Kurkime ateitį drauge!

Dr. Artūras Gedminas, prof. habil. dr. Remigijus Ozolinčius

Lietuvos miškų institutas

MEDŽIAI-VILKAI, MEDŽIAI-AVYS IR SVERTO TAISYKLĖ

 

Kodėl miške medžiai nėra vienodi, arba apie medžių diferenciaciją ir eliminaciją

Miške net tos pačios rūšies medžiai nėra vienodi. Vienų laja, liemens skersmuo ir aukštis didesni, kitų – mažesni. Netgi ugdymo kirtimais suformavus medyną iš sąlygiškai vienodų medžių, po kurio laiko medžiai vėl išsidiferencijuos, t. y. ims skirtis savo išvaizda ir dydžiu: vieni medžiai augs greičiau ir užims viršaujančią padėtį arde, o kiti – atsiliks. Toks medžių augimo ir vystymosi procesas vadinamas medžių diferenciacija. Medžių diferenciacija vyksta tiek grynuose ir mišriuose, tiek ir vienaamžiuose bei įvairiaamžiuose medynuose.

Medžių diferenciacija priklauso nuo daugybės priežasčių. Visas jas galima suskirstyti į dvi stambias grupes. Tai vidinės, arba įgimtos, t.y.  medžio genetinės struktūros nulemtos priežastys, ir išorinės, arba ekocenotinės, t.y. išorinės aplinkos priežastys. Pagal tai paprastai skiriamos ir dvi diferenciacijos formos – genetinė ir ekocenotinė. Genetinę diferenciaciją, kaip jau minėjome, lemia individualios medžio paveldimos savybės, nevienodas atsparumas aplinkos veiksniams (nevienodas medžių genotipas), skirtingas medžių amžius, nevienodas konkurencinis dėl šviesos, maisto medžiagų, drėgmės ir kt. pajėgumas, o ekocenotinę – skirtingos mikroekologinės sąlygos (skirtingas mikroreljefas, dirvožemio derlingumas ir drėgnumas, skirtinga kitų medžių  apsuptis ir kt.), vabzdžių bei ligų pakenkimai ir pan.

Geriausiu pavyzdžiu, padedančiu lengviau suprasti ekocenotinės (medžių tarpusavio sąveikos) diferenciacijos įtaką medžių augimui ir jų morfologinei struktūrai, yra laisvai augančio (augančio atviroje vietoje) ir miške užaugusio medžio palyginimas.

Atviroje vietoje augančių medžių  laja būna plati ir tanki. Ji užima 75-90 % stiebo aukščio. Šių medžių šakos storos, lapija gausi. Lajos plotui tenka nedidelis medienos tūris. Jie žemesni, storesni, jų stiebas stipriai nulaibėjęs, brandina žemos ūkinės vertės medieną. Lauke išaugę medžiai atsparesni vėjavartai, jie bręsta jaunesni, ankščiau ir daugiau subrandina vaisių bei sėklų.

Tankiame miške augusių medžių laja būna glausta, nedidelių matmenų, aukštai pakilusi, užima 25-50 % stiebo ilgio, palyginti reta ir sudaryta iš plonų, jaunų šakų. Lajų užimamam plotui tenka didelis medienos tūris. Miške medžiai išauga aukštesni, plonesni, tiesūs, mažai nulaibėjusiu stiebu.

Ekocenotinė diferenciacija priklauso nuo medyno amžiaus ir tankumo. Jaunuolynuose absoliutūs medžių matmenų skirtumai būna mažesni, tačiau santykiniai skirtumai didesni (didesnė diferenciacija). Tankiuose medynuose medžių diferenciacija būna ryškesnė nei retuose.

