Теория массового отбора и возможность его использования в лесном хозяйстве

Изучение насаждений из привозных семян еще в XIX веке пока­зало, что лучшим ростом и качеством отличаются насаждения, со­зданные из местных семян. Это было замечено при выращивании ели на Тимирязевской даче из семян, привезенных из Германии (Н.С. Нестеров, 1935, цит. поА.В. Альбенскому, 1959). В Воронеж­ской области в культурах сосны, созданных из семян, импортиро­ванных из Германии (г. Дармштадт), вырастали большей частью так называемые “пьяные” деревья (М.М. Вересин, 1981). То же явле­ние было отмечено и у других пород, например при выращивании ольхи черной в Германии из семян, привезенных из Бельгии, когда первоначально быстрый рост сменялся его притуплением и заболе­ванием деревьев в целом.

Исключением из этого правила является южная Швеция, где насаждения ели из семян, привезенных из Средней Европы, растут лучше местных. Это объясняется тем, что после ледникового перио­да ель не могла проникнуть в южную Швецию с юга через Балтийс­кое море, она постепенно продвигалась туда из северной Швеции через Финляндию, подвергаясь отбору суровым климатом. Наибо­лее быстрорастущие, но чувствительные к холоду биотипы, вероят­но, выпали. В результате этого ели из южной Швеции растут медленнее привозных (Э. Ромедер, Г. Шенбах, 1962). Имеются и дру­гие исключения, когда интродуцированные географические экотипы растут лучше местных (М. Giertych, 1991).

Для изучения влияния географического происхождения или “климатических экотипов” на рост, развитие, устойчивость и каче­ство древостоев уже в начале XIX века были заложены первые опы­ты Луи-де-Вильмореном во Франции (1823-1832 гг.), М. К. Турским в России (1877-1891 гг.), Кинитцем в Германии (1877-1878 гг.), Цизляром в Австрии (1893-1896 гг.), Энглером в Швейцарии (1890), Шотте в Швеции (1903-1904 гг.), В.Д. Огиевским в Европейской части России (1910-1916 гг.) и др. Проанализировав результаты этих и других опытов, О. Г. Каппер (1946) впервые у нас в стране дал пол­ную картину характера поведения климатических экотипов. Учи­тывая значение географического происхождения семян для лесно­го хозяйства, приведем хотя бы в сокращенном виде эти выводы, поскольку на них базировались все последующие исследования гео­графических экотипов, по крайней мере, в нашей стране.

1. Общие:

• Главные лесные породы различного географического проис­хождения имеют ясно выраженные наследственные свойства по га­битусу крон, ветвей и других морфолого-физиологических призна­ков. Это показали еще опыты Цизляра с силезской и тирольской лиственницами, Энглера и Мюнха с елью и др.

• Переброска семян из одного климатического района в другой должна осуществляться на основании опытов по изучению клима­тических экотипов.

• Лучший производственный эффект, наибольшую успешность и благонадежность имеют, как правило, посевы в посадках из мест­ных семян.

2. Биологические особенности климатипов:

• Фенология отдельных климатипов имеет свои особенности. Энглер в Швейцарии отмечал, что в 4-5-летнем возрасте разница во времени окончания роста у скандинавских и русских сосен, по сравнению со швейцарскими и южно-германскими, равна двум неделям, а в 6-7-летнем возрасте эта разница доходит до трех не­дель. В общем, начало вегетации разных климатипов зависит от хода весны. При наступлении сразу высоких температур вегетация на­чинается почти у всех климатипов (одновременно), тогда как мед­ленное нарастание высоких температур весной вызывает развитие северных и южных форм в разное время. Окончание вегетации про­исходит у разных климатипов не одновременно. Более северные климатипы заканчивают вегетацию раньше, а южные — позже.

