Лабораторія лісових традицій

Опубліковано: 2022-11-11

Антропогенне навантаження, що збільшується з кожним роком, призводить до зменшення стійкості лісових екосистем і можливостей повноцінного виконання ними екологічних функцій. Розуміючи це, ставши директором УкрНДІЛГА, П. С. Пастернак на межі 1960–1970-х років усе більше відчував, як росте техногенний тиск на лісові екосистеми. До значних екологічних катастроф тоді було ще далеко. Продовжувався період сп’яніння промисловим гігантизмом. Але інтуїція підказувала йому, що похмілля буде тяжким. Адже ще в 1964 році в результаті аварії на аміачному виробництві в районі Сєверодонецька, як за помахом чарівної палички, в одну мить загинуло понад 60 га соснових лісів. То тут, то там проривались відстійники, мінеральні добрива майже рікою текли у водойми. Лісівник від Бога, Петро Степанович не міг пройти повз це і першим його рішучим кроком стало утворення лабораторії екології лісу в 1976 році. З часу заснування лабораторії її очолював видатний вчений д-р с.-г. наук, проф. П. С. Пастернак, а після його смерті в 1994 р. його учень і гідний продовжувач наукових і педагогічних традицій – канд. с.-г. наук, с. н. с. В. П. Ворон.

Основними напрямами наукових досліджень новоствореної лабораторії стали: вивчення водоохоронної, лісомеліоративної, санітарно-гігієнічної, рекреаційної функцій лісових насаджень, визначення стійкості лісів до несприятливих чинників природного і техногенного походжень.

За період 1976–1980 рр. дослідження лабораторії екології було присвячено оптимізації складу насаджень із урахуванням взаємовідносин деревних порід на різних етапах росту й розвитку, а також динаміці лісових екосистем під впливом господарської діяльності в різних природних зонах (М. В. Чернявський, А. П. Богомолов, В. А. Ігнатенко, В. П. Ворон, В. М. Михалків, М. Д. Кучма, М. Д. Полатайчук). Вивчали фізико-хімічні властивості ґрунтів і лісової підстилки залежно від складу та густоти насаджень.

Аварія на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 року стала суворим випробуванням лісової науки. У дуже короткий період необхідно було приймати рішення у новій галузі знань. Уже у травні 1986 р. П. С. Пастернак працює в комісіях, що визначали майбутнє лісів 30-кілометрової зони і ведення лісового господарства в умовах радіоактивного забруднення. Під керівництвом Петра Степановича в інституті розвернулися роботи з підготовки кадрів, пошуку устаткування, розгортання мережі радіологічних лабораторій з обстеження забруднених лісів. Виконавцями цих робіт були: П. С. Пастернак, П. І. Молотков, Н. Д. Кучма, О. І. Киріченко, Р. Г. Кисельовський, А. П. Гавриленко, П. П. Подкур, В. П. Ландін, Г. А. Шлончак, В. В. Музика, Н. Н. Давидов, В. Н. Худолєй, Ю. Д. Матухно, С. А. Дем’яненко, В. П. Краснов, М. Г. Мазепа, Н. Н. Калетник.

Наукова школа П. С. Пастернака

Результати досліджень дозволили оцінити характер розподілу радіонуклідів у лісових екосистемах, визначити шляхи їхньої міграції, прийняти рішення щодо режиму господарювання на територіях із різною щільністю радіоактивного забруднення. На закладених у перші роки під керівництвом П. С. Пастернака дослідницьких об’єктах і зараз проводять науково-дослідні роботи. Накопичений досвід дав змогу розробити перші «Тимчасові рекомендації по веденню лісового господарства в умовах радіоактивного забруднення» (1988). Основні положення цього документа з доповненнями й уточненнями діють і нині.

Паралельно з цим у лабораторії екології також досліджували вплив лісових смуг і насаджень на очищення стокових вод із сільськогосподарських угідь у зв’язку зі збільшенням обсягів використання мінеральних добрив і пестицидів (П. С. Пастернак, М. М. Приходько, Ю. Д. Матухно, В. П. Ландін, О. Б. Величко). Зокрема, вивчали вплив ступеня залісення водозборів на чистоту поверхневого стоку, лісових насаджень – на очищення стоку опадів із сільськогосподарських угідь тощо. Логічним продовженням цих досліджень стало розроблення заходів (зокрема розміщення лісових насаджень на водозборах) стосовно підвищення ефективності дії лісових смуг і насаджень щодо запобігання забрудненню річок і водойм мінеральними добривами.

