Самоорганизация и неравновесные
процессы в физике, химии и биологии
 Мысли | Доклады | Самоорганизация 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   

Г.Ф. Морозов. Введение в биологию леса
от 08.05.07
  
Доклады


Лес есть социальное и вместе с тем географическое явление. И здесь - социальное - следует понимать не только как взаимосвязь флоры и фауны, но и человека, потому что наша жизнь произошла и непосредственно связана с лесом

Введение
Лесоводство - дитя нужды. Пока леса было много, отсутствовала забота о неистощимости пользования им; когда леса стало мало или явилось опасение за возможность истощения лесных запасов, тогда впервые возникает мысль о такой организации пользования лесами, которая не вела бы к их истощению, возникает счастливая и великая идея о постоянстве пользования лесом, которая проникает все лесоводство и составляет его душу и самую характерную черту. Какими-нибудь недрами земли мы пользуемся до тех пор, пока там есть чем пользоваться или, по крайней мере, пока выгодно с экономической точки зрения их эксплоатировать; когда такой момент исчезнет, недра естественно забрасываются. Не то в лесном хозяйстве: здесь эксплоатация организуется таким образом, что в самом процессе пользования лесов находят и средства к его возобновлению; идея постоянства пользования лесом осуществляется через идею возобновления, т.е. путем заботы о такой организации рубок, следствием которых является новое поколение леса. Эта самая характерная, самая коренная черта отличия лесоводства от других видов добывающей промышленности. Если бы не было болезней, не было бы и медицины, не было бы и врачей; если бы не было недостатка в лесе или опасения за возможность такового, то не было бы и научного лесоводства, не было бы и лесоводов. Научная природа лесоводства сложна, и прежде всего ее можно разделить на две части: на основную науку о природе леса и на прикладную науку - собственно лесоводство, которое имеет в виду регулировать пользование леса в вышеуказанном смысле. Надо заметить, что вообще все науки можно разделить на две группы: на науки о природе вещей и на науки о культуре. Лесоводство принадлежит как к первой группе, так и ко второй; к первой относится учение о лесе или лесоведение, ко второй - лесоводство собственно. Науки прикладные называются иногда еще учением об искусстве в отличие от наук чистых. Само собой разумеется, что, не зная природы леса, немыслимо изучать лесоводство, и потому в порядке изложения у нас будет предшествовать лесоведение лесоводству; только познакомившись с первой дисциплиной, мы в состоянии будем вполне сознательно приступить к изучению нашего прикладного знания. Вот те несколько вводных слов, которые я считал необходимым сказать, прежде чем приступить к изучению природы леса.
Часть I. Введение в биологию леса

Если разобрать часы и каждую пружину
порознь показать кому-нибудь, то он, при самом ясном описании,
не будет еще иметь настоящего понятия ни о сих отдельных предметах,
ни о часах вообще, а получит оное только тогда,
когда наперед увидит все части в надлежащей между собой связи.
Точно так же бывает со всеми науками,
составленными из многих частей,
и в особенности с наукою Лесоводства.
Пока не найдут в ней точки,
с которой можно было бы осмотреть все в совокупности,
до тех пор будет трудно видеть ясно и понимать
надлежащим образом отдельные сего целого части.
С какой бы части ни начинали науку Лесоводства,
все покажется слишком отдельным,
и потому односторонним;
но ежели наперед осмотришь все вообще,
ежели наперед будешь знать, к чему что служит,
то и все отдельные части поймешь легче и все заметишь легче.
Из предисловия к Основаниям Лессоводства Г. Котта. Перев. Языкова, изд. 1835 года.

I. Различия в форме деревьев, растущих на свободе и в лесу
Задача наша - познать лес, его разнообразные формы и их жизнь. Познание это будет итти последовательно, постепенно углубляя и расширяя свои задачи, - и достигнуть некоторых результатов в этом направлении мы можем только в конце того долгого пути исследования, который нам предстоит пройти. Тем не менее, совершенно невозможно, отправляясь в такой долгий путь, не заручиться компасом, - теми руководящими точками зрения, без которых немыслимо и подойти к делу. Что значит понять и познать лес? Все зависит от того, что мы разумеем под лесом. Надо раскрыть его биологическую сущность, или те основные признаки, пользуясь которыми, мы можем отличить лес от не-леса.
