почвами. Лиственница,более пластичная и устойчивая порода. Она мирится как с недостатком влаги, таки с ее избытком, зимой переносит резкие колебания температур, устойчива к ее низким отрицательным значениям, нетребовательна к теплу, но светолюбива. В центральной и южной частях острова наболее производительных почвах лиственничники представлены небольшими по площади полнодревесными, разреженными насаждениями, с елью и пихтой во втором ярусе.Чаще всего они имеют послепожарное происхождение, когда после локальных прогораний лиственница, как более устойчивая к пожарам порода оттеснила коренные менее устойчивые темнохвойные породы в горные долины, предгорья исклоны. Хотя уже сейчас видно, что если не будет больше пожаров в такихрайонах, то впоследствии лиственничники заменятся опять темнохвойной тайгой.

Из-за большой протяженности вмеридиональном направлении, горного рельефа и других особенностей островногоположения отмечаются значительные различия характера растительности, и впределах острова можно выделить несколько лесорастительных подзон.

К северу от51°30¢ лиственничники, с второстепеннымивкраплениями пихты и ели на суглинистых дренированных почвах.

К югу от этой широты все выделяемые подзоны могут быть объединены как темнохвойные, только в центральной части в составе преобладает ель, на юге и юго-востоке – пихта, на юго-западе примешиваются широколиственные породы. Флора этих подзон резко отличается отпервой богатством древесных и кустарниковых пород, причем с севера на юг видовое разнообразие увеличивается. На юго-западной оконечности острова в примеси широколиственных пород можно встретить элементы субтропической флоры.

Многочисленны и разнообразны функции лесов, но описывая лес, как экосистему, особенно важную у нас на острове, хотелось бы остановиться на значении леса для природы, подробнее расписать климатообразующую, водоохранную, берегозащитную роль.

Климатозащитная роль складывается из влияния леса на климатообразующие факторы среды: влажность, температура воздуха и почвы, ветровой режим и прочие.

Жизнь леса от возникновения до старения теснейшим образом связана с движением воздуха, в значительной степени обусловлена им. Ветер усиливает обмен и перемешивание воздуха, унося обогащенные парами воды и обедненные углекислым газом массы воздуха, усиливает транспирацию и ассимиляцию. От ветра зависит опыление цветов древесных пород, распространение их семян и плодов. Сильные ветры образуют буреломы и ветровалы. Лес же в свою очередь является эффективным средством уменьшения скорости приземного слоя воздуха, регулируя этим другие климатические элементы: влажность, температуру и др. Именно в приземном слое воздуха лес оказывает заметное влияние на скорость ветра. Как в равнинных, так и в горных условиях острова темнохвойные древостои снижают ее в средних значениях в 7 раз по сравнению с открытыми пространствами.

Положительное влияние леса на температурный режим воздуха сказывается, главным образом, на приземном слое и выражается в сокращении амплитуды колебания температур за счет значительного снижения максимальных и повышения минимальных ее значений. Для лесного хозяйства юга Сахалина большую опасность представляют низкие температуры в начале вегетационного периода в мае, что особенно опасно как раз для всходов на вырубках и на участках лесных посадок. На непокрытых лесом участках центрального Сахалина заморозки в приземном слое воздуха образуются даже летом (кроме августа). Благодаря защитной роли древесного полога и образованию более менее стабильных температурных условий в лесу заморозки прекращаются весной раньше, а осенью образуются позже и сила их, как правило, смягчена на 1.5 –2.5°. Абсолютно безморозный период в лесу длится с июля по октябрь, а на открытом пространстве ­– с июля по сентябрь.

Рост и развитие растений тесно связаны с влажностью воздуха, она влияет на течение всех физиологических процессов растений. Часто она имеет большее значение для жизни растений, чем температура, особенно для таких широко распространенных на Сахалине пород, как ель и пихта. Влажность сильно различается по значениям между лесом и пустырем в приземном слое воздуха, в отдельные периоды эта разница достигает 16-24%, а на высоте один-два метра существенных различий значений не наблюдается. Таким образом лес сглаживает амплитуды колебания влажности воздуха того слоя, в котором проходят самые ранние и важные фазы развития растений. Максимальные значения относительной влажности отмечаются в сомкнутых темнохвойных лесах, где по многолетним данным она близка к значениям влажности острова и составляет в среднем 85-90%.