• Отношение к крайностям температуры у отдельных климати-пов различно. Шотте в Швеции отмечал большую повреждаемость морозом, а также большую искривленность стволов от навала снега у южных форм сосен по отношению к местным соснам. В.Д. Огиев-ский наблюдал большую устойчивость северных сосен в условиях Ленинградской области по сравнению с южными формами. Цизляр пришел к заключению, что перенос черешчатого дуба из умеренного климата в более теплый создает морозостойкие культуры. В то же время перенос дубов из теплой области в более умеренный климат усиливает опасность повреждения морозом дубовых куль­тур. В большей части России однолетние сеянцы сосны с наступле­нием морозов принимают темно-фиолетовый оттенок хвои, что дела­ет их более устойчивыми к морозам, тогда как западноевропейские формы сохраняют ярко-зеленую окраску и нередко побиваются морозами.

• Репродуктивная способность климатипов тоже различна. У северных форм при произрастании их в более южных условиях воз­раст возмужалости наступает раньше, причем количество шишек у северных форм меньше, чем у местных.

• Северные формы сосны обыкновенной с более выраженным эпидермисом на хвое меньше повреждаются шютте, чем южные формы.

• Семена северной сосны сохраняют свою всхожесть более про­должительное время, чем семена южной.

• Требовательность к свету у климатипов различна. Для отдель­ных климатипов существует свой оптимум освещения. Так, в усло­виях Московской области, по Н.С. Нестерову, вологодская сосна менее требовательна к свету, чем владимирская.

• Северные климатипы более устойчивы к навалу снега из-за наличия у них более узких крон, что связано еще и с условиями ос­вещения на севере.

• Дифференциация стволов с возрастом наблюдается в связи с разным отношением к свету, к заморозкам, а также с разной фор­мой кроны и другими свойствами.

3. Изменчивость морфологических признаков у климатипов:

• Форма кроны у деревьев северных климатипов узкая,частопирамидальная, тогда как у южных форм она более широкая и рас­кидистая.

• Длина хвои и листьев у северных форм более короткая, чем у южных форм.

• Размеры шишек и длина семян у северных климатипов мень­ше, чем у южных.

• Цвет семян северных климатипов более светлый, чем у юж­ных форм.

• Более быстрый рост соответствует большей величине листьев.

4. Анатомическая изменчивость климатипов:

• Мощность покровных тканей — эпидермиса и гиподермы — в хвое сосны к северу увеличивается. По другим анатомическим признакам определенные тенденции О.Г. Каппер не выявил.

5. Биохимические исследования климатипов:

• Содержание смол увеличивается от северныхк южным климатипам.

• Содержание жиров уменьшается с севера на юг.

6. Анализ роста климатипов:

• Местные растения (в среднем) имеют наибольшие показате­ли прироста по высоте.

• Дубы, полученные от быстрорастущих материнских деревь­ев, обнаруживают быстрый рост в высоту, если климат родины и климат места разведения не сильно отличаются один от другого.

• Рост культур (в общем) тем более медленный, чем географи­чески дальше на север, восток или юго-восток отстоят районы заго­товок семян от района культур.

• Перенос южных сосен в северные условия, в связи с длитель­ной их вегетацией, приводит к уменьшению процента поздней дре­весины, а следовательно, и к большей рыхлости и ломкости ветвей и деревьев.

• Коэффициенты формы сосны (q₂) увеличиваются от централь­ных районов на север и северо-восток и уменьшаются на запад, юго-запад и юго-восток.

• Кривизна стволов сосны является признаком наследственного порядка и в то же время может иметь место при нарушении нор­мальных жизненных условий в результате переноса сосны из одних климатических условий в другие.

Однако О. Г. Каппер не ограничился этими выводами. Он про­анализировал методы и условия закладки этих опытов и нашел це­лый ряд недочетов, которые предложил устранить в последующих работах. В частности, он обращал внимание на необходимость уче­та не только географических координат, но и экологических усло­вий произрастания насаждений, из которых собираются семена, а также фиксации фенологических форм и даже отдельных деревьев. Он был категорически против составления опытных образцов пу­тем перемешивания семян из разных популяций. Многие из его ре­комендаций были учтены при закладке географических культур бо­лее позднего времени (М.М. Вересин, 1963; Р.И. Дерюжкин, 1969; А.И. Ирошников, 1977; A.M. Шутяев, 1998 и др.). Накопленный опыт позволил определить оптимальные расстояния по переброске семян тех или иных лесных древесных пород. Усредненные данные, полученные в этих работах, колебались, например, для сосны, по М.М. Вересину (1963), от 300 до 600 км при переброске семян с се­вера на юг. При переброске их в обратном направлении расстояние уменьшается вдвое. При перемещении семян с востока на запад эти расстояния составляют 500-850 км, в обратном направлении тоже в два раза меньше. В горных районах допускается перемещение се­мян сверху вниз до 400 м; снизу вверх расстояние уменьшается в два раза.