Dėl didelės diferenciaciją lemiančių veiksnių įvairovės sunku prognozuoti kiekvieno medžio vietą medyne, tačiau tik nedidelė medžių dalis (apie 2-5 %) diferenciacijos laiptais pereina į aukštesnę klasę ir gali užimti viršaujančių medžių padėtį. Didžioji jų dalis (90-95 %) žūna dėl kaimyninių medžių stelbimo, ir brandžiame miške telieka 500-1000 medžių 1 ha, t.y. brandos amžių pasiekia tik 5-10% jauname miške buvusių medelių. Toks medžių „iškritimo“ iš medyno procesas vadinamas medžių eliminacija, arba savaiminiu išsiretinimu

Natūralus miško išretėjimo intensyvumas priklauso nuo medžių rūšies ir aplinkos sąlygų. Pavyzdžiui, šviesinių rūšių (karpotojo ir plakuotojo beržų, drebulės) medynai išretėja anksčiau, o ūksminių (paprastosios eglės) - lėčiau, ir medynai ilgiau išlieka tankūs. Derlinguose dirvožemiuose medžių skaičius, didėjant medyno amžiui, mažėja greičiau negu mažesnio derlingumo.

Savaiminis medžių išretėjimas ir medžių diferenciacija yra ne tik natūrali miško bendrijos formavimosi ir vystymosi proceso dalis, bet ir svarbi evoliucijos proceso grandis: medyne išlieka atspariausi, geriausiai esamoms sąlygoms prisitaikę individai. Taip vyksta natūrali atranka, arba savaiminė selekcija, padedanti formuotis stabilesnėms ir tvaresnėms miško ekosistemoms.

 

Kodėl ir kaip medžiai klasifikuojami?

Medžių diferenciacijos proceso metu susiformuoja skirtingos išvaizdos ir skirtingų matmenų medžiai. Pagal tai galima prognozuoti jų vystymosi ir augimo eigą medžių eliminacijos procese. Praktinei miškininkystei buvo reikalingi apibendrinantys požymiai (medžių klasifikacija), kurie leistų patikimai išskirti greitai augančius ir stelbiamus, vertingus ir blogus medžius, t.y. tuos medžius, kuriuos ugdymo kirtimų metu reikėtų palikti, ir tuos, kuriuos reikėtų iškirsti.

Medžių klasifikavimu pagal jų cenotinę, arba socialinę, padėtį susidomėta jau seniai – dar XIX a. vidury (pirmasis klasifikuoti medžius bandė vokiečių miškininkas Ch.Sebachas 1844 m.). 1884 m. vokiečių miškininkas G.Kraftas gana vykusiai suskirstė medžius į penkias klases. Klasifikuodamas medžius, pirmiausia atsižvelgė į medžių augimo spartą, jų išsivystymo laipsnį. Išskiriamos tokios klasės:

I klasė – viršaujantys medžiai. Tai galingiausi, storiausi su labai plačiomis lajomis, neretai aukščiausi medžiai. Jie medyne sudaro apie 5 % visų medžių. Šios klasės medžiai 1,2-1,3 kartus aukštesni už vidutinius ir dera geriausiai.

II klasė – vyraujantys medžiai. Paprastai jie sudaro pagrindinę medyno dalį (30-50 % visų medžių). Jų lajos palyginti gerai išsivysčiusios, medžiai yra 1,1-1,12 karto aukštesni už vidutinius. Dera gerai.

III klasė – eiliniai medžiai. Jie yra šiek tiek stelbiami, šiek tiek suspaustomis lajomis. Šios klasės medžiai sudaro 20-40 % visų medžių, jų aukštis siekia 0,9-1,05 vidutinio aukščio. Derėjimas siekia 0,33-0,35 pirmos klasės medžių derėjimo.

IV klasė – stelbiami medžiai. Tai smulkūs, sunykusiomis vienpusiškomis lajomis medžiai. Jie sudaro 20% visų medyno medžių.

IVa – medžiai su iš visų pusių stelbiamomis, suspaustomis, bet iš viršaus neuždengtomis lajomis.

IVb – medžiai dalinai stelbiamomis lajomis, išsidėsčiusiomis žemiau už minėtų klasių medžių lajas.

V klasė – visiškai užstelbti medžiai. Tai sunykę, džiūstantys medžiai. Jie sudaro 5 % visų medyno medžių.