Из приведенных примеров видно, что лес, главным образом, сглаживает климат, на занимаемой им территории, изменяя многие климатические показатели в приземном слое воздуха и регулируя движения воздушных масс. Но в масштабах всей площади, занятой лесом он влияет на формирование воздушных масс в нижних слоях атмосферы, накопление осадков и распределение их выпадения по территории, образуя так называемый мезоклимат. Это немаловажно, потому что на территориях, где лес занимает значительную территорию, это влияние отражается и на незанятых насаждениями участках.

Водорегулирующая роль леса проявляется главным образом в регулировании стока поступающих на поверхность земли осадков. Осадки складываются из дождя и снега. В процессах накопления и того и другого и их перераспределении очевидно значительное и важное влияние леса. Это хорошо прослеживается при сравнении занятого (покрытого) лесом участка с непокрытым лесом.

Дождь или морось задерживаются кронами и стволами деревьев, и влага поступает под полог не сплошным потоком, а постепенно, впитываясь небольшими объемами в мох и во влагоемкую лесную подстилку, которые как губка долго удерживают ее, постепенно отдавая в реки. Кроме того, в процессе жизнедеятельности леса эта влага расходуется на питание растений. Постепенный сток обеспечивает непрерывное наполнение рек круглый год отфильтрованной слоями почвы и лесной подстилкой водой. В периоды достаточного количества влаги в реке, лес удерживает ее до засушливого периода, когда уровень в реках снижается, а осадков выпадает мало (зимняя и летняя межень). Тогда основным источником воды и являются леса, накопившие ее значительные объемы. На открытом пространстве, пустыре или вырубке, вся дождевая вода целиком попадает на земную поверхность лишь немного расходуясь на испарение. Подстилка и верхние слои почвы, впитывающая способность которых меньше лесной, до предела насыщаются водой, и остальная влага стекает по поверхности в ближайший ручей или западину. Часто дернины, образующиеся на открытых местах, не пропускают воду, и она полностью стекает, лишь слегка смачивая почву.

В туманную погоду без осадков в пихтово-еловом лесу нередко происходит образование туманной капели вследствие конденсации водяных паров на хвое, ветвях и стволах. Слабый ветер способствует увеличению туманной капели, так как излишняя влага, скапливающаяся на хвое стряхивается, а к поверхности крон поступают новые массы насыщенного водяными парами воздуха. В туманную погоду, когда выпадает немного осадков, в лесу задерживается осадков на 20-30% больше, чем на вырубке. На Сахалине в летнее время деревьями расходуется на испарение и транспирацию незначительное количество воды (около 8%) по сравнению с европейской частью (от 37 до 46%). И такое явление, как туманная капель, особенно учитывая частые сахалинские туманы, увеличивает количество осадков, поступающих в летний период, а значит и полноводность рек.