Более детально опыт по перемещению семян был обобщен в спе­циальном издании “Лесосеменное районирование основных лесообразующих пород в СССР” (1982), на котором следует остановиться более подробно. В основу его, по информации разработчиков, по­ложены следующие данные: результаты исследований внутривидо­вой изменчивости древесных пород в географических культурах и природных популяциях; материалы по изучению истории расселе­ния видов в межледниковые периоды, численности популяции в разных частях ареала; наличие современных изоляционных барье­ров; результаты исследования ареалов других видов растений-эдифи-каторов; особенности плодоношения в многолетнем цикле и качество семян; интегральная оценка природно-климатических факторов; фи­зико-географическое, агроклиматическое, почвенное, геоботаничес­кое, геоморфологическое, лесорастительное и лесохозяйственное районирование.

Кроме того, при его разработке использованы результаты исследо­ваний географических культур (семенных потомств географически отдаленных популяций) и рекомендации по переброске семян и лесо-семенному районированию М.К. Турского, А.Н. Соболева, Н.С. Не­стерова, В.Д. Огиевского, В.Н. Сукачева, С.А. Самофала, А.П. Тольского, А.И. Колесникова, В.В. Гурского, А.Б. Жукова, П.К. Фальков-ского, Ф.И. Фомина, В.М. Ровского, В.М. Обновленского, О.Г. Кап-пера, М.М. Вересина, А.С. Яблокова, Л.Ф. Правдина, В.П. Тимофее­ва, С.А. Ростовцева, Е.И. Еньковой и др. Районирование описано раздельно по породам, что связано с различиями в географическом распространении, экологическими особенностями и характером внутривидовой изменчивости главных лесообразующих пород.

За основную единицу лесосеменного районирования принят лесосеменной район, т.е. некоторая территория (в пределах ареала вида) со сравнительно однородными природными условиями и генотипическим составом популяций, с ясно выраженными природными и лесохозяйственными особенностями, которые обусловливают общий характер основных мероприятий по организации лесного семеноводства и использованию однородного по наследственным свойствам семенного материала. Лесосеменной район в ряде случа­ев разделяется на несколько подрайонов, т.е. на территории, харак­теризующиеся большей однородностью лесорастительных условий и генотипического состава популяций. Лесосеменные районы рас­положены на территории одного или нескольких административ­ных подразделений (республика, край, область) или их части.

В пределах ареала вида лесосеменные районы не равноценны между собой по площади, представительству отдельных лесных фор­маций, перспективам развития семенной базы, лесокультурному фонду данной породы и т.п. Схемы лесосеменного районирования некоторых основных лесообразующих пород нашей страны, взятые из этого документа, приведены на рисунках 2.2 — 2.8.

Для каждого лесосеменного района (подрайона) предусмотрено использование семян из популяций определенного эколого-геогра-фического происхождения. Предпочтение отдается семенам мест­ных и смежных с ними популяций, наиболее адаптированных к природным условиям района. Под местными понимаются семена, собранные непосредственно в пределах лесосеменного района. Се­мена, заготовленные в других лесосеменных районах, называются инорайонными.

В равнинных областях, отличающихся постепенным изменени­ем биологических признаков деревьев, допускается переброска се­мян по территории всего лесосеменного района, а также между кон­тактирующими районами и подрайонами. В горных районах, харак­теризующихся резким изменением условий местопроизрастания в зависимости от высоты местности, перемещение семян рекоменду­ется лишь в пределах 200-400 м по вертикали от места их заготовки.