Va – medžiai su gyvybingomis lajomis.

Vb – medžiai su džiūsiančiomis ir nudžiūvusiomis  lajomis.

               

 

Krafto medžių klasifikacija (I,II,III,IVa,IVb,V – medžių išsivystymo klasės).

 

Ši klasifikacija gerai tinka grynuose vienaardžiuose medynuose. Ji pateikiama visų kraštų miškininkystės vadovėliuose ir plačiai taikoma iki šiol. Vėliau buvo pasiūlyta daug kitų medžių klasifikacijų (Tiurino, Georgijevskio, Nesterovo, Voropanovo, Hecko, Žilkino, Assmano ir kt.). Jos sudarytos pagal atskirą medžiams būdingą požymį (medžių išsivystymą, užimamą erdvę, medžio ūkinę vertę, technines stiebo savybes) ar remiantis daugeliu medžių požymių.

Pažymėtina Assmano klasifikacija, kuria vadovaujantis galima sąlygiškai objektyviai vertinti atskirų medžių požymius (medžių lajos padėtį ir išsivystymą, lajos kokybę, lajos laisvumo arba apšvietimo laipsnį, stiebo tiesumą, šakotumą) ir jų integralinę visumą. Tačiau dėl pakankamo sudėtingumo ji plačiau taikoma tik mokslinio tyrimo darbuose.

Plačiai naudojama amerikiečių klasifikacija. Tiesa, ji vadinama ne medžių, o lajų klasifikacija. Pagal ją medžiai skirstomi į 4 klases: viršaujantys (angl. dominant), vyraujantys (angl. codominant), tarpiniai (angl. intermediate), užstelbti (angl. suppressed, overtopped).

 

 

Amerikiečių naudojama medžių lajų klasifikacija: D - viršaujantys (angl. dominant), C - vyraujantys (angl. codominant), I - tarpiniai (angl. intermediate), S - užstelbti (angl. suppressed, overtopped).

 

Tačiau ši klasifikacija nėra universali. Ji neišreiškia medžių savitumų mišriuose ir įvairiaamžiuose medynuose. Mažų, jaunų medelių, pavyzdžiui, eglių, uosių, augančių žemesniuose arduose, bet pakankamai gyvybingų, klasifikacinė padėtis tampa neaiški. Be to, I klasės medžiai su stipriai išvystytomis lajomis tokiuose medynuose nevisada būna didžiausi.

Mišriuose bei įvairiaamžiuose medynuose geriau tinka Lietuvos miškuose atliktų tyrimų pagrindu sudaryta L.Kairiūkščio (1958) klasifikacija. Ši klasifikacija remiasi tokiais kriterijais, kaip sąlyginis medžių vystymasis, gyvybinės erdvės panaudojimo efektyvumas ir kt.

Medžiai skirstomi į 4 klases.

 

 

L. Kairiūkščio medžių klasifikacija. AI, A, B, C – medžių išsivystymo klasės; 95, 40, 70... - medžių produktyvumas, procentais nuo A klasės medžių produktyvumo

 

AI klasė – stipriai besivystantys medžiai. Visada pirmojo ardo medžiai, dažnai auga prošvaistėse, yra visiškai apšviesti. Jauni į aukštį auga greitai, bręstantys lėčiau. Stebo skersmens prieaugis intensyvus, lyginamasis produktyvumas didelis. Laja ilga (60-100 % eglių stiebo ilgio ir daugiau kaip 40 % lapuočių stiebo ilgio), eglių – paraboloidinė, o lapuočių – rutulinė arba ovalinė.

 

 

Tipiškas AI klasės medis Dzūkijos pušynuose. AI klasės medžiai auga intensyviai, yra šakoti, medyne užima didžiulę erdvę. Todėl miškininkai juos vadina medžiais-vilkais.

 

Stiebai drūti, gausiai šakoti, storomis šakomis, palyginus su kitais medyno medžiais labai nulaibėję, techninės savybės vidutiniškos. Spygliai ar lapai šviesiniai (40-60 %), nelabai drėgni, spygliai išsilaiko ilgai. Asimiliacinės dalies produktyvumas vidutinis. Saulės energijos efektyvaus panaudojimo medienai produkuoti lyginamasis koeficientas palyginti didelis.