Результати робіт із питань типології лісів і її історії викладено в монографіях д-ра с.-г. наук, пров. н. с. лабораторії О. С. Мігунової «Леса и лесные земли» (1993 р.), «Лесоводство и почвоведение» (1994 р.) і «Лесоводство и естественные науки» (2000 р). Нею оцінено доцільність відведення різних категорій земель приморської зони України під насадження різного цільового призначення, запропоновано різні способи меліорації ґрунтів, виявлено ряд перспективних для півдня України посухо- та солестійких деревно-чагарникових порід, запропоновано на перспективу виділення насіннєвої бази, організацію вирощування садивного матеріалу та введення в дослідні й виробничі посадки найбільш стійких і довговічних дерев і чагарників.

Лабораторія екології лісу УкрНДІЛГА була першою в Україні, яка з початку 1980-х років займалася визначенням основних тенденцій антропотехногенної трансформації лісових екосистем, обґрунтуванням і розробленням лісогосподарських заходів щодо підвищення стійкості лісових насаджень та запобігання збитків лісовому господарству. Відносно невеликий колектив виконавців: В. П. Ворон, С. В. Зібцев, І. О. Присада, В. В. Лавров, Л. А. Пєсоцький, О. В. Випирайло (УкрНДІЛГА); В. Г. Мазепа, Г. К. Приступа (Поліська ЛДС); Т. Ф. Стельмахова (Луганська АЛНДС) під керівництвом проф. П. С. Пастернака провели велику роботу з вивчення впливу аеротехногенного забруднення на ліси.

Експедиція по вивченню впливу Балаклейського цементного заводу на сосняки, 1988 р. (Протасов, В. Ворон, І. Присада, В. Лавров)

У середині 90-х років, коли більшість із цих науковців відійшла від цієї проблеми, естафету підхопили М. А. Бондарук, І. М. Коваль, О. І. Воронцова, С. П. Распопіна, О. В. Леман, О. Г. Целіщев.

На основі комплексних майже 40-річних досліджень аеротехногенних змін у лісових екосистемах уперше виявлено, що:

- надходження промислових викидів у атмосферу змінює вміст і співвідношення іонів в опадах. У зоні агломерацій і виробництв із викидами SO₂, NO_х, NH₃ рН снігового покриву, внаслідок забруднення атмосфери викидами аміаку, зростає до 8, а цементних виробництв за рахунок лужних катіонів – до 11;

- акумуляція забруднювачів у ґрунті зумовлює суттєві негативні зміни в ґрунтово-вбирному комплексі (ВКҐ), гальмує мікробіологічну діяльність, унаслідок чого знижується вміст гумусу та елементів живлення. Так, при забрудненні кислими сірко- і азотутримуючими токсикантами, із ВКҐ вимиваються лужноземельні метали, зменшується ємкість вбирання і насиченість основами, а в зоні цементних виробництв накопичуються аномальні рівні лужних металів;

- у зоні ТЕС і цементних виробництв формуються території з аномально високим вмістом лужних та важких металів. Перевищення запасу лужних металів у підстилці над запасом в опаді становить 40–60 разів, а важких металів може досягати сотні разів;

- у ланці опад–підстилка гальмується інтенсивність біокругообігу. Інтенсивність біокругообігу падає до сильно загальмованого рівня. Загальний час формування запасу підстилки на 0,9–3 роки більше, ніж на контролі;

- реакція пагонів і стовбура на дію фітотоксикантів є вторинною, а первинною є зміни у хвої. Тривалість життя хвої сосни з 3-х років зменшується у ослаблених дерев до 2, сильно ослаблених – 1,6 року;

- стан сосняків упродовж майже 30-літнього періоду визначався рівнем аеротехногенного навантаження, яке суттєво змінювалося у часі й у просторі. Незважаючи на зниження обсягу викидів у кінці 1990-х років, процес пошкодження сосняків набуло загрозливого характеру, чому сприяв синергізм дії аеротехногенного забруднення та посухи;

- зменшувалась потужність біогоризонту фотосинтезу; спрощується структура сосняків, що зовні проявляється у зменшенні відносної довжини та стрункості крони, зміні її форми;

- зниження радіального приросту сосняків в умовах аеротехногенного забруднення посилюється синергетичною дією аномальних коливань клімату. Віковий тренд зменшення радіального приросту сосняків є наслідком дії посух. У пошкоджених сосняках депресія приросту триває на 3–4 роки довше.

