In a nutshell

• Рубка лесов остаётся распространённым явлением на территориях водосборных бассейнов Тихоокеанского побережья, однако понимание воздействия лесохозяйственных практик на пресноводные экосистемы остаётся неполноценным
• В исследовании использовались долгосрочные данные о состоянии контрольного водосборного бассейна после вырубок с целью модельной демонстрации ответных реакций среды обитания кижуча на изменения морфологии водотока на фоне колебаний коэффициента стока
• Количество и качество сред обитания, как выяснилось, значительно колеблются даже при сравнительно похожих уровнях стока, что говорит о важности других факторов в регулировании условий среды обитания
• Несмотря на то, что вырубки в изученном районе были прекращены почти 40 лет назад, результаты указывают на их унаследованные последствия в виде изменённого режима вноса отложений и древесных обломков в водоток, которые продолжают проявляться по всей береговой и русловой зоне, делая невозможным формирование здоровой среды обитания кижуча на многих участках течения и приводя к резкому снижению продуктивности воспроизводства у этих рыб   
• Проведённый анализ подчёркивает важность учёта исторических практик землепользования и потенциальных унаследованных последствий лесохозяйственной деятельности в управлении водосборными бассейнами нерестовых рек

В начале 1970-х годов консорциуму федеральных и провинциальных административных ведомств Канады, университетов и частных лесозаготовительных компаний было поручено исправить этот недостаток знаний с помощью Экспериментальной зоны водосборного бассейна ручья Карнейшн-Крик (Carnation Creek Experimental Watershed – CCEW) на острове Ванкувер в Британской Колумбии. Ныне эта зона управляется отделом Министерства по вопросам окружающей среды и стратегии в области изменения климата Британской Колумбии, а одной из главных задач проведения исследований в CCEW было и остаётся отслеживание долгосрочного воздействия исторической лесозаготовительной деятельности на лососей и их среду обитания.

В этих целях, до, во время и после рубки леса вёлся сбор данных многочисленных переменных, имеющих отношение к этому небольшому (11 км2) прибрежному водотоку и затрагивающих как территорию сплошных рубок до самой кромки воды – это почти половина всей вырубленной площади, так и береговые защитные зоны разной ширины. Данные были разбиты на периоды до лесозаготовки (5 лет, для выявления исходного состояния систем), текущей рубки (6 лет) и пост-лесозаготовительную фазу (до настоящего времени, ~40 лет).

Предыдущие исследования последствий рубки лесов показали, что изначально вырубка приводила к значительному повышению продуктивности. Так, в течение почти трёх десятилетий численность покатной молоди почти на 65% превосходила исходный уровень. Частично такой скачок продуктивности возможно происходил за счёт снижения затенения, повысившее температуру воды и способствующее ускоренному развитию молоди и её более раннему скату в Тихий океан.

Такая, казалось бы явная польза от вырубок в виде термального преимущества оказалась, однако, проходящей, так как продуктивность кижуча необъяснимо и резко пошла на спад незадолго после начала 21 века. Средняя зимняя выживаемость мальков, достигающая ~50% в середине 1990-х, упала в начале 2000-х до ~15%, где и остаётся до настоящего времени. Вследствие этого и среднегодовой скат молоди сегодня ниже, чем был до рубки.

В этом исследовании Дэвид Рейд, постдокторант Университета Британской Колумбии, и его коллеги использовали двухмерную гидродинамическую модель с массивом данных о состоянии CCEW за примерно 45 лет наблюдений, целью которой было выявить зависимость между долгосрочными колебаниями морфологии водотока на фоне нарушений лесного покрова и ответными реакциями на них в параметрах среды обитания кижуча.

Модель показала неожиданные результаты: изъятие леса запустило в действие цепную реакцию сразу в нескольких геофизических и гидрологических процессах, которые со временем изменили структуру русла и её функции, а также нарушили продуктивность среды обитания кижуча. Ещё более неожиданным стало то, что эти преобразования всецело проявились только лишь по прошествии почти трёх десятков лет после окончания лесосечных работ.

Причинами этой долгосрочной задержки в проявлении ущерба от вырубок послужили, как выявило исследование, два главных фактора.

Во-первых, масштабная вырубка леса усилила процессы эрозии на склонах и берегах водотоков, а в месте с этим повысила поступление частиц почвы и других материалов в Карнейшн-Крик, что привело к нарушению режима накопления донных отложений. Однако эрозия не была повсеместно однородной, а усугублялась время от времени естественными явлениями; в середине 1980-х, например, вызванные ливнями оползни за относительно короткое время вбросили в ручей огромный объём почвы и других частиц.

Во-вторых, меньшее количество деревьев на берегах означает, что в ручей попадает меньше древесных обломков, скопления которых создают укрытия для молоди кижуча, способствуют формированию омутов и делают среду обитания более разнообразной. «Движение древесных обломков по реке (свойственное 1980-м годам наблюдений) увеличивало существующие и образовывало новые заломы, – объясняет Рейд. – Эти заломы играют важную роль в развитии рельефа русла, так как они способствуют аккумуляции отложений выше залома и размыву дна сразу ниже него. Эти процессы формирования и постепенного слома заломов имели значительное влияние на морфологию водотока».

Следует отметить, что существующие до вырубок заякорённые заломы могут оставаться на месте в течение долгих периодов времени, прежде чем распадутся, и поэтому общее влияние снижения объёма древесных обломков в ручье оставалось малозамеченным ещё долгое время после окончания лесосечных работ.

Так, на обширно вырубленных участках ручья Карнейшн-Крик заломы, прежде чем разрушиться, сохранялись ещё годами и даже десятилетиями, однако не разрастались и не формировались, как до вырубок, из-за отсутствия новых карчей и древесины, а потому образование омутов стало гораздо более непредсказуемым, чем раньше. Эти изменения в среде обитания оказали особенно значительный ущерб на кижуча, так как молодь этих рыб широко использует омуты для нагула и укрытия от хищников.

«С изменением морфологии русла меняется и относительное количество и характеристики омутов и перекатов, а также соответствующие им гидрологические параметры, – говорит Рейд. – В ручье Карнейшн-Крик изменения во времени и по протяжённости водотока объёма переносимых наносов, а также взаимодействия этих отложений и самого потока воды с внутрирусловыми помехами, такими как заломы, рисуют картину преобразований речного рельефа. На некоторых участках эти изменения привели к заполнению омутов и расширению русла, что сократило площади высококачественной среды нагула».

Результаты анализа дают дальнейшие доказательства того, что лесохозяйственные работы продолжают влиять на параметры лососёвой среды обитания в течение ещё долгого времени после их завершения, что вызывает необходимость принять во внимание потенциальное наследственное влияние исторических рубок в управлении водосборными бассейнами и распределении объёма стока. Они также подчёркивают необходимость более комплексного подхода к управлению лососем, включающего в зону контроля за водотоками прилегающие к ним склоны и другие ландшафтные черты, позволяющие учитывать весь спектр потенциального долгосрочного ущерба от завершённых лесохозяйственных работ.