Статья

Владимир Александрович Ананьев, к.с.-х.н., в.н.с. Института леса Карельского научного центра РАН (186910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11); iD ORCID: https://orcid.org/0009-0002-8245-5836; e-mail: ananyev@krc.karelia.ru
Алексей Николаевич Пеккоев, к.с.-х.н., с.н.с. Института леса Карельского научного центра РАН (186910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7881-1140; e-mail: pek-aleksei@list.ru
Светлана Ивановна Грабовик, к.б.н., н.с. Института биологии Карельского научного центра РАН (186910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11); iD ORCID: https://orcid.org/0009-0005-8453-2171; e-mail: grabovik@bio.krc.karelia.ru
Сергей Анатольевич Мошников, к.с.-х.н., в.н.с. Института леса Карельского научного центра РАН (186910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3415-728X; e-mail: moshniks@krc.karelia.ru
Мария Владимировна Медведева, к.б.н., Институт леса Карельского научного центра РАН (186910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2543-3123; e-mail: mariamed@mail.ru
Анна Владимировна Руоколайнен, к.б.н., с.н.с. Института леса Карельского научного центра РАН (186910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8885-5155; е-mail: annaruo@krc.karelia.ru
Варвара Михайловна Колесникова, к.б.н., доцент кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова (119992, Россия, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, строение 12); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2691-4911; e-mail: kolesnikovavm@my.msu.ru
Виктория Владимировна Грабеклис, выпускник кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова (119992, Россия, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, строение 12); iD ORCID: https://orcid.org/0009-0009-7698-8258; e-mail: grabeklisvv@gmail.com

Ананьев В.А., Пеккоев А.Н., Грабовик С.И., Мошников С.А., Медведева М.В., Руоколайнен А.В., Колесникова В.М., Грабеклис В.В. 2023. Динамика биоразнообразия на сплошном ветровале в коренных среднетаежных ельниках национального парка «Водлозерский» (Россия) // Nature Conservation Research. Заповедная наука. Т. 8(3). С. 75–93. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2023.024

Актуальность изучения биоты на участках массовых ветровалов обусловлена отсутствием достаточных знаний о динамике их флористического состава, свойств почв, лесовозобновления. Механизмы естественной динамики биогеоценозов после крупных нарушений важно исследовать в массивах таежных лесов. Целью данной работы было изучить влияние сплошного ветровала на динамику биоразнообразия в коренных среднетаежных ельниках. Исследование проведено на Северо-Западе России в национальном парке «Водлозерский», расположенном в Архангельской области и Республике Карелия в северотаежной и среднетаежной подзонах. На участке массового ветровала, произошедшего в 2000 г., была заложена серия постоянных пробных площадей. Последствия ветровала в лесных сообществах изучали, начиная с первого года образования ветровала, с периодичностью 2–5 лет. Исследования почвы были проведены в 2016 г. На пробных площадях производился перечет ветровальных деревьев по породам и ступеням толщины; учет естественного возобновления изучался на учетных площадях с подразделением по группам высот и по состоянию. Геоботанические описания напочвенного покрова выполнялись на постоянных площадях размером 1 × 1 м. Учет афиллофоровых грибов (Basidiomycetes) проводили по плодовым телам. На ненарушенных и нарушенных участках ветровала закладывали почвенные разрезы, делали прикопки, проводили морфологическое описание почв. Проанализированы данные 20-летних наблюдений по обследованию различных компонентов лесных растительных сообществ (древостоя, подроста, напочвенной растительности, дереворазрушающих грибов, почв). Установили, что через 16–20 лет после нарушения лесной экосистемы существенно