Jaunuolynuose šios klasės medžių būna mažai, bręstančiuose medynuose jų dalis didėja. Dauguma šios klasės medžių išlieka tos pačios išsivystymo klasės, tik nedidelė dalis patenka į žemesnę klasę. Šiuos medžius grynuose vienaamžiuose medynuose galima priskirti Krafto I klasei.

A klasė – gerai besivystantys medžiai. Ūksminių medžių rūšių (eglės) pirmojo, antrojo, retai trečio ardo, šviesamėgių (lapuočių, pušų) – pirmojo (retai antro) ardo gerai apšviesti medžiai. Laja kompaktiška, smailiaviršūnė, ilga (50-90 % eglių stiebo ilgio ir 30-50 % – lapuočių), kūgiška, verpstiška ar kiaušiniška. Stiebai aukšti, tiesūs, mažai nulaibėję. Spygliai ar lapai šviesiniai (50-70%), nelabai drėgni, spygliai trapūs, išsilaiko ilgiausiai. Asimiliacinė dalis labai produktyvi. Absorbuotos energijos sunaudojimo lyginamasis koeficientas pats didžiausias.

Jaunuolynuose jų gausu, pusamžiuose medynuose jie sudaro 54-60 % viršutinio ardo. Auga atvirose arba nelabai užtemdytose vietose. Viršutinei lajos daliai tenka 30-100 % atviros vietos pašvietimo. Jauni, bręstantys ir brandos amžiaus auga gerai, vegetacijos laikotarpiu greitai ir ilgai. Lyginamasis jų produktyvumas didelis, artėjant prie brandos amžiaus būna didžiausias. Šios klasės medžių didelė dalis pereina į silpnai besivystančių, o pavieniai – į stipriai besivystančių medžių klases. Grynuose vienaamžiuose medynuose šiuos medžius galima prilyginti Krafto II klasei.

B klasė – silpnai besivystantys medžiai. Nepriklausomai nuo medžių rūšies, tiek pirmo, tiek antro ardo, o ūksminių rūšių ir trečio ardo medžiai, silpnai apšviesti. Medžių, augančių pirmajame arde, lajos suspaustos, menkai išsivystę, retos, vidutinio ilgio (30-50 % stiebo ilgio), cilindriškos arba siauro kūgio formos. Medžių, augančių antrajame arde, lajos retos, plataus kūgio formos, bukomis viršūnėmis, stiebai ploni, mažai nulaibėję, lapuočių – kreivoki, spygliuočių – tiesūs. Spygliai ar lapai daugiau ūksminio pobūdžio (30-60 %), drėgni, laužiami tik kai kurie lūžta, žali ir gyvybingi išsilaiko vidutiniškai ilgai (eglės – 3-5 metus). Absorbuotos saulės energijos sunaudojimo sąlyginis koeficientas nedidelis.

Jaunuolynuose jų būna mažai, pusamžiuose medynuose jie sudaro 20 % pirmo ardo ir 40-60 % antro ardo tūrio. Auga vidutiniškai užtemdyti iš visų pusių arba tik iš šonų, viršūnės atviros. Ūksmę pakenčiančių rūšių medžiams tenka nuo 5 iki 30 % apšvietimo, šviesamėgių – 1,5 karto daugiau. Augimo trukmė ir tempas vidutiniškas, lyginamasis produktyvumas sumažėjęs. Didelė dalis šios klasės medžių pereina į užstelbtų ir sausuolių, mažiau – į gerai besivystančių medžių klasę. Grynuose ir vienaardžiuose medynuose šiuose medžius galima prilyginti Krafto III klasei.

