7.ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРОЕНИЯ ДРЕВОСТОЕВ

7.1.Диалектический характер развития лесных насаждений

Развитие лесных насаждений протекает на основе известных законов диалектики: единства и борьбы противоположностей, перехода количества в качество, отрицания отрицания. Согласно принципам этих законов, все явления в лесу органически взаимосвязаны, причинно обусловлены, находятся в постоянном движении и изменении.

Влесных насаждениях появляются различные формы причинных связей явлений:

а) механическая причинность (или лаплассовский детерминизм), при которой взаимоотношения между причиной и следствием строго одно-

значны (например, при одинаковых d1,3, h и f разные деревья имеют равные Vств). Однако такой тип причинности – лишь частный случай общей причинности, закономерности, детерминизма;

б) вероятностная или статистическая причинность (вероятностный детерминизм), когда закономерность представляет собой диалектическое единство необходимых и случайных событий. Через случайности необходимость пробивает себе дорогу как закон (например, деревья в

древостое с одинаковыми d1,3 нередко имеют различные h, однако с увеличением d1,3 в целом повышаются и h стволов по кривой высот).

Определенные статистические закономерности обнаруживаются также в строении древостоев. В таксации леса под строением древостоев понимается совокупное сочетание варьирования таксационных показателей, распределения деревьев по их значениям и взаимосвязей последних между собой в определенных возрастах леса.

Врезультате взаимодействия деревьев между собой в процессе роста

иразвития, влияния окружающей среды и реакции организмов на эти влияния, таксационные показатели деревьев в древостое оказываются чрезвычайно изменчивыми и в то же время закономерно взаимосвязанными между собой. Поэтому в отдельно взятом древостое численные значения коэффициентов изменчивости, тесноты связей и распределения деревьев по таксационным показателям могут значительно отклоняться от выявленных средних величин, или, иными словами, они варьируют. Диапазон изменения таксационных показателей в лесных массивах оказывается значительно шире, чем в отдельном древостое.

На строение древостоев влияют природные факторы: экологогеографические (лесорастительные условия), генетические (наследственная изменчивость), биоценотические (происхождение, полнота, породный состав, возрастное строение и др.) и антропогенные.

168

Наиболее сложные типы природных систем в процессе развития способны целенаправленно изменять свою организационную структуру. Это касается и лесных насаждений.

Таксация леса как наука накопила значительный материал, свидетельствующий, что в строении древостоев имеется ряд закономерностей, использование которых создает прочную теоретическую основу учета лесов. Современный уровень развития средств вычислительной техники, математизация дисциплины и моделирование лесных процессов неопровержимо показывают динамичность и взаимосвязь строения древостоев от ряда природных факторов, существования качественных изменений в структуре леса в процессе развития.

7.2. Научные концепции изучения строения древостоев

Общее представление о строении древостоев по таксационным показателям дает характер распределения числа деревьев в древостоях по их значениям. Так, распределение числа деревьев по d1,3 в молодняках имеет вид убывающей кривой, в спелом насаждении близок к кривой нормального распределения, в разновозрастном лесу имеет вид выпуклой растянутой или многовершинной кривой и т.д.

Исследованиями Вейзе, Вимменауэра в XIX в. было установлено, что в чистом одновозрастном древостое число деревьев с d1,3 < Dср составляет 57,5 %, а с большими показателями – 42,5 %.

В 1902 году Фекете расположил деревья в ельниках с различными Dср в порядке возрастания d1,3, разделил ряд на 10 групп с равным чис-

лом стволов и для границ каждой из них определил d1,3. Был сделан вывод о том, что в древостоях с заданными средними диаметрами у дере-

вьев диаметры будут заранее установленными величинами, если брать определенный процент от их общего числа и подсчет вести от самого тонкого из них.

В 1903 году Шиффель выразил эти диаметры в долях Dср древостоя и пришел к выводу: относительные диаметры деревьев, занимающих определенное место в древостое, практически одинаковы в нормальных насаждениях различных средних диаметров.

Положение дерева в древостое в порядке последовательного увеличения его d1,3, выраженное в процентах от общего числа деревьев, было названо рангом дерева Pn, а относительные значения диаметров этих стволов в долях Dср названы редукционными числами диаметра Rd:

Pn	0	20	40	60	80	100
Rd	0,56	0,77	0,90	1,06	1,17	1,48

169

Понятия рангов и редукционных чисел были распространены в последующем и на остальные таксационные показатели древостоя.

Фактические исследования в этом направлении были продолжены в трудах зарубежных ученых (Назлунд, Ленротт, Продан, Галая, Корзунь и др.) в древостоях различных пород и условий местопроизрастания.

Выявилось, что относительные величины d1,3, h, Vств, g1,3, f и hf деревьев, занимающих определенное место в древостое, практически одинаковы в нормальных насаждениях различных пород и Dср. Аналитическая связь между рангами и редукционными числами таксационных показателей в древостоях передается уравнением параболы:

R

a

0

a

P

a

2

P2

a

3

P3

a

4

P4 .

(7.1)

T

1

n

n

n

n

Дальнейшее широкое обобщение по закономерностям строения древостоев осуществил проф. А.В. Тюрин. В 1923 году, изучая распределение стволов по ступеням толщины древостоев, он пришел к выводу, что это распределение, выраженное в процентах от общего числа деревьев, обусловлено лишь Dср, независимо от Аср, породы, полноты и класса бонитета насаждений. На основе этого свойства он составил таблицу процентного распределения деревьев по ступеням толщины древостоев.

