Биолого - экологическая характеристика кедра сибирского

Сосна кедровая сибирская, или кедр сибирский, (Pinus sibirica Du Tour) – мощное хвойное дерево, достигающее в благоприятных лесорастительных условиях высоты более 40 м. и диаметра ствола 1, 5-2 м. Максимальная продолжительность жизни - 800-850 лет. Кора у молодых деревьев пепельно-серебристая, с возрастом темнеющая и растрескивающаяся. Крона густая, при произрастании на свободе широко-раскидистая, часто многовершинная. Ветвление мутовчатое. Почки конические, несмолистые. Хвоя темно-зеленого цвета длиной 6-17 см, сидит на укороченных побегах в пучках по 5 шт.
Ареал кедра сибирского простирается с запада на восток от низовий р. Вычегды до верховьев р. Алдан, что по прямой составляет около 4500 км. С севера на юг протяженность ареала составляет около 2700 км, от Игарки, в низовьях Енисея, до верховий р. Орхон в Монголии.
Кедр сибирский, приспособленный к резко континентальному климату, отличается высокой зимостойкостью, выдерживая очень низкие зимние температуры (до -65°С в Восточной Сибири) [24].
Кедр считается теневыносливой породой, уступая только пихте и ели, что способствует длительному выживанию кедрового подроста под пологом леса. Но с увеличением возраста требовательность кедра к свету значительно повышается. Поэтому в сомкнутых древостоях, начиная с 16 летнего возраста, наблюдается начало отмирания кедрового подроста [16]. При полном освещении кедр растёт лучше, чем под пологом леса [1], [7].
Обширный ареал, занимаемый кедром сибирским, объясняется его высокой экологической пластичностью. Кедр часто мирится со скудными условиями произрастания высоко в горах, либо на болотистых равнинах, приобретая здесь стланиковую форму. В то же время экологический оптимум кедра характеризуется очень высокими показателями. В лучших условиях, на мощных, хорошо дренированных плодородных почвах (в условиях достаточной влажности воздуха и теплообеспеченности), кедр по высоте достигает 45 м [22], [24].
Экологический оптимум кедра приурочен к низкогорным районам Западного Саяна и Северо-Восточного Алтая (рис. 1- 3). Только здесь долговечность кедра достигает 850 лет и встречаются насаждения, превышающие по высоте 40 м [12], [24].

Рис. 1. Зона экологического оптимума кедра сибирского на Алтае.

Рис. 2. Кедровая тайга по берегам Телецкого озера.

Рис. 3. Знаменитые кыгинские кедровники, имеющие высоту близкую к максимальной.

Кедр сибирский предпочитает супесчаные и суглинистые, достаточно увлажненные, но хорошо дренированные плодородные почвы. На сухих песчаных и болотистых почвах – растет плохо [8].
Корневая система кедра отличается аэробностью, поэтому для нормального функционирования его корневой системы требуются достаточно аэрируемые почвы. В условиях застойного переувлажнения кедр плохо растет, поскольку в этих условиях на его корнях не развивается микориза. При избытке проточной влаги кедр растет и возобновляется хорошо [10], [27].
Кедр сибирский является в сильной степени микотрофным растением (рис. 4). Отсутствие на корнях микоризы может служить одной из главных причин плохого роста и преждевременной гибели кедра при естественном возобновлении и в культурах [10].
Подрост кедра имеет поверхностную корневую систему, представленную в основном горизонтальными корнями, при этом более 50 % корней располагаются в верхнем 10см слое почвы [23]. На влажных почвах с развитым моховым покровом кедр образует придаточные корни, которые ускоряют его рост и позволяют ему выживать в условиях избыточного увлажнения [17], [19]. На дренированных почвах легкого механического состава развивается мощная корневая система якорного типа, позволяющая ему быть ветроустойчивым [12]. В горных условиях у кедра формируется поверхностная корневая система (рис. 5).

Рис. 4. Микориза на корнях саженцев кедра сибирского.

Рис. 5. Корневая система кедра сибирского в горах.

