Наиболее важные научные задачи связанные с созданием, выращиванием леса и сохранением лесных экосистем в условиях антропогенного воздействия (техногенной нагрузки, рекреации, лесохозяйственной деятельности. Отмечается важность географического подхода и учета особенностей лесорастительных условий при решении задач лесного науки.
Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации им. Г. Н. Высоцкого (УкрНИИЛХА) был создан в конце 1929 года по инициативе трех выдающихся ученых - Г. Н. Высоцкого, А. Г. Марченко и О. Н. Соколовского. Среди перво-очередных задач было намечено сосредоточения научных сил, организацию подготовки новых кадров ученых, установка прочных связей института с другими организациями и специалистами-лесоводами, работающих в лесном хозяйстве на местах. Также планировалось организовать при институте отдел распространения лесных знаний, наладить издательство научной и просветительной литературы по вопросам создания и выращивания леса.
Г. М. Высоцкий считал, что деятельность института должна охватывать широкий круг академических программ, в частности решать их в пределах структуры Всесоюзного института фотосинтеза (эту идею поддерживали Н. И. Вавилов и В. И. Вернадский. Вместе с тем, Г. М. Высоцкий считал весьма эффективным сотрудничество науки с народным земельным комиссариатом в ведении которого находились леса.
По предложению Г. Н. Высоцкого, в структуру УкрНИИЛХА входили три отдела, в пределах которых существовали меньшие структурные единицы, что позволяло охватить исследованиями практически все аспекты изучения лесных экосистем и внедрение результатов в практику лесного хозяйства.
Так, в задачи лисобиологичного отдела входили исследования относительно: лесорастительных условий и биологии главных древесных пород; выращивания твердых пород; селекции и семеноводства древесных пород; акклиматизации и разведения быстрорастущих древесных пород; лесоразведения, в частности степного; создания культур, соответствующие определенным типам леса (и почвам; уходу за древостоях для получения наибольшего прироста и желаемых технических свойств древесины; защиты от вредных насекомых.
Т.е. лисобиологичний отдел решал вопрос лесоведения (фундаментальные) и лесоводства (прикладные). Для разработки рекомендаций относительно создания культур нужно было изучить требования отдельных лесных пород к теплу, влаге, их зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к повреждению насекомыми, взаимодействие с другими породами, интенсивность транспирации в определенных регионах и лесорастительных условиях. Для решения вопросов защиты насаждений от вредных насекомых необходимо было изучить особенности биологии, фенологии, экологических требований кормовых растений, фитофагов, энтомофагов и взаимодействия этих организмов; определить периоды в жизни растений, когда они наиболее уязвимы к повреждениям, и периоды в сезонном развитии насекомых, когда они наиболее уязвимы к воздействию погодных факторов, естественных врагов, мер защиты леса.
Второй отдел УкрНИИЛХА назывался экономически организационного. Среди вопросов, которые исследовали в нем, следует назвать следующие: экономическое районирование украинских лесов; изучения имеющихся сырьевых ресурсов и способов их целесообразного использования; целевые хозяйства и принципы их организации; методы организации лесного хозяйства, разработка таксационных мероприятий, улучшающих внедрения инвентаризации древостоев проверка и переработка таблиц массово-сортиментних и хода роста древостоев; изучение закономерностей развития и построения древостоев; рационализация труда по организации лесного хозяйства, стандарты учета, бланки сообщений; основные положения эксплуатационного плана лесного хозяйства; основные положения проекта лисовпоряднои инструкции; изучение рабочего дела в лесном хозяйстве ; рационализация и нормализация трудовых процессов в лесном хозяйстве; индустриализация и интенсификация лесного хозяйства, стандартизация сортиментов, машинизация т.д. Таким образом, экономически-организационный отдел решал вопрос лесоустройству, лесной таксации, организации лесохозяйственного производства, стандартизации и собственно экономики, то есть вопросы, связанные с регистрацией и анализом информации о лесов и лесной продукции.
В третьем отделе УкрНИИЛХА «лисотехнологичному и инженерном» - изучали технические свойства древесины, вопрос подсочку и переработки живицы, смолярного и Дегтярной производств, технологии сухой перегонки древесины; консервирования и сушки древесины, механизации лесных разработок и транспорта, а также влияния различных способов ухода на технические свойства древесины. Таким образом, деятельность третьего отдела была посвящена механизации и переработке лесной продукции.
В период становления УкрНИИЛХА (1929 - 1930 гг.) Тематику было направлено на изучение лесных экосистем с целью выявления законов, влияющих на жизнь и развитие леса (почва, растительность, фауна и климат); создание устойчивых типов культур, соответствующих условиям произрастания и обеспечивают максимальный эффект, на базе типологического изучения лесов Украины; изучение насинненосних древесных и кустарниковых пород с целью их надлежащей селекции. Основные проблемы остаются актуальными и сейчас.
