Оценка жизненного состояния леса по сосне

Оценка жизненного состояния леса по сосне

© A.C.Боголюбов, Ю.А.Буйволов, М.В.Кравченко © «Экосистема», 1999

Введение

В последние два десятилетия на территории многих стран Европы наблюдается массовое повреждение и деградация лесов. Причины этого кроются в загрязнении воздушного бассейна. Кислотные дожди, высокие концентрации в воздухе окислов серы и азота, а также озон, непосредственно повреждают растения, ухудшая состояние лесов.

На третьей сессии исполнительного комитета Конвенции по дальнему трансграничному переносу загрязнителей воздуха под эгидой ЮНЕП (июль 1985) была утверждена и запущена в исполнение программа международной кооперации по изучению и мониторингу воздействия загрязнителей воздуха на леса¹. Данная программа является частью глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Программа основана на сборе сравнимых данных о состоянии лесов на национальном уровне и последующем обмене данными для наилучшего понимания проблемы.

Данная методика относительно проста и надежна в использовании и может быть с успехом применена в практике экологического образования школьников. Она базируется на проведении исследований на постоянных площадях и может быть использована как для долговременного мониторинга, так и для разовых исследований.

Представляемая методика изучения, мониторинга и оценки жизненного состояния леса базируется на методе биоиндикации. Суть подхода заключается в том, что по различным признакам исследуемого вида живого организма (в данном случае - сосны) мы судим о состоянии окружающей среды (общем жизненном состоянии леса).

Другими словами, индикаторный вид своим состоянием информирует нас о неблагополучии внешних условий. Какие именно внешние условия вызывают ту или иную реакцию дерева на неблагоприятные воздействия - особый, достаточно сложный вопрос, который при выполнении данного учебного задания не рассматривается.

При проведении данной работы предполагается использовать в качестве основного вида-биоиндикатора сосну обыкновенную (Pimts sylvestris L.). Если в Вашей местности нет этого вида, можно попробовать заменить его другим видом сосны.

Сосна как нельзя лучше подходит в качестве модельного вида-биоиндикатора. Во- первых, это дерево очень чутко реагирует на малейшие изменения условий произраста-

В данном методическом пособии в

приводится методика оценки экологического состояния лесов на основе анализа морфологического состояния деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). В качестве интегральных показателей используются: степень дефолиации крон, пожелтение хвои, количество шишек и прирост побегов. Приводится методика заложения постоянных пробных площадок для наблюдений, техника полевых описаний и интерпретации результатов.

¹ United Nations Environment Programme (UNEP)

 

-2-

ния, в том числе и загрязнение среды. Во-вторых, сосна широко распространена на 
большей части лесной зоны Евразии, следовательно, проблема поиска участков для ис- 
следования сведена к минимуму. Упрощается и проблема сравнимости данных из раз- 
ных регионов.

Удобство выбора сосны для проведения исследований со школьниками связано и с 
тем, что сосна - вечнозеленое растение и дает один побег в год, что существенно упро- 
щает наблюдения. Кроме того, в методическом плане сосна проработана в наибольшей 
степени.

Работа по выполнению данного задания включает три этапа:

1. Выбор площадок и отбор деревьев для проведения измерений.
2. Описание общего жизненного состояния (ОЖС) деревьев.
3. Оценка и интерпретация данных, представление результатов исследования.

Для выполнения работы понадобятся: компас, рулетка (по одному на группу), би- 
нокли, бланки описаний - по одному на 2-3 учащихся.

^1_'"^1 г '¹ ^у ^ ^ ■ и У - ~' н-~^! '

Выбор площадки и отбор деревьев для проведения измерений

Как правило, все долговременные исследования, а особенно мониторинг, проводят- 
ся на постоянных площадках. Более того, даже если Ваше исследование и разовое, то 
необходимо его проводить на конкретных, фиксированных природных объектах, выбор 
которых максимально случаен. Тем самым мы снижаем фактор произвола исследовате- 
ля и создаем возможность для внешнего контроля и оценки правильности и достовер- 
ности получаемого материала.

Выбор места для площадки

Площадка для изучения жизненного состояния деревьев должна находится в доста- 
точно обширном массиве леса, площадью не менее 1 га (участок 100 на 100 м). Пло- 
щадка должна располагаться в глубине лесного массива и не граничить с опушками, 
лесными дорогами или тропинками. Желательно, чтобы площадка была удалена от 
этих объектов не менее, чем на 25 метров.

