CC BY
37
УДК 630*453:581.526.426:595.768.24(571.16)
РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТОЯНИЯ ПИХТОВЫХ ЛЕСОВ В ХРОНИЧЕСКИХ ОЧАГАХ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ УССУРИЙСКОГО ПОЛИГРАФА (НА ПРИМЕРЕ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ)
Эльвина Михайловна Бисирова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, проспект Академический, 10/3, научный сотрудник лаборатории мониторинга лесных экосистем, тел. (3822)49-18-55, e-mail: [email protected]
Наталья Александровна Чернова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, проспект Академический, 10/3, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории мониторинга лесных экосистем, тел. (3822)49-19-78, e-mail: [email protected]
Приведены результаты 5-летних мониторинговых исследований состояния древостоев пихты сибирской в хронических очагах массового размножения уссурийского полиграфа Polygraphus proximus Blandford (Coleoptera, Curculionidae: Scolytidae) на юге Томской области. За время наблюдений во всех исследованных лесных массивах отмечена отрицательная динамика состояния древостоев, проявляющаяся в значительном снижении доли жизнеспособных особей пихты, увеличении количества отмирающих и сухостойных деревьев. Высокие темпы отмирания пихты привели к изменению в составе и структуре напочвенного покрова и подлеска. Мелкотравные пихтовые леса сменяются разнотравными. Гибель пихтовых древостоев приводит к формированию крапивных фитоценозов.
Ключевые слова: уссурийский полиграф, пихтовые леса, напочвенный покров.
RESULTS OF MONITORING STUDIES ON FIR FOREST STATE IN CHRONIC OUTBREAK FOCI OF FOUR-EYED FIR BARK BEETLE (ON THE EXAMPLE OF TOMSK OBLAST)
Elvina M. Bisirova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Science, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky Prospect, Researcher, Laboratory Monitoring of Forest Ecosystems, tel. (3822)49-18-55, e-mail: [email protected]
Natalya A. Chernova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological System, Siberian Branch of the Russian Academy of Science, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky Prospect, Ph. D., Researcher, tel. (3822)49-19-78, e-mail: [email protected]
The results of the five-year monitoring studies on forest stand state of Siberian fir in the chronic outbreak foci of four-eyed fir bark beetle Polygraphus proximus Blandford (Coleoptera, Curculionidae: Scolytidae) in the southern Tomsk Oblast have been presented. Throughout the studies, all the forest areas under surveillance have shown a negative trend of forest stand state, which manifested a significant decline in the proportion of viable fir trees and increase in the number of dying and dead standing trees. A fast pace of fir dying-off has resulted in the change of plant community structure and undergrowth composition. Parviherbetum fir forests are replaced by variiher-betum type. The death of fir stands leads to the formation of nettle phytocenosis.
Key words: Polygraphus proximus, Siberian fir forest, ground cover.
В последние годы существенно возросло внимание к проблеме крупномасштабного усыхания пихтовых лесов на обширной территории, охватывающей 7 субъектов Сибирского федерального округа, в результате инвазии дальневосточного короеда - уссурийского полиграфа Polygraphus proximus Blandford (Coleoptera, Curculionidae: Scolytidae) [1]. В лесных экосистемах-реципиентах инвазии формирование очагов массового размножения инвазионного вредителя сопровождается трансформацией как структуры пихтовых дре-востоев, так и подчиненных ярусов растительных сообществ [2-7].
На сегодняшний день уссурийский полиграф является одним из самых опасных и агрессивных вредителей пихты сибирской, что обуславливает необходимость мониторинга за состоянием пихтовых лесов. С этой целью на территории Ларинского ландшафтного заказника Томской области организовано 4 пункта мониторинга состояния пихтовых насаждений (постоянные пробные площади), на которых ежегодно, начиная с 2012 г., проводилась оценка воздействия полиграфа на таежные экосистемы.
Каждый год на всех пунктах мониторинга оценивалось жизненное состояние пихтовых древостоев, определялась степень их деградации с использованием специально разработанных методов диагностики состояния [8, 9], а также выполнялись полные геоботанические описания фитоценозов по стандартной методике [10].
Исследованные древостои неоднородны по породной и возрастной структуре, участие пихты в составе насаждений варьирует от 4 до 8 единиц (сопутствующие породы - ель, кедр, сосна). Наряду с условно одновозрастными дре-востоями присутствуют разновозрастные насаждения. Детальная таксационная характеристика древостоев пихты приводилась ранее [4].
Наши исследования выявили неоднородность пихтовых древостоев по состоянию от сильно ослабленных до погибших. При разной степени воздействия уссурийского полиграфа на насаждения наблюдалось более или менее резкое увеличение освещенности местообитаний, обусловленное снижением сомкнутости крон, что привело к существенной перестройке подчиненных ярусов растительных сообществ, наиболее четко прослеживаемой в травяном покрове.
