Травяная стадия сукцессии после вырубки еловых лесов как важный этап всплеска видового разнообразия

Авторы:

Каплевский А. А., Уланова Н. Г.

Ключевые слова: вспышка численности короеда-типографа, ельник зеленчуковый, вырубка леса, динамика растительности, сукцессии, видовое разнообразие

Аннотация

На примере ельника зеленчукового в зоне хвойно-широколиственных лесов Московской области выявлены отличия в динамике общего числа видов растений между сообществом, формирующемся в результате сплошной санитарной вырубки сухостоя ели после гибели от короеда-типографа, и исходным лесным фитоценозом. Мониторинговые наблюдения, проведенные в течение 7 лет на постоянных пробных площадях, выявили, что после сплошной вырубки фиторазнообразие исследуемого ельника быстро возрастало во время травяной стадии сукцессии на второй год после гибели древостоя, достигало пика на третий и постепенно снижалось за счет смыкания подроста и подлеска и усиления конкуренции с его стороны. Увлечение видового разнообразия происходило вследствие небольшого увеличения числа лесных видов и вселения многих луговых, сорных, сорно-луговых, сорно-лесных и даже болотных растений. Доля лесных видов в сообществе при этом сокращалась в два раза. Причина этих изменений — появление разнообразия микроусловий из-за рубки и вывоза стволов и временное снятие конкуренции за минеральное питание и свет со стороны древостоя, подроста и подлеска.