Отбор деревьев

При выборе деревьев очень важ- 
но обеспечить случайную, незави- 
симую от исследователя выборку 
деревьев. В научных исследованиях 
система случайной выборки, при ко- 
торой выбранные субъекты (в нашем 
случае деревья) отражают общее со- 
стояние всего объекта изучения (то 
есть леса), называется отбором пред- 
ставительной пробы.

В нашем случае для составления 
представительной пробы предлага- 
ется следующая система отбора де- 
ревьев (рис.1).

Исследователь самостоятельно 
выбирает только центральную точ- 
ку площадки. Для удобства поиска 
рекомендуется выбирать дерево, ко- 
торое находится в центре выбранно-

го для площадки лесного массива и которое потом будет легко найти. Это дерево луч- 
ше всего пометить краской, написав на нем номер или название площадки.

" г- . 1 ; ■' -л ^г' ^г- . к-

 

От центральной точки (дерева) на север, запад, юг и восток при помощи компаса и рулетки (или шагами) откладывается по 25 м и вбивается в землю по колышку, помеченному краской. Высота колышков должна быть примерно 20-25 сантиметров от земли. Таким образом на площадке будут отмечены угловые точки.

На следующем этапе разбиения площадки около каждой угловой точки необходимо выбрать по 6 ближайших деревьев. Эти деревья пронумеровываются и помечаются краской или цветными кольцами с указанием направления угловой точки и номера дерева. Лучше всего нумеровать деревья буквенноцифровыми индексами, буква в которых обозначает направление по сторонам света от центральной точки площадки (лучше пользоваться латинским алфавитом, т.к. его буквы легче писать на стволах деревьев), а цифра - номер дерева на этой стороне света. Например, индексом N1 помечается дерево №1 находящееся на северной стороне площадки, Б6 - дерево №6 на южной стороне (\У - запад, Е - восток).

Для наблюдений выбираются и помечаются лишь деревья верхних (1 и 2) ярусов (спелый и приспевающий древостой). Подрост и подлесок в описание не включаются. В смешанных насаждениях, если вы проводите описание жизненного состояния леса только по сосне, описанию подлежат только деревья выбранного вида.

Всего с каждой учетной площади должно быть описано не менее 6 деревьев первого яруса (всего - 24 на площадке - по 6 с четырех сторон света).

Следует упомянуть о некоторых "если", соблюдение которых очень важно для Вашего исследования: 

• если в намеченном для исследования участке леса деревья стоят так редко, что не удается выделить 6 деревьев первого яруса на расстоянии до 12 м от центральной точки площадки, то необходимо переместить центральную точку в более густой участок леса;
• если на площадке встречаются деревья, имеющие явные признаки механического повреждения (снежные обломы, ветровал, крупные задиры на коре), то эти деревья исключаются из выборки.
• если на площадке при разметке обнаружилось сухое дерево, не имеющее признаков явного механического повреждения, то данное дерево следует включить в выборку как старый сухостой.
• если за период исследования отдельные деревья подвергаются механическим повреждениям или срубаются, то следует выбрать следующее, ближайшее к угловой точке дерево, при этом продолжая нумерацию и сделав об этом запись в журнале площадки. Т.е. например, если на площадке с 6 деревьями ветром сломало дерево номер N1 его заменяют деревом номер N7, а не новым N1. Это необходимо для того, чтобы не пере- 'путать данные по «старому» дереву на площадке (N1) и «новому» (N7).
• если за период исследования отдельные деревья умирают и засыхают без видимых причин и механических повреждений и обломов, то это деревья сохраняются в выборке (сухостой).

Сроки проведения описаний

Поскольку методика может быть использована на различных породах деревьев, то оптимальные сроки для пробедения работ будут различны для разных групп.

 

-4-

Сроки, в которые можно проводить описания общего жизненного состояния сосны практически не ограничены. Наилучшим периодом для проведения мониторинга следует считать период с конца августа по декабрь. Для сосны достаточно одного описания в год.

Однако, если за неимением сосны Вы выбрали для исследования другую породу дерева, интерпретируя самостоятельно изложенную ниже методику, то следует помнить, что в связи с тем, что ель и пихта дают два побега в год, исследования следует проводить весной (май - начало июня) и осенью (октябрь - декабрь). На листопадных широколиственных и хвойных породах (дуб, липа, лиственница и др.) исследования проводятся в конце периода вегетации, до начала пожелтения листвы. При этом, более следует ориентироваться на фазу вегетативного периода, а не на точную календарную дату.