изменилась породно-возрастная структура древостоя: происходит его омоложение. Лесовозобновление хвойных пород после ветровала в зеленомошной группе типов леса протекает успешно. К концу второго десятилетия в ельниках брусничных насчитывалось 4300 шт./0.01 км2 жизнеспособного подроста Picea abies (далее – ель), из которого 1500 шт./0.01 км2 относилось к категории крупного подроста. В чернично-сфагновом типе леса количество елового подроста достигало 8700 шт./0.01 км2, в том числе 2200 шт./0.01 км2 крупного подроста. Этого количества подроста достаточно для формирования в будущем сообществ с преобладанием ели. По мере восстановления лесных экосистем после ветровального воздействия происходило изменение биоразнообразия слагающих данный биоценоз компонентов, которое выражалось увеличением видового состава напочвенного покрова и грибных сообществ. На пробных площадях за годы исследований (2001–2021 гг.) выявили 83 вида афиллофоровых грибов, среди которых пять видов, занесенных в Красную книгу Республики Карелия и 22 индикаторных и специализированных вида для старовозрастных лесов. Наибольшее число видов дереворазрушающих грибов отмечено в период с 12 до 19 лет после ветровала. В почвах на нарушенных участках более выражены изменения свойств верхних горизонтов: снизилась кислотность почвы, возросло содержание углерода, стало более равномерным распределение азота по генетическим горизонтам, увеличилось содержание калия; также отмечено увеличение соотношения биогенных элементов (С/N) в минеральных горизонтах почв. Результаты исследования могут быть использованы при прогнозировании восстановления коренных ельников после катастрофических нарушений в условиях средней тайги.

афиллофоровые грибы, естественное возобновление, катастрофические нарушения, мониторинг, напочвенный покров, почва, Республика Карелия, таежные леса

Поступила: 13.03.2023. Исправлена: 28.06.2023. Принята к опубликованию: 04.07.2023.

Ананьев В.А., Грабовик С.И. 2011. Особенности формирования растительного покрова в среднетаежных коренных ельниках после сплошного ветровала // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. №4(117). С. 58–63.
Ананьев В.А., Раевский Б.В., Грабовик С.И. 2006. Коренные еловые леса Национального парка «Водлозерский»: структура, динамика и состояние // Водлозерские чтения: Естественнонаучные и гуманитарные основы природоохранной, научной и просветительской деятельности на охраняемых природных территориях Русского Севера. Петрозаводск: КарНЦ РАН. С. 88–93.
Ананьев В.А., Грабовик С.И., Руоколайнен А.В. 2018. Биологическое разнообразие растительности в коренных среднетаежных ельниках НП «Водлозерский» // Биологическое разнообразие лесных экосистем: состояние, сохранение и использование. Гомель: Изд-во Института леса НАН Беларуси. С. 13–16.
Андерссон Л., Алексеева Н.М., Кузнецова Е.С. 2009. Выявление и обследование биологически ценных лесов на Северо-Западе Европейской части России. Т. 2: Пособие по определению видов, используемых при обследовании на уровне выделов. СПб: Типография «Победа». 258 с.
Анучин Н.П. 1982. Лесная таксация. М.: Лесная промышленность. 552 с.
Басевич В.Ф., Дмитриев Е.А. 1979. Влияние вывалов деревьев на почвенный покров // Почвоведение. №9. С. 134–142.
Бобкова К.С., Галенко Э.П., Загирова С.В., Сенькина С.Н., Тужилкина В.В., Машика А.В., Патов А.И., Никонов В.В., Лукина Н.В., Исаева Л.Г. 2006. Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие, структура, функции. СПб.: Наука. 337 с.
Васенев И.И., Просвирина А.П. 1988. Влияние ветровальных нарушений на почвенный покров // Коренные темнохвойные леса южной тайги: (Резерват «Кологривский лес»). М.: Наука. С. 129–147.
Васенев И.И., Таргульян В.О. 1995. Ветровал и таежное почвообразование (режимы, процессы, морфогененез почвенных сукцессий). М.: Наука. 247 с.
Воробьева Л.А. 1998. Химический анализ почв. М.: Издательство МГУ. 272 с.