Кедр сибирский обладает очень высокой регенеративной способностью, что делает возможной длительную подсочку деревьев (до 10 лет), не приводящую к существенному снижению интенсивности ростовых и генеративных процессов. При этом зарастание ранений отмечается с первого года подсочки и идет по всей периферии [2], [5].
На урбанизированных территориях кедр более устойчив к воздействию дыма и техногенных элементов по сравнению с другими хвойными породами, произрастающими в Сибири [8], [9].
Кедровые леса имеют большое биосферное и экологическое значение. Воздух в кедровниках отличается особой чистотой благодаря высокой фитонцидной активности кедра. При этом кедр сибирский, в отличие от сосны, не ухудшает показателей ионизации воздуха [18], [8]. Кедровники накапливают и удерживают влагу, давая начало и основной приход воды сибирским рекам. Кроме того, горные кедровники играют большую почвозащитную роль, укрепляя горные склоны, препятствуя размыванию слоя почвы, переводя поверхностный сток воды во внутрипочвенный [22].
Кедр сибирский - однодомное раздельнополое растение. Шишки формируются на интенсивно растущих побегах преимущественно верхнего яруса кроны, а микростробилы (пыльники)- на тонких осевых и боковых побегах среднего и нижнего яруса кроны (рис. 6- 9). Опыление происходит при помощи ветра. Разлет пыльцы у кедра наблюдается в июне. Пыльца имеет воздушные мешки и поэтому переносится на большие расстояния. Количество пыльцы достигает иногда 130 кг/га, что по массе приближается к урожаю семян [3].
Шишки и семена у кедра формируются в течение трех сезонов вегетации. Зачатки микро- и макростробил закладываются соответственно в июле – августе. Опыление происходит в июне следующего года. Оплодотворение семяпочек наступает через год после опыления [15]. Семена созревают в августе-сентябре того же года. Зрелые шишки опадают вместе с семенами.

Рис. 6. Рис. 7. Рис. 8. Рис. 9.
Микростробилы. Макростробилы Шишка после Зрелая шишка
(шишечки) перед опыления
опылением

Шишки у кедра сибирского имеют среднюю длину 6 см, среднюю ширину – 5см. Средняя масса 1000 шт. сухих семян составляет 220 г [22]. Выделены крупношишечные формы кедра сибирского с шишками длиной более 10 см и крупносемянные с массой 1000 шт. сухих семян до 390 г [13], [25]
Урожайность кедра сибирского зависит от условий произрастания. Урожайность сфагновых кедровников, на болотистых почвах, не превышает 20 кг/га. В зоне экологического оптимума кедра сибирского (Северо-Восточный Алтай) максимальная урожайность древостоев кедра сибирского достигает 270 кг/га [15], [24].
Кедры в естественных сомкнутых древостоях не отличаются высокой семенной продуктивностью, поскольку семеносящий ярус ограничен у них только верхней освещенной частью кроны (рис. 10). В окультуренных припоселковых кедровниках при хорошей освещенности крон деревьев (рис. 11) урожайность в 3-5 раз выше, чем в таежных, и деревья отличаются регулярностью семеношения [15], [10].

Рис. 10. Крона кедра в таежных Рис. 11. Крона кедра, растущего на просторе.
сомкнутых древостоях.

