Лес как фактор охраны и улучшения окружающей среды

Ю.Ф. Арефьев

Воронежская государственная лесотехническая академия

Изначально природные условия на наша планете формировались под влиянием леса. Лес предохранял почву от эрозии, гасил ураганные ветры, усмирял вешние и дождевые воды, препятствовал сходу снежных лавин и селевых потоков в горах, насыщал воздух кислородом и целительными веществами. Лес обеспечивал высокую степень экологической безопасности жизни богатому комплексу обитателей биосферы.

Но около 5000 лет назад человеком были оголены горные склоны Ливана. Священный ливанский кедр был вырублен и использован для строительства дворцов и храмов. Ещё в прошлом тысячелетии леса были вырублены на огромной территории Индии и Китая. Позднее, особенно в последние 200 лет леса интенсивно вырубались в Европе. Продолжается вырубка дождевых тропических лесов. В России массовая вырубка лесов началась с падением крепостного права, и потом «… десятилетия подряд вся тогдашняя Россия была охвачена как холодным лесным пожаром» (Леонов, 1955, с. 305).

Искусственно создаваемые леса не могли успешно противостоять неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам. О массовом отмирании дубрав писали П.А. Положенцев (1975), А.А. Харченко (2002), Н.А. Харченко (2005), В.В. Царалунга (2003). Об отмирании и защите сосновых насаждений писали И.А. Алексеев (1966), И.А. Алексеев и др. (1993), А.К. Артюховский и др. (1993), Ю.Ф. Арефьев, А.К. Артюховский (1993) и другие.

По данным Федерального исследовательского центра по лесу и института лесной генетики и селекции ФРГ (Muhs et al., 1990) в Западной Европе более 50 % общей лесной площади были поражены различными факторами и находились в неудовлетворительном состоянии; 17,3 % были сильно поражены и находились под угрозой отмирания.

Однако, несмотря на огромное сокращение площади лесов и их качественное ухудшение, лесные насаждения и сейчас ещё остаются доминирующей формой растительности на Земле. Актуальная задача на современном этапе заключается в том, чтобы радикально повысить состояние здоровья (жизнеспособность) лесных насаждений, особенно искусственно создаваемых. Наши многолетние исследования в Среднерусской лесостепи показали, что данная задача может быть решена на эколого-генетической основе.

Для подавления популяций патогенных организмов рекомендуется создавать лесные насаждения в формате квадрогрупп (Рис. 1).

Биогруппы дуба

Биогруппы сосны

Рис. 1. Дубово-сосновая квадрогруппа

Особенность дубово-сосновой квадрогруппы заключается в том, что дубовые и сосновые насаждения экологически взаимно изолируют друг друга на относительно малых участках насаждений – 0,25 га. Экологическая изоляция древесных пород неизбежно ведёт к более или менее плотной репродуктивной изоляции их патогенных организмов. В качестве примера приводятся результаты исследований особенностей развития мучнистой росы на листьях дуба в условиях репроуктивной изоляции возбудителя мучнистой росы (Erysiphe alphitoides) и в открытых насажденях дуба (Таблица). Возбудитель мучнистой росы на дубе черешчатом (Quercus robur L.) – сумчатый гриб (Erysiphe alphitoides Griffon et Maubl.) является широко распространённым инвазионным в Европе патогеном дубовых насаждений, особенно дуба черешчатого. Образуемый грибом преимущественно на листьях дуба мучнисторосяной налёт вызывает отмирание самосева дуба в насаждениях. Плотный мучнисторосяной налёт на листьях взрослых деревьев дуба снижает их физиологическую активность и декоративность деревьев, велёт к их преждевременному отмиранию.