Обычный, и на первый взгляд совершенно естественный, ответ на вопрос, что такое лес, таков: лес есть совокупность деревьев, или часть земной поверхности, покрытая множеством древесных растений. Но стоит привести пример шоссейной дороги, обсаженной по бокам тополями, березами или липами, как несостоятельность этого определения будет вскрыта сама собою. Какая-нибудь аллея или дорога, обсаженная по бокам деревьями, может тянуться сотни верст, так что рассаженные вдоль нее деревья могут представлять собою великое множество отдельных древесных растений без того, чтобы из них образовывался лес. Есть и такие искусственные, а также естественные формы ландшафта, где деревья раскинуты в одиночном стоянии на значительной площади земли и, несмотря на свое множество, леса все же не образуют.
Из только что сказанного мы можем сделать только один вывод, что массовый элемент для понятия лес есть необходимый, но недостаточный признак. Очевидно, должно быть еще одно или несколько обстоятельств, которые простое множество или простую совокупность древесных растений превращали бы в лес. Попробуем вскрыть эти признаки и начнем наше рассмотрение с самых простых и самых обыденных, всем, вероятно, хорошо знакомых фактов.
Каждый из нас, конечно, наблюдал внешний вид дерева, выросшего на полной свободе и в лесу? В чем разница? Первое, что бросается в глаза, это величина и форма кроны. На свободе она, спускается гораздо ниже, оканчиваясь почти у подножья ствола, имеет или шаровидную, подобную небесному своду, или пирамидальную форму.
У дерева в лесу, наоборот, живая крона поднята очень высоко, часто начинаясь на высоте 2/3 и выше от основания ствола. Ствол же или совершенно свободен от ветвей и сучьев, или же, если и усеян, то не живыми ветвями, а их остатками - в виде мертвых сучьев. Если деревья с таким внешним видом и встречаются в одиночном состоянии, то мы все же можем с уверенностью сказать, что это их свободное состояние - явление последующее, а что выросли и сформировались они в лесу.
Дальнейшее наблюдение покажет нам и различие в самой форме ствола, а также в его размерах. Дерево того же возраста, выросшее на свободе, будет толще, но короче, чем его собрат в лесу, а диаметры ствола его, по мере поднятия над землей, будут убывать быстрее, чем у одновозрастных стволов в лесу. Формы стволов у деревьев первой группы будут больше подходить к конусу, формы стволов второй группы дерев - к цилиндру. Лесоводы про такие деревья говорят, что они сбежисты, мало полнодревесны в первом случае, и, наоборот, мало сбежисты, т.е. полнодревесны - во втором. Этого рода явление получило у лесоводов математическое выражение в виде так называемого видового числа, которое представляет собою отношение обьема ствола какого-нибудь дерева к обьему одномерного с ним цилиндра. Обычно, в основание такого цилиндра кладется диаметр дерева на высоте груди наблюдателя (1.3 метра от поверхности земли), высота же равняется высоте дерева. Не входя в подробности этого вопроса, приведу несколько примеров колебания в видовых числах, в зависимости от того, в какой густоте стояния выросло дерево.
Если отвлечься от некоторых крайностей, например, чрезмерно густого стояния дерев, то, как было уже упомянуто выше, деревья обычно в лесу выше, чем их одновозрастные собратья на просторе. Наблюдение, например, Р. Гартига показало, что тогда, когда средняя высота букового насаждения равнялась 24 м., одновозрастные буковые единичные деревья, росшие рядом на поляне, были всего высотою 21 м.
Путем наблюдения можно хорошо показать, что все указанные обстоятельства, т.е. форма и размеры кроны, форма, толщина и высота ствола, а также степень освещенности его от сучьев - все это находиться в закономерной и совершенно ясной зависимости от степени густоты древостоя в лесу.
...
