Habitat-forming functions of Scots pine (Pinus sylvestris L.)

Full Text

Лес как наземная экосистема с самым высоким уровнем биоразнообразия широко известен своим значением в сохранении биоразнообразия и поддержании многофункциональности экосистем [1–5]. Лесные экосистемы, как правило, хорошо приспособлены для несения большинства экосистемных функций, перечисленных в современных концепциях [6, 7]. При этом смешанные леса способны поддерживать более высокий уровень функционирования экосистем, чем монопородные. Также известно, что важность разнообразия древостоя как движущей силы функционирования экосистем значительно варьирует в зависимости от типа леса, природной зоны и климатических условий [8–16].

Структурная организация леса имеет важное значение в регулировании циркуляции воды и воздуха. Сомкнутость полога, форма листьев и особенности ветвления считаются ключевыми факторами, влияющими на способность полога накапливать воду. Высота деревьев влияет на смыкание крон и энергообмен с атмосферой. Полнота древостоя регулирует видовое разнообразие нижних ярусов леса. Кроме того, пространственное расположение и структура растительного покрова леса определяют средообразующие функции [17–20].

В настоящее время стремительно развиваются исследования, направленные на изучение биоразнообразия и функций лесных экосистем [21–26].

На снижение экосистемных функций и возникновение проблем в лесных экосистемах более всего влияет антропогенный фактор, который максимально проявляется в изменении интенсивности лесопользования. Изменение климата и высокая интенсивность лесопользования обусловливают изменения в структуре лесных экосистем и происходящих в них процессах, что впоследствии снижает способность экосистем нести свои экологические функции [20, 27].

Выделяют несколько групп природных экологических функций, которые выполняют лесные насаждения: средообразующие, защитные и стабилизирующие функции [28].

Наиболее важной для состояния здоровья людей является группа средообразующих функций лесных экосистем — это выделение в процессе фотосинтеза кислорода и фитонцидов. Они улучшают качество атмосферного воздуха и создают необходимые для жизнедеятельности человека условия [29].

Средообразующие функции леса проявляются в формировании фитоценозов, зооценозов, микробоценозов и их комплексном влиянии на воду, почвы и в целом на окружающую среду [30].

Средообразующие функции леса — это значение лесных биогеоценозов в формировании среды, обеспечивающей благоприятные условия [31].

А.И. Татаркин и В.Г. Логинов [32], проанализировавшие глобальное значение лесных экосистем в жизни общества, определили лесные ресурсы, как комплекс древесных и недревесных, а также иных, ей присущих природных ресурсов. Данная формулировка средообразующих функций леса появилась и благодаря идеям В.В. Докучаева [33] о взаимосвязи всех природных явлений, о целостности природных экосистем, а также появлению и развитию биогеоценотических представлений о лесе, разработанных академиком В.Н. Сукачевым [34].

Некоторые авторы в своих исследованиях средообразующих функций лесов в зоне хвойно-широколиственных лесов, в пределах которой расположена Московская агломерация, большое значение уделяют фитомассе, мортмассе, продуцированию кислорода и депонированию углерода [35–37].

Средообразующие функции лесных экосистем, произрастающих в различных природных зонах, будут отличаться так же, как и их реакция на антропогенный фактор [38–40].

А.Ф. Рудзким [41] был предложен термин «невесомые» полезности. М.М. Орлов [42] обратил внимание на примеры невесомой полезности лесных экосистем.

А.Б. Жуков и А.И. Бузыкин [43] считают, что средообразующее значение лесов обусловлено объемом фитомассы и ее качественными показателями. На этом основании данные авторы предложили термин «биогеоценотическая продуктивность» с разделением продуктивности на «весомую» и «невесомую».

«Невесомые полезности леса» в большей степени относятся к рекреационным, духовным и эстетическим свойствам лесных экосистем, а также стоит выделить продуцирование кислорода и депонирование углерода [44].

И.И. Яценко [45] сформулировал требование к оценке лесов с точки зрения их рекреационной роли: лес, кроме всего прочего, представляет высокую эстетическую ценность для человека.

Г.Ф. Морозов [46] придавал большое значение антропогенному фактору в жизни леса. Антропогенное воздействие на лесные насаждения проявляется по-разному и зависит от физико-географической обстановки.

Зарубежные авторы связывают «невесомые полезности леса» в основном с защитными функциями лесов и с недревесной продукцией [47, 48].