В оптимальных лесорастительных условиях, на открытых местах, начало семеношения у кедра отмечается с 20 летнего возраста [22]. Максимальной семенной продуктивности кедровые древостои достигают в возрасте 160 лет и сохраняют ее до 280-300 лет. Нередко встречаются хорошо семеносящие кедровники в возрасте более 400 лет [10], [11].
Лучшим качеством отличаются семена кедра сибирского из подзоны южной тайги Западно-Сибирской равнины и из горно-черневого подпояса в зоне экологического оптимума вида. Семена из подзоны северной тайги и из субальпийского подпояса часто не вызревают из-за короткого периода вегетации и поэтому отличаются низкой всхожестью [14], [4].
Семена кедра обладают глубоким физиологическим покоем, что позволяет им длительное время сохранять жизнеспособность в неблагоприятный период и обеспечивает в естественных условиях сохранение вида, так как прорастание орешков и последующее развитие всходов протекает в наиболее благоприятное время.
Распространение и возобновление кедра в значительной мере связаны с жизнедеятельностью многочисленной фауны. Кедровые орешки составляют значительную часть пищевого рациона обитателей кедровой тайги, в том числе бурундука, белки, соболя и медведя. Особая роль в расселении кедра принадлежит кедровке. Эта небольшая птица, делая запасы корма, переносит кедровые орешки на расстояния от 3-х до 15 км [3].
Худшие условия для возобновления кедра складываются под пологом материнских древостоев из-за затенения, корневой конкуренции и угнетающего влияния кедрового древостоя на подрост. Под пологом соснового и березового древостоя средний прирост подроста по высоте соответственно в 2 и 3, 1 раза больше, чем в кедровнике [26], [23].
На возобновление кедра неблагоприятное влияние оказывают древесный и травяной ярус. В лиственном древостое на первом месте по степени отрицательного влияния на рост подроста стоит корневая конкуренция древостоя, на втором – полог, на третьем – травяной покров. В производных пихтовых и еловых древостоях наибольшее отрицательное влияние на подрост кедра оказывает полог деревьев, формирующий круглогодовой более жесткий микроклимат по сравнению с листопадными древостоями [6].
В первые годы кедр отличается медленным ростом. В таежных условиях подрост кедра под пологом хвойных пород в 20 летнем возрасте редко превышает 30см. После периода замедленного роста (иногда до 100 лет при неблагоприятных условиях) в дальнейшем кедр по мощности роста превосходит большинство других лесоообразователей, уступая лишь лиственнице [24].
Главное достоинство кедра сибирского – это его семена (орешки) питательные, высококалорийные и целебные. Ядра орешков содержат около 64% высококачественного масла, 17, 8% белка. В состав белков входят 14 аминокислот, из которых 70% незаменимых [20], [21]. Это указывает на их высокую биологическую активность. Все это говорит о высокой ценности семян кедра сибирского как продукта питания.
Древесина кедра плотная, легкая, прямослойная с красивой текстурой. Она хорошо колется, строгается и полируется, отличается высокой стойкостью к гниению, идет на изготовление мебели, для производства карандашей и музыкальных инструментов.
Кедровая смола (живица) обладает высоким бактерицидным и противовоспалительным действием. При этом в отличие от сосновой смолы она меньше склонна к высыханию и кристаллизации. Смола кедра сибирского используется для выработки скипидара, канифоли. Она служит сырьем для получения камфары, иммерсионного масла, применяемого в микроскопии [8].
Благодаря особой декоративности кедр сибирский используется в парковых и ландшафтных насаждениях.
Кедровые древостои, отличающиеся высокой производительностью стволовой древесины, являются объектом интенсивных лесозаготовок. В настоящее время оказалась вырубленной уже значительная часть орехопромысловых кедровников Урала и Сибири. При этом вырубаются в первую очередь лучшие, наиболее урожайные кедровники, что сильно подрывает позиции кедра в конкуренции с другими таежными древесными породами (прежде всего с пихтой и елью), существенно обединяется генофонд кедра сибирского. Поэтому сейчас особенно остро стоит проблема сохранения и искусственного разведения кедра сибирского.
Как отмечалось, таежные кедровники отличаются низкой урожайностью, что вызывает большую трудоемкость заготовки кедровых орешков и, следовательно, их высокую стоимость. Поэтому назрела необходимость создания искусственных плантаций кедра сибирского целевого назначения.
Благодаря своим многочисленным полезным свойствам кедр сибирский является перспективной породой для выращивания в европейской части страны, где проживает большая часть населения и есть высокий спрос на кедровую продукцию.
Переход на интенсивные методы ведения кедрового хозяйства позволит снизить антропогенную нагрузку на таежные кедровники.

