Практические советы

Использование фитоиндикационного метода осложнено тем, что на растительность воздействуют и хозяйственная деятельность человека, и колебания климата, и погодные аномалии, и современные склоновые процессы, и неотектонические проявления, и взаимоотношения внутри фитоценоза. Выделить же какой-то основной, преобладающий процесс весьма трудно, выбор будет субъективным.

Поэтому, не забывая о том, что на каждую травинку одновременно воздействуют десятки факторов и процессов и реакция ее может быть однотипной на многие из них, попробуем перечислить способы их фитоиндикации раздельно.

Распространение растений-пионеров после гибели или перестройки предшествующих им растительных сообществ очень часто бывает связано с эпизодически действующими процессами, как внешними, экзогенными, так и внутренними, эндогенными. При этом существует возможность неправильной оценки интенсивности этих процессов. Например, отложения одного и того же селя в высокогорье останутся не заросшими растительностью и будут казаться недавними, а среди леса этот же сель будет казаться старым, так как за два-три десятилетия покроется древесными зарослями.

Эпизодические процессы отражаются на деревьях и кустарниках обычно поломами ветвей, наклоном основной оси дерева; на их стволах часто можно заметить шрамы, подсушины. В годичных слоях типично отложение то концентрических колец, то асимметричных, вследствие чего образуется так называемая прожилковая крень. При повале лиственных деревьев, особенно березы, рябины, ольхи, ивы, типично образование вертикальных побегов, которые начинают расти от основного ствола в первый же год из так называемых "спящих" почек. По возрасту этих побегов можно точно установить, когда дерево было повалено, и таким образом продатировать процесс, вызвавший это явление. Нередко сход селей, сильный паводок, лавина уничтожают лес. На лишенных растительности отложениях быстро поселяются березы и сосны. А потом по возрасту этих лесов можно судить о времени уничтожения предшествующего леса. При этом если по вертикальным побегам можно установить точный год, то по поколениям деревьев этого нельзя сделать, так как семена могли прорасти и в первый же год, и через десятилетие.

При сходе лавин с интервалами в десятилетия выбиваются молодые деревья

Лавины и сели являются типичными процессами, воздействующими на растительность с интервалами самой разной продолжительности - от дней и недель до столетий и тысячелетий. Фитоиндикацию лавинной деятельности можно разделить на несколько этапов.

На первом этапе выявляются места повышенной снежности. Это криволесья, стланики, красочные разнотравные луга. В таких местах, если есть уклон, всегда возможен сход небольших лавин и сползание снега. Лишь в некоторых случаях это приводит к полому молодых деревьев и кустарников, сносу мелких строений и изгородей. Аналогичные явления возможны и в редкостойных лесах.

Столетний сосняк, разросшийся на отложениях селя конца XIX в.

Условия рельефа в подобных местах вызывают перераспределение снежных масс и определяют участки схода более крупных лавин. Растительность там, обладая всеми чертами растительности заснеженных местообитаний, имеет и ряд существенных отличий, прежде всего снижение вертикальных поясов. Но наряду с этим вертикальные пояса могут быть подняты и выше своего предела. Так, криволесья в местах схода лавин заходят в лесной пояс и поднимаются выше, в пояс альпийских лугов, в места надува снега и возможного схода лавин. Отделение мест схода лавин от участков сползания снегов - второй этап работы, требующий большого опыта и знания местности.

На третьем этапе выявляется частота схода лавин. Определение частоты схода лавин производится прежде всего по растительным сообществам. При произрастании, например, трав-пионеров можно говорить о регулярно сходящих грунтовых лавинах; луга, стланики, криволесья свидетельствуют о регулярном сходе лавин по снежной толще, а не по грунту. Для мест схода лавин с интервалами от нескольких до 10 - 20 лет характерно наличие поломов, вертикальных побегов семенного и порослевого происхождения. Для того чтобы установить время схода последних лавин, необходимы такие дендрохронологические исследования, как определение на спилах возраста вертикальных побегов, прожилковой крени, следов сбитостей и пр. На следующем этапе основное внимание уделяется редко-действующим лавинам. Выявление редкодействующих, катастрофических лавин, зачастую не имеющих явных следов лавинной деятельности, производится исключительно дендрохронологическим методом.

Для таких участков, как дорожные трассы, строительные площадки, стационары, где нужны и количественные показатели лавинной деятельности, возможен и пятый этап - установление конкретной границы самой лавины и ее воздушной волны, определение силы удара, защитной роли растительности при сходе лавин и сползании снежной толщи.

Разрушительные сели, внедряющиеся в леса, после остановки очень быстро заселяются растениями. Дружные всходы сосен и берез по селевым валам местами напоминают хорошо засеянные грядки. Растительный покров в долине р. Шхельды был уничтожен совершенно. При действии лавин растительность полностью не уничтожается, и флористический состав ее значительно богаче.