В каждом лесосеменном районе (подрайоне) семена предложе­но собирать раздельно по хозяйственным группам типов леса. В ценных массивах в семенные годы должен обеспечиваться полный сбор семян для последующего использования их в годы неурожая. Для древесных пород с отчетливо выделяющимися фенологичес­кими формами семена заготавливают и используют раздельно по этим формам.

В целом можно отметить, что в цитируемом документе отражен весь опыт, накопленный к тому времени в стране в данном направ­лении исследований. Указанное лесосеменное районирование было разработано по заданию Государственного комитета СССР по лес­ному хозяйству (приказ №29 от 6 февраля 1973) отраслевыми и академическими институтами лесного хозяйства и высшими учебны­ми заведениям. Проект сводного лесосеменного районирования скоординирован и подготовлен: Всесоюзным научно-исследова­тельским институтом лесоводства и механизации лесного хозяйства (Е.П. Проказиным и Б.Н. Куракиным) — по сосне и ели в европей­ской части СССР; Институтом леса и древесины им. В.Н. Сукачева СО АН СССР (А. И. Ирошниковым) — по сосне и ели в азиатской части СССР, а также по сосне кедровой сибирской, лиственнице и пихте сибирской; Центральным научно-исследовательским институтом лесной генетики и селекции (A.M. Шутяевым) — по дубу;- Тбилисским институтом леса (К.Д. Нацвлишвили) — по пихте кав­казской; Украинским научно-исследовательским институтом лес­ного хозяйства и агролесомелиорации (П. И. Молотковым) — по пихте европейской и буку; Среднеазиатским научно-исследователь­ским институтом лесного хозяйства (М.Я. Парфеновым) — по сак­саулу.

Перечень исследователей, которые участвовали в разработке это­го лесосеменного районирования по отдельным породам, насчиты­вает десятки фамилий. Их список приведен на с. 7 цитируемого свод­ного документа. Необходимо также отметить активную позицию и существенный вклад в организацию всего этого огромного дела ра­ботников тогдашнего Госкомлеса А.И. Новосельцевой и И.Н. Че­ботарева.

Рис. 2.7. Схема лесосеменного районирования дуба черешчатого:

—— — граница лесосеменного района (цифрами обозначены районы);

•—— — граница лесосеменного подрайона (буквами обозначены подрайоны). ("Лесосеменное районированию...", 1982.)

Учитывать влияние географического происхождения семян на рост насаждений важно не только для автохтонных пород, но в не меньшей степени и для интродуцированных пород. Так, исследо­вание роста различных происхождений сосны скрученной (Pinus contortd) из Канады в Швеции показало, что различные происхож­дения в разных регионах Швеции показывают разный результат. При этом разница может достигать 60-70 мУга по запасу в 18-лет­нем возрасте (К. Lindgren, 1993, цит. по Н. Hattemer, F. Bergmann, М. Ziehe, 1993). Следовательно, и при интродукции необходимо прежде всего определять наиболее пригодные части ареала интро-дуцируемой породы, перемещение репродуктивного материала из которых даст наибольший хозяйственный эффект. Этот аспект так­же был отражен в отечественном лесосеменном районировании.

В рассмотренном выше сводном документе было подготовлено интродукционное районирование основных лесообразующих пород:

а) в европейской части страны по четырем породам: лиственнице — Р.И. Дерюжкиным; ели — Б.Н. Куракиным, A.M. Шутяевым; сос­не сибирской кедровой — М.В. Твеленевым, В. И. Некрасовым; сосне обыкновенной — И.Н. Патлаем; б) в азиатской части по интродукции основных лесообразующих пород А.И. Ирошниковым и В.И. Мосиным и др.

Рассмотренный документ был обязательным для всех государ­ственных предприятий и организаций, осуществляющих ведение лесного хозяйства независимо от их ведомственной принадлежнос­ти. Все прежние документы утрачивали силу. Однако с течением времени и этот документ потребовал уточнений в части как боль­шей детализации географического происхождения, так и более тща­тельного учета почвенно-экологических условий.