За 5-летний период наблюдений наименьшая степень трансформации лесных экосистем выявлена на пробной площади (пр. пл.) 2-12. Здесь в 2012 г. древостой характеризовался как сильно ослабленный (средневзвешенная категория состояния СКС 2,7), преобладали жизнеспособные деревья (82%), из которых 70% были в разной степени ослаблены, а доля сухостойных деревьев составила 18%. В довольно густом разнотравном травяном покрове (проективное покрытие в среднем 70%) абсолютно доминировала сциофильная кислица обыкновенная, характерная для ненарушенных пихтарников. В последующие 2 года прослеживалась негативная динамика состояния древостоя, выражающаяся в уменьшении доли здоровых деревьев. В 2013 г. текущий отпад (совокупность отмирающих деревьев и свежего сухостоя) составил 20,8%, а доля старого сухостоя увеличилась до 21,8% (СКС 3,5). К 2014 г. тенденция сохранилась, количество жизнеспособных деревьев снизилось до 52,1%, а общий отпад соста-
вил 43,3%. В 2015-16 гг. качественно ничего не поменялось, лишь образовался валеж усохших в предыдущие годы деревьев в размере 4,8% (СКС 3,8). За 5-летний период наблюдений полнота древостоя снизилась на 0,28, а густота понизилась на 19%.
Изменения напочвенного покрова за все время наблюдений на данном участке оказались небольшими. Незначительно увеличилось проективное покрытие травостоя, в котором сохраняется доминантное положение кислицы обыкновенной, но при этом увеличилось обилие разнотравья, преимущественно сныти обыкновенной, щитовников и крапивы двудомной.
На пр. пл. 3-12 в смешанном древостое с двумя возрастными поколениями пихты (Поколения - 3 единицы, ^поколения - 1 единица) в 2012 г. наблюдалось сильное усыхание пихтового элемента в первом возрастном поколении (СКС 3,7) и почти полная деградация во втором поколении (СКС 5,0). Общий отпад среди деревьев старшего возраста составил 47%, а среди особей младшего возраста - 79,8%. За счет высокого участия в составе древостоя (6 единиц) жизнеспособных особей ели и кедра уровень освещенности под воздействием полиграфа повысился незначительно. В связи с этим в относительно густом травяном покрове (проективное покрытие в среднем 65%), наряду с высокой долей участия разнотравья, сохраняется доминантное положение видов таежного мелкотравья (в основном кислицы).
В последующие годы, под влиянием уссурийского полиграфа, отмечались высокие темпы деградации деревьев пихты первого возрастного поколения. За 5 лет наблюдений доля жизнеспособных деревьев снизилась на 20,7%, общий отпад составил 54,8%, а 12,9% деревьев перешли в категорию "валеж". Средневзвешенная категория состояния повысилась до 4,7 балла. Среди деревьев второго поколения темпы деградации были ниже за счет изначально сильной степени деградации.
В подлеске, как и в травяном покрове значительных изменений за 5-летний период не выявлено. Более или менее крупные и густые куртины малины, пятна с высоким обилием видов разнотравья и крупнотравья формируются под сильно ослабленными, усыхающими и сухостойными деревьями пихт.
Максимальная степень трансформации лесных экосистем за 5-летний период нами была выявлена на пр. пл. 4-12, которая также характеризуется наличием двух возрастных поколений пихты, в совокупности составляющих 7 единиц в породном составе древостоя. В 2012 г. жизнеспособные деревья двух поколений были ослаблены в той или иной степени, здоровые деревья отмечены только среди особей второго поколения и составляли 1%. Общий отпад составил 47,6% для деревьев старшего возраста и 76,2% для младшего (СКС 4,1 и 5,1 соответственно). На момент закладки пункта мониторинга пихтарник был разнотравным с господством в первом ярусе густого (проективное покрытие в среднем 85%) травяного покрова сныти обыкновенной, а во втором ярусе -кислицы обыкновенной. В образовавшихся «окнах» появляются отдельные особи малины.
В последующие годы интенсивное отмирание пихты отмечалось для деревьев первого возрастного поколения. За весь период наблюдений в общей сложности усохло 37,4% деревьев, против 2,9% второго поколения. Полнота древостоя снизилась с 1,0 до 0,33. Резкое осветление привело к кардинальной перестройке травяного покрова, в котором роль доминанта перешла к крапиве двудомной, а также формированию небольших куртин малины.
В древостое на пр.пл. 1-12, с участием пихты в составе 8 единиц, уже к 2012 г. наблюдалось полное усыхание пихты (99,8%). В последующие годы на данной территории наблюдалось ослабление из-за атак уссурийского полиграфа немногочисленных жизнеспособных пихт и вывал усохших деревьев, а к 2016 году живых деревьев пихты насчитывалось менее 0,1%. На данный момент древостой считается погибшим, присутствуют единичные деревья кедра, ели и сосны, а полнота древостоя не превышает 0,23.