Список литературы

1. Бех, И.А. Рост культур кедра под пологом леса и на открытом участке / И.А.Бех // Лесное хозяйство.- 1991.- № 9.- С.35-36.
2. Бех, И.А. Сибирское чудо-дерево / И. А.Бех, И.В.Таран. - Новосибирск: ‹‹Наука››, 1979. - 128 с.
3. Бех, И.А. Сосна кедровая сибирская: Учебное пособие / И. А. Бех, А.М.Данченко, И.В. Кибиш. – Томск.: Томский государственный университет, 2004. – 160 с.
4. Воробьев, В.Н. Особенности плодоношения кедра сибирского в горных условиях / В.Н Воробьев // Биология семенного размножения хвойных в Западной Сибири.– Новосибирск: ‹‹Наука››, 1974. – С. 15-70.
5. Воробьев, В.Н. Ростовые и генеративные процессы у кедра сибирского при нарушении обмена веществ / В.Н Воробьев // Биология семенного размножения хвойных в Западной Сибири.– Новосибирск: ‹‹Наука››, 1974. - С. 140-170.
6. Ермоленко, П. М. Влияние древесного и травяного ярусов на подрост кедра / П.М.Ермоленко, // Лесное хозяйство. - 1990. - № 9. - С.25-28.
7. Ермоленко, П. М. Рост культур кедра и пихты на этапе формирования / П. М.Ермоленко, В.В.Кузьмичев, Н.Ф.Овчинникова // Лесное хозяйство. - 2002. - № 2. - С.36-39.
8. Игнатенко, М.М. Сибирский кедр/ М.М. Игнатенко. – М.: ‹‹Наука››, 1988. - 162 с
9. Кирилюк, Л.И. Тяжелые металлы в растениях природных и урбанизированных ландшафтов /Л.И Кирилюк, А.А. Буганов, Е.А. Бахтина и др. // Лесное хозяйство.- 2004.- № 6.- С. 19-20.
10. Кирсанов В.А. Биолого-экологическая характеристика кедра сибирского как главного лесообразователя кедровых лесов / В.А. Кирсанов // Воспроизводство кедровых лесов на Урале и в Западной Сибири.- Свердловск: УНЦ АН СССР, 1981.- С. 3-12.
11. Кирсанов, В.А. Уникальный одновозрастный древостой кедра сибирского / В.А. Кирсанов, М.Ф. Петров // Лесное хозяйство.- 1969.- № 8.- С. 25-26.
12. Крылов, Г. В. Кедр / Г. В. Крылов, Н. К. Таланцев, Н. Ф. Козакова.- М.: лесн. пром-сть, 1983. - 214 с.
13. Матвеева Р.Н. Биологические и экологические особенности сосны кедровой сибирской / Р.Н. Матвеева, Н.П. Щерба.- Красноярск: СибГТУ, 2002. - 42 с.70.
14. Некрасова, Т.П. Области семенной продуктивности кедра сибирского на Западно-Сибирской равнине / Т.П. Некрасова, Н.П. Мишуков // Биология семенного размножения хвойных в Западной Сибири.– Новосибирск: ‹‹Наука››, 1974. - С. 3-15.
15. Некрасова, Т.П. Плодоношение кедра в Западной Сибири / Т.П. Некрасова.– Новосибирск: СО АН СССР, 1961. - 72 с.
16. Парамонов, Е. Г. Влияние экспозиции склона на возобновление кедра / Е. Г. Парамонов // Лесное хозяйство.- 1987.- № 12.- С. 29-31.
17. Петров, М. Ф. Кедровые леса и их использование / М. Ф. Петров. - М.-Л.: Гослесбумиздат, 1961. – 132 с.
18. Пряжников, А.Н. Фитонцидные свойства кедровых лесов / А.Н. Пряжников // Лесное хозяйство. – 1968. - № 6. - С. 21-23.
19. Пятницкий, С.С. Вегетативный лес / С. С. Пятницкий, М.П. Коваленко, Н.А. Лохматов и др. - М.: Сельхозиздат, 1963. – 448 с.
20. Руш, В.А. Белки семян кедра сибирского / В.А. Руш // Биология семенного размножения хвойных в Западной Сибири.– Новосибирск: ‹‹Наука››, 1974. - с. 184-186.
21. Руш, В.А. Биохимическая характеристика семян кедровых сосен / В.А. Руш // Биология семенного размножения хвойных в Западной Сибири.– Новосибирск: ‹‹Наука››, 1974. - с. 180-184.
22. Семечкин, И. В. Кедровые леса Сибири / И. В. Семечкин, Н. П. Поликарпов, Ирошников А. И. и др. – Новосибирск.: Наука, 1985. - 256 с
23. Судачкова, Н.Е. Физиология подроста кедра / Н.Е. Судачкова, Е.Я. Расторгуева, Р.А. Коловский. – М.: Наука, 1967. – 122 с.
24. Таланцев, Н. К. Кедр / Н. К. Таланцев. - М.: лесн. пром-сть, 1981. - 93 с.
25. Титов, Е.В. Селекция кедровых сосен: учебное пособие / Е.В. Титов. – Воронеж.: Воронеж. гос. лесотехн. акад, 1999. – 58 с.
26. Товкач, Л.Н. Характеристика подроста кедра под пологом насаждений различных пород / Л.Н. Товкач, Н.С. Алексеев // Лесное хозяйство.- 1972. - № 5. - С. 18-20.
27. Хохрин, А.В. Влияние эдафических условий на рост культур кедра сибирского на Урале / А.В. Хохрин // Воспроизводство кедровых лесов на Урале и в Западной Сибири.- Свердловск: УНЦ АН СССР, 1981.- С. 63-71.