На основі майже 40-річних досліджень вивчення функціонування лісостанів в умовах техногенного забруднення колективом лабораторії екології лісу опрацьовано критерії оцінювання життєздатності лісів, розроблено шість нормативних документів, які впроваджують у лісовому господарстві України.

Отримані результати та набутий досвід дали змогу колективу виконавців (В. В. Лавров, М. А. Бондарук, І. М. Коваль, С. П. Распопіна, О. Г. Целіщев, О. В. Леман, О. І. Воронцова) під керівництвом В. П. Ворона перейти на якісно новий рівень комплексних досліджень особливостей трансформації структурно-функціональної організації лісів зелених зон міст. Отримано функціональні показники видового складу живого надґрунтового покриву (індекси синантропізації, модернізації, антропогенізації) (М. А. Бондарук).

У 2009–2014 рр. колектив лабораторії екології сконцентрував зусилля на розробці теми щодо вивчення структурно-функціональних змін деревостанів в умовах антропотехногенного впливу, результатами якої стали практичні рекомендації стосовно ведення лісового господарства в антропогеннопорушених лісах. В основу концепції цих досліджень було покладено теорію стресів, тобто сукупної дії на лісову екосистему всіх негативних чинників, у тому числі, антропогенних.

Важливою складовою вивчення впливу комплексу зовнішніх і внутрішніх чинників на лісові екосистеми були дендрохронологічні дослідження. Зміни радіального приросту дають змогу виявити особливості реакції лісових екосистем на дію абіотичних (клімату, рельєфу), біотичних (пошкодження комахами, ураження хворобами, конкуренції між деревами) та антропогенних чинників (атмосферного забруднення, рекреації, пожеж, рубок, меліорації).

Започаткував дослідження радіального приросту в УкрНДІЛГА В. П. Ворон у середині 70-х років минулого століття. Пізніше, з 1995 року, до цих досліджень долучилася І. М. Коваль, яка за короткий час стала провідним науковцем за цим напрямком. Вона розпочала свій науковий шлях із вивчення впливу забруднення природного середовища техногенними викидами (SO₂, NО_х, NH₃) на формування річного кільця сосни, бука, дуба в різних природних зонах України. У лісах зеленої зони м. Харкова проведено дослідження реакції радіального приросту під впливом рекреаційного навантаження, низових пожеж, хвороб і шкідників.

Дендрохронологічні дослідження проводить Ірина Коваль 

Сучасний період розвитку лабораторії розпочинається з 2010 року, коли співробітники лабораторії Екології лісу розпочинають вивчення впливу пожеж на лісові екосистеми і новітні підходи для підвищення ефективності системи охорони лісу від пожеж. Основні напрямки роботи цього періоду пов’язані з вивченням тенденцій виникнення пожеж, впливу пожеж на різні компоненти екосистем, розвитку лісів після пожеж, оцінюванням і моделюванням запасів лісових горючих матеріалів, вивченню взаємовпливу погодних умов та антропогенних навантажень на розвиток пошкоджених пожежами лісів. Розроблено систему профілактичних заходів щодо підвищення пожежостійкості лісів і зменшення небезпеки виникнення пожеж. Виділено критерії оцінювання вогнестійкості окремих дерев у насадженні.

Лісові пожежі, Васищево, 2011

Вивчення пошкодження пожежею

Для пом’якшення негативних екологічних і економічних наслідків, спричинених лісовими пожежами, важливою є своєчасна діагностика та прогнозування розвитку пошкоджених вогнем деревостанів і вчасне проведення санітарно-оздоровчих заходів. Адже після пожежі можливе стрімке погіршення санітарного стану пошкоджених сосняків, яке призводить до значних екологічних і економічних збитків, пов’язаних із погіршенням технічних якостей деревини та зниженням виходу ділової деревини. Оскільки інтенсивність, тривалість і усихання після пожеж мають певні регіональні особливості, лабораторією отримано регіональні показники для оцінювання та прогнозування пірогенного відпаду в сосняках України. Розробка даних практичних підходів щодо прогнозування відпаду після пожеж дозволяє швидко та своєчасно приймати управлінські рішення щодо збереження лісостанів та зменшення пірогенних збитків для лісового господарства.

