Лес как производственная система

Лес — медленный солнечный коллектор с постоянными расходами: фотосинтез приносит углерод, дыхание и разложение уносят его, и разница — это древесина. Все числа, с которыми работает лесовод, следуют из формы этого баланса на протяжении жизни насаждения.

Кривая роста и оборот рубки

Годовой прирост запаса следует сигмоиде. Молодые древостои копят медленно, пока строится полог; после смыкания крон прирост держится близ максимума годы и десятилетия; в старости он падает, потому что дыхание всё большей массы живой древесины — включая ядровую — съедает фотосинтетический приход, а гидравлическая цена подъёма воды по всё более высокому стволу ограничивает листву. Если нанести накопленное среднее значение прироста против прироста текущего года, кривые пересекутся ровно один раз. Пересечение — биологически обоснованная точка рубки: раньше — вы теряете самый быстрый рост, позже — среднее уже падает. Обороты рубки лишь кодируют, где проходит это пересечение: менее десяти лет у тропических эвкалиптовых плантаций на целлюлозу, десятилетия у умеренных сосен, около века у бореальной ели.

Потолок задаёт продуктивность места

Один и тот же вид на двух участках может различаться по росту в разы, потому что фотосинтез ограничен светом, водой, элементами питания и длиной вегетационного сезона. Лесоводы сортируют участки по высоте в эталонном возрасте — прокси, интегрирующем все эти факторы, — и эта оценка ставит потолок всему дальнейшему. Генетика, прореживания и удобрения сдвигают насаждение к его потолку, но не выше; при этом лишь часть годовой продукции, часто около трети, вообще попадает в товарный ствол — остальное уходит на листву, тонкие корни и корневые выделения, и большая часть возвращается в почву в пределах года. Классическое правило непрерывного лесопользования — рубить не быстрее, чем лес отрастает, — это не этика, а тождество учёта; рубка выше него видна как падающий запас на корню.

Где сидит углерод

Валовой фотосинтез минус дыхание растений — это чистая первичная продукция; вычтите редуцентов — получите баланс экосистемы; вычтите пожары и рубки — получите то, что действительно накапливается. Накопленный углерод живёт в четырёх пулах — живая фитомасса, мёртвая древесина, подстилка и почва, — и раздел имеет значение: в бореальном лесу почва держит больше углерода, чем деревья, так что судьба порубочных остатков и органических горизонтов может перевесить судьбу ствола. Рубка перекладывает углерод из фитомассы в атмосферу (разлагающиеся остатки), в почву и в долгоживущие изделия; восстановленный древостой несёт углеродный долг перед несведённой базовой линией, пока прирост его не погасит, — на это уходят десятилетия, и сходится ли итоговый баланс, зависит от того, что замещает древесина — прежде всего сталь и бетон. Насколько быстро старые леса перестают накапливать углерод — вопрос по-настоящему спорный: давнее допущение о почти нулевом нетто-поглощении оспорено измерениями продолжающегося накопления в спелых древостоях.

Прореживание и самоизреживание

Сомкнувшийся древостой убивает собственных конкурентов: с ростом среднего размера дерева число стволов падает по фиксированному степенному закону, а погибшие угнетённые деревья гниют на земле. Прореживание лишь назначает эту смертность на пилораму — забирает объём до того, как разложение заберёт углерод обратно, и перенаправляет ресурсы места на оставшиеся стволы.