Смена состава лесов. Вековые смены

Смены лесной растительности различаются пространственно-временным масштабом. Выделяют вековые и современные смены (Г. Ф. Морозов), общие и частные — охват крупных территорий и отдельных участков леса. Причины вековых смен: изменение климата, геологические процессы и эволюция. Эволюция — процесс образования новых видов вследствие генных мутаций и естественного отбора.

Причины современных смен: изменение климата, связанное с изменением углеродного баланса; изменение эдафических условий (эрозия, изменение уровня грунтовых вод, образование орт- штейного горизонта и др.); движение растительного сообщества к устойчивому состоянию равновесия с внешней средой; стрессовые естественные ситуации, часто связанные с колебанием климата (пожары, засухи, болезни), антропогенные причины, чаще всего послерубочные изменения, загрязнение атмосферы и пожары.

Вековые смены. Методы изучения вековых смен сходны с археологическими и по сути являются таковыми: споро-пыльцевой анализ главным образом на болотах, палеоботанический метод изучения окаменелостей, изучение концентрации древесного угля, изучение реликтовой растительности.

Примерно 9 тыс. лет назад на территории современной тайги в европейской части России прекратилось таяние льда, закончился позднеледниковый период (Валдайское оледенение). В это время господствовали редкостойные березняки (Л. С. Берг, 1947). Климат был бореальным, позднее атлантическим: сначала влажным, затем сухим. Березу сменила сосна, а затем широколиственные породы, которые господствовали примерно 5 тыс. лет назад. Около 2 тыс. лет назад вследствие похолодания началась интенсивная смена широколиственных пород хвойными с господством ели.

Существуют две теории происхождения тайги:
1) постепенное преобразование широколиственных пород в хвойные (М. Г. Попов);
2) распространение таежных лесов с гор (А. И. Толмачев).

Основной довод в пользу первой теории — присутствие на лучших почвах темнохвойной тайги растений — спутников дуба (копытень, сныть, звездчатка, медуница и др.). Вторая теория основана на сохранении в горах бореальной таежной растительности в атлантическом теплом периоде и на несомненном факте сползания ее вниз при похолодании.

В прошлом ученые (В. Р. Вильямс, Г. И. Танфильев, В. И. Талиев) чаще всего считали, что степь надвигается на лес, который отступает к северу. Было и другое мнение (С. И. Коржинского) о наступлении леса на степь вследствие деградации степного чернозема. Есть сведения об увеличении площади Троицкого лесного заповедника в степном Зауралье на 60 % за 50 лет (С. В. Лященко, 1984). Сначала в понижении рельефа поселялась ива, а затем береза.

По Г. И. Танфильеву, тундра надвигается на лес аналогично заболачиванию опушек леса по окраине болота. Однако фактические сведения, полученные на стационарах, этого не подтверждают. Чаще сообщают о противоположном (В. Ф. Цветков, Б. А. Тихомиров, Л. И. Тюлина, В. С. Говорухин).

Современные миграции границ лесной зоны ученые чаще всего связывают с изменением климата (Н. И. Казимиров, В. Р. Роуз, Р. К. Диксон). Предполагается, что потепление, вызванное избытком углекислоты в атмосфере, приведет к изменению северной границы леса, его состава, роста, фенологии. По расчетам Н. И. Казимирова (1990), при потеплении на 1 °С зона тундры может исчезнуть. В южных районах потепление может привести к ухудшению водного режима и санитарного состояния леса. Увеличится опасность пожаров.

Смены вследствие изменения гидрологического режима рек происходят за сравнительно короткий период. Их длительность может составлять 150 — 200 лет. В верхнем течении Амура в результате такой смены (аллювиальной по Б. П. Колесникову), тополевники сменяются ильмовниками, приуроченными к более высокому уровню террас. С улучшением дренажа в составе лесов увеличивается доля лиственницы и сосны (Н. Г. Васильев).