Відбір зразків для вивчення рекреаційних змін ґрунтів

У 2020 р. розпочато дослідження щодо оцінювання пожежних ризиків, моделювання комплексів лісових горючих матеріалів і оцінювання запасів горючих матеріалів у різних типах екосистем, прогнозування усихання пошкоджених і ослаблених унаслідок лісових пожеж насаджень та окремих дерев. Розпочато роботи щодо оцінювання вірогідності виникнення і розвитку лісових пожеж у разі подальшого потепління клімату (тобто як зміни окремих кліматичних показників будуть впливати на збільшення кількості та площ лісових пожеж в Україні). Розпочато роботу над методичними підходами для оцінювання зміни балансу вуглецю в лісових насадженнях, пошкоджених низовими пожежами. Окрема увага приділена розробці лісопожежного районування лісового фонду, виділено найбільш уразливі, з огляду на лісові пожежі території; визначено особливості пожежних режимів у регіональному аспекті, оцінено вплив природних довгострокових і короткострокових чинників, а також соціально-економічних чинників на посилення ризиків виникнення лісових пожеж.

Співробітники лабораторії беруть активну участь у міжнародних наукових проєктах, пов’язаних із реакцією радіального приросту на біотичні й абіотичні подразники, проєктах, пов’язаних із оцінюванням впливу пожеж на компоненти екосистем, міжнародних ініціатив щодо підвищення пожежної небезпеки ландшафтів і управління пожежами.

Із 2019 року лабораторія Екології лісу (С. Сидоренко) бере активну участь у роботі міжнародної Експертної Групи з Лісових пожеж при Європейській Комісії (European Union, DG ENV, Joint Research Centre), представляючи Україну на міжнародній арені.

Найважливішим напрямком своєї діяльності Петро Степанович Пастернак завжди вважав виховання і підготовку майбутніх наукових кадрів. Саме під його керівництвом було захищено 22 кандидатські дисертації. Вихідці наукової школи П. С. Пастернака стали в подальшому провідними науковцями своїх напрямків і успішно захистили докторські дисертації: В. П. Ткач, С. В. Зібцев, М. Д. Кучма, В. В. Лавров, В. Г. Мазепа, Ю. С. Шпарик, В. П. Ворон. Традиції підготовки наукових кадрів після смерті П. С. Пастернака були продовжені в лабораторії Екології лісу.

Так, під керівництвом В. П. Ворона було захищено 7 кандидатських дисертацій (І. М. Коваль, С. П. Распопіна, С. В. Івашинюта, В. О. Лещенко, С. Г. Сидоренко, Є. Є. Мельник, О. М. Ткач). Учень В. П. Ворона – Сидоренко С. Г. з кінця 2021 року продовжує традицію лабораторії на посаді завідувача сектору Екології Лісу.

Не зупинилася робота лабораторії і під час широкомасштабного вторгнення росії з 24 лютого  2022. Незважаючи на військові дії, інтенсивна робота співробітників лабораторії (яка у  кінці 2021 року реорганізована у сектор Лісової екології) продовжується віддалено. Підготовлено низку важливих документів рекомендаційного характеру, присвячених удосконаленню системи охорони лісів від пожеж (Лісопожежне районування лісів України) та оцінюванню ризиків природних пожеж у Європі (Pan-European wildfire risk assessment – спільно із європейськими колегами з EGFF, JRC та EFFIS) продовжується робота над удосконаленням шкал природної пожежної небезпеки та пожежної небезпеки за умовами погоди (розширення шкали для відкритих ландшафтах).

Співробітники Cектору беруть активну участь у роботі національних робочих груп, у якості координаторів: моніторингу пожеж на території Зони Відчуження при Міндовкілля та Розробки плану управління лісових пожеж (за підтримки Лісової служби США). Беруть активну участь у моніторингу природних пожеж засобами дистанційного зондування Землі за участю EFFIS та їх ресурсів.

Володимир Ворон,

 доктор с.-г. наук, головний науковий співробітник

Сергій Сидоренко,

канд. с.-г. наук, старший дослідник, завідувач сектору Екології лісу, УкрНДІЛГА

 

Статтю опубліковано у виданні «Лісовий і мисливський журнал», 2022, № 4, с. 27–29.