В местах, где формируются лавины, где зимой высокая заснеженность, летом простираются великолепные луга. А в очагах зарождения селей растительность, наоборот, находится в угнетенном состоянии из-за эрозионного смыва, накопления рыхлообломочного материала. Зоны исследования лавин и селей имеют много общего - растительность здесь либо отсутствует (или представлена пионерными группировками), либо носит следы поломов. Лавины воздействуют на широкую полосу, где растительность представлена стланиками и криволесьями, и лишь в центральной части растительность отсутствует. Очень важным признаком таких мест является отсутствие деревьев. Выход зимой людей на подобные места может привести к нарушению равновесия, "подсечке лавины" и даже к человеческим жертвам. Места разгрузки селей, остановки лавин выделяются лесами разного возраста, которые чередуются с лугами, травами-пионерами; летом здесь всегда очень живописно.

Таким образом, для индикации селей может быть результативна и дендрохронология, и лихенометрия, и анализ сукцессионных смен растительности. Для изучения наиболее интересна дендрохронология редкодействующих лавин, а также выявление заснеженных территорий, подвергающихся систематическому сходу лавин по характерным сообществам - стланикам, криволесьям, высокотравным красочным лугам.

Действие оползней проявляется прежде всего в образовании "пьяного леса", состоящего из деревьев, имеющих разный наклон. Но бывают случаи, когда, не изменив наклона, вместе с оползнем сползают целые массивы леса. Фитоиндикация оползней заключается в выявлении участков склонов с группами необычно наклоненных деревьев, на спилах которых прослеживается прожилковая крень. Местами по мелким оползням произрастают травы-пионеры. Если раскопать ствол ивы на приречных песчаных валах, то можно обнаружить у нее несколько поясов с обильно разросшимися корнями. Каждый такой пояс соответствует временному положению поверхности. Совсем другая картина - при смыве или выдувании песков, когда ярусы высохших корней свисают вдоль ствола, указывая на былые уровни песка. Подобное можно увидеть и на склонах. Обнаженные корни всегда свидетельствуют об отрицательном балансе грунтов, а занесенные до сучьев деревья - о положительном. И то и другое не зависит от постоянства проявления процессов.

Для датирования обвалов наиболее полезна лихенометрия, но если обвал произошел в лесном массиве, то это можно проследить и по следам сбоя на стволах деревьев.

Ледники можно продатировать и лихенометрическим и дендрохронологическим способами, а также по растительности в целом. Наступающие ледники окружены растениями-пионерами, по каменистым глыбам морен разрастаются лишайники.

На вулканах, уничтожающих при извержении все живое, наблюдается быстрое появление пионерной растительности после стабилизации лавы. Это относится даже к вулканам, находящимся на островах.

Неотектонические трещины, разломы, обвалы можно продатировать лихенометрически, хотя последние исследования выявили возможности применения и дендрохронологии^*.

^* (Ружич В. В., Саньков В. А., Днепровский Ю. И. Дендрохронологическое датирование сейсмогенных разрывов в Становом нагорье. - Геология и геофизика, № 8. Новосибирск, 1982. )

Обычно мы обращаем внимание на склоны лишь тогда, когда там случаются какие-нибудь чрезвычайные происшествия - обвалы, оползни, лавины, всякий раз пытаясь выяснить, как часто могут происходить эти неприятные явления. Но мы пока еще очень мало знаем о жизни "спокойных" склонов. И растения могут помочь в их изучении. Например, на одном совершенно устойчивом (на первый взгляд) склоне Ленинских гор в Москве, заросшем густым лесом, одна липа "ухитрилась" съехать вниз вместе с грунтом более чем на 10 м и продолжала зеленеть. Никто, возможно, и не заметил бы этого смещения, если бы она не сломала забор. В поисках "хулигана", разрушившего забор, случайно обратили внимание на липу. Проследив ее путь от места отрыва, установили "виновность" дерева.

Растительный покров, приспособившийся в процессе долговременной эволюции к постоянным, систематически действующим процессам, может служить индикатором этих процессов. Достаточно напомнить, что красочные высокотравные луга в горах с аконитами, гречиш-кой, аквилегиями обязаны своим существованием постоянно сходящим зимой лавинам, мешающим развитию лесов. Не менее живописны ковры из темно-зеленых листьев мать-и-мачехи, или заросли бобовых с малиновыми, белыми, синими, желтыми цветами, или поляны с розовым иван-чаем, разросшимся на склонах только там, где постоянно сползают верхние толщи грунтов.