В распределении зимних осадков роль леса также велика. Сначала в его распределении по земной поверхности, а потом весной при таянии. Устанавливается снежный покров на облесенных и необлесенных участках почти одновременно, только иногда на открытых участках выпавший снег при оттепелях тает, и закрепляется немного позже. В лесу снег распределяется равномерно по всей площади, в то время как на открытом пространстве каждым ветром он перераспределяется, и в результате где-то образуются высокие сугробы (наносы), а на некоторых участках поверхность едва прикрыта снегом. В общем же на пустырях объем накопленного снега больше, чем в лесу, где часть снега задерживается кронами. При изменении лесистости увеличивается неравномерность сегонакопления. Это обусловлено, прежде всего, действием ветра, режим которого в приземном слое воздуха при наличии древесной растительности значительно меняется. Но основная роль леса в распределении влаги начинается весной, когда снег активно тает. На интенсивность этого процесса вместе с типом растительности оказывает влияние и рельеф (экспозиция склона, высота над уровнем моря и т.д.). Ни для кого не секрет, что на южном склоне снег стаивает быстрее, чем на северном, а на поляне быстрее, чем в лесу. В этом и проявляется водорегулирующая роль леса, а также небольших участков леса по склонам, и специальные защитные полосы вдоль рек. Естественно, что основным фактором, определяющим начало и скорость таяния снега является тепло (приход солнечной радиации). На открытую поверхность приходят все 100% солнечных лучей, а под полог любого древостоя доходит только часть. В лиственных лесах, сбрасывающих на зиму листья, и накопление снега больше и скорость его таяния выше, в отличие от плотных сомкнутых елово-пихтовых древостоев, под полог которых не попадает и половины поступающей солнечной радиации. Под пологом древесной растительности факторы, влияющие на снеготаяние, значительно ослабляются, особенно в елово-пихтовых лесах, где приход солнечной радиации намного меньше из-за густоты крон этих пород. Для сравнения приведем некоторые цифры: на вырубках снег тает 7-25 дней; в пихтово-еловом лесу – в среднем 32-51 день, а на северном склоне может затягиваться до 38-66 дней; на концентрированных вырубках, заросших бамбуком – 28-46 дней. При этом надо отметить, что влияние леса на таяние на южных склонах более ощутимо, оно задерживается на 10-12 дней, и интенсивность сокращается до 1.5-3 раз по сравнению с непокрытыми лесом участками. На северных склонах влияние проявляется слабее. Такое влияние на интенсивность обеспечивает значительное снижение пиков весенних паводков и, так же как и в бесснежное время, обеспечивает равномерность поступления воды в водотоки.

Особенно очевидно влияние леса на сток в малых водотоках, которые формируют более крупные, в которых воздействие леса сглаживается другими факторами. Работы ученых, занимающихся изучением этого вопроса для решения проблемы рационального ведения хозяйства в бассейнах и, особенно, в верховьях рек показывают, что увеличение общего расхода воды в малообезлесенном бассейне по сравнению с полностью лесистым происходит за счет стока в половодье весной и во время выпадения ливневых осадков. При этом сток является в основном поверхностным. В летне-осенний период водорегулирующая роль леса проявляется в повышении объема стока. При вырубках и разработке земель под сельскохозяйственные угодья происходит не только удаление древесного полога, но и почва утрачивает некоторые свои свойства, например высокую водопроницаемость, от чего изменяется гидрологический режим водотоков, увеличивается поверхностный сток с увеличением, выносимых в водотоки взвешенных частиц, а также происходит эрозия почвы. Так, если производится быстрое восстановление леса на вырубках, то почва не успевает потерять лесных качеств и особого влияния на выполнение лесом своих функций не происходит. Если сплошные рубки не сопровождаются существенным повреждением лесной почвы, то заметных изменений режима стока водотоков не происходит. Но обычно не происходит ни быстрого восстановление леса, ни сохранения лесных почв, и при вмешательстве человека лес теряет свои важные водоохранные функции.

Леса на водосборных площадях, особенно малых водотоков, имеют большое водоохранное и водорегулирующее значение. Особенно четко они проявляются во время половодья, засушливых периодов (зимней и летней межени) и во время выпадения ливневых осадков и заключаются они в значительном сокращении паводков и в повышении минимального летнего и зимнего стока.

Берегозащитная и почвозащитная роль леса. Основная опасность для почв и пород, складывающих берега, заключается в водной эрозии, размыве и смыве верхних слоев. Устойчивость почв к эрозии определяется следующими качествами: механическим составом, структурностью, водопроницаемостью, каменистостью и наличием подстилки или дернины и их мощность. Одной из важных особенностей почв острова является их значительная каменистость, что способствует увеличению проницаемости и уменьшению процессов эрозии. По мере удаления при смыве или выдувании мелкозема на поверхности почвы образуется своеобразный каменистый панцирь, защищающий почву от эрозии. Учитывая механический состав почв можно предположить, что на юге острова почвы, представленные тяжелыми суглинками, более подвержены эрозии, в частности водной, чем центральная часть – на средних и легких суглинках и особенно северная, сложенная главным образом супесями. При выполнении лесом водоохранных функций и, конечно же, почвозащитных, большую роль играет водопроницаемость лесных почв и особенно лесной подстилки. При удалении лесной подстилки происходит быстрая минерализация почвы и снижается скорость поглощения почвой воды.
Старовозрастные первичные леса сильно отличаются от привычных нашему взгляду вторичных насаждений. Заходя в девственный темнохвойный лес, мы сразу ощущаем характерную сырость и прохладу, при этом лес не то чтобы очень густой и мрачный. Это важная особенность концентрации влаги в темнохвойных лесах, спасает их от пожаров, от пересыхания, обеспечивает их непрерывное возобновление в привычных для пород условиях. Большая влагоемкость всей системы обеспечивается благодаря большому количеству мертвого органического вещества, разложившегося и полуразложившегося валежа.