На данном этапе развития науки о лесе сообщество пришло к общему выводу о том, что оценка лесных ресурсов только с позиции древесной продукции не является полной. Увеличивающийся интерес к средообразующим функциям лесных экосистем предопределяет многоцелевое использование ресурсов, в том числе через расширение зоны интенсивной модели использования лесов, что в полном объеме соответствует действующей «Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года» [49], где закреплено развитие многоцелевого использования и совершенствование системы лесопользования, что является важной государственной задачей в лесном комплексе.

Сосновые формации представляют собой ценные природные системы, выполняющие ключевые средообразующие, водоохранные, почвозащитные, климаторегулирующие и другие функции. Наибольшую ценность представляют средообразующие функции лесов.

Увеличение антропогенной нагрузки на лесные экосистемы в последние десятилетия обусловило обострение многих экологических проблем, особенно в густонаселенных регионах. Изучение средообразующих функций сосновых формаций составляет важное направление лесной экологии. Оно способствует глубокому пониманию механизмов взаимодействия природных процессов, разработке стратегий их сохранения и восстановления, что представляет собой актуальную проблему в условиях растущей антропогенной нагрузки и изменения климата.

Цель работы

Цель работы — изучение средообразующих функций сосновых насаждений и их значение для окружающей среды на урбанизированных территориях по литературным материалам.

Результаты и обсуждение

Средообразующие функции лесных экосистем напрямую зависят от их породного состава, а также от эколого-биологических особенностей видов‑эдификаторов, которые образуют древостой. Подробно рассмотрим основные характеристики сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.).

Эколого-биологические характеристики сосны обыкновенной. Хвойное растение, широко распространенный вид рода Pinus семейства Pinaceae. Занимает обширный ареал в Северном полушарии. В естественных условиях вид широко распространен в Евразии — от Испании и Великобритании на западе и до бассейна р. Алдан и среднего течения р. Амур в Восточной Сибири. На севере сосна обыкновенная встречается до широт Норвегии, на юге — имеет ареалы в Турции, Монголии и Китае. На севере ареала растение поднимается на высоту до 1000 м н. у. м., на юге — 1200…2500 м [50, 51]. В пределах Российской Федерации сосна распространена от г. Мурманска на севере до Кавказских гор на юге и от Калининграда на западе до Дальнего Востока (рисунок) [52–54].

 

Ареал распространения вида Pinus sylvestris L.

Distribution area of Scots pine (Pinus sylvestris L.)

 

В различных местах ареала сосна обыкновенная неоднородна по следующим особенностям: морфологическим, биологическим и эколого-физиологическим, соответственно, и по лесоводственным свойствам в целом [55].

На сегодняшний день ареал сосны обыкновенной — самый обширный по сравнению с остальными древесными породами, что в свою очередь, обусловлено ее интразональностью. Обширность ареала сосны обыкновенной свидетельствует о том, что данный вид проявляет сильно выраженную географическую изменчивость [55, 56].

Часть авторов отмечают [57–60], что данный вид обладает широкой экологической пластичностью. Для сосны обыкновенной выделено множество экотипов, форм, раc и пoдвидов. Следовательно, данную породу можно отнести к полиморфным видам.

Сосна обыкновенная считается классическим примером непрерывной географической изменчивости популяционных систем. У нее при отсутствии выраженного горного рельефа происходит клинальная (плавная) изменчивость генетической структуры, фенотипических признаков и свойств, распространяясь в субширотном и субмеридиональном направлениях за изменением макроклиматических параметров [61]. В таких случаях границы внутривидовых таксонов проводятся достаточно условно [55, 62]. Однако региональные особенности географической изменчивости и популяционной структуры вида должны обязательно учитываться при ведении лесного хозяйства.

Сосна обыкновенная имеет способность к адаптации в различных экологических условиях. Преимуществом сосны по сравнению с другими лесообразующими породами является нетребовательность к почвенным условиям. Данная порода возобновляется только семенным путем. Наиболее успешно это происходит на бедных сухих и заболоченных почвах, так как в этих условиях конкуренция практически отсутствует [52, 57, 63, 64]. Наиболее благоприятными для роста сосны являются легкие песчаные и супесчаные почвы. В отличие от других древесных пород она обладает исключительной способностью формировать леса на бедных, а также сильно заболоченных почвах [65].