Чаще перемещение грунтов на склонах проходит как бы исподволь, ниже верхнего слоя, скрепленного корнями растительности. Если для того, чтобы разорвать дернину трав, требуется немалая сила, то для того, чтобы разорвать корни деревьев, нужно усилие в тонны. Не вдаваясь в терминологические тонкости, можно сказать, что травы-пионеры в этом случае не могут, служить индикаторами, так как нарушения растительного покрова не происходит. А вот деревья с саблеобразными стволами, согнутыми вниз по склону, и постоянным отложением асимметричных годичных колец - верный признак подобных мест. Можно даже ориентировочно установить мощность сползающих верхних слоев на таких склонах по величине грунта, накопившегося над основанием дерева за время его жизни. Так, подсчеты на склонах Подмосковья и Центрального Кавказа показали, что слой сносимого грунта колеблется в пределах 3 - 5 мм в год. На многих склонах деревья медленно сползают вниз. Это происходит словно бы "незаметно" и для самого дерева. А если мы захотим это выяснить, то, раскопав корневые системы таких деревьев, убедимся, что они как бы отстают от дерева и вытянуты вверх по склону.

Свойство постоянно действующих процессов преобразовывать стволы и кроны -деревьев издавна используется человеком. Наверное, стоит упомянуть в связи с этим о достоинствах и красоте древесины карельской березы, тысячелетиями создаваемых действием резких северных ветров и сползанием снегов. Высокие стройные лесные березки, очутившись на краю леса, вдруг становятся низкими, ветвистыми, с многочисленными побегами, отходящими от основания ствола; они словно желают закрыть вход в лес. А ведь это просто зимняя поземка, надувы снега формируют "на свой вкус" форму деревьев по кромке леса.

В лесотундре единично растущим деревьям приходится бороться с зимними ветрами и потоками переносимого ими снега в одиночку. И нередко можно увидеть деревья с коленчатым изгибом на стволе. По этому изгибу летом можно определить высоту снежного покрова и направление ветров, так как вогнутость изгиба обращена в сторону этих ветров. Так появляются "ели в юбках". Под прикрытием снежного покрова еловые ветви сохраняются зелеными и густыми. Летом такая ель кажется одетой в "юбку-клеш", выше которой следует "талия" без ветвей с корой, ободранной поземкой, а уже выше идут обычные еловые ветви. Еловая "юбка" - своеобразный показатель высоты снежного покрова. А следы "шлифовки" на стволе указывают преобладающее направление зимних ветров.

Постоянное действие ветров, особенно сильных, в горах создает флагообразную форму крон, хорошо знакомую всем по соснам, однобокие кроны которых часто рисуют художники. Примечательно, что кроны деревьев фиксируют не только основные ветровые потоки, но и завихрения, возникающие в ветровой тени за гребнем. В таких случаях кроны деревьев направлены в противоположную сторону относительно ствола. Такие смены направления ветров и строения крон происходят на протяжении десятков и сотен метров. Для сосен, выходящих на верхний предел лесов на Кавказе, типична форма кроны, словно повернутая от вершины горы независимо от направления к основным воздушным потокам. Это связано с тем, что с вершины опускаются вниз, в долину, переваливающиеся через хребты и самые сухие, почти феновые летние ветры, и холодные зимние воздушные массы. И поэтому сосны напоминают человека, повернувшегося спиной к неприятному ветру и пригнувшего голову. Повсюду направление "флагов" крон - прекрасные указатели ветров. На спилах таких флагообразных деревьев все годичные кольца асимметричны.

Постоянным процессом на склонах гор является и сползание снежных толщ зимой. Деревья и кустарники прекрасно приспосабливаются к этому, приобретая форму стлаников и криволесий. Березовые криволесья повсеместно приурочены к заснеженным склонам со сползающими снежными толщами. На Карпатах, например, в таких местах расположились заросли ольхи зеленой. Огромные пространства Сибири заняты кедровыми стланиками, забирающимися на самые заснеженные склоны гор. Один из примечательных стлаников - рододендрон - без снежного укрытия погибает. Поэтому на Западном Кавказе лавровишня и рододендрон четко указывают на самые заснеженные места. Гибель этих зарослей свидетельствует о снижении заснеженности в течение нескольких лет.

Изогнутость ствола у основания высоких деревьев на склонах тоже бывает следствием давления сползающих снежных толщ, похожую форму приобретают они и при движении грунтов.

Плоскостная эрозия выражается в общем "угнетенном" виде растительного покрова, в его низкой сомкнутости, в ослабленной жизнеспособности. На таких склонах развиты дерновинные злаки, корни которых при выпадении осадков омываются струйками воды. В промоинах поселяются травы-пионеры. У деревьев, кустарников, многолетних трав корни обнажаются. Для таких мест характерны ступенчатость, микротеррасированность, создаваемые дерновинными злаками, наползающими сверху на нижних соседей.

Речная боковая эрозия, действие волноприбойных сил озер и морей выражаются в завале деревьев в сторону действия разрушающей силы и в обнажении корней растущих деревьев.