Таблица. Особенности развития мучнистой росы E. alphitoides в открытых и экологически изолированных насаждениях Quercus robur

Условия произрастания дуба	Развитие болезни, D %	Размеры конидий, µm		Параметры клейстотеций
		Длина	Ширина	Диаметр, µm	Плотность, n/cм^2
Открытые насаждения	78	32	18	99	64
Экологически изолированные насаждения на 0,25 га	16	24	13	74	8
Примечание. n – число клейстотеци

Как следует из таблицы, в экологически изолированных на относительно малых участках дубовых насаждений ключевые параметры популяционного развития E. alphitoides значительно ниже, чем в открытых насаждениях дуба. Этот факт свидетельствует об ослаблении субпопуляции патогена в условиях репродуктивной изоляции. В относительно замкнутом пространстве снижается фертильность патогена в результате проявления эффекта инбридинговой депрессии. Инбридинг обычно рассчитывается в процентном отношении как вероятность идентичности двух аллелей в потомстве. Но в данном случае показателем инбридинга может быть уровень снижения репродуктивной активности патогена и развития болезни. Согласно приведенной выше таблицы фенотипический коэффициент инбридинговой депрессии (KI_ph) равен 0,21(16:28) или 21 %. Фенотипический коэффицинт инбридинга перспективен для применения в практике защиты леса от патогенных организмов. Следует отметить, что при этом снижается и пожароопасность хвойных насаждений.

Групповое размещение деревьев (Рис. 2) в квадрогруппах повышает их устойчивость к патогенным организмам, особенно, если в биогруппы вводятся потомства плюсовых по биорезистентности деревьев.

RR – высокая резистентность, R – повышенная резистентность,

RS – среднепопуляционная резистентность

Рис. 2. Сотовая структура биогруппы

Таким образом, лес как один из важнейших компонентов биосферы в силу чрезмерного пользования и деградации утратил свои природные средообразующие и социальные функции. Актуальная задача восстановления экологической, экономической и социальной значимости лесов, как фактора охраны и улучшения окружающей среды, должна решаться на основе эколого-генетического подхода, в частности на основе репродуктивной изоляции патогенных организмов и группового размещения деревьев.

Литература

Алексеев, И.А. Лесохозяйственные и лесокультурные способы борьбы с корневой губкой [Текст] / И.А. Алексеев // Борьба с корневой губкой в лесах Черниговской области. – Киев, 1966. – С. 45 – 59.

Алексеев, И.А. Особенности развития эпифитотий в сосновых культурах на гарях в Марийской республике [Текст] / И.А. Алексеев, В.П. Васьков, Н.Н. Попова // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования. – Воронеж, 1993. – С. 48 – 50.

Арефьев, Ю.Ф. Генетический аспект защиты насаждени сосны от корневой губки [Текст] / Ю.Ф. Арефьев, А.К. Артюховский // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования. – Воронеж, 1993. – С. 53 – 55.

Артюховский, А.К. К вопросу создания в очагах корневой губки сосновых насаждений, устойчивых к грибной инфекции [Текст] / А.К. Артюховский, В.Н. Скрыпников, Ю.Ф. Арефьев // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования. – Воронеж, 1993. – С. 76 – 78.

Леонов, Л.М. Русский лес [Текст] / Л.М. Леонов. – М., 1955. – 765 с.

Положенцев, П.А. О значении насекомых в отмирании дубрав и меры борьбы с ними [Текст] / П.А. Положенцев // Состояние и пути улучшения дубрав РСФСР. – Воронеж, 1975. – С. 24 – 35.

Харченко, А.А. Роль дереворазрушающих грибов в процессе деградации порослевых дубрав Среднего Подонья [Текст] / А.А. Харченко // Экология ЦЧО. – № 2. – Липецк, 2002. – С. 144 – 146.

Харченко, Н.А. Грибы-доминанты на различных этапах деградационного процесса в порослевых дубравах [Текст] / Н.А. Харченко // Наука и образование на службе лесного комплекса. – Воронеж, 2005. – Т.1. – С. 211 – 215.

Царалунга, В.В. Санитарные рубки в дубравах: обоснование и оптимизация [Текст]: монография / В.В. Царалунга. – М.: МГУЛ. 2003. – 240 с.

Muhs, H.-J. Conservation of genetic resources, breeding and reproduction of forest species [Text] / H.-J. Muhs, A. Behm // Forest, genetics, breeding and physiology of woody plants. – Moscow, 1990. P. 79 – 104.