Что касается более богатых почв, следует отметить наличие конкуренции со стороны травянистой растительности и лиственных древесных пород (березы и липы), что приводит к значительному ухудшению условий для роста и развития особей сосны обыкновенной или вовсе к их отсутствию. Наиболее благополучно возобновление сосны происходит на сухих бедных и на торфяных почвах с избыточным увлажнением [66–69].

Сосна успешно приспосабливается к различным условиям произрастания, но ее возобновление имеет известные сложности. Во-первых, всходы сосны подвергаются сильному влиянию заморозков. Во-вторых, подрост последующего возобновления страдает от затенения при быстром росте лиственных пород [68].

Низкая конкурентоспособность сосны обусловлена ее светолюбием на всех стадиях онтогенеза, однако по некоторым лесоводственным свойствам она может значительно превосходить иные лесообразующие породы.

Корневая система у сосны очень пластична и способна изменяться в зависимости от почвенно-грунтовых факторов [70, 71]. Одновременно с мощным стержневым корнем она способна формировать один или несколько ярусов горизонтально ветвящихся корней, что повышает ее устойчивость [72]. Однако на болотистых территориях сосна формирует поверхностную корневую систему и становится ветровальной [73].

Способность сосны обыкновенной выживать в крайне засушливых условиях обеспечивается ксероморфной организацией вида. Она имеет повышенную устойчивость к иссушению почвы. На почвах с избыточным увлажнением и на сфагновых болотах успешное развитие сосны обусловлено устойчивостью корней к недостатку кислорода [74–76].

Сосну обыкновенную за счет сочетания универсальной хозяйственной ценности, продуктивности, распространенности и широкой экологической нормы реакции по праву относят к одной из самых ценных древесных пород [61].

Среди лесообразующих пород в Российской Федерации сосна обыкновенная по площади занимает третье место и уступает только лиственнице и березе. Сосна обыкновенная распространена на обширных территориях не только в европейской части страны, но и в Западной Сибири, в частности в Ханты-Мансийском автономном округе — Югре, Томской, Свердловской, Иркутской областях, в Забайкальском крае, где она является главной лесообразующей породой. При этом общий запас древесины сосны обыкновенной (по данным государственной инвентаризации лесов на 1 января 2021 г.) составляет 21 855,1 млн м³, или 19,5 % суммарного запаса древесины России [77].

Леса, окружающие мегаполисы, заслуживают особого внимания. В настоящее время отмечается тенденция по снижению площади лесных насаждений, однако территория Москвы и Московской области — самого густонаселенного региона Российской Федерации — остается в значительной степени покрыта лесами, здесь они занимают более 1,5 млн га. При этом доля сосновых насаждений составляет примерно 20 % всей лесопокрытой площади региона [78, 79].

Московский регион характеризуется высоким антропогенным воздействием на лесные экосистемы. Наиболее уязвимыми при техногенном развитии региона оказываются лесные массивы [80–82].

В настоящее время актуальна проблема сохранения лесных массивов, являющихся экологическими каркасами регионов [83]. Урбанизированная среда — это совокупность условий, созданных под воздействием природы и человека в границах городов и их пригородов. В условиях Московской городской агломерации большую ценность имеет эстетическое восприятие человеком ландшафта, неотъемлемой частью которого являются зеленые насаждения [84].

Для Московского региона сосновые формации имеют большое значение, так как они улучшают климат, поддерживают газовый баланс атмосферного воздуха, защищают ландшафты от разрушения и очищают воздух, а также дают разнообразную продукцию, применяемую в различных сферах деятельности человека. Последующее использование и сохранение сосновых биогеоценозов допустимо только при научно-обоснованном лесопользовании [85, 86].

Сосна отличается наилучшим ростом среди других лесообразующих пород на территории Московского региона. Значительная скорость роста в высоту осевого побега позволяет данной породе господствовать при совместном произрастании в одновозрастных высокополнотных насаждениях. Сосна формирует основной полог на несколько метров выше других деревьев и впоследствии входит в господствующий полог насаждения [72, 87, 88].