Список литературы

Геникова Н. В., Крышень А. М. Динамика напочвенного покрова северотаежного ельника черничного в первые годы после рубки // Ботанический журнал. 2018. Т. 106. № 3. C. 364–381.
Дымов А. А. Влияние сплошных рубок в бореальных лесах России на почвы (обзор) // Почвоведение. 2017. № 7. С. 787–798.
Крышень А. М. Растительные сообщества вырубок Карелии. М.: Наука, 2006. 262 с.
Маслов А. Д., Комарова И. А., Котов А. С. Динамика размножения короеда-типографа в Центральной России в 2010–2013 гг. и прогноз на 2014 г. // Лесохоз. информация. 2014. Т. 1. С. 38–46.
Миркин Б. М., Наумова Л. Г., Мартыненко В. Б., Широких П. С. Вклад синтаксономии на основе подхода Браун-Бланке в изучение сукцессий растительных сообществ // Экология. 2015. Т. 4. C. 243–248.
Уланова Н. Г. Восстановительная динамика растительности сплошных вырубок и массовых ветровалов в ельниках южной тайги (на примере европейской части России). Автореф. дис. … докт. биол. наук. М., 2006. 46 с.
Уланова Н. Г. Основные тренды динамика биоразнообразия после природных и антропогенных «катастроф» в ельниках европейской части России // Вестн. Тверского гос. ун-та. Сер. биология и экология. 2018. T. 3. С. 317–335.
Уланова Н. Г., Чередниченко О. В. Механизмы сукцессий растительности сплошных ветровалов южнотаежных ельников // Известия Самарского НЦ РАН. 2012. T. 14. № 1 (5). C. 1399–1402.
Уланова Н. Г., Жмылев П. Ю., Елумеева Т. Г., Федосов В. Э. Методы анализа флористического состава и функционального разнообразия растительных сообществ. Учебное пособие. М.: МАКС Пресс, 2023. 137 с.
Blair D. P., McBurney L. M., Blanchard W., Banks, S. C., Lindenmayer D. B. Disturbance gradient shows logging affects plant functional groups more than fire // Ecology Applications. 2016. Vol. 26. P. 2280–2301.
Fischer A., Fischer H. S., Kopecký M., Macek M., Wild J. Small changes in species composition despite stand-replacing bark beetle outbreak in Picea abies mountain forests // Canadian Journal of Forest Reserch. 2015. Vol. 45 P. 1–8.
Fornwalt P. J., Rhoades Ch. C., Hubbard R. M., Harris R. L., Faist A. M., Bowman W. D. Short-term understory plant community responses to salvage logging in beetle-affected lodgepole pine forests // Forest Ecology and Management. 2018. Vol. 409. P. 84–93.
Godefroid S., Rucquoij S., Koedam N. To what extent do forest herbs recover after clearcutting in beech forest? // Forest Ecology and Management. 2005. Vol. 210 P. 39–53.
Hlásny T., Krokene P., Liebhold A., Montagné-Huck C., Müller J., Qin H., Viiri H. Living with bark beetles: impacts, outlook and management options // From science to policy. 2019. Vol. 8. European Forest Institute.
Holeska J. Relationship between field-layer vegetation and canopy openings in a Carpathian subalpine spruce forest // Plant Ecology. 2003. Vol. 168. P. 57–67.
Kolb T. E., Fettig C. J., Ayres M. P., Bentz B., Hicke J. A., Mathiasen R., Stewart J. E., Weed A. S. Observed and anticipated impacts of drought on forest insects and diseases in the United States // Forest Ecology and Management. 2016. Vol. 380. P. 321–334.
Lehnert L. W., Bässler C., Brandl R., Burton P. J., Müller J. Conservation value of forests attacked by bark beetles: highest number of indicator species is found in early successional stages // Journal for Nature Conservation. 2013. Vol. 21. No 2. P. 7–104.
Marini L., Økland B., Jönsson A. M. et al. Climate drivers of bark beetle outbreak dynamics in Norway spruce forests // Ecography. 2017. Vol. 40. No 12. P. 1426–1435.
R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Accessed at: https://www.R-project.org (accessed on: 19.09.2023).
Reilly M. J., Wimberly M. C., Newell C. L. Wildfire effects on plant species richness at multiple spatial scales in forest communities of the southern Appalachians // Journal of Ecology. 2006. Vol. 94 (1). P. 118–130.
Swanson M. E., Franklin J. F., Beschta R. L. et al. The forgotten stage of forest succession: early-successional ecosystems on forest sites // Frontiers in Ecology and the Environment. 2011. Vol. 9. No 2. P. 117–125.
Thorn S., Bassler C., Brandl R. et al. Impacts of salvage logging on biodiversity: A meta-analysis // Journal of Applied Ecology. 2018. Vol. 55. P. 279–289.
Ulanova N. G. The effects of windthrow on forests at different spatial scales: a review // Forest Ecology and Management. 2000. Vol. 135. No 1–3. P. 155–167.
Waldron K., Ruel J., Gauthier S., De Grandpré L., Peterson C. J. Effects of post-windthrow salvage logging on microsites, plant composition and regeneration // Applied Vegetation Science. 2014. Vol. 17. No 2. P. 323–337.
Winter M.-B., Bässler C., Bernhardt-Römermann M., Krah F.-S., Schaefer H., Seibold S., Müller J. On the structural and species diversity effects of bark beetle disturbance in forests during initial and advanced early-seral stages at different scales // European Journal of Forest Research. 2017. Vol. 136. P. 357–373.
Winter M.-B., Ammer C., Baier R., Donato D. C., Seibold S., Müller J. Multi-taxon alpha diversity following bark beetle disturbance: evaluating multi-decade persistence of a diverse early-seral phase // Forest Ecology and Management. 2015. Vol. 338. P. 32–45.

Grass stage of succession as the key step of biodiversity increase after salvage logging

Authors:

Kaplevsky A. A., Ulanova N. G.

Keywords: bark beetle outbreaks, spruce forests, salvage logging, vegetation dynamics, succession, species richness

Abstract

We studied the spruce forest in the zone of coniferous-broadleaved forests of the Moscow region, affected by an outbreak of typograph bark beetle. Dynamics of understory plant species richness was fundamentally different after stand salvage logging following beetle outbreaks. Monitoring observations of plant communities during 7 years on permanent sample plots revealed the main feature of the plant species succession after clear felling. For the first 6 years succession passed through the herb and the shrub stages with a sharp increase in species and structural diversity of plant communities. Only in the forest stage the species composition characteristic of the forest was likely restored. The species richness increase rapidly during the grass stage of succession in the second year after the death of the stand, reaches a peak in the third and gradually decreases due to the closure of understory and increased competition on its part. The increase in species diversity occurs due to a small increase in the number of forest species and the rapid introduction of a number of meadow, weed, weed-meadow, weed-forest and even swamp plants. At the same time, the share of forest species in the community decreases. The reason for these changes is the diversity of micro-conditions due to logging and removal of trees and the temporary decrease of competition for mineral nutrition and light from the tree stand and understory.