Работы по лесной технологии были направлены преимущественно на поиск новых источников сырья и рационального использования существующих (10 тем), рационализацию производства (8 тем). На вопросы стандартизации продукции и теоретические работы пришлось всего 4 темы.
Экономико-организационные исследования было преимущественно посвящено рационализации производства и изучению его экономической эффективности. Среди 16 тем, которые проделывали в течение 1929 - 1930 годов, лишь 2 имели более или менее теоретический характер.
По лисобиологичним направлением разрабатывали около 20 тем, среди которых 5 касались защиты от вредителей леса.
Кроме 62 тем, которые выполняли в 1929 - 1930 гг центральные отделы институт, на опытных станциях осуществляли многолетние стационарные исследования. Наименьшими были сроки проработки экономико-организационных и лесоводственно-технологических тем, а наиболее длительными - лисобиологичних. Действительно, учитывая изменчивость погодных условий в разные годы, выявить определенные биологические закономерности можно только при длительных исследованиях. Так, если продолжительность полного цикла массового размножения насекомых-хвоелистогризив составляет около семи лет, предоставить надежные рекомендации относительно прогнозирования динамики популяций через три и даже пять лет невозможно. Если определенную технологию обработки почвы и создания лесных культур разработан в год с большим количеством осадков и приживаемость культур достигает почти 100%, это вовсе не означает, что во все годы и во всех регионах именно такая технология обеспечит высокую приживаемость.
Течение 77 лет существования структура УкрНИИЛХА неоднократно менялась, согласно требованиям времени, постановлениями правительства, потребностями лесохозяйственного производства - возникали одни отделы или лаборатории и объединялись другие. Так, сейчас в структуру УкрНИИЛХА входят лаборатории лесоводства, лесных культур и агролесомелиорации, экологии, мониторинга и сертификации лесов (с сектором сертификации лесов), селекции, защиты леса, экономики, новых информационных технологий, а также сектор почвоведения. В последнее время было опубликовано несколько статей, посвященных научной деятельности УкрНИИЛХА, в том числе книга к 75-годовщине со дня создания института. Поэтому мы постараемся как можно меньше повторять те сведения, изложенные в указанных публикациях.
УкрНИИЛХА подчинен Государственному комитету лесного хозяйства Украины и Национальной Академии наук Украины. Согласно этому, в деятельности института фундаментальные и прикладные исследования гармонично сочетаются.
Поскольку объектом исследования являются сложные и многофункциональные лесные экосистемы, а прикладные разработки имеют теоретическое обоснование, четкую границу между фундаментальными и прикладными исследованиями провести невозможно. Так же при рассмотрении отдельных научных направлений нельзя определить четкую границу между лабораториями, в которых осуществляются соответствующие исследования. Поэтому рассмотрим основные направления исследований не по структурным подразделениям, а по направлениям.
В отличие от большинства направлений научной деятельности УкрНИИЛХА, связанных непосредственно с изучением лесных экосистем, деятельность специалистов по экономике и организации лесного хозяйства направлена на решение вопросов реформирования системы управления лесного хозяйства, планирования и финансирования лесохозяйственного производства; предоставление научно-технического прогноза развития лесного хозяйства , повышение эффективности его ведения, интенсификацию лесопользования, организации производства и труда в лесном хозяйстве. Результатами этих исследований является разработка методологических принципов функционирования лесного хозяйства в условиях рыночной экономики, создания методических основ разработки экономических нормативов и соответствующие нормативы для лесохозяйственного производства, методические рекомендации по определению потенциальной продуктивности лесных земель и уровня их эффективного использования, методические рекомендации по экономической оценке сырьевых ресурсов леса , по усовершенствованию нормативно-правовой базы управления лесного хозяйства в современных условиях.
Лес - явление географическое, как сказал Г. Ф. Морозов. Поэтому все процессы, происходящие в лесу, должны рассматриваться в географическом аспекте.