Сосновые формации в условиях Московского региона отличаются достаточно высокой долговечностью. Они сохраняют высокую продуктивность в возрасте более 200 лет. Несмотря на комплекс негативных внешних воздействий, сосновые древостои продолжают оставаться высокобонитетными [89, 90]. В настоящее время авторы отмечают протекающую сукцессионную смену сосновых фитоценозов на широколиственные (с преобладанием липы мелколиственной (Tilia cordata Mill.) и клена остролистного (Acer platanoides L.), реже ели европейской (Picea abies (L.) H. Karst) [91–94]. Это в перспективе может привести к изменению средообразующих функций сосновых экосистем в Московском регионе.

Сосновые леса являются природными экосистемами, которые выполняют важные функции, в том числе и для человека. Функции лесных сообществ — это влияние на факторы окружающей среды, явления природы и компоненты биосферы, которые обусловлены характером взаимодействия с ними свойствами лесных экосистем [95].

Зарубежные и отечественные авторы отмечают значительный вклад лесных насаждений в регуляцию глобальных климатических изменений и углеродный баланс [36, 96, 97].

При количественной оценке отдельных показателей средообразующих функций сосняков (продуцирование кислорода, депонирование углерода, связывание химических загрязнителей, регулирование климата и выделение биологически активных веществ) используются данные об общей биологической продуктивности фитомассы и ее величине годичной продукции.

В.И. Рубцов [95] относит продуцирование кислорода и депонирование углерода к глобальным средообразующим функциям лесов, от которых зависит состояние климата Земли. Остальные средообразующие функции отнесены к локальным, которыми человек пользуется, находясь в лесу или рядом с ним.

В результате наблюдений О.Д. Васильевой [28] в различных физико-географических районах Московской области выявлено, что наибольшее продуцирование кислорода наблюдается в ландшафтах с низким антропогенным влиянием, в частности в пределах Верхневолжской и Мещерской низменностей. Их заболоченность обусловливает относительно высокие значения запасов и депонирования углерода насаждениями. Условно-коренные сосново-еловые древостои продуцируют кислород в количестве примерно 5 т/га в год (средневзвешенное — 4,87 т/га в год), среднее депонирование углерода составляет чуть менее 2 т/га в год, а вегетационный индекс — 0,06…0,08.

Б.П. Чураковым и Е.В. Манякиной [98] была изучена биологическая продуктивность разновозрастных лесных культур сосны, в том числе созданных в рамках Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Исследуемые лесные культуры располагались в местообитаниях, соответствующих типам сосняков: черничному, лишайниковому и разнотравному. По результатам исследования выявлено, что в среднем по трем типам леса в 5-летних культурах на 1 га накапливается 0,54 т фитомассы, где сосредоточено 0,27 т углерода. В 10-летних культурах общая фитомасса составляет 21,6 т на 1 га, где депонировано 10,8 т углерода. С улучшением лесорастительных условий увеличиваются фитомасса и депонированный углерод.

Важной средообразующей функцией соснового леса является способность к пылезадержанию. Преимущество сосны перед лиственными породами заключается в том, что она имеет возможность задерживать пыль в зимний период. Для сосновых насаждений показатель пылезадержания в среднем составляет 5–6 г/м² хвои [99]. Способность сосняков к пылезадержанию составляет примерно 4…9 т/га в год, в зависимости от класса возраста насаждения [100].

А.В. Побединский [101] отмечает, что средообразующая роль леса велика и универсальна. Проанализировав влияние средообразующих функций лесов на окружающую среду, А.В. Побединский выделил следующие группы влияния: интенсивность солнечной радиации, термический режим воздуха, влажность воздуха, экологические условия под пологом леса, температуру почвы, скорость ветра, задержание осадков, снегоотложение и снеготаяние, замерзание и оттаивание почвы в лесу.

Интенсивность солнечной радиации, которая проникает под полог древостоя, зависит от нескольких факторов: возраста, состава, строения, густоты, сомкнутости полога и др. Сосновые древостои обладают меньшей трансформирующей способностью солнечной радиации, чем еловые древостои.

Ю.Л. Цельникер [102] выявила, что доля просветов в кронах сосны обыкновенной составляет около 30 %. Наименьшее количество солнечной радиации проходит под полог хвойного леса в стадии молодняка и спелом возрасте. Вместе с тем стоит отметить, что можно изменять интенсивность солнечной радиации за счет проведения различных типов рубок в насаждениях [95].