Ель и пихта растут при высокой влажности воздуха, поэтому повышенная влажность в темнохвойных древостоях создает благоприятные условия для их функционирования даже при снижении общей влажности воздуха до 30 – 40 %. Созданные влажностью условия значительно уменьшают суточные колебания температуры поддерживая устойчивость системы. Сравнивая значения относительной влажности на открытом участке и под пологом леса, очевидно, что во втором случае воздух влажнее. Наиболее отчетливо эта разница проявляется в полуденное время и в слое воздуха, непосредственно примыкающем к почве (0 – 20 см). Это очень важно, потому что именно приземный слой создает условия для роста молодых елочек и пихточек, удерживает от пересыхания подстилку и верхний, наиболее насыщенный корнями слой почвы. Все эти механизмы обеспечивают непрерывное поддержание жизнедеятельности древостоя, в отличие от открытых пространств (вырубок, гарей, пустырей).

В таком древнем лесу, подняв голову вверх, мы заметим, что полог мозаично неоднороден и многоярусен. Его ни в коем случае нельзя назвать старым, умирающим, потому что в нем, как и в человеческом обществе есть определенная возрастная структура, которая определяет жизнестойкость и потенциал древостоя. И если лес не нарушен, то наибольший процент составляют наиболее продуктивные возраста, а молодняки и перестойные занимают небольшие примерно равные доли участия, постоянно отмирая и возобновляясь в неизменной процентном соотношении. Такой лес простоит века и без помощи человека.

Описанные ниже механизмы подтверждают, что в природе нет ничего лишнего, ни действий, ни материалов, все рационально и просто. Стоило бы поучиться и нам.
Отдельные деревья или группы, доживая до предельного возраста, погибают в результате природных воздействий (ураганные ветра, снежные бури и пр.) или естественного отмирания на корню. В результате в насаждении образуются, так называемые «окна» - просветы в пологе, в которые поступает больше тепла и света, что дает возможность прорасти семенам, развиться молодым деревьям, поселившимся на месте вывала или находившимся до этого в угнетенном состоянии.

Выпадение деревьев и групп деревьев происходит постоянно, и это обеспечивает непрерывное обновление древесного яруса, большое разнообразие световых условий под пологом, увеличение биологического разнообразия подлеска и регулярное обновление и изменение напочвенного покрова. Одни деревья отмирают, другие – трогаются в рост, так образуется разновозрастный древостой и бесконечный круговорот энергии. Валежник, в большом количестве встречающийся в таком лесу также разновозрастен, от почти разложившихся, заросших мхом стволов, до упавших на прошлой неделе. И это никоим образом не свидетельствует о неустойчивости насаждения или его предполагаемой гибели. Это означает, что жизнь идет - отжившие и отработавшие свой век деревья освободили место для нового поколения. А сами тем временем, разлагаясь под действием дереворазрушающих грибов и насекомых насыщают подстилку и почву новой органикой, возвращая земле, полученное из нее за долгие годы своей жизни.

Важную роль в возобновлении леса под пологом играют ветровалы. У темнохвойных пород (ели и пихты) разветвленная, поверхностная корневая система и при сильном ветре дерево вываливается вместе с земляным комом, в котором развивалась корневая система, обнажая почву, не заросшую ни мхом, ни травой. На таких обнаженных участках быстро прорастают и закрепляются семена хвойных пород. Само дерево быстро разложится под сырым материнским пологом, подкармливая по мере разложения новые деревца. Вместе с этим вываленные с корнем деревья формируют и разнородность микрорельефа. Образующиеся микроповышения и микропонижения способствуют задержанию поверхностного стока, более полному переводу его во внутрипочвенный, что играет немаловажную роль для выполнения лесом его многосторонних функций.

