№ 3 (1337) 21 января 2021

Проблема ухода из жизни подавляющего количества деревьев в процессе онтогенеза растительных сообществ к настоящему времени корифеями лесных наук не решена. Среди теоретического многообразия материала, посвященного гибели древесных особей, обращает на себя внимание мировая теория Томаса Мальтуса с гипотезой о неизбежном снижении на Земле народонаселения. Поскольку причина элиминации деревьев в течение последних двух веков не выяснена, то решение этой задачи ученые пытаются найти, применяя мальтузианскую модель гибели ко всем живым организмам в природе [1]. 

В своем большинстве существующие теории об изоляции деревьев не учитывают условия жизни основных продуцентов древесины и биомассы растений живого напочвенного покрова (ЖНП — запасы сенажа на подготовленных к облесению участках), которыми являются автофототрофные бактерии. 

Автофототрофные бактерии обладают способностью синтезировать органические вещества из неорганических, используя для этой цели атмосферный азот и солнечную энергию. Обычно эти бактерии размножаются бесполым путем, деля материнскую клетку на две дочерние. В неблагоприятных условиях автотрофные бактерии формируют споры, которые приобретают большую устойчивость к отрицательным факторам. Количество бактерий в одном грамме почвы может достигать сотен миллионов и зависит от экологических условий земного субстрата. При этом сама микрофауна является неплохим элементом обогащения лесной почвы. 

Наши данные говорят о том, что на процесс элиминации деревьев решающее влияние оказывают автотрофы, формирующие в лесных фитоценозах ассимиляционную структуру фотосинтеза [2, 3]. 

В условиях свежих боров активное участие принимает микрофауна, переводящая атмосферный азот в соединения, сопровождающие процесс фотосинтеза. Ассимиляционная структура бактерий и растений одинакова, с той лишь разницей, что азот атмосферы почвенные микробы добывают самостоятельно, а представители ЖНП и древесных растений не обладают способностью улавливать этот элемент из воздуха. В связи с этим азот для фотосинтетического аппарата (ФСА) растений усваивается из почвы и является результатом взаимосвязей автотрофных бактерий и корневых систем древесных особей и ЖНП.

В наших работах особое внимание уделяется энергетической освещенности почвы (ЭОП, % от ФАР), отражающей интенсивность солнечной радиации под пологом насаждений. Актуальное плодородие почвы (АПП) является невидимой для исследователя величиной, то есть возможной или виртуальной. ЭФА (эффективная форма азота) представляет собой осязаемый (видимый) аналог АПП, который фигурирует в качестве нитрогенной составляющей в ассимиляционной системе растений ЖНП (ЭФА1 — сенаж) и древесных особей (ЭФА2 — однолетняя хвоя). 

На безлесных участках свежих боров Беларуси в сенажной массе, заготавливаемой за летний период при ЭОП = 60 %, среднее количество общего азота на гектаре площади не превышает 250 кг, то есть АПП = ЭФА = 250 кг. 

Высаженные древесные особи сосны (5000 шт.) в течение 25 лет роста и развития преобразуют экологические показатели на гектаре безлесного участка до следующих параметров: ЭОП = 0 %, АПП = 125 кг, ЭФА1 = 0 кг, ЭФА2 = 125 кг. Снижение солнечной освещенности под пологом сосновой популяции заставляет половину фототрофных микроорганизмов уйти в спячку, то есть сформировать споры. 

В 40-летних культурах: ЭОП = 10 %, АПП = 60 кг, ЭФА1 = 20 кг, ЭФА2 = 40 кг; 

в 60-летних: ЭОП = 25 %, АПП = 105 кг, ЭФА1 = 80 кг, ЭФА2 = 25 кг; 

в 80-летних: ЭОП = 50 %, АПП = 250 кг, ЭФА1 = 230—235 кг, ЭФА2 = 15—20 кг.

Древесные особи в спелых насаждениях способны в радиусе своей кроны длительное время удерживать нитрогенную составляющую ФСА на уровне 15—20 кг, что обеспечивает сохранность деревьев в количестве 500 физиологически здоровых деревьев (ФЗД) на одном гектаре площади. 

Воздух, как известно, состоит из многих компонентов: азота, кислорода, углекислого газа, разнообразных микроорганизмов. Кроме этого, в нем присутствуют ионы многих химических элементов, которые могут быть как положительными, так и отрицательными, в зависимости от количества электронов. 

Ионизация — это трансформация нейтральных частиц в зараженные. Происходит она из-за добавления или потери нейтральной молекулой (атомом) электронов. Ионизация возможна при поглощении электромагнитного излучения, может быть вызвана воздействием электрического поля (аппарат А. Чижевского) или нагреванием. Понятным всем примером ионизации воздуха является образование озона во время грозы.

Автофототрофные бактерии способны переводить нейтральные атомы атмосферного азота в легко воспринимаемые ФСА растений ионизированные частицы. В условиях свежих боров Беларуси при ЭОП = 60 % автотрофные бактерии в состоянии преобразовать в сенажную биомассу в среднем 250 кг нитрогена на гектаре площади. 

В молодых посадках (до 25 лет, ЭФА2 = 125 кг при ЭОП = 0 %) сохраняется весь высаженный материал (5000 саженцев). В 40-летних культурах сосны при низком электромагнитном излучении (ЭФА2 = 40, ЭОП = 10 %) и падающем АПП к усыханию подготовлены 3950 физиологически угнетенных деревьев (ФУД). При достаточной освещенности почвы в 60-летних посадках корневую систему деревьев атакуют уже побеждающие в конкуренции за азот растения ЖНП, что ведет к дополнительному усыханию древесных особей в количестве 550 стволов. 

В конечном итоге в 100-летних посадках сосны остается 500 здоровых деревьев, сохраняющихся благодаря взаимосвязям с автотрофными бактериями. Это количество ФЗД обусловлено жизнедеятельностью почвенной микрофауны и не зависит от способа ведения хозяйства. При интенсивном [2] и экстенсивном [3] способах ведения хозяйства к возрасту главной рубки из древесной популяции улетучивается (усыхает) 90 % посадочного материала (4500 древесных особей). 

Интенсивные рубки ухода позволяют достичь равновесия в лесном фитоценозе (АПП = ЭФА = 250 кг) в 60 лет, при экстенсивном хозяйстве — на 20 лет позже. Эти сроки образования равновесной системы в первом случае регулируются человеком, во втором — деятельностью гетеротрофных организмов. 

Лесные фитоценозы с установившейся равновесной системой всегда более устойчивы к возникновению пожаров. 

Литература: 

1. Березовская, Ф. С. Моделирование динамики древостоев. / Ф. С. Березовская, Г. П. Карев// Сибирский лесной журнал. — 2015. — № 3. — С. 7—19. 

2. Переход, А. В. Биологическое обоснование интенсивных рубок ухода в культурах сосны. А. В. Переход / Ин-т леса НАН Беларуси. — Гомель, 2014. — Вып. 74: Проблемы лесоведения и лесоводства. — С. 272—282. 

3. Переход, А. В. О дифференциации древесных особей в культурах сосны обыкновенной. / А. В. Переход // Весн. Нац. акад. навук Беларусi. Серия «Бiялагічныя навукі». — 2017. — № 3. — С. 84—88.