C klasė – užstelbti medžiai. Mišriuose medynuose išsidėstę žemutiniame arde, o grynuose – žemutinėje ardo dalyje, užtamsinti. Eglių lajos skėtiškos, plačiai išsišakojusios, trumpos (mažiau, kaip 30% stiebo ilgio), lapuočių – neišsivysčiusios, šluotos pavidalo, labai trumpos (25 % stiebo ilgio). Stiebai ploni, ištįsę, dažnai kreivi; šviesinių medžių – mažai nulaibėję. Spygliai ar lapai ūksminiai (50-80%). Lapai labai drėgni, spygliai elastingi, laužiant visai nelūžta, išgyvena trumpiausiai. Asimiliacinė dalis neproduktyvi, naudingo absorbuotos saulės energijos sunaudojimo koeficientas labai mažas. Grynuose ir vienaardžiuose medynuose šiuos medžius galima prilyginti Krafto IVa, IVb ir V klasėms.

 

Medžiai-vilkai ir medžiai-ėriukai

Medžiai-lyderiai ir augimu atsilikę medžiai pasižymi ne tik skirtingais matmenimis, bet ir kitomis savybėmis. Pavyzdžiui, nustatyta, kad A klasės medžiai efektyviausiai panaudoja saulės energiją. Jeigu saulės energijos panaudojimo santykinį koeficientą prilyginsime A klasės medžiams 1,0,  B klasės medžiams jis bus 0,7-0,8, o C ir A‘ klasės medžiams - 0,5-0,7. Taigi akivaizdu, kad formuojant produktyvius medynus ugdymo kirtimais reikėtų šalinti mažesnio efektyvumo  labai stipriai išsivysčiusius medžius-vilkus (A‘ klasės), kurie arde užimdami didelę erdvę yra santykinai mažiau produktyvūs, ir užstelbtus medžius-avis, arba medžius-ėriukus (C klasės), kurių santykinis produktyvumas yra pats žemiausias, ir palikti produktyviausiai „dirbančius“  A klasės medžius.

 

 

Medžiai-vilkai ir medžiai-ėriukai (R.Staugaitės pieš.)

 

Kirtimų metu iš medynų šalindami medžius-vilkus susiduriame su medžių klasifikavimo į augimo klases subtilybėmis. Pagal Krafto siūlomą medžių klasifikaciją I klasės medžiams priskiriami aukščiausi medyne (viršaujantys) medžiai su ypač stipriai išsivysčiusiomis lajomis. Tačiau, kada automatiškai transformuojame Krafto klases į lietuviškąją medžių klasifikaciją, pasiūlytą L.Kairiūkščio, galime pridaryti klaidų, I Krato klasę priskirdami L.Kairiūkščio A‘. Pagal L.Kairiūkščio medžių klasifikaciją, labiau pritaikytą medžių klasifikavimui mišriuose medynuose, tikrieji medžiai-vilkai yra A‘ klasės medžiai, turintys storas šakas, plačią, galingą lają ir kiek mažesnį aukštį dėl to, kad jie paprastai auga kiek laisviau, o ne I Krafto klasės medžiai. Taigi medynuose, ypač grynuose pušynuose, iškirsdami I Krafto klasės medžius, mes praktiškai iškertame A klasės medžius, kurie ir turėtų sudaryti ateities medyną.

Kita vertus, kad ir kiek besistengtume medyne palikti tik geriausio augimo medžius, ilgainiui medžiai vėl diferencijuojasi į skirtingas augimo ir vystymosi klases. Kitaip sakant, miškas yra save reguliuojanti sistema su jai būdinga medžių diferenciacija. Kaip rodo natūraliai besivystančių medynų tyrimai, medynų „klasinė“ struktūra yra beveik pastovi ir mažai keičiasi didėjant jų amžiui. Remiantis daugelio literatūrinių šaltinių ir mūsų tyrimo duomenimis, medynuose paprastai aptinkama tokia klasių struktūra: 40-45 %  A‘ ir A klasės medžių, 35-40 %  B klasės ir 15-20 % C klasės medžių.

