Рейтинг
Порталус

Наш дом - планета Земля. УВИДЕТЬ ЛЕС ЗА ДЕРЕВЬЯМИ

Дата публикации: 13 декабря 2013
Автор(ы): Доктор биологических наук Н.А. ЩИПАНОВ, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
Публикатор: Научная библиотека Порталус
Рубрика: БИОЛОГИЯ
Источник: (c) http://portalus.ru
Номер публикации: №1386944886


Доктор биологических наук Н.А. ЩИПАНОВ, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, (c)

Что такое лес? Где провести границу, отделяющую его, скажем, от рощи? Чем определить значимость леса как природообразующего фактора?

В зависимости от того, что мы хотим получить от леса, его оценивают с совершенно разных позиций. Если он интересует нас как источник древесины, мы судим о нем, исходя из качества последней. И нам не важно, какие животные его населяют, что за кустарники и травы тут растут. В данном случае идеальным будет такой лес, который удобнее рубить (для этого нужно, чтобы деревья одновременно созревали на оптимальной для заготовителя площади). При этом затраты на его выращивание должны быть минимальными, а стоимость продукции максимальной.

Если же смотреть на лес глазами эколога, то древесина как таковая особой роли не играет. Гораздо значимее его влияние на состояние окружающей среды. Причем оптимальной будет та, к которой эволюционно адаптированы различные виды живых существ, обитающих в данной местности. С этой точки зрения можно без преувеличения говорить о значимости леса для большей части территории нашей страны как природообразующего фактора.

И действительно, лес в значительной степени определяет локальный климат. Это не значит, что местность становиться теплее или холоднее. Тем не менее минимальные температуры в лесу выше, чем на открытом месте, а максимальные - ниже. Снег здесь исчезает тогда, когда среднесуточная температура воздуха становится достаточно высокой. При этом скорость его схода почти не зависит от жаркой или холодной погоды, и как следствие - сроки таяния снега в лесу в разные годы отличаются меньше, чем на открытых участках. Зеленый покров значительно выравнивает колебания влажности воздуха и почвы в окружающей среде. Из практики хорошо известно, что, когда на полях уже давно засуха, в лесу все еще достаточно влажно. Зрелый лес влияет и на скорость воздушных потоков на высоте 200 м, на запыленность (прозрачность) воздуха, конденсацию осадков (над ним вследствие дыхания растений всегда более влажный воздух) и многое другое. Оценивая значение леса в целом, мы можем говорить о том, что он ответственен за уменьшение амплитуды колебания климатических параметров среды.

Состояние лесов в значительной степени определяет и качество водоемов, поскольку они выравнивают режим стока воды. Длительность половодья в лесной местности меньше различается по годам, а само оно проходит более спокойно. Это касается и стока воды после дождей. Более того, наполненность рек также зависит от наличия лесов, ибо они образуют как бы "резервуар" для накопления избытка воды, из которого она будет потом равномерно выливаться.

По-видимому, роль последних достаточно велика и для поддержания рыбных запасов. Так, моховые леса препятствуют смыванию почвенных частиц, вытекающие из них ручьи прозрачны. Там, где нарушен растительный покров, во время обильных дождей почва активно сносится. А ведь мелкие частицы взвеси осаждаются на жабрах и затрудняют дыхание рыб. Кроме того, многие рыбы нерестятся на залитых участках, и время их затопления должно быть достаточным для того, чтобы мальки попали обратно в большой водоем. И наконец, лес влияет на химическое качество среды; он - "легкие планеты" не только потому, что в процессе жизнедеятельности выделяет кислород, но и выводит из оборота вредные вещества, выбрасываемые промышленностью, переводя их в разряд неиспользуемых отложений.

Итак, с точки зрения эколога, хорошим является лес, способный поддерживать равновесное состояние протекающих в нем процессов. Для этого должны быть обеспечены условия жизни, к которым адаптировались в ходе эволюции входящие в состав системы виды растений и животных. Предпринимая свое исследование в данном направлении, автор опирался на некоторые классические представления отечественной экологической школы.