Мелколиственные породы деревьев (осина, береза, ольха) в качестве биоиндикаторов загрязнения не используются.

Составление паспорта площадки

Для каждой площадки необходимо составить паспорт. В паспорте указываются следующие обязательные данные:

1. - географическое и административное положение с приложением плана местности.
2. - описание площадки по следующему плану: а) высота местности над уровнем моря; б) равнинный участок или склон, если склон - экспозиция и угол наклона; в) подстилающая порода и тип почвы.
3. - основные данные о типе леса на площадке, а именно: породный состав, сомкнутость крон, средний возраст, подрост и подлесок, травянистая растительность;
4. - основные данные о выбранных деревьях на площадке: а) высота и диаметр ствола на уровне груди; б) средний возраст; в) повреждения деревьев (механические и повреждения от насекомых и грибов);

Возраст деревьев можно узнать двумя способами: по годичным кольцам (найти спиленное дерево или распилить упавшее) или по мутовкам. Второй способ для сосны обыкновенной весьма удобен, доступен и точен (для деревьев не старше 50-60 лет). Каждая мутовка на стволе дерева соответствует годовому приросту. Чтобы определить возраст сосны с точностью до 2-х лет достаточно тщательно пересчитать количество мутовок на стволе (при необходимости - с помощью бинокля) и прибавить примерно 5- 6 лет.

Дополнительно, при проведении комплексных исследований и обучении решению комплексных экологических задач и организации мониторинга полезно также собрать следующие данные:

Для деревьев - средний возраст хвои, максимальный возраст хвои, средняя величина верхушечного побега. Обычно, хвоя сосны живет 4 года, но в ряде местностей можно встретить и 5-6 летнюю хвою. В условиях сильного загрязнения воздуха хвоя не доживает и до 2-х лет. Средняя длина верхушечного побега в оптимальных условиях произрастания колеблется в зависимости от региона от 6 до 15 см.

Антропогенные факторы - качество воздуха (по данным ближайшей станции наблюдения), степень уплотнения почвы (в результате вытаптывания), наличие свалок, местных источников загрязнения воздуха и почв (особенно окислами азота и серы), кислотность осадков.

 

Перед тем как изложить правила описания ОЖС следует остановится на некоторых биологических особенностях деревьев и их использовании в биоиндикации.

Известно, что при ухудшении условий произрастания у сосны (как, впрочем, и у большинства других пород деревьев) наблюдаются следующие реакции:

1. дефолиация, то есть опадение листвы (хвои), внешне проявляющееся в снижении обычной густоты кроны.
2. потеря естественной окраски (пожелтение) кроны.

Эти явления, по мере ухудшения жизненного состояния дерева прогрессируют, вплоть до полного отмирания дерева. Схожие измеряемые реакции организма на множественные изменения среды и составляют суть метода биоиндикации. На этих принципах и базируется методика оценки ОЖС деревьев.

Для правильного описания очень важно выбрать точку с хорошим обзором всего дерева. Наблюдать и описывать дерево необходимо с разных сторон. При выборе точки обзора важно помнить, что оптимальный вид с поверхности земли на дерево открывается с расстояния в одну высоту дерева от ствола, на наклонной поверхности (в горах, на склоне холма) лучший вид - с позиции на уровне середины кроны.

Описание жизненного состояния деревьев на площадке заключается в заполнении бланка (приведен в конце пособия)

Заполнение бланка описания жизненного состояния деревьев

Бланк описания жизненного состояния деревьев состоит из двух частей.

Первая часть - шапка бланка. В ней находится очень важная информация - номер площадки, дата составления описания, сведения об авторах, составивших это описание, а также описание местоположения площадки.

Эта часть бланка является важной потому, что без нее данные описания потеряют смысл, т.к. не будут привязаны к конкретной площадке, дате и местности.

Местоположением площадки называется ее положение относительно географических пунктов (городов, рек, мостов и др.) и местных ориентиров (валунов, отдельно стоящих деревьев, ЛЭП и др.). При выборе местных ориентиров важно учитывать, что по ним придется ориентироваться на протяжении нескольких лет, а значит их необходимо выбирать такими, чтобы была гарантия их сохранности на протяжении долгого времени.