Лесоведение

Лесоведение — это естественнонаучная дисциплина, раздел биологии[1] и лесохозяйственной науки, изучающий лес как целостное природное явление (биогеоценоз), его структуру, состав, динамику, законы развития, а также взаимодействие леса с окружающей средой[2]. В отличие от лесного хозяйства (прикладной дисциплины, ориентированной на управление лесами для получения древесины и иных ресурсов), лесоведение имеет преимущественно фундаментальный характер, закладывая основу для теории и практики лесоводства.

Основные разделы и направления

Современное лесоведение охватывает широкий круг вопросов, которые традиционно делятся на несколько взаимосвязанных разделов.

Морфология леса

Морфология леса изучает внешнее строение лесного биогеоценоза. Ключевыми понятиями здесь являются:

• Ярусность — вертикальное расчленение лесного сообщества на ярусы (древостой, подлесок, подрост, живой напочвенный покров, мохово-лишайниковый ярус). Каждый ярус состоит из растений, различающихся по высоте и требованиям к свету.
• Сомкнутость полога — степень заполнения кронами деревьев пространства в горизонтальной проекции, выражаемая в долях единицы.
• Полнота древостоя — степень плотности стояния деревьев, определяемая по сумме площадей сечений стволов на высоте 1,3 м.
• Бонитет — показатель продуктивности лесного участка, зависящий от качества лесорастительных условий (почвы, климата, рельефа). Определяется по средней высоте и возрасту деревьев господствующей породы.
• Состав древостоя — перечень древесных пород, образующих основной ярус, с указанием их доли в общем запасе. Чистый древостой состоит из одной породы, смешанный — из нескольких.

Экология леса

Экология леса изучает взаимоотношения леса с факторами среды. К основным абиотическим факторам относятся свет, тепло, влага, химический состав воздуха и почвы, рельеф. Биотические факторы включают внутривидовые и межвидовые отношения растений, грибов, животных и микроорганизмов.

Особое значение в истории отечественного лесоведения имеют исследования роли света в жизни леса (работы Г. Ф. Морозова) и учение о типах леса, разработанное на основе связи между лесорастительными условиями и составом древесных пород.

Типология леса

Типология леса — учение о классификации лесных участков на основе их природных свойств. В России наибольшее распространение получили две школы:

1. Классификация В. Н. Сукачева (фитоценологическая). В основе лежит тип лесного биогеоценоза (тип леса), который объединяет участки со сходными условиями местообитания, однотипной растительностью и почвой. Выделяются коренные (климаксовые) и производные (вторичные) типы.
2. Классификация по лесорастительным условиям (эдафическая, школа Е. В. Алексеева, П. С. Погребняка). Основывается на богатстве и влажности почв. Для каждой древесной породы определяется набор трофотопов (богатство почвы) и гигротопов (влажность почвы). Эта система часто используется в лесоустройстве.

Лесная биогеоценология

Это направление, развитое академиком В. Н. Сукачевым, рассматривает лес как сложную саморегулирующуюся систему — биогеоценоз. Компоненты биогеоценоза включают:

• Фитоценоз — растительное сообщество.
• Зооценоз — совокупность животных.
• Микробоценоз — сообщество микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов).
• Эдафотоп — почвенные условия.
• Климатоп — атмосферные условия (свет, тепло, влага, ветер).

Между этими компонентами происходит непрерывный обмен веществом и энергией.

История развития науки

Зарождение (XVII — XIX века)

Первые систематические сведения о лесах России относятся к петровскому времени, когда была организована корабельная таксация для нужд флота. В конце XVIII — начале XIX века выходят труды А. Т. Болотова, Ф. П. Фере. Однако подлинным основателем лесоведения как науки считается немецкий учёный Генрих Котта (XIX век), чьи идеи об устойчивости лесных экосистем оказали влияние на всю Европу.

В России в конце XIX века начались экспедиционные исследования лесов под руководством профессора И. П. Бородина, который ввёл в обиход понятие лесной геоботаники. Наиболее значимый вклад внёс Георгий Фёдорович Морозов (1867—1920), создавший учение о лесе как о географическом и историческом явлении. В своей книге «Учение о лесе» (1912) он сформулировал принципы типологии, взаимосвязи леса и климата, почвы, а также выделил зональные типы леса (тайга, смешанные леса, широколиственные леса и т. д.).

Советский период (1920—1990)

После революции лесоведение развивалось в рамках планового лесного хозяйства. В 1930-е — 1940-е годы академик Владимир Николаевич Сукачев (1880—1967) разработал учение о биогеоценозе, которое стало теоретической основой не только лесной науки, но и всей экологии. Он создал первую в мире кафедру лесной биогеоценологии (1944) в Институте леса АН СССР.