Гибель древостоя сопровождалась формированием на месте пихтового леса крупнопапоротниково-разнотравных фитоценозов, которые уже к 2014 г. сменились крапивными с небольшими пятнами малины. Кроме того, в сформировавшемся практически сплошном травяном покрове наблюдается упрощение ярусной структуры - к настоящему времени существенно снизилось обилие кислицы обыкновенной с примесью других видов мелкотравья, ранее образовывавших хорошо выраженный второй ярус травостоя.
В целом, проведенные 5-летние исследования состояния древостоев пихты позволили выявить высокий уровень воздействия уссурийского полиграфа на насаждения. Стремительные темпы отмирания пихты приводят к изменениям в структуре древостоев. Снижается густота, полнота и сомкнутость крон, образуются редины. На пробных площадях деградированных насаждений наблюдается сильная захламленность в результате образования сломов и вывалов сухостойных деревьев. Высокие темпы отмирания пихты привели к резким изменениям состава и структуры напочвенного покрова и подлеска. В травяном покрове доминирование переходит от теневыносливой кислицы обыкновенной к сныти обыкновенной. Деградация пихтовых древостоев всегда сопровождается формированием крапивных фитоценозов.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№ 16-44-700782р_а).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кривец С.А., Керчев И.А., Бисирова Э.М., Демидко Д.А., Петько В.М., Баранчиков Ю.Н. Распространение уссурийского полиграфа Ро1у^арИш ртохтт Blandf. (Coleoptera, Curculionidae: Scolytinae) в Сибири // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2015. - Вып. 211. - С. 33-45.
2. Уссурийский полиграф - новый агрессивный вредитель пихты в Сибири / Ю. Н. Баранчиков, В. М. Петько, С. А. Астапенко, Е. Н. Акулов, С. А. Кривец // Лесной Вестник. Вестник Московского государственного университета леса. - 2011. - Вып. 4. - С. 78-81.
3. Баранчиков Ю. Н., Кривец С. А., Петько В. М., Керчев И. А., Мизеева А. С., Аниси-мов В. А. В погоне за полиграфом уссурийским Ро1у^арИш ргохтт Blandf. // Экология
Южной Сибири и сопредельных территорий : мат. XV Междунар. науч. школы-конф. студентов и молодых ученых. - Абакан : Изд-во ГОУ ВПО "Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова", 2011. - Вып. 15. - Т. 1. - С. 52-54.
4. Кривец С.А., Бисирова Э.М., Керчев И.А., Пац Е.Н., Чернова Н.А. Трансформация таежных экосистем в очагах инвазии уссурийского полиграфа Polygraphus proximus Blandford (Coleoptera, Curculionidae: Scolytidae) в Западной Сибири // Российский Журнал Биологических Инвазий. - 2015. - № 1. - С. 41-63.
5. Баранчиков Ю. Н., Кривец С. А. О профессионализме при определении насекомых: как просмотрели появление нового агрессивного вредителя пихты в Сибири // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. мат. XIV Междунар. науч. школы-конф. студентов и молодых ученых. - Абакан : Изд-во ГОУ ВПО "Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова", 2011. - Вып. 14. - Т. 1. - С. 50-52.
6. Кривец С. А., Керчев И. А., Кизеев Ю. М., Кожурин М. А., Козак Р. Г., Филимонов М. Н., Чемоданов А. В., Чугин В. С. Уссурийский полиграф в пихтовых лесах Томской области // V Чтения памяти О.А. Катаева. Вредители и болезни в лесах России: век XXI. Всерос. конф.: сб. материалов, 20-24 сентября 2010 г. - Екатеринбург : ИЛ СО РАН, 2011. -С. 53-55.
7. Чернова Н. А. Трансформация растительного покрова пихтовых лесов Томской области под влиянием уссурийского полиграфа // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 245-249.
8. Кривец С.А., Керчев И.А., Бисирова Э.М., Пашенова Н.В., Демидко Д.А., Петько В.М., Баранчиков Ю.Н. Уссурийский полиграф в лесах Сибири: распространение, биология, экология, выявление и обследование поврежденных насаждений : методическое пособие. -Томск : УМИУМ, 2015. - 48 с.
9. Гниненко Ю. И., Клюкин М. С., Чилахсаева Е. А., Кривец С. А., Керчев И. А., Бисирова Э. М., Демидко Д. А., Пашенова Н. В., Петько В. М., Баранчиков Ю. Н. Рекомендации по выявлению, обследованию и локализации очагов массового размножения уссурийского полиграфа в районах инвазии на территории Российской Федерации. - Пушкино : ВНИИЛМ, 2016. - 32 с.
10. Корчагин А. А. Строение растительных сообществ // Полевая геоботаника. М. : Наука, 1976. - Т. V. - 320 с.
© Э. М. Бисирова, Н. А. Чернова, 2017