Формации сосны обыкновенной оказывают влияние на термический режим воздуха как под пологом насаждения, так и на соседних участках, что обусловливает изменения в процессах снеготаяния и формирования стока. Летом температура воздуха под пологом древостоя ниже, чем на открытых пространствах и при увеличении температуры воздуха эта разница возрастает. В зимний сезон средняя температура воздуха в хвойном лесу выше, чем вне леса. Воздействие насаждения на изменение температуры воздуха сказывается на участках, расположенных вблизи леса и на значительном расстоянии от него.

А.А. Молчанов [103], исследовав влияние строения древостоя на температуру воздуха в 65-летнем сосновом древостое на территории Московской области, пришел к выводу о том, что в сосняке с полнотой 0,9 и подлеском средней густоты температура воздуха ниже на 1,7 °С по сравнению с безлесными участками. В сосновом древостое такого же возраста и полноты, но без подлеска, температура ниже на 0,5 °С по сравнению с безлесными участками. В сосняках с густым еловым ярусом температура под пологом ниже на 2,5 °С по сравнению с безлесными участками.

Сосновые насаждения оказывают влияние на влажность воздуха, следовательно, и на экологические условия в целом. В различных лесорастительных зонах относительная влажность воздуха под пологом леса выше в среднем на 4–5 % по сравнению с открытыми участками, а абсолютная влажность воздуха выше на 0,2 % [101].

Сосняки влияют на изменение температурного режима почвы. От температуры почвы зависят протекающие в ней гидрологические процессы, плодородие. Влияние лесов на температуру почвы зависит от некоторых факторов: состава, густоты, строения, возраста и иных таксационных показателей. А.А. Молчанов [103] оценивал температуру почвы в различных типах леса на территории Московского региона в летний период, данные его исследования, отражают то, что при одинаковой сомкнутости и составе древостоя значение температуры почвы снижается при увеличении влажности почвы.

Влияние лесов на скорость ветра зависит от лесоводственно-таксационных показателей насаждения. В спелом сосновом насаждении с полнотой 0,9 и высотой 20 м ветрозащитные свойства проявляются на расстоянии до 100 м от его границ [101]. По результатам исследования В.М. Зюбиной и В.В. Протопоповым [104], установлено, что с повышением лесистости на 10 % скорость ветра понижается на 0,2–0,3 м/с.

Влияние сосняков на осадки обусловливается сезонностью, породным составом, интенсивностью осадков, лесоводственно-таксационной характеристикой. Сосновые насаждения по количеству осадков, проникающих к поверхности почвы, находятся между еловыми и лиственными. В условиях Московского региона сосновые формации задерживают 24…27 % дождевых осадков [105]. Повышение количества осадков под влиянием сосняков обусловлено тем, что насаждение, создавая шероховатость поверхности, тормозит передвижение воздуха. Данное обстоятельство приводит к возникновению вертикальных токов, которые понижают температуру, вызывающих выпадение жидких осадков. Насаждение способствует увеличению как вертикальных, так и горизонтальных осадков, за счет чего повышается его водоохранно-защитная роль [101].

Вместе с тем сосновые леса оказывают влияют на снегоотложение в пределах своих границ. Осадки в виде снега в Московском регионе имеют значительный удельный вес. А.А. Молчанов [106] пришел к выводу о том, что древостои, накапливают больше снега по сравнению с открытыми пространствами, за исключением ельников. Также по мнению А.А. Молчанова [107] оттепели в Подмосковье снижают запас воды в снеге в пределах 34…76 мм.

Сосняки оказывают влияние не только не снегоотложение, но и на снеготаяние. В насаждениях процесс снеготаяния длится дольше, чем на безлесных территориях. Он обусловлен снижением солнечной радиации и низкой скоростью ветра в лесу [101]. По данным исследования, в Московской области продолжительность снеготаяния в сосновых насаждениях составляет 15…20 сут., а на открытых пространствах – 6…12 сут. По материалам многолетних наблюдений в Подмосковье, получены следующие показатели: на открытой территории средняя интенсивность снеготаяния в сосновых древостоях составляет 9,1 мм/сут., а в смешанных сосново-еловых, в том числе со вторым ярусом ели, таяние снега проходит в 1,5–2 раза медленнее [103]. Также примесь сосны к лиственным древостоям снижает интенсивность снеготаяния, вследствие этого увеличивается его длительность [101]. Таким образом, указанные выше данные свидетельствуют о том, что смена сосновых формаций на лиственные повышает интенсивность и снижает длительность снеготаяния, что, в свою очередь, отрицательно влияет на стокорегулирующую роль леса.