Гоголев А.И., Таргульян В.О. 1994. Переходные горизонты почв с глинисто-дифференцированным профилем как результат процессов педогенной дифференциации // Почвоведение. №6. С. 5–14.
Грабовик С.И., Ананьев В.А. 2008. Структура и формирование растительного покрова в ненарушенных ельниках и после сплошного ветровала // Труды Карельского научного центра РАН. №12. С. 9–13.
Дыренков С.А. 1984. Структура и динамика таежных ельников. Л.: Наука. 176 с.
Завалишин С.И., Патрушев В.Ю. 2014. Изменения морфологии дерново-подзолистых почв ленточных боров Алтайского края в результате ветровала // Лесной вестник. Т. 18(1). С. 161–164.
Исаев А.С., Суховольский В.Г., Бузыкин А.И., Овчинникова Т.М. 2008. Сукцессионные процессы в лесных сообществах: модели фазовых переходов // Хвойные бореальной зоны. Т. 25(1–2). С. 9–16.
Крышень А.М. 2006. Растительные сообщества вырубок Карелии. М.: Наука. 262 с.
Кузнецов О.Л. (ред.). 2020. Красная книга Республики Карелия. Белгород: Константа. 448 с.
Лойко С.В., Бобровский М.В., Новокрещенных Т.А. 2013. Признаки ветровального морфогенеза в фоновых почвах черневой тайги (на примере Томь-Яйского междуречья) // Вестник Томского государственного университета. Биология. №4(24). С. 20–35.
Морозова Р.М. 1991. Лесные почвы Карелии. Л.: Наука. 184 с.
Мочалов С.А. 2002. Глобальное изменение климата и проблемы лесной экологии // Известия Уральского государственного университета. №23. С. 48–53.
Полевой А.В., Щербаков А.Н., Хумала А.Э., Налдеев Д.Ф. 2006. Вспышка короеда-типографа (Ips typographus L.) как одно из последствий массового ветровала в Национальном парке «Водлозерский» // Водлозерские чтения: Естественнонаучные и гуманитарные основы природоохранной, научной и просветительской деятельности на охраняемых природных территориях Русского Севера. Петрозаводск: КарНЦ РАН. С. 96–102.
Предтеченская О.О., Руоколайнен А.В. 2014. Грибы НП «Водлозерский» (Республика Карелия) // Грибные сообщества лесных экосистем. Т. 4. М.; Петрозаводск: КарНЦ РАН. С. 76–88.
Пукинская М.Ю. 2014. К методике изучения естественных нарушений в еловых лесах по дендрохронограммам // Ботанический журнал. Т. 99(6). С. 690–701.
Раевский Б.В., Тарасенко В.В., Ананьев В.А. 2010. К вопросу о количественной оценке степени повреждения лесов НП «Водлозерский» // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. №2. С. 47–51.
Руоколайнен А.В., Коткова В.М. 2018. Новые сведения об афиллофоровых грибах Basidiomycota) Национального парка «Водлозерский» // Труды Карельского научного центра РАН. №8. С. 126–131. DOI: 10.17076/bg745
Скворцова Е.Б., Уланова Н.Г., Басевич В.Ф. 1983. Экологическая роль ветровалов. М.: Лесная промышленность. 192 с.
Смирнова О.В. Бобровский М.В., Ханина Л.Г., Смирнов В.Э. 2006. Биоразнообразие и сукцессионный статус старовозрастных темнохвойных лесов Европейской России // Успехи современной биологии. Т. 126(1). С. 27–49.
Стороженко В.Г. 2021. Сукцессионная динамика коренных разновозрастных ельников Европейской России // Вопросы лесной науки. Т. 4(3). С. 113–133. DOI: 10.31509/2658-607x-202143-89
Стороженко В.Г., Быков А.В., Бухарева О.А., Петров А.В. 2018. Устойчивость лесов. Теория и практика биогеоценотических исследований. М.: Товарищество научных изданий КМК. 171 с.
Сукачев В.Н. (ред.) 1966. Программа и методика биогеоценологических исследований. М.: Наука. 366 с.