III. Плодоношение разных классов господства. Естественный отбор
...Наблюдения лесоводов обнаружили одно общее явление, - что возраст возмужалости у дерев в лесу наступает на 10-20 лет позже, чем у дерев, растущих на свободе...Не входя в рассмотрение причин этого явления, - это будет сделано в своем месте, - необходимо отметить еще, что в лесу резче заметна периодичность плодоношения, т.е. заметны так называемые семенные годы в отличие от дерев простора; наконец, тот факт, что свободно растущие деревья, обладая большой кроной, как это мы уже видели раньше, и пользуясь лучшим питанием, большим доступом света со всех сторон и т.д., отличаются и большей плодовитостью; за ними идут деревья опушечные, а затем деревья лесного массива в порядке их господства. Конечно, и здесь, как и в явлениях роста и образования формы, в массе наблюдаемых фактов могут быть те или иные отклонения, частью обьяснимые случайностями разного рода, частью так называемыми индивидуальными причинами, но тем не менее указанная закономерность в плодоношении деревьев различных категорий в лесу и выросших на свободе не подлежит сомнению.
Исследование В.Д. Огиевского показало, что деревья, выросшие в лесу, но затем внезапно выставленные на простор, не сразу увеличивают плодоношение, а требуют для этого некоторого срока, - для сосны, обыкновенно, около 4 лет. Дерево как бы приспосабляется к новым условиям жизни. Данные названного исследователя показали, что такие сосны в семенной год дают семян в 7-20 раз больше.
Чему учат нас приведенные в этой главе факты по биологии плодоношения? Они показывают, что взаимное влияние деревьев друг на друга, наблюдаемое нами в лесу в отличие от не-леса, не ограничивается изменением внешней формы ствола и кроны, изменением роста и других вегетативных процессов, но захватывает и явления размножения. Следовательно, наше представление о лесе, как о такой совокупности древесных растений, в которой обнаруживается взаимное влияние их друг на друга, получает значительное подкрепление и соответственно этому углубляется в своем значении. Из всего изложенного мы видим, что социальный момент в лесу есть факт совершенно реальный, не только всюду наблюдаемый, так сказать, осязаемый, но и такой, в проявлении которого подмечена закономерность. Надо заметить, что любая жизнь не есть только явление биологическое и географическое, но одинаково и биосоциальное, и великий Дарвин был первый, который указал на это и доказал это.
То определение леса, которое мною дано выше, однако, недостаточно; недостаточно не только указание на массовый элемент, недостаточно даже указание на момент взаимодействия в лесу; ведь и куча кирпича тоже представляет из себя некую совокупность вещей, как справедливо замечает А.А. Чупров, в которой тоже обнаруживается взаимное влияние кирпичей друг на друга. Для леса, как для совокупности живых тел, характерна еще другая черта, именно: устойчивость соединения древесных растений друг с другом. Каждый легко может наблюдать и на каждом шагу убеждаться, что лес обладает способностью восстановить самого себя, если по той или другой причине было нарушено его равновесие или пострадала часть его организма. Эта устойчивость происходит от способности его к самовозобновлению, тогда как куча кирпича, раз разрушенная, уже неспособна сама восстановить свою целость.
Таким образом, мы будем называть лесом только такое сочетание древесных растений, которое характеризуется во-первых устойчивостью, во-вторых, взаимодействием друг на друга, и, в третьих, влиянием на занятую среду.