Насаждения оказывают трансформирующее воздействие на замерзание и оттаивание почвы. Данный показатель имеет большое гидрологическое значение. В сложных по форме сосняках со вторым ярусом почва промерзает глубже, чем в простых сосняках. Со снижением полноты древостоя промерзание почвы уменьшается в результате повышенной мощности снежного покрова. Наибольшая глубина промерзания отмечена в средневозрастных древостоях, так как в них высота снежного покрова ниже, чем в молодняке и спелых древостоях [101]. А.А. Молчановым [103] оценена глубина промерзания почвы в разных типах леса. Выявлено, что несмотря на большую высоту снежного покрова, почва промерзла ниже в брусничном и черничном сосняках, чем в ельнике-кисличнике. Данное явление обусловлено большей влажностью и иным механическим составом почвы в ельнике. Установлено, что в сосняках Московской области, произрастающих на суглинках, почва оттаивает медленнее, чем на песчаных, и процесс длится 10…15 сут. после исчезновения снега. В сосновых древостоях со вторым ярусом из ели почва оттаивает дольше на 5…8 сут., чем в чистых сосняках [106].

Вместе с тем среди средообразующих функций сосновых лесов выделяют санитарно-гигиенические, в значительной степени определяющиеся за счет фитонцидных свойств древостоя [108]. Важное значение для санитарно-гигиенического состояния насаждений имеют выделяемые сосной обыкновенной биологически активные вещества [109].

Г.Б. Федосеев, С.С. Скворцов и Е.П. Успенская [110] понимают фитонциды как фактор среды, оказывающий влияние на состав стабильности биоценозов, влияющим в регуляции биосферы, охране среды, а также имеет высокое гигиеническое значение.

М.В. Григорьевой [111] выявлены первичные и вторичные фитонциды на основании различной интенсивности выделения и состава. Первичные фитонциды вырабатываются здоровыми экземплярами, а вторичные — в результате ранения или механического повреждения растения.

По результатам исследования фитонцидных свойств сосны обыкновенной М.В. Кочергиной [108] установлено, что в средневозрастном насаждении период максимальной фитонцидной активности (около 60 %) приходится на июль — август. Весной и осенью фитонцидность заметно ниже (25,5…31,5 %) и значительно снижается (5,5…14,5 %) в зимний период. Фитонцидная активность сосны варьирует и в течение суток — проявляется динамика фитонцидности с максимумом в дневные часы. Также экспериментально доказано, что в молодняках и средневозрастных сосняках продуцируются наиболее активные фитонциды, а минимальные значения фитонцидности получены в перестойных сосняках.

Выявлено, что состояние жизнеспособности соснового древостоя оказывает значительное влияние на фитонцидную активность хвои. Часть авторов определяет ее по степени подавления тест-культуры [108, 112]. Фитонцидная активность хвои здорового экземпляра сосны в среднем за вегетационный период составляет 44 %. При сравнении с данной категорией фитонцидность поврежденного дерева оказалась больше на 10 % за вегетационный период и составляет 54 % [108].

М.В. Кочергина [108] отмечает, что кора, корни и шишки сосны обыкновенной также вырабатывают и продуцируют биологически активные вещества, способствующие повышению санирующего эффекта в атмосфере, почве и воде на данной территории.

Н.Г. Холодный [113] исследовал концентрацию летучих выделений под пологом сосновых древостоев и установил, что концентрация выделений составляет 2–3 мг/м³ воздуха. Содержание органических продуктов в летучих выделениях с учетом фотосинтезирующей активности деревьев составляет примерно 1,5–2 кг/га в сутки. М.В. Колесниченко [114] установлено, что количество летучих выделений сосны составляет 1 мг/м² поверхности хвои.

В.В. Протопопов [38, 39], исследовавший выделение летучих веществ, отмечает, что сосняки за вегетационный период выделяют 400…550 кг/га летучих веществ. Согласно С.И. Лебедеву [115], на 1 га соснового древостоя выделяется за сутки около 5–6 кг биологически активных веществ.

Совокупность средообразующих функций, которые выполняются сосновыми насаждениями, поддерживают стабильность биосферы и обеспечивают благоприятные условия для существования всего живого, в том числе человека.