Очевидно, биологические виды, взаимодействующие на основе стохастических процессов, нельзя рассматривать на уровне отдельных особей. Для поддержания устойчивости группировка должна иметь некоторую минимальную численность, позволяющую ей сохраняться при колебаниях качества условий в каком-то интервале. Если она при этом связана общностью территории, то ее называют популяцией. Исходя из таких позиций, академик С. С. Шварц (1919- 1976) в свое время говорил: популяционный подход составляет суть экологических исследований. Академик АМН В. Н. Беклемишев (1890-1962), рассматривая взаимодействия в системе сосуществующих организмов - биоценозе, писал: "Изучение многообразных в своей противоречивости взаимоотношений популяций разных видов и составляет сущность биоценоло- гического исследования". А академик И. А. Шилов сформулировал гипотезу популяционного гомеостаза, согласно которой популяция стремится к некоторому уровню численности, способному поддерживать ее устойчивое существование в "привычных" условиях.

Мы исходили из того, что поскольку лес представлен различными растительными ассоциациями, возникающими на местах, зарастающих после локальных нарушений (пожаров, ветровалов и т.п.), то определенная доля таких площадей для него - норма. В силу этого условия существования в лесу не являются абсолютно стабильными. Однако амплитуда их колебаний значительно меньше, чем на территории, лишенной растительности, и чем ближе лес к "хорошему" состоянию, тем уже "рамки" разброса крайних значений параметров среды при ее естественных колебаниях. Поддержание же определенного качества условий возможно лишь при сохранении системы на некоторой площади, достаточной для обеспечения воспроизводства поколений, входящих в сообщество определенных видов живых организмов, в том числе животных. Очевидно, сохранение параметров среды в пределах, соответствующих "хорошему" лесу, не вызовет существенных изменений в пространственно-этологических структурах связанных с ним видов. При приближении же параметров к границам колебаний экосреды можно ожидать изменение популяционных структур этих видов, а при отклонении качества леса за рамки допустимого в "норме" интервала параметров - даже их исчезновение с его территории.

Мы предполагали, что животные, отвечающие данным требованиям, могут стать индикатором для определения допустимых границ изменения лесных экосистем, при которых они все еще сохраняют свойства "хорошего" леса и минимальную площадь, необходимую для этого.

Выбирая район исследований, мы остановились на Тверской области. Эта территория издавна освоена человеком, и здесь можно обнаружить и относительно малонарушенные, и выросшие на недавних полях леса. В изучаемых окрестностях на расстоянии нескольких километров располагались три опытных участка. На одном из них лес состоял из относительно хорошо сохранившегося мохового ельника с небольшими выгоревшими в свое время островками (гарями), заросшими сосняком и березой. Другой представлял собой сильно вырубленный ельник, включающий сосново-березовые выделы на гарях и значительные площади, занятые разнообразными вырубками. И наконец, на последнем произрастали деревья от 60 до 80 лет на местах, где в прошлом столетии земли находились в сельскохозяйственном обороте. Таким образом, все рассматриваемые лесные участки подвергались различному по силе воздействию человека, а именно: один сохранился почти полностью; второй частично, а третий в свое время был полностью вырублен.

Возникают вопросы: какой из уровней воздействия еще допустим, а какой приведет к необратимому изменению системы? Сохраняет ли лес на втором участке способность к восстановлению до нормы? Чтобы ответить на них, мы попытались оценить различия в биологическом разнообразии участков. Однако сделать это в полном объеме практически невозможно, так как пришлось бы "пропустить" через мелкое сито все встречающееся здесь живое, включая бактерии и вирусы. Мы же решили охарактеризовать разнообразие леса, используя описание травянистой растительности на метровых пробных площадках (всего 600 шт), расположенных на всей исследуемой территории. Оказалось, что там произрастали практически все виды растений, а различия заключались лишь в их долевом соотношении. Но как определить, какое из этих соотношений все еще относится к норме, а какое свойственно уже необратимо нарушенной системе? Для оценки пришлось ввести дополнительные критерии, например, проанализировать состояние популяции вида, связанного с изучаемым сообществом.

Таковые могут быть обнаружены среди различных групп животных, однако автору "близки" мелкие млекопитающие. И поскольку предпринятое нами исследование является лишь первым этапом проверки предлагаемого подхода, мы ограничились только их анализом. Причем последние должны быть связаны с определенной экосистемой и при этом не подвергаться прямым воздействиям человека (ни с целью охраны, ни с целью эксплуатации).

Выбор пал на землероек-бурозубок. Это своеобразная группа насекомоядных мелких млекопитающих, наиболее распространенных и многочисленных на территории Евразии. Несмотря на то, что изучены они относительно слабо, уже известные факты ставят их в разряд наиболее характерных субъектов.

