Что такое «здоровый» лес?

По отношению к лесу, который образован многими очень разными организмами, зависящими друг от друга и составляющими звенья многих пищевых цепей, говорить здоровый он или нет, казалось бы, сложно. Однако это не так. Даже произносимые вслух слова «здоровый лес» вызывают у нас образ островершинных деревьев, с зеленой кроной, с многочисленными яркими листьями, хвоей, цветами и плодами, закрывающими голубое небо! Напротив, большой лес представляется бледным, темным и однообразным. Это – эмоции, но есть и физически измеряемые признаки, которые с некоторым допущением можно разделить на две основные группы: традиционные и технологические.

Традиционные признаки фиксируются визуально с применением ручного измерительного инструмента. Как правило, они сводятся к оценкам двух основных параметров состояния биоценоза:

? биологического разнообразия;

? баланса смертности и рождаемости биологических видов.

Оценки биологического разнообразия в практике управления лесами почти не используются, однако не напомнить о них нельзя. Ценность биологического разнообразия в современном обществе неуклонно увеличивается. Теория биологического разнообразия развивалась преимущественно в академической среде, как один из методов анализа в геоботанике и как способ научного познания широко используется. Однако на практике применение оценок биологического разнообразия не столь широко. В последние десятилетия, в связи с появлением идей устойчивого развития и добровольной лесной сертификации, оценки биологического разнообразия стали использоваться в международных и национальных стандартах устойчивого управления лесами. В глобальных системах добровольной лесной сертификации FSC и PEFC среди принципов и критериев устойчивого управления лесами применяются показатели биологического разнообразия. Несмотря на активное участие России в этом международном процессе, в государственной системе управления лесами оценки биологического разнообразия практически не используются, но среди целевых прогнозных показателей, по которым должно оцениваться качество управления лесами, есть динамика площади насаждений редких и ценных лесообразующих пород деревьев.

Баланс смертности и рождаемости особей биологических видов, образующих биоценоз, является наиболее развитой системой оценок состояния древостоев и в научной деятельности, и для утилитарных целей. В основе представления о «здоровом» и «больном» лесе лежит допущение о некоей нормальной смертности деревьев в древостое.

Основоположник понятия «патология» леса А. И. Воронцов определил его следующим образом: «Лес переходит в стадию открытой болезни, когда количество ежегодно отмирающих деревьев становится в 2–3 раза выше естественного отпада, а текущий прирост падает ниже среднего, достигая в лучшем случае 50 % нормы». В этом определении сформулированы основные признаки «патологии» древостоя в целом, когда они уже вполне очевидны, однако для практических целей необходимы подходы, позволяющие выявить первые симптомы ослабления леса. Естественно, что первые признаки ухудшения состояния проявляются на отдельных деревьях.

Здоровье дерева выражается в количестве хвои или листвы в его кроне, скорости роста вверх, которой определяется форма вершины дерева. Явным признаком ослабления дерева является изменение цвета хвои или листвы – от зеленого к желтому или серому, если это не листопад (впрочем, ранний листопад – признак неблагополучия, по крайней мере).

В российской школе практического лесоводства описание категорий состояния дерева начиналось от погибших деревьев, как логическое продолжение приведенного определения термина «патология»: повышенное количество мертвых деревьев, погибших в течение года. Свежий сухостой – наиболее очевидная категория состояния дерева, имеющая ярко выраженные признаки: рыжая хвоя или листва, пожелтевшая до времени листопада. Но свежий сухостой очень часто выглядит и не столь явно. На мертвой ели местами нет коры, но еще много хвои. Это – свежий сухостой, но с зеленой кроной. При этом луб такой ели совсем сухой. Довольно просто определить свежий сухостой, когда дерево по- гибло в результате скоротечного процесса – пожара, наводнения, нападения вредителей, поражения опенком или сосудистой болезнью. Исходя из логики сезонности жизни, можно утверждать, что свежий сухостой появляется во второй половине лета, так как если весной дерево не начинает расти, то оно уже усохло в прошлом году, а если оно весной все таки подает признаки жизни, то, скорее всего, доживет до лета. Тем не менее, если на де- реве совсем мало хвои (листвы), и она не вполне зеленая, а луб весной едва влажный, такое дерево, скорее всего, усохнет до конца года. Для обозначения таких очевидно погибающих деревьев появилась категория состояния «усыхающее». Если продолжить логику сезонности развития отпада, можно утверждать, что «усыхающие» деревья могут появляться в природе только весной и в первой половине лета: если они не усохли в начале вегетационного периода, то вполне могут и дальше расти и не являются «усыхающими», а если усохли – то это уже будет сухостой.