Карст, термокарст, суффозия часто совершенно не выражаются в травостое, приспосабливающемся к постепенно изменяющимся условиям. Однако деревья нередко заваливаются, и по годам развития асимметричных колец можно установить, когда произошел провал.

Неотектонические понижения на равнинах иногда способствуют заболачиванию, а повышения оживляют эрозионную сеть и создают условия для поселения трав-пионеров.

Индикация климатических условий имеет некоторые особенности, наиболее общие из которых можно свести к следующему.

Динамическое равновесие, в котором находятся растительные сообщества, произрастая в конкретных условиях рельефа и климата, в момент наблюдения постоянно нарушается антропогенным воздействием, влиянием климатических и геодинамических процессов.

Антропогенные и геодинамические факторы действуют обычно кратковременно и приводят к уничтожению растительности и последующему развитию восстановительных смен сукцессий, длительность которых колеблется от 30 до 300 лет. Следует при этом сразу же оговориться, что действие загрязнения атмосферы или неотектонические движения могут быть и длительными. Но в целом наиболее всеобъемлющим фактором, влияющим постоянно, являются климатические условия, колебания которых и вызывают постоянную перестройку растительности.

Растительность реагирует как на прямое воздействие климатических факторов (летние засухи, снежные зимы и, пр.), так и на косвенные показатели этих процессов (наступания ледников, усыхания озер и пр.).

Для получения более надежных результатов индикации лучше всего использовать данные прямого воздействия климатических условий на, растительность. Но при этом нужно четко определить, что мы хотим установить - кратковременные аномалии в ходе метеорологических процессов длительностью от нескольких дней и часов до нескольких лет или же колебания климата продолжительностью в десятилетия и столетия. Ведь отдельные растения и в меньшей мере сообщества реагируют на это, вымирая или же снижая темпы прироста, и в том и другом случае. Интересными и пока еще почти не используемыми индикаторами являются бактериально-водорослевые группировки, бурное развитие которых среди белых просторов льдов и снегов привлекает внимание исследователей. Общеизвестно, что окрашивание снегов и льдов в красный, розовый, зеленый цвета происходит за счет массового развития водорослей. Из них наиболее широкое распространение имеет вид хламидомонады (Chlamidomonalis nivalis - в прошлом Sphaerella nivalis). Массовое развитие этих водорослей наблюдалось как на ледниках Приэльбрусья, так и на ледниках Швеции после пыльных бурь в степях Причерноморья в 1968 - 1969 гг. Шведские ученые, тщательно исследовавшие состав организмов "красного снега", выявили в нем много спор и семян степных растений, определить которые им помогли советские ученые из Ботанического института АН СССР.

Это позволило сделать вывод, что в годы с ярко выраженным меридиональным переносом воздушных масс возможны значительные аномалии в пыльцевых спорах. Вероятно, целесообразным был бы и просмотр судовых записей полярных экспедиций с целью выявления лет массового развития цветного снега в прошлом для установления аномалий в циркуляции.

Длительные, многолетние колебания климата наиболее четко прослеживаются в перемещении границ древесно-кустарниковой растительности в предельных условиях развития - в субальпийской зоне, лесостепи, лесотундре. Годичный прирост деревьев в этих условиях испытывает наибольшие колебания, поэтому при выяснении климатических условий прошлого исследователи чаще всего обращаются к подобным местообитаниям.

На огромных территориях, покрытых сформированной растительностью, фитоиндикация климатов прошлых веков должна, естественно, базироваться на экологии современных сообществ. Задача кажется предельно простой. Количественные параметры, необходимые для произрастания определенных растений или сообществ в современных условиях, дают основание считать, что сходные температуры и осадки были необходимыми для них много веков назад. А при обнаружении в прошлом таких видов и сообществ можно сделать вывод о соответствующих температурах и осадках прошлого. Однако наши современные знания о климатических параметрах, благоприятных или губительных для растений и сообществ, еще очень далеки от желаемого. Дендрохронологи и агроклиматологи, более других располагающие обширными цифровыми материалами, раньше других почувствовали, что обилие цифр лишает нас былой уверенности в возможности одной цифрой охарактеризовать что-либо. Одни растения остро реагируют на осадки, другие - на температуры, третьи на них никак не отзываются, а наиболее чувствительны к световому режиму, для четвертых основное - плодородие почвы. Можно бесконечно перечислять важнейшие параметры, поддающиеся количественным характеристикам. Но и без этого ясно, что ожидать от растений точного ответа об осадках, температурах прошлого пока преждевременно, хотя какие-то самые общие цифровые данные уже есть.

Таким образом, итог всем перечисленным способам фитоиндикации может быть предельно кратким - имеется чрезвычайно широкий круг приемов и методов восстановления условий последнего тысячелетия, но их использование требует комплексного анализа всех имеющихся сведений.