Постоянное сохранение исключительных деревьев может повысить целостность экосистемы в управляемых лесах
Управление лесом одного возраста ориентировано на производство древесины, а здоровье экосистемы является второстепенным фактором. Это создает дихотомию, когда леса рассматриваются либо как плантации, либо как заповедники. Разновозрастное хозяйство может стать компромиссом, снижая воздействие на экосистему, но позволяя вести заготовку древесины. Если выборочное хозяйство фокусируется на том, какие деревья вырубать, то лесное хозяйство с сохранением элементов (retention forestry) концентрируется на защите объектов, которые останутся после рубки. Эти биологические реликты обеспечивают непрерывность экосистемы.
Сохраняемые деревья часто выбирают по их ценности как среды обитания. Сухостой и живые деревья, которые больны, повреждены или отмирают, обеспечивают дупла, гниющую древесину и другие микрообитания для разнообразной биоты. Дефекты, создающие высококачественные деревья-обитания, часто приводят к гибели крупных старых деревьев, поэтому важно выделять здоровые деревья для будущего замещения. Лесное хозяйство с сохранением, ориентированное только на деревья-обитания, может противоречить целям долгосрочного хранения углерода и устойчивости экосистемы.
Статья в Forest Ecology and Management исследует концепцию «исключительных деревьев» — подмножества наиболее жизнеспособных деревьев для постоянного сохранения в управляемых лесах. Представлены методы точной оценки надземной биомассы и вклад исключительных деревьев в биомассу и продуктивность. Исследование сосредоточено на Sequoia sempervirens (секвойе вечнозеленой) в калифорнийских демонстрационных государственных лесах.
Методы исследования
В 20 локациях нашли исключительную секвойю в доминирующем положении в пологе, с широкой кроной и необычно крупными ветвями. Каждое исключительное дерево сравнивали с парным типичным деревом того же яруса, но с более мелкими ветвями. Каждое дерево обследовали с подъемом и взятием кернов на разной высоте для реконструкции истории роста. Все соседние деревья в радиусе 20 метров измеряли с земли.
Те же участки сканировали с помощью воздушного лидара. Были разработаны новые алгоритмы для сегментации полога на «приближенные объекты деревьев» (TAO), соответствующие отдельным деревьям и подчиненной растительности. Сегментация лидарных данных позволяет идентифицировать исключительные кроны (TAO крупнее 95-го процентиля). Связывание лидарных данных с детальными измерениями деревьев позволило разработать аллометрические уравнения для оценки биомассы леса.
Результаты
- Эти леса имеют более высокую плотность мелких деревьев, меньшую биомассу и более низкую продуктивность по сравнению с другими высокими секвойевыми лесами.
- Большинство исключительных деревьев были на десятилетия или века старше своих парных типичных деревьев. Они пережили вырубку более высоких соседей, а их годичные кольца показали ускорение роста после рубок.
- Исключительные деревья растут быстрее, чем типичные.
- Исключительные деревья сконцентрированы в топографических впадинах и вблизи ручьев. Это следствие как биологической важности воды, так и ограничений на лесозаготовки в Водоохранных зонах (WLPZ) по правилам лесного хозяйства Калифорнии. WLPZ служат коридорами позднесукцессионной приречной среды обитания.
- Две трети обследованных гектаров имеют очень мало или совсем не имеют исключительных деревьев, а их биомасса составляет менее 10% от биомассы первичных секвойевых лесов. Исторические записи показывают, что на этих землях раньше росли гораздо более крупные и старые деревья.
Выводы и значение
Долгосрочное хранение углерода: Если это приоритет управления, следует рассмотреть лесоводственные меры для восстановления крупных деревьев за пределами WLPZ. По мере старения секвойи накапливают больше биомассы, и все большая ее часть превращается в устойчивую к гниению ядровую древесину, которая связывает углерод на века. Увеличение количества крупных быстрорастущих деревьев на ландшафте может повысить накопление углерода, даже если сохранять всего несколько таких деревьев на гектар.
Повышение биоразнообразия: Сеть исключительных деревьев может способствовать связности местообитаний. В первичных лесах именно относительно немногие исключительные деревья содержат основную часть биоразнообразия, так как крупные элементы (ветви, сучья, повторные стволы) в дефиците. Хорошо освещенные кроны способствуют быстрому росту и долговечности верхних ветвей, что важно для экосистемы.
Совместимость с лесозаготовками: Постоянное сохранение некоторых исключительных деревьев не исключает производства древесины. Даже многовековые секвойи могут получить конкурентное преимущество после выборочной рубки соседей. Необходимо балансировать альтернативные издержки недополученной древесины с пользой для экосистем и общества. Стимулы для землевладельцев за долгосрочное сохранение деревьев — очевидный путь.
Эта идея особенно актуальна для секвой, чья экстремальная устойчивость к гниению, огню и травоядным позволяет отдельным деревьям жить более 2000 лет. Более 95% секвойевых лесов были вырублены и превращены в системы с низкой биомассой.
Выделение исключительных деревьев в дополнение к защите деревьев-обитаний вторичных лесов обеспечит наличие гигантских деревьев в будущем. Эти выбранные деревья будут связывать углерод и повышать устойчивость экосистемы на протяжении веков, со временем сами становясь деревьями-обитаниями. Крупные деревья лучше сопротивляются потерям углерода и смене типа растительности из-за пожаров.
Постоянная защита подмножества крепких, неповрежденных деревьев — это новый подход к лесному хозяйству с сохранением элементов, подходящий для всех лесов, где долговечность деревьев превышает возраст рубок. Управляемые леса не могут воссоздать первичные, но могут стать здоровыми экосистемами. Представленные методы (лидар и наземная верификация) дают основу для идентификации исключительных деревьев. Сохранение таких деревьев сейчас — это вклад в будущее.