Теперь мне хотелось бы отметить те основные условия, которые делают возможным наличность общественной жизни древесных растений. Мы знаем, что последняя характеризуется прежде всего расчленением деревьев по классам господства; некоторые стараются обьяснить это явление рядом случайностей. Коренящихся то в почве, то в таких явлениях, как нападение насекомых, растительных паразитов и т.д. Между тем, это явление, во-первых, общее и, во-вторых, гораздо более глубокое, - коренится оно в так называемой индивидуальной изменчивости. Семена ели одинакового происхождения, одинаковой величины и одинакового веса (до 4-го десятичного знака в миллиграммах), посеянные в идеально одинаковую среду прокаленного и выщелоченного соляною кислотою песка, дали всходы, которые по истечению двух месяцев были мною отмыты и высушены при 100 гр. Путем взвешивания их удалось определить, что вес сухого вещества таких растеньиц колебался в пределах 40 %; так велика была между ними разница, несмотря на одинаковый вес семян и на одинаковую среду. Это обстоятельство коренится глубоко в недрах самого  организма и составляет то явление, которое Дарвин назвал индивидуальной изменчивостью. Не будь этой коренной черты у организма, не могло бы быть и общественной их жизни. Так как, если бы все деревца росли с одинаковой силой роста, то, при наступлении сомкнутости, они вынуждены были бы прекратить свою жизнь. Неотьемлема потребность растений увеличивать путем роста свою деятельную поверхность, неотьемлема способность их к завоеванию пространства. Растения живут своею поверхностью, и вопрос об увеличении ее есть для них вопрос жизни; при чудовищной же плодовитости их, при оседлости наших растений и неизменности пространства, единственная возможность осуществить свою потребность в росте заключается только в обладании индивидуальной изменчивостью, только ей возможна борьба между ними и, как следствие - естественный и социальный отбор.
...Механизм формирования деревьев того или иного вида на самом деле гораздо сложнее и, как я уже заметил, он будет рассмотрен впоследствии; здесь необходимо подчеркнуть лишь одно обстоятельство - что в лесу он протекает под влиянием соседей, которые оказывают друг на друга взаимное влияние, изменяя величину и форму кроны, высоты и форму стволов.
На это можно возразить, что формы кроны и стволов в лесу принимают своеобразные особенности под влиянием иного освещения, защиты от ветра и тому подобных факторов внешней среды. Да, это совершенно верно, но и защита от ветра и иная сила света создаются рядом находящимися организациями, стало быть, они - эти организмы - первичный фактор, а видоизмененная их влиянием внешняя среда - фактор вторичный, производный.
Итак, вдумываясь во все вышеизложенное, мы легко отыскиваем некоторые признаки того явления, когда простую совокупность, или множество древесных растений, мы называем лесом. Этот признак, как мы видели, заключается в элементе взаимодействия, во взаимном влиянии дерев друг на друга, что выражается в изменении высоты, формы крон и стволов. Лес видоизменяет форму составляющих его элементов, а с формами, по учению биологии, тесно связаны отправления, и, стало быть, измененным лесом формам деревьев будет соответствовать, как это и увидим ниже, измененные отправления их.
...
XII. Основные тезисы
Попробуем теперь подвести главные итоги всему, что было сказано о лесе. Это облегчит нам дальнейшее подробное изучение леса и даст возможность собрать, как в фокусе, всю суть настоящего введения.
На основании всего приведенного фактического материала мы действительно можем сказать:
1) Что древесные растения суть растения общественные, что деревья в лесу не вырастают в одиночестве и не помещаются просто рядом друг с другом, но находятся во взаимном многостороннем и непрестанном воздействии друг на друга.
2) Что древесные растения в лесу не находятся только под влиянием внешней физико-географической обстановки, но и под влиянием новой, ими же созданной и постоянно создаваемой обстановки - социальной среды.
3) Эта новая среда находит себе выражение в явлениях двух порядков: а) во взаимном влиянии древесных растений друг на друга и b) во влиянии их на занятую внешнюю среду.
4) Благодаря этому, древесные растения в лесу находятся в иных условиях жизни, чем на свободе, и потому иначе питаются, иначе растут и плодоносят, имеют другой внешний вид, иное внутреннее строение.
5) Взаимные отношения между древесными растениями и средой, в которых вся суть лесообразования, имеют различный характер, а при одном и том же характере - различную степень интенсивности своего проявления, в зависимости от: а) биологических свойств, составляющих лес древесных растений, b) от биологических свойств местоположения, с) от вмешательства человека.
6) Факторы лесообразования, находясь во взаимной закономерной связи, создают различные формы общественности между древесными растениями, или формы леса, которые различаются между собой существенными для лесообразованиями признаками: формой, составом, густотой, структурой, высотой леса и проч.; в этих внешних формах как бы кристаллизуются внутренние взаимные отношения между составляющими лес элементами.
7) Формы связаны с отправлениями в биологии, и этому общему закону подчиняется и такой сложный организм, как лес, который не менее пластичен и чувствителен к внешним влияниям, как и растения вообще.
