Влияние рубки леса на микроорганизмы

Одна из основных причин антропогенного воздействия на лес - использование древесины в качестве сырья. Уже более за 50 лет мировое потребление древесины растет темпами, значительно превышающими предварительные прогнозы. В европейских странах объем ежегодно заготавливаемой древесины (более 300 млн. м) превышает ежегодную продуктивность лесов (282 млн. м). Наряду с этой критической для существования лесных сообществ ситуацией необходимо определить и возможные конкретные последствия вырубок для свойств почв. Воздействие определяется характером вырубок, который различается в зависимости от целей.

Вырубки проводятся:

- в целях заготовки древесины,

- для регулирования состава и плотности древостоя,

- для изъятия зараженных деревьев.

Способ проведения заготовительных вырубок может быть разным - от выборочных вырубок до сплошных рубок. Большое значение для почвенного покрова имеет не только способ; но и тип используемой для вырубки техники. Наибольший ущерб наносит применение тяжелой техники.

Как обычные последствия вырубок наблюдается увеличение освещенности, изменение характера опада, увеличение влажности почв, изменение температурного режима.

Если не происходит нарушения почвенного покрова, то лучшее прогревание почв, большая увлажненность, поступление дополнительного органического вещества с порубочными остатками усиливает деятельность микрофлоры и беспозвоночных животных сразу в первые года после вырубок. В дальнейшем наблюдается затухание микробной активности. Такие изменения прослежены для различных микробиологических процессов и групп почвенных организмов после рубки в разных биогеоценозах. Например, увеличение численности различных групп почвенных беспозвоночных (нематод, энхитерид, коловраток, тихоходок) было отмечено на еловых вырубках в Швеции. Численность беспозвоночных на второй год после рубки, особенно на участках с большим количеством порубочных остатков, увеличивалась. Так, численность энхитерид по сравнению с контролем на вырубке возрастала в 5-7 раз. Однако на 3-4 год после вырубки численность начинала падать и уменьшаться по сравнению с контролем (ненарушенными ельниками), и на старых (10 - летних) вырубках численность энхитреид составляла всего 15% от контроля.

Аналогичные изменения - активация, увеличение численности на первых этапах сукцессии после вырубки в различных биогеоценозах наблюдались для почвенных бактерий, грибов, например, в еловых лесах Бельгии. Отмечалось увеличение дыхания почв, аммонификационной, нитрификационной способности, ферментативной активности каталазы, уреазы, дегидрогеназы в дубово-сосновых насаждениях (Львовская обл., Украина) после вырубки.

Как последствия вырубок в березняках Подмосковья были показаны такие же закономерности изменения процесса азотфиксации. На вырубке первого года уровень азотфиксации был такой же, как и в ненарушенном лесу (20 кг/га за сезон). На второй год уровень азотфиксации увеличивался и был максимален (80 кг/га за сезон). Однако на 3-4 год уровень азотфиксирующей активности снижался.

Наличие активирующего эффекта для некоторых групп организмов связывают также с увеличением влажности на вырубках. Такая наиболее четкая зависимость показана для влаголюбивых почвенных организмов - водорослей. Так, при вырубке в березняках Подмосковья происходила смена доминантных форм почвенных водорослей на более влаголюбивые виды, например, на нитчатые зеленые. Характерной реакцией является и изменение размеров клеток. Если для ненарушенных березняков были характерны типичные почвенные мелкие диатомовые водоросли, то на вырубках размеры водорослей этой группы были значительно крупнее.

Значение изменения влажности на вырубках подтверждается и работами, выполненными в тропических лесах. Показано, что в наибольшей степени различия в численности и составе почвенных организмов на ненарушенных участках и участках вырубок проявляются в сухой период. В период дождей, когда влажность на этих участках существенно не отличается, различия микрофлоры незначительны.

Изменение состава опада на вырубках, появление травянистой растительности также изменяет состав почвенных микроорганизмов, особенно принимающих участие в разложении опада. Появляется больше видов (например, среди желто-зеленых водорослей) типичных для травянистых биогеоценозов. Изменяется и характер сезонной динамики, и максимумы численности микроорганизмов совпадают со временем наиболее интенсивного разложения травянистого опада.

Эффект от вырубки различается в зависимости от типа почв. На почвах легкого механического состава биологическая активность резко возрастает, а затем снижается. Снижение на этих почвах биологической активности проявляется тем сильнее, чем более изрежен был лес.

На более тяжелых почвах эффект выражен более длительно, и с увеличением изреживания древостоя биологическая активность не падает столь интенсивно, а сохраняется сравнительно высокой долгое время. Более негативное воздействие вырубок на биологическую активность песчаных почв в целом и, особенно, при сильном изреживании связывают с большим иссушением верхнего слоя таких почв при вырубке.

Таким образом, при правильном ведении рубок на первый взгляд катастрофических изменений для почвенного населения не происходит и с течением времени начинается восстановление и формирование новых комплексов почвенных организмов. Однако какова может быть длительность этих процессов до сих пор не установлено. По имеющимся немногочисленным работам, можно предположить, что «память» о вырубке в лесу можно обнаружить для комплексов почвенных микроорганизмов и через несколько десятков лет после нее.

Однако такой не резко выраженный негативный эффект наблюдается при выборочных, ручных вырубках. При сплошных и механизированных рубках для почвенной биоты могут происходить намного более негативные изменения. В этом случае наблюдается сильное нарушение почвенного покрова за счет выворачивания корней деревьев, сдирания машинами верхнего почвенного слоя; происходит уплотнение почв, степень которого зависит от марки применяемой техники, но отмечается для всех типов машин. Эти негативные воздействия приводят к развитию на вырубках процессов эрозии, с известными ее последствиями. Степень развития эрозионных процессов определяется и способом транспортировки леса, особенно пагубно сказывается для почв его трелевка.

Сплошные механизированные рубки чреваты также большим количеством разнокачественных порубочных остатков, которые пока, из-за хозяйственной неорганизованности чрезвычайно редко удаляются с вырубленных участков. Наличие таких древесных остатков может способствовать развитию ряда патогенных форм микроорганизмов, например, фитопатогенных грибов, при активном разносе которых участки вырубки могут стать резервуаром инфекции для близко расположенных биогеоценозов.