Деревья этих двух категорий состояния и составляют отпад, о котором говорится в определении патологии леса А. И. Воронцова. К этому термину необходимо добавить два уточнения. Естественный отпад, о котором говорит А. И. Воронцов, часто называют «нормальным», дополняя это прилагательное для акцента на естественности и обычности отмирания деревьев.

Для различных типов леса, пород деревьев и возрастов древостоя норма отпада сильно различается: в густых молодняках смертность выше, в редкостойных насаждениях – ниже, в приспевающих – ниже, в перестойных – выше и т.д. Нормальные (средние) количества усыхающих за один год деревьев, выраженные в относительных единицах запаса древостоя, приведены в таблицах хода роста. Это справочные таблицы, которые используют при лесоустройстве. Они составлены по результатам многолетних исследований развития древостоев отдельными авторами (например, В. В. Загреев) или больших коллективов (например, ВНИИЛМ) и используются для таксации древостоев. В таблицах хода роста нормальный отпад – ежегодный объем смертности деревьев – часто называется текущий отпад, чтобы на уровне терминов отличать его от общего отпада, в который включается, помимо текущего отпада, сухостой прошлых лет, бурелом и ветровал. Таблицы хода роста доступны в сети Интернет. Например, популярный российский Яндекс, при запросе «таблицы хода роста сосны» выдает довольно большой список ссылок на ресурсы интернета, в которых обсуждаются универсальные или локальные таблицы хода роста сосны, а также на некоторый нормативный акт еще советских времен.

Технологические признаки здоровья лесов появились относительно недавно, как один из видов информационных продуктов, получаемых из материалов космических съемок. Наиболее известным источником исследовательских космических снимков является семейство космических аппаратов Landsat – самый продолжительный проект по космической съемке Земли. Именно в этом проекте появились большие массивы данных сопоставимых снимков, на которых в автоматическом режиме можно выявлять изменения, связанные, в том числе, и с состоянием лесов. В настоящее время в исследовательских проектах и сельском хозяйстве широко используется индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – относительный показатель количества фото-синтетически активной биомассы – и индекс NDWI (Normalized Difference Water Index) – относительный показатель влажности биомассы, которые рассчитываются для каждого пик- селя космического снимка. Эти индексы статистически связаны с активностью фотосинтеза растений или количеством воды в биомассе. Поскольку снимки Landsat имеют высокую степень стабильности и гигантский объем данных, для большинства районов земли и растительности по ним может быть рассчитана динамика активности фотосинтеза и обводненности биомассы для каждого отдельного участка поверхности размером в 1 пиксель. Разрешение снимков Landsat – 25 м, а частота повторности съемки – 16 суток. Соответственно, с поправкой на облачность для каждой 1/4 га в области съемки можно ежегодно иметь несколько снимков. Не вдаваясь в рассмотрение природы этих индексов, важно понимать, что они рассчитываются по результатам измерения спектральных характеристик каждого пикселя на снимке и, самое главное, что эти измерения можно сравнивать во времени. На- пример, нам известно, что в каком-то месте произошел пожар. Сравнив индекс до пожара и после него, можно получить не только границы
пожара, но и распределение его площади по степени изменения этого индекса (рис. 99).

Это изменение весьма информативно. На основе динамики NDVI построены такие глобальные исследовательские проекты, как: Всемирная лесная вахта (http://blog.global- forestwatch.org) или наблюдения за изменением границ лесного покрова Мерилендского университета (http://glad.umd.edu/aboutus). Российский центр защиты леса использует такие снимки для мониторинга состояния лесов. Физическая природа подобных изменений еще не исследована и не имеет практической кодификации, однако данный поток информации используется как средство первичной диагностики повреждения лесов во многих странах мира. С развитием потоковой обработки данных российской группировки аналогичных космических аппаратов серии Ресурс П и Канопус-В связаны большие надежды, так как данная технология:

? позволит избавиться от субъективизма «человеческого глаза», на котором базируется традиционная диагностика здоровья лесов;

? позволит иметь постоянные оценки состояния всех снимаемых лесов и их изменение с высокой частотой во времени и большим разрешением – в масштабе лесотаксационного выдела.