Тонконогов В.Д. 2010. Автоморфное почвообразование в тундровой и таежной зонах Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева. 304 с.
Уланова Н.Г. 2018. Основные тренды динамики биоразнообразия после природных и антропогенных «катастроф» в ельниках европейской части России // Экология и география растений и растительных сообществ. Екатеринбург: Издательство Уральского университета. С. 968–971.
Федоренко С.И. 2000. Особенности естественного разложения древесины комплексом ксилофильных сообществ на ветровальниках в южной и средней тайге Среднего Урала // Последствия катастрофического ветровала для лесных экосистем. Екатеринбург. С. 86–93.
Шишов Л.Л., Тонконогов В.Г., Лебедева И.И., Герасимова М.И. 2004. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена. 342 с.
Ananyev V.A., Timofeeva V.V., Kryshen A.M., Pekkoev A.N., Kostina E.E., Ruokolainen A.V., Moshnikov S.A., Medvedeva M.V., Polevoy A.V., Humala A.E. 2022. Fire Severity Controls Successional Pathways in a Fire-Affected Spruce Forest in Eastern Fennoscandia // Forests. Vol. 13(11). Article: 1775. DOI: 10.3390/f13111775
Berglund H., Kuuluvainen T. 2021. Representative boreal forest habitats in northern Europe, and a revised model for ecosystem management and biodiversity conservation // Ambio. Vol. 50(5). P. 1003–1017. DOI: 10.1007/s13280-020-01444-3
Coote L., Dietzsch A.C., Wilson M.W., Graham C.T., Fuller L., Walsh A.T., Irwin S., Kelly D.L., Mitchell F.J.G., Kelly T.C., O'Halloran J. 2013. Testing indicators of biodiversity for plantation forests // Ecological Indicators. Vol. 32. P. 107–115. DOI: 10.1016/j.ecolind.2013.03.020
Crișan V.E., Dincă L.C., Oneț A., Bragă C.I., Enescu R.A., Teușdea A.C., Oneț C. 2021. Impact of windthrows disturbance on chemical and biological properties of the forest soils from Romania // Environmental Engineering and Management Journal. Vol. 20(7). P. 1163–1172.
Dick R.P. 1997. Soil enzyme activities as integrative indicators of soil health // Biological Indicators of Soil Health. Wellingford: CAB International. P. 121–156.
Dynesius M., Gibb H., Hjältén J. 2010. Surface Covering of Downed Logs: Drivers of a Neglected Process in Dead Wood Ecology // PLoS ONE. Vol. 5(10). Article: e13237. DOI: 10.1371/journal.pone.0013237
Girard F., De Grandpré L., Ruel J.C. 2014. Partial windthrow as a driving process of forest dynamics in old-growth boreal forests // Canadian Journal of Forest Research. Vol. 44(10). P. 1165–1176. DOI: 10.1139/cjfr-2013-0224
Hodgetts N.G., Söderström L., Blockeel T.L., Caspari S., Ignatov M.S., Konstantinova N.A., Lockhart N., Papp B., Schröck C., Sim-Sim M., Bell D., Bell N.E., Brom H.H., Bruggeman-Nannenga M.A., Brugués M., Enroth J., Flatberg K.I., Garilleti R., Hedenäs L., Holyoak D.T., Hugonnot V., Kariyawasam I., Köckinger H., Kučera J., Lara F., Porley R.D. 2020. An annotated checklist of bryophytes of Europe, Macaronesia and Cyprus // Journal of Bryology. Vol. 42(1). P. 1–116. DOI: 10.1080/03736687.2019.1694329
Jelonek T., Tomczak A., Pazdrowski W. 2014. Wybrane wskaźniki stabilności drzew w drzewostanach sosnowych narażonych na wiatr // Studia i Materiały Centrum Edukacji Przyrodniczo-Leśnej. Vol. 39B. P. 35–45.