Наибольшее продуцирование кислорода наблюдается в насаждениях ландшафтов с низким антропогенным влиянием. Также заболоченность территории низменных ландшафтов обусловливает относительно высокие значения запасов и депонирования углерода насаждениями.

Сосновые экосистемы оказывают влияние на экологическую обстановку: регулируют температуру, влажность воздуха и почвы, солнечную радиацию, твердые и жидкие осадки, снегоотложение и снеготаяние, промерзание и оттаивание почвы, водный баланс, формирование стока и гидрологический режим в целом. Вместе с тем сосняки продуцируют и выделяют биологически активные вещества, повышающие санитарно-гигиеническое состояние лесных экосистем и оказывающие санирующий эффект на воздух, воду и почву.

Сосновые леса изучаются в различных регионах Российской Федерации и за ее пределами. Однако недостаточное внимание сосновым экосистемам в условиях примыкания к мегаполису и потенциальное изменение климата, которое приводит к изменению структурной организации насаждений, что напрямую сказывается на средообразующих функциях.

При дальнейшем ведении хозяйственной деятельности в сосновых лесах, необходимо учитывать вопросы формирования устойчивых насаждений к различным факторам окружающей среды и антропогенному воздействию, так как сосновые формации выполняют множество рассмотренных средообразующих функций.

В урбанизированной среде комплексное действие негативных факторов приводит к снижению продуцирования кислорода, депонирования углерода, выделения биологически активных веществ и пылезадерживающей способности сосновых насаждений.

Выводы

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) характеризуется широкой экологической пластичностью и обширным ареалом, формируя насаждения в различных лесорастительных условиях — от сухих бедных до заболоченных почв. Это обуславливает ее высокую средообразующую роль. В условиях Московской городской агломерации сосняки занимают значительную долю лесопокрытой площади и отличаются высокой долговечностью и продуктивностью. Сохраняют устойчивость даже в условиях сильного антропогенного воздействия. Средообразующие функции сосновых экосистем напрямую зависят от породного состава, возрастной структуры, полноты и сомкнутости полога, а также от лесоводственно-таксационных характеристик древостоев. Сосняки эффективно регулируют микроклимат: снижают температуру воздуха летом, повышают ее зимой, увеличивают относительную и абсолютную влажность, влияя на комфортность среды и устойчивость экосистем. Сосновые леса существенно изменяют температурный режим почвы, параметры промерзания и оттаивания, снегонакопление и продолжительность снеготаяния, тем самым выполняя важные водоохранные и почвозащитные функции. В сосновых насаждениях реализуется значительный потенциал продуцирования кислорода и депонирования углерода; наибольшие значения характерны для ландшафтов с низким уровнем антропогенной нагрузки и повышенной заболоченностью. Хвоя сосны обладает высокой пылезадерживающей способностью (до нескольких тонн на гектар в год), причем круглогодичное наличие хвои обеспечивает преимущество сосняков перед лиственными древостоями в очистке воздушной среды. Существенную роль играют санитарно-гигиенические функции сосновых насаждений: продуцируют фитонциды и другие биологически активные летучие вещества, формируя санирующий эффект на воздух, воду и почву, с максимумом фитонцидной активности в молодняках и средневозрастных насаждениях в летний период. Показано, что урбанизация и техносферная нагрузка приводят к снижению продуцирования кислорода, запасов углерода, фитонцидной активности и пылезадерживающей способности, а также повышают уязвимость сосновых экосистем к стрессовым факторам. Отмечена тенденция сукцессионной смены сосновых формаций на широколиственные, что потенциально изменит количество и интенсивность средообразующих функций, поэтому при планировании лесопользования в защитных и городских лесах необходимо целенаправленно сохранять и формировать устойчивые сосновые насаждения как ключевой элемент экологического каркаса.

About the authors

Daniil V. Lezhnev

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy; Institute of Forest Science RAS (IFS RAS)

Author for correspondence.
Email: lezhnev.daniil@yandex.ru

Head of the Research Department for Students and Young Scientists, Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy; Jr. Scientific Associate of the Laboratories of Forestry and Biological Productivity of the Institute of Forestry Sciences

Russian Federation, 49, Timiryazevskaya st., 127550, Moscow,; 21, Sovetskaya st., village Uspenskoe, Odintsovo district, 143030, Moscow reg.

References

Supplementary files