В послевоенные годы была проведена масштабная работа по «инвентаризации» лесов страны. Под руководством С. В. Зонна и И. С. Мелехова изучались вопросы лесной пирологии (лесные пожары), лесовосстановления и рубок главного пользования. Развивалась лесотипологическая школа, создавались карты типов леса для всей территории СССР.

Современный этап (с 1990-х годов)

С распадом СССР и переходом к рыночной экономике объём полевых исследований снизился, но увеличилась роль дистанционных методов (спутниковые снимки, аэрофотосъёмка). Современное лесоведение активно интегрируется с глобальной экологией, изучая роль лесов как стока углерода (климатическая функция) и влияние изменений климата на лесные экосистемы. В 2010-х — 2020-х годах важное значение приобрели исследования по сохранению биоразнообразия, проблеме лесных пожаров (в том числе катастрофических в Сибири в 2019—2021 годах) и борьбе с инвазивными видами (например, уссурийским полиграфом, короедом-типографом).

Методы исследования

Лесоведение использует как классические, так и современные методы:

• Полевые методы: закладка пробных площадей (постоянных и временных), описание ярусов, обмер деревьев (высотомером, мерной вилкой), фиксация состава подроста и подлеска, взятие почвенных образцов, кернов древесины (для дендрохронологии).
• Стационарные методы: длительные наблюдения на постоянных станциях (например, на лесных биогеоценозах в заповедниках) за микроклиматом, влажностью, ростом и отпадом деревьев.
• Лабораторные методы: анализ химического состава почв и растений, определение возраста деревьев по годичным кольцам, оценка фотосинтетической активности, изучение популяций насекомых-вредителей.
• Дистанционные методы: анализ спутниковых снимков (Landsat, Sentinel, MODIS) для оценки площади лесов, их состояния (цветение, усыхание), гарей и вырубок; лидарное сканирование для построения 3D-моделей древостоев.
• Математическое моделирование: построение динамических моделей роста древостоев (например, FVS, СИБИЛ), прогнозирование реакции лесов на климатические сценарии и лесные пожары.

Значение лесоведения

Фундаментальные исследования в области лесоведения имеют критическое значение для:

• Лесохозяйственной практики: обоснование способов рубок (выборочные, сплошные, постепенные), методов содействия естественному возобновлению, создания лесных культур, борьбы с вредителями и болезнями.
• Охраны природы: разработка режимов ведения хозяйства в особо охраняемых природных территориях (ООПТ), сохранение редких видов растений и животных, поддержание генетического разнообразия лесных экосистем.
• Глобального климата: оценка углеродного баланса лесных экосистем — лесоведение даёт эмпирические данные для расчётов, используемых в углеродных проектах и отчётах по Парижскому соглашению.
• Экологической безопасности: прогнозирование и борьба с лесными пожарами, регулирование паводков и эрозии почв, защита водосборов.

Критика и дискуссии

Существуют разногласия внутри научного сообщества, в частности, по вопросу о целесообразности подмены коренных (естественных) лесов производными (посадками) для ускоренного получения древесины. Часть специалистов отстаивает приоритет хозяйственной деятельности (лесопользование), другая — акцентирует внимание на сохранении природных процессов и биоразнообразия. Также продолжаются споры о роли климата как решающего фактора, определяющего границы лесных зон, в противовес чисто антропогенным воздействиям (вырубки, палы, загрязнение).

Известные учёные-лесоводы России

• Г. Ф. Морозов (1867—1920) — основоположник отечественного лесоведения.
• В. Н. Сукачев (1880—1967) — создатель учения о биогеоценозе.
• А. А. Крюденер (1869—1951) — один из основателей лесной типологии.
• И. С. Мелехов (1905—1992) — крупный специалист по лесной пирологии и рубкам.
• С. В. Зонн (1906—1996) — исследователь лесного почвоведения.
• Н. В. Дылис (1912—1991) — автор работ по сложным формам лесных биогеоценозов.

Источники

1. Морозов Г. Ф. Учение о лесе. — М.: Гослесбумиздат, 1949.
2. Сукачев В. Н. Избранные труды: в 3 томах. — Л.: Наука, 1972—1975.
3. Лесоведение: учебник для вузов / Под ред. В. А. Бугакова. — М.: Лесная промышленность, 2005.
4. Тимофеев В. П. Основы лесной таксации и лесоведения. — М.: Изд-во Московского университета, 1958.
5. Биогеоценология лесных ландшафтов. Сборник статей. — М.: Наука, 1978.