Johnson D.L., Keller E.A., Rockwell T.K. 1990. Dynamic pedogenesis: new views on some key soil concepts, and a model for interpreting Quaternary soils // Quaternary Research. Vol. 33(3). P. 306–319. DOI: 10.1016/0033-5894(90)90058-S
Jönsson M.T., Edman M., Jonsson B.G. 2008. Colonization and extinction patterns of wood-decaying fungi in a boreal old-growth Picea abies forest // Journal of Ecology. Vol. 96(5). P. 1065–1075. DOI: 10.1111/j.1365-2745.2008.01411.x
Junninen K., Similä M., Kouki J., Kotiranta H. 2006. Assemblages of wood-inhabiting fungi along the gradients of succession and naturalness in boreal pine-dominated forests in Fennoscandia // Ecography. Vol. 29(1). P. 75–83. DOI: 10.1111/j.2005.0906-7590.04358.x
Kulmala L., Aaltonen H., Berninger F., Kieloaho A.J., Levula J., Bäck J., Hari P., Kolari P., Korhonen F.J., Kulmala M., Nikinmaa E., Pihlatie M., Vesala T., Pumpanen J. 2014. Changes in biogeochemistry and carbon fluxes in a boreal forest after the clear-cutting and partial burning of slash // Agricultural and Forest Meteorology. Vol. 188. P. 33–44. DOI: 10.1016/j.agrformet.2013.12.003
Lewis M.E. 1991. Windfall disturbance in a piedmont uplands forest // Southeastern Geographer. Vol. 31(1). P. 1–14. DOI: 10.1353/sgo.1991.0004
Martin M., Girona M.M., Morin H. 2020. Driving factors of conifer regeneration dynamics in eastern Canadian boreal old-growth forests // PLoS ONE. Vol. 15(7). Article: e0230221. DOI: 10.1371/journal.pone.0230221
McCarthy J. 2001. Gap dynamics of forest trees: a review with particular attention to boreal forests // Environmental Reviews. Vol. 9(1). P. 1–59. DOI: 10.1139/a00-012
Müller J., Ulyshen M., Seibold S., Cadotte M., Chao A., Bässler C., Vogel S., Hagge J., Weiß I., Baldrian P., Tláskal V., Thorn S. 2020. Primary determinants of communities in deadwood vary among taxa but are regionally consistent // Oikos. Vol. 129(10). P. 1579–1588. DOI: 10.1111/oik.07335
Oberle B., Lee M.R., Myers J.A., Osazuwa-Peters O.L., Spasojevic M.J., Walton M.L., Young D.F., Zanne A.E. 2020. Accurate forest projections require long-term wood decay experiments because plant trait effects change through time // Global Change Biology. Vol. 26(2). P. 864–875. DOI: 10.1111/gcb.14873
Økland B., Bakke A., Hågvar S., Kvamme T. 1996. What factors influence the diversity of saproxylic beetles? A multiscaled study from a spruce forest in southern Norway // Biodiversity and Conservation. Vol. 5(1). P. 75–100. DOI: 10.1007/BF00056293
Petukhov I.N., Nemchinova A.V. 2015. Windthrows in forests of Kostroma oblast and neighboring lands in 1984–2011 // Contemporary Problems of Ecology. Vol. 8(7). P. 901–908. DOI: 10.1134/S1995425515070094
POWO. 2023. Plants of the World Online. Kew: Royal Botanic Gardens. Available from http://www.plantsoftheworldonline.org/
Rajala T., Tuomivirta T., Pennanen T., Mäkipää R. 2015. Habitat models of wood-inhabiting fungi along a decay gradient of Norway spruce logs // Fungal Ecology. Vol. 18. P. 48–55. DOI: 10.1016/j.funeco.2015.08.007
Ruokolainen A., Shorohova E., Penttilä R., Kotkova V., Kushnevskaya H. 2018. A continuum of dead wood with various habitat elements maintains the diversity of wood-inhabiting fungi in an old-growth boreal forest // European Journal of Forest Research. Vol. 137(5). P. 707–718. DOI: 10.1007/s10342-018-1135-y
Šamonil P., Král K., Hort L. 2010. The role of tree uprooting in soil formation: a critical literature review // Geoderma. Vol. 157(3–4). P. 65–79. DOI: 10.1016/j.geoderma.2010.03.018
Sanginés de Cárcer P., Mederski P.S., Magagnotti N., Spinelli R., Engler B., Seidl R., Eriksson A., Eggers J., Bont L.G., Schweier J. 2021. The Management Response to Wind Disturbances in European Forests // Current Forestry Reports. Vol. 7(4). P. 167–180. DOI: 10.1007/s40725-021-00144-9
Siitonen J., Penttilä R., Kotiranta H. 2001. Coarse woody debris, polyporous fungi and saproxylic insects in an old-growth spruce forest in Vodlozero National Park, Russian Karelia // Ecological Bulletins. Vol. 49. P. 231–242.