Огромная роль в функционировании лесной экосистемы отводится дереворазрушающим грибам и стволовым насекомым. Они беспрерывно перерабатывают поступающую отмершую древесину, разлагают и новые и старые валежины, поддерживая постоянную высокую влажность. Обычно, в лесном хозяйстве эти элементы лесной среды рассматриваются как природное бедствие, а насекомые не иначе как вредители, но для леса, они отнюдь не бедствие и не вредители, а важные санитары, активные участники (регуляторы) формирования древостоя. Здоровый и сильный лес устойчив к нападению насекомых, которые заселяют только больные и ослабленные деревья, ускоряя их отмирание, начиная переработку еще стоящих деревьев. Сами насекомые – это устойчивое основание пищевой пирамиды в лесной экосистеме. Грибы принимают эстафету на уже поваленных деревьях и старых пнях, разлагая их на первичные элементы.

Конечно,проезжая сейчас по основным магистралям острова, трудно увидеть первозданныеландшафты. Вдоль дорог тянутся чахлые лиственничники по болоту, голые сопки, нов редких удаленных уголках сохранившихся древних лесов еще можновстретить и высокие стройные лиственничники и густые темнохвойные леса.

Последние,относительно крупныеучастки первичной тайги пока еще сохранились в отдаленныхтруднодоступных уголках нашего острова. Это леса полуострова Шмидта, бассейнырек Анна, Сима, Бахура в юго-восточной части Сахалина; бассейны рек Пурш-Пурш иВенгери в центральной части восточного Сахалина; массив горы Вагис насеверо-западе острова. Эти чудом сохранившиеся остатки былого величия островнойтайги позволяют нам представить прежнее убранство острова, изучить и осмыслить происходящие вэтих лесах процессы. Именно благодаря им, мы можем описать все процессы,происходящие в старовозрастных лесах,обеспечивающие высокую сопротивляемость сахалинских лесов неблагоприятным климатическим воздействиям и слабуюприспособленность к человеческим вмешательствам.

Все роли влесном сообществе розданы разумно, каждый элемент исправно и своевременновыполняет отведенную ему роль, добиваясь наибольшей эффективностифункционирования всей системы. Но этот единый отлаженный механизм работает нетолько для поддержания своего существования, но и выполняет многие другиефункции: от очень мелких до глобальных. Удовлетворение человеческой потребностив древесине занимает в этом ряду не последнее место, как и собирательствомногочисленных недревесных продуктов (грибы, ягоды, охота) и любимый всеми намиотдых на природе.

«Если дажедопустить мысль, что когда-нибудь исчезнет спрос со стороны промышленности надревесину, то можно смело утверждать, что никогда не настанет такое время вразвитии общества, когда деревья и насаждения окажутся излишними. М.Е. Ткаченко1955г.»

Но,потребляя лесные дары, нельзя забывать о более важной экологической роли леса:поддержании кислородного баланса атмосферы, обеспечении огромногобиоразнообразия животных и растений, участии в перераспределении осадков,сохранении рек и озер, защите от водной и ветровой эрозии и многом другом.

Все полезности леса перечислить невозможно, поэтому мы опишем толькосамые, на наш взгляд, важные дляСахалина, как крупной островной территории. И определяет это тот факт, что нашостров представляет собой взаимодействие густой разветвленной речной сети(90000 рек и ручьев) и лесных экосистем. Поэтому главными для Сахалина являютсявеками отлаженные механизмы взаимодействия рек и лесов. Реки являютсяестественными мелиоративными каналами лесов, хранителями воды, местом развитияи жизнедеятельности огромного количества лесных насекомых и конечно же домомдля лососей, в то время как леса регулируют сток, распределяют и фильтруют осадки, укрывают насекомых и их личинок, являющихся пищей длямолоди и взрослых рыб. Чтобы лучше разобраться в симбиозе этих крупных системнеобходимо понимание все малозаметных, но очень важных функциях леса, а именно в климатозащитной,водоохранной, водорегулирующей, берегозащитной, почвозащитной и др., которые потом и дадут нам общеепредставление о совместной деятельности леса и реки.