Во-первых, бурозубки питаются различными видами беспозвоночных животных (насекомые, пауки и пр.), обитающими в лесной подстилке. То есть они зависят от численности и разнообразия последних. Причем количество пищи должно быть велико, чтобы при относительно скромных энергетических возможностях зверьков весом от 2,5 до 10 г они могли легко находить достаточно корма в любое время года, хотя "урожайность" разных видов кормовых насекомых приходится на разные сроки. Дело в том (второй аспект), что землеройки- бурозубки обладают самым высоким уровнем обмена веществ среди млекопитающих. Оставшись без пищи в течение двух-трех часов, они гибнут.

И третье соображение. Численность насекомых во многом связана с определенными физическими условиями в местах их обитания (скрученные листки, мхи и т.д.). Причем в каждый период года последние должны соответствовать требованиям той возрастной стадии, в которой находятся кормовые насекомые. Таким образом, обеспечение благополучного существования популяции землероек - результат деятельности всей экосистемы. Необходим и определенный ландшафт, и наличие гниющих стволов, и разлагающаяся подстилка, и мох, и травы. При этом лес должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить выравнивание суточных и годовых колебаний температуры и влажности до тех интервалов, внутри которых возможно существование видов, составляющих основу питания землероек. Словом, можно ожидать зависимость численности зверьков от качественного состояния всего лесного сообщества.

Итак, выбор предположительного индикатора экосистемы был сделан. Но в лесах европейской части нашей страны обитают три разновидности бурозубок: обыкновенная (S. araneus); средняя (S. caecutiens) и малая (S. minutus). Для выявления наиболее подходящих мы пометили около 30 000 различных зверьков. И два года группировки, обитающие в рассмотренных выше лесных участках, одновременно находились "под колпаком". В результате оказалось: из всех рассмотренных видов лишь средняя бурозубка реагирует на состояние экосистемы и может служить искомым индикатором, а два других вида уживаются практически везде.

На первом лесном участке, избежавшем воздействия человека, средняя бурозубка встречалась во всех типах местообитаний. Зверьки были привязаны к постоянным участкам. Некоторые из них прожили на одном месте всю жизнь - тринадцать месяцев. В хорошем лесу даже в ольшанике, где эти животные чувствуют себя крайне неуютно, они достигали такой же численности, как в наиболее благоприятном моховом ельнике. Это обстоятельство очень важно, ибо свидетельствует: условия на лесном участке в целом для этого вида важнее, чем таковые в конкретном месте обитания. И если непривлекательные для жизни зверьков участки занимают достаточно малую площадь, они не оказывают негативного влияния на их существование.

В лесном массиве с наибольшими отклонениями от нормы, даже в ельниках, численность этого вида крайне низка. Зверьки встречаются здесь непостоянно. А поскольку наблюдения вели за индивидуально мечеными экземплярами, то можно сказать определенно: это были лишь неоседлые особи.

И наконец, на переходном участке наблюдали зверьков лишь в моховом ельнике и сосново-березовом лесу, т.е. как раз в тех местах обитания, где средняя бурозубка должна бы достигать наиболее высокой численности. Однако на данном, сильно нарушенном лесном участке их количество оказалось почти в три раза меньше, чем на первом.

Казалось бы, результаты эксперимента полностью совпадают с теоретическими выкладками. Но наше исследование нельзя считать завершенным. Во-первых, был рассмотрен только один из вариантов лесного сообщества - таежного типа. Мы не знаем, как поведут себя другие виды в остальных лесах. Во-вторых, срок наблюдения слишком короток, и существует возможность случайного совпадения. И что самое важное, пока остаются неясными мотивы поведения выбранных зверьков. Нужно точно знать, какие социальные отношения определяют достигаемый уровень плотности, изменяются ли они? Как используют территорию особи этого вида в различных ситуациях? Если обнаруженные изменения численности основаны на закономерных изменениях пространственно-этологической структуры, средняя бурозубка обязательно будет вести себя подобным образом во всех аналогичных ситуациях. И лишь тогда можно будет делать более определенные заключения.

Опубликовано на Порталусе 13 декабря 2013 года

Новинки на Порталусе:

Сегодня в трендах top-5


Ваше мнение?



Искали что-то другое? Поиск по Порталусу:


О Порталусе Рейтинг Каталог Авторам Реклама