Swanson M.E., Franklin J.F., Beschta R.L., Crisafulli C.M., DellaSala D.A., Hutto R.L., Lindenmayer D.B., Swanson F.J. 2011. The forgotten stage of forest succession: early-successional ecosystems on forest sites // Frontiers in Ecology and the Environment. Vol. 9(2). P. 117–125. DOI: 10.1890/090157
Taeroe A., de Koning J.H., Löf M., Tolvanen A., Heiðarsson L., Raulund-Rasmussen K. 2019. Recovery of temperate and boreal forests after windthrow and the impacts of salvage logging. A quantitative review // Forest Ecology and Management. Vol. 446. P. 304–316. DOI: 10.1016/j.foreco.2019.03.048
Thorn S., Bässler C., Brandl R., Burton P.J., Cahall R., Campbell J.L., Castro J., Choi C.Y., Cobb T., Donato D.C., Durska E., Fontaine J.B., Gauthier S., Hebert C., Hothorn T., Hutto R.L., Lee E.J., Leverkus A.B., Lindenmayer D.B., Obrist M..K, Rost J., Seibold S., Seidl R., Thom D., Waldron K., Wermelinger B., Winter M.B., Zmihorski M., Müller J. 2018. Impacts of salvage logging on biodiversity: a meta-analysis // Journal of Applied Ecology. Vol. 55(1). P. 279–289. DOI: 10.1111/1365-2664.12945
Ulanova N.G. 2000. The effects of windthrow on forests at different spatial scales: a review // Forest Ecology and Management. Vol. 135(1–3). P. 155–167. DOI: 10.1016/S0378-1127(00)00307-8
Vanha-Majamaa I., Lilja S., Ryömä R., Kotiaho J.S., Laaka-Lindberg S., Lindberg H., Puttonen P., Tamminen P., Toivanen T., Kuuluvainen T. 2007. Rehabilitating boreal forest structure and species composition in Finland through logging, dead wood creation and fire: the EVO experiment // Forest Ecology and Management. Vol. 250(1–2). P. 77–88. DOI: 10.1016/j.foreco.2007.03.012
Wasak K., Klimek B., Drewnik M. 2020. Rapid effects of windfall on soil microbial activity and substrate utilization patterns in the forest belt in the Tatra Mountains // Journal of Soils and Sediments. Vol. 20(2). P. 801–815. DOI: 10.1007/s11368-019-02439-8
USS Working Group WRB. 2015. World reference base for soil resources 2014, Update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Report №106. Rome: FAO. 192 p.
Yang S., Limpens J., Sterck F.J., Sass-Klaassen U., Cornelissen J.H.C., Hefting M., van Logtestijn R.S.P., Goudzwaard L., Dam N., Dam M., Veerkamp M.T., van den Berg B., Brouwer E., Chang C., Poorter L. 2021. Dead wood diversity promotes fungal diversity // Oikos. Vol. 130(12). P. 2202–2216. DOI: 10.1111/oik.08388