Ученые из Лейпцига нашли способ возродить дубовые рощи

Дубы черешчатые, характерные для пойменных лесов Лейпцига и других дубрав Германии, испытывают трудности с естественным возобновлением в нижнем ярусе леса из-за недостатка света. Одной из причин является отсутствие паводков, которые ранее формировали уникальные условия пойменных экосистем.

Исследователи из Лейпцигского университета и Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия iDiv провели двухлетний эксперимент в пойменном лесу Лейпцига. Их работа, опубликованная в журнале Forest Ecology and Management, показывает, что текущее усыхание деревьев, вызванное засухой и вспышками вредителей, в сочетании с целенаправленным прореживанием некоторых видов подлеска, может способствовать восстановлению дубрав.

Анналена Ленк из Института биологии Лейпцигского университета, ведущий автор исследования, объясняет, что это открывает перспективный новый подход к динамике лесов, которая фундаментально изменилась под влиянием изменения климата. Она добавляет, что недостаточное возобновление дуба и неудовлетворительное гидрологическое состояние многих пойм являются широко распространенными проблемами по всей Центральной Европе. В Лейпциге, например, расширение города на пойменные территории и канализирование рек привели к утрате типичной динамики затоплений. Ленк поясняет, что это способствовало распространению нетерпимых к затоплению видов деревьев, таких как явор и клен остролистный. Их густая крона создает глубокую тень на лесной подстилке, что значительно затрудняет возобновление светолюбивых видов, подобных дубу черешчатому. Ленк подчеркивает, что дуб играет ключевую роль в сохранении биоразнообразия, предоставляя среду обитания для множества организмов, включая насекомых, грибы, птиц, летучих мышей и лишайники.

Однако в настоящее время становится очевидным новый структурный сдвиг в составе лесов. Засухи последних лет и распространение вредителей во многих частях Европы, включая Лейпциг, привели к резкому увеличению смертности деревьев. В результате лесные насаждения значительно разреживаются. С одной стороны, это может способствовать естественному возобновлению светолюбивых видов, таких как дуб черешчатый. С другой стороны, это также может позволить более доминантным видам, таким как клены, распространяться дальше.

Ученые исследовали, как недавние структурные изменения в пойменном лесу влияют на возобновление дуба черешчатого и как их можно сочетать с мерами лесоуправления. Они проанализировали влияние различных лесохозяйственных вмешательств – и связанной с ними доступности света – на микроклимат древостоя и приживаемость дуба черешчатого. Для этого было заложено восемь исследовательских участков в районах пойменного леса Лейпцига с относительно здоровым верхним ярусом крон и еще восемь – в районах с высоким уровнем погибших или больных деревьев. На двух подучастках каждого исследовательского участка они выборочно удалили из подлеска нетерпимые к затоплению виды деревьев, такие как явор и клен остролистный, а также бузину. Два других подучастка остались без вмешательства. В дополнение к этим участкам исследователи также включили восемь существующих участков частичных рубок из программы лесоуправления Лейпцига – площади от 0,13 до 0,72 гектара, которые уже были частично осветлены и засажены молодыми дубами. В начале 2022 года команда высадила в общей сложности 1200 однолетних дубов, защищенных от объедания животными, а также 80 примерно пятилетних дубов, и наблюдала за их развитием в течение двух лет.

Анналена Ленк описывает методику, объясняя, что в конце 2022 года погибшие дубы были заменены новыми посадками. В оба года летом измерялся диаметр кроны, а зимой – высота и диаметр корневой шейки для расчета прироста. У дубов также проверяли уровень стресса от засухи с помощью анализа образцов листьев.

Соавтор исследования Кристиан Вирт отмечает, что лесные участки с высокой смертностью деревьев в верхнем ярусе можно эффективно использовать для содействия возобновлению дуба черешчатого, но только при условии удаления клена из подлеска. Вирт поясняет, что клен широко распространен и, поскольку он быстрее реагирует на условия произрастания, он перерастает и затеняет дубы. Без конкурирующих видов дубы смогли воспользоваться увеличенным количеством света, так как полог был разрежен из-за гибели деревьев, и хорошо развивались.

Исследователи обнаружили, что по сравнению с участками частичных рубок, посадки на прореженных лесных участках показали меньше признаков стресса от засухи, что в основном объясняется более высокой влажностью воздуха. Анналена Ленк поясняет, что хотя дубы выигрывают от увеличения доступности света, этот положительный эффект ослабляется стрессом от засухи. Световые условия и микроклиматическая среда на участках с высокой смертностью деревьев в верхнем ярусе и выборочным прореживанием определенных видов в подлеске, по-видимому, предлагают сбалансированное сочетание достаточного освещения и стабильного лесного микроклимата, которое поддерживает возобновление дуба даже в засушливый год.

Результаты исследования могут быть учтены на практике как часть стратегий климатически адаптированного лесоуправления, направленных на содействие биоразнообразию, в том числе как дополнительная мера наряду с будущими мероприятиями по восстановлению паводкового режима. Исследовательские участки созданы как площадки для долгосрочных наблюдений, что позволит продолжить сбор данных в ближайшие годы.

Например, на следующий год запланирована магистерская работа, которая изучит влияние различных методов управления – и возникающих световых условий – на травяной покров. Влияние изменения климата на процессы в растительном мире и, в свою очередь, влияние растительности на климат являются центральным направлением предлагаемого Кластера превосходства Лейпцигского университета Breathing Nature. Пойменный лес Лейпцига служит важной исследовательской платформой в этом совместном проекте.