8) Если элемент взаимодействия был характерным, обьединяющим признаком при всяком лесообразовании и для всякого леса, где бы он не существовал на земном шаре, то формы и степень проявления всякого рода взаимных влияний будут характеризовать различные формы леса и будут, таким образом, признаком, разьединяющим леса земного шара на отдельные единицы.
9) Степень энергии борьбы за существование между древесными растениями в лесу, степень изменения данным лесом внешней среды, характер защитных влияний, создаваемый лесом, условия роста и те внешние формы, в которых выражается лесообразование, и т.д. - все это суть биологические свойства леса и различных его форм.
10) Эти свойства леса могут быть поняты в своей закономерности и устойчивости, исходя из: а) биологических свойств древесных пород вообще и отдельных видов в частности, b) из биологических свойств местопроизрастания и с) вмешательства человека.
11) Лес или общественная жизнь древесных растений, как во всем своем целом, так и в отдельных своих частях находится в чуткой зависимости от внешних условий, которые, обусловливая определенный состав пород, вместе с тем определяют и их взаимные отношения, вызывая в известных пределах изменения их биологических свойств; для леса, таким образов, его био-социальная сущность, различные его свойства и формы становятся географическим явлением.
12) Сущность лесообразования, заклющающаяся во взаимодействии составляющих его элементов, и должна поэтому рассматриваться всегда с двух сторон: 1) как влияет лес на составляющие его древесные породы, и 2) как определяют биологические свойства последних свойства и формы леса: а) как влияет лес претворяющим образом на занятую среду и b) как влияет внешняя среда на образование свойств и форм леса и особую социальную среду.
13) Сложность такого рода взаимодействия этим не ограничивается, так как биологические свойства различных древесных пород, обьясняя и определяя свойства и формы леса, в свою очередь, органически выработались не только под влиянием известной физико-географической обстановки, но и отбора, борьбы за существование и других социальных моментов, характерных для леса.
Нам, при дальнейшем изучении, поэтому, все время придется считаться не только с приспособлениями древесных организмов к внешней среде, но и к внутренней - социальной среде.
14) Благодаря своим свойствам, лес является крупным климатологическим, геологическим и почвенным деятелем; но, будучи географическим явлением, т.е. чутко и закономерно отражая на себе влияние внешней географической среды, он и как географический деятель будет проявлять себя различно.
15) Итак, лес нельзя понять: а) вне той зависимости, какая существует между составляющими его деревьями, b) вне изучения той внешней физико-географической обстановки, в которую леса погружены и с которой они составляют одно неотьемлемое целое. С этой точки зрения лес, как стихия. Как географический индивидуум, есть часть земной поверхности (под последней разумеется и прилегающая оболочка, а формы вмешательства человека сами подчинены географической закономерности).
16) Для изучения столь сложных и мало изученных явлений, по мнению автора этого введения, лучший, наиболее целесообразный путь заключается в переходе от более простого к более сложному. По установлении самого обьекта изучения, необходимо прежде всего обратиться к изучению того материала, из которого леса образуются, - к древесным породам, как лесообразователям, или к их биологическим свойствам, стараясь, в свою понять и обьяснить последние, исходя из морфологических и анатомофизиологических особенностей каждой породы. После этого должны быть рассмотрены самые способы и формы сочетания древесных растений в сообщества, обусловленность этих форм от биологических свойств пород и их влияния на древесные растения. За этим отделом последует изучение форм вмешательства человека и влияние физико-географической обстановки на лесообразование и свойства леса. Только после изучения этих элементов может быть приступлено к изучению самого леса, как узла, в котором связываются только что упомянутые элементы, как природного целого, как биогеографического явления; здесь, прежде всего, мы должны встретиться с вопросом об основаниях классификации таких сложных природных тел, как лес, для того, чтобы после перейти уже к рассмотрению самых сложных явлений динамики леса, а затем описанию отдельных его форм. Лес, как справедливо рассматривают ботаники-географы, есть явление не только географическое, но историческое
...


  


СТАТИСТИКА