В 1927 году Тюрин вводит новое понятие – естественная ступень толщины как размерность ступени диаметра, выраженной в десятых долях от Dср, принятого за 1,0. Такие относительные ступени являются общими для всех древостоев, позволяют делать обобщения и выводы по строению леса. Абсолютная их емкость, очевидно, будет обусловливаться конкретным значением Dср. По методологии расчетов – это относительные ступени толщины древостоя.

Проф. Тюрин устанавливает закон постоянства строения простых чистых одновозрастных насаждений: процентное распределение деревьев по естественным ступеням толщины не зависит от породы, класса бонитета, полноты, Dср, лишь несколько зависит от возраста древостоя, и в большей мере – от интенсивности рубок ухода за лесом. Однако по однородности строения он все же выделил 4 категории древостоев:

а) тонкомерные (Dср = 10 см); б) среднемерные (Dср = 20 см); в) толстомерные (Dср = 30 см); г) очень толстомерные (Dср = 40 см). Для обычных

целей хозяйства он рекомендует пользоваться лишь двумя формами строения древостоев (Dср ≤ 25,0 см и Dср ≥ 25,1 см), а для общей характеристики строения леса ограничиться одним обобщенным рядом распределения деревьев (табл. 7.1).

170

Таблица 7.1 - Распределение числа деревьев, %, в древостоях по относительным ступеням толщины (по А.В. Тюрину)

								Относительные ступени толщины
	Dср, см
		0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0
	10	0,3	1,9	6,4	12,4	15,0	15,7	15,2	11,2	8,0	5,7	3,8	2,2	1,1	0,5	0,3	0,2	0,1
	20	0,1	1,0	4,9	11,8	15,7	15,8	14,9	12,3	9,3	6,5	4,0	2,1	0,9	0,4	0,2	0,1	-
	30	-	0,2	2,5	7,9	17,2	19,6	19,7	13,0	8,4	6,4	3,2	1,2	0,5	0,2	-	-	-
	40	-	0,2	2,5	7,7	15,7	20,1	20,3	13,6	9,1	6,2	2,8	1,2	0,5	0,1	-	-	-
	≤25,0	0,2	1,5	5,6	12,1	15,4	15,7	15,0	11,7	8,7	6,1	3,9	2,1	1,0	0,5	0,3	0,1	0,1
	≥25,1	-	0,4	2,5	7,7	15,7	20,1	20,3	13,6	9,1	6,2	2,8	1,2	0,3	0,1	-	-	-
	Общий	-	0,6	3,4	9,4	16,0	18,3	18,0	13,0	9,0	6,4	3,4	1,6	0,6	0,2	0,1	-	-
	ряд

171

Изучение строения смешанных и сложных насаждений продолжил проф. Н.В. Третьяков (1927). Он установил закон единства в строении насаждений: строение элемента леса во всех случаях носит постоянный характер, независимо от породы, класса бонитета, Аср, полноты, доли участия в составе древостоя яруса.

Естественные ступени толщины на практике трудно применимы. Поэтому Тюрин по обобщенному их ряду перевычислил процентное распределение деревьев по обычным ступеням толщины древостоев.

Впоследующем трудами советских ученых (Анучин, Давидов, Захаров, Дворецкий, Никитин, Левин, Моисеенко, Моисеев, Мошкалев, Фалалеев, Верхунов и др.) внесен значительный вклад в изучение строения древостоев по таксационным показателям в насаждениях различных пород, условий местопроизрастания, средних возрастов, возрастной структуры, различных полнот, состава древостоев и других факторов.

Внастоящее время создан новый аналитический метод изучения закономерностей строения древостоев, основанный на выявлении математическими методами природных факторов, влияющих на структуру леса, и моделирования на ПК строения древостоев.

Выявилось, что концепции постоянства и единства строения древостоев, выдвинутые ранее проф. А.В. Тюриным и проф. Н.В. Третьяковым, не являются универсальными, всеобщими. Они действуют лишь в узком диапазоне природных факторов (одинаковые породный состав, Аср, густота, возрастное строение и т.д.).

Врядах распределения по таксационным показателям в древостоях меняются место среднего дерева, редукционные числа по рангам, размах ряда и концентрация процента числа стволов в относительных ступенях таксационного показателя, величины асимметрии и эксцесса ряда.

По ступени динамичности строения от природных факторов выделяются 4 группы таксационных показателей древостоев:

а) с весьма динамичной структурой – d1,3, Vcтв, Zg, ZV;

б) с существенным влиянием возраста леса – h, hf, Zd, Pd, Ph, PV;

в) с малым изменением от структурообразующих факторов – lкр, Ркр; г) с однородным строением по всем категориям древостоев – q2, f. Эти ряды распределения описываются различными уравнениями

Пирсона, Грама-Шарлье типа А, нормального распределения и редко – другими типами (γ – распределение, β – распределение, Пуассона, Вейбула и др.). Параметры этих уравнений зависят от ряда природных факторов и в настоящее время вычисляются полностью с применением ЭВМ по созданным математическим моделям, алгоритмам и программам.

172