Tačiau medžiai, netgi esantys toje pačioje augimo ir vystymosi klasėje, labai skiriasi savo augimu. Tyrimai rodo, kad A klasės medžiai gali turėti kylančio, santykinai stabilaus ir mažėjančio augimo pobūdį. „Kylantys“ medžiai yra mažiausiai jautrūs cenozinei įtampai, apskaičiuotai naudojant įvairius konkurencijos koeficientus, tuo tarpu kai mažėjančio augimo medžių prieaugis dideliu laipsniu yra nulemtas kaimyninių medžių sąveikos. Nežinia, kas tai lemia (gal medžių genetinės savybės?), bet kylančio augimo A klasės medžius galime palikti augti tankesnėse biogrupėse, tuo tarpu kai mažėjančio augimo A klasės medžiams reikalinga pagalba. Visgi po kirtimų paliekamų medžių augimo krypties identifikavimas yra pernelyg sudėtingas ir todėl nebuvo siūlomas taikyti praktikoje.

 

„Sverto“ taisyklė

Tikriausiai visi žinote garsųjį Archimedo posakį :“Duokite man atramos tašką, ir aš pajudinsiu pasaulį“. Archimedas galvoje turėjo svertą... Analogišką svertą galime rasti ir tyrinėdami medyno augimo dėsningumus. Tiesa, juo nepajudinsime pasauliio, bet paaiškinti kai kurias paradoksalias situacijas galime...

Medžių diferenciacija į augimo ir vystymosi klases lemia ir skirtingą medžių reakciją į aplinkos pokyčius. Literatūroje yra pakankamai duomenų, rodančių savitą skirtingos socialinės padėties medžių reakciją į padidėjusią saulės radiaciją, oro taršą, miškų tręšimą, rekreacines apkrovas, sausrą, netgi žemutinį gaisrą. Dažniausiai tai aiškinama skirtinga tokių medžių fiziologine būsena bei morfologine struktūra. Pavyzdžiui, teigiama, kad į padidėjusį saulės radiacijos intensyvumą medžiai iš apatinės ardo dalies gali reaguoti stipriau (padidėja fotosintezės efektyvumas ir produktyvumas) nei iš viršutinės, nes unksminiai spygliai (didesnį jų kiekį turi užstelbti medžiai) jautriau reaguoja į laipsniškus šviesos pokyčius nei šviesiniai.

Tiriant aplinkos pokyčių ir dendrochhronologinių klimato svyravimo ciklų įtaką medžio prieaugiui nustatyta, kad tais periodais, kai aplinkos sąlygos iš esmės teigiamai veikia medžių augimą (maksimalios dendrochronologinių indeksų reikšmės), stambių, viršaujančių ir vyraujančių (A ir A‘ klasės), medžių santykinis prieaugis (Zd/D) yra didesnis negu medžių, užimančių skirtingą padėtį arde, santykinio skersmens prieaugio skirtumai išsilygina. Analogiška prieaugio kitimo tendencija rasta tyrimo bareliuose, kuriuose buvo atliekami ir miško tręšimo bandymai bei imituotų rūgščiųjų lietų poveikio miško ekosistemoms eksperimentai. Santykinis medžių, adekvačiai reaguojančių į foninės aplinkos pokyčius, skersmuo paprastai didesnis nei1,0, t.y. jie priskiriami A ir A‘ klasei. Tai leido suformuoti taip vadinamą sverto taisyklę: aplinkos veiksniai, skatinančiai veikiantys vyraujančių ir viršaujančių medžių augimą, tuo pat metu santykinai nepalankiai veikia nustelbtų medžių augimą, ir atvirkščiai.

 

 

„Sverto“ taisyklė.

 

Vadinasi, egzistuoja ir indiferentiški medžiai. Santykinis indiferentiškų medžių skersmuo vienaamžiuose medynuose svyruoja nuo 0,9 iki I,0 ir nepriklauso nuo jų tankumo. Šie medžiai ir yra tas nematomo sverto atramos taškas. Indiferentinių medžių skaičių iš esmės lemia aplinkos pokyčių stiprumas: kuo poveikis stipresnis, tuo tokių indiferentinių medžių yra mažiau.


Naturales Scientiae Omnibus