Именно на зависимости распространения лесов от сочетания определенных значений показателей тепла, увлажнения и континентальности базируется лисоклиматичне районирования. Лисотипологични области условно ограничивают изолиниям, которые являются пределами соответствующих зон тепла и влажности климата, а лисотипологични районы выделяют по показателю континентальности климата. В то же время на уровне насаждения лесорастительные условия являются интегральным проявлением топографических, почвенных, гидрологических, лесных признаков, обуславливающих образование определенного мезоклимат и формирование определенных группировок растений индикаторов, используемых при определении типов леса. Результаты работ по типологии лесов и ее истории изложены в монографиях д. с.-х. н. О.С. Мигуновой «Леса и лесные земли» (1993 г.), «Лесоводство и почвоведение» (1994 г.), «Лесоводство и Естественные науки» (2000, 2007 гг. Под ее руководством также обоснована целесообразность отвода различных категорий земель (в т.ч. зональных степных, засоленных и песчано-раковинных) приморской зоны Украины под насаждения разного целевого назначения, предложены различные способы мелиорации почв, предложен ряд перспективных для юга Украины засухо-и солестийких древесных и кустарниковых пород. Актуальность лесной типологии и необходимость ведения лесного хозяйства на типологические основе подтвержден на XI Погребнякивських чтениях «Лесная типология в Украине: современное состояние, перспективы развития» (10 - 12 октября 2007, г. Харьков), в котором приняли участие 211 ученых из 63 учреждений.
На севере рост леса ограничивает температура, на юге - нехватка влаги, на востоке - континентальность климата, сопровождающееся строже зимами, большим промерзанием почвы зимой, быстрым ростом температуры воздуха весной и медленным оттаивания почвы. В разные сроки не территории нашей страны начинается и заканчивается вегетационный период, прохождение фенологических фаз растениями и стадий - фитофагами и энтомофага, отличаются темпы и интенсивность фотосинтеза, транспирации и их соотношение.
Именно поэтому в разных регионах Украины существенно отличаются лесорастительные условия, состав пород, жизнеспособность деревьев и древостоев, уязвимость их повреждение насекомыми, поражение болезнями, чувствительность к неблагоприятным абиотическим и антропогенных факторов, в частности к рекреации, техногенного загрязнения и хозяйственной деятельности человека.
Отличаются также по указанным причинам темпы и уровень прироста древесины, производительность древостоев, частота и интенсивность плодоношения лесных пород, частота, интенсивность и длительность массовых размножены насекомых.
Когда мы провозглашаем необходимость ведения лесного хозяйства на типологические основе, следует, во-первых, обеспечить однозначное определение типов леса при лесоустройству, а, во-вторых, подкрепить исследованиями количественные оценки различий роста, плодоношения, производительности и санитарного состояния древостоев в различных лисотипологичних областях и районах, а также - в разных лесорастительных условиях.
Одновременное проведение исследований в различных регионах страны по одной методике и под общим методическим руководством становится возможным благодаря существованию исследовательской сети УкрНИИЛХА, которая сейчас включает два филиала (Степной имени В. М. Виноградова и Полесский), семь научно-исследовательских станций (Винницкую, Киевскую , Краснотростянецьку, Крымскую, Луганске, Мариупольской, Новгород-Северскую и Даниловский исследовательский гослесхоз.
В исполнении почти каждой научной темы, прорабатывается в УкрНИИЛХА, участвуют ученые на нескольких исследовательских станциях. Это позволяет делать обоснованные выводы с учетом особенностей природно-климатических условий отдельных регионов и разрабатывать соответствующие рекомендации.
Как было начато в первые годы существования УкрНИИЛХА, так и сейчас на всех предприятиях исследовательской сети поддерживаются стационарные объекты (более 2 тысяч), на которых на протяжении многих лет осуществляются измерения и оценки определенных параметров лесных экосистем и древостоев, биологического круговорота веществ в лесных экосистемах .
Так, в лесах Чернобыльской зоны протяжении всех лет после аварии изучают закономерности миграции радионуклидов в почве, растительности, древесине, грибах, организмах животных, что позволило разработать рекомендации по ведению лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения (В. П. Краснов, В. О . Бузун, А. А. Орлов и др.).
Заложены опыты для разработки систем ведения лесного хозяйства на типологические основе, теории и практики рубок ухода и рубок спелого леса; программно-целевого выращивания леса. На их основе разработаны действующую нормативную базу ведения лесного хозяйства Украины, в т.ч. определены нормативы оптимальной лесистости и объемы лесных мероприятий, которые отражены в Государственной программе «Леса Украины» на период 2002 - 2015 гг. Выдан монографии: «Пойменные леса Украины» (В. П. Ткач), «Лесная типология» (В. П. Ткач, Б. Ф. Остапенко.
Разрабатывается научный проект (совместно с Министерством образования и науки Украины) «Структурно-функциональная организация пойменных лесных биоценозов Украины и оптимизация их комплексного использования в условиях трансформации окружающей среды». Результаты исследований позволят комплексно оценивать леса различного функционального назначения, разрабатывать лесоводческие мерах по регулированию гидрологического режима, программы сохранения и воспроизведения основных лесных формаций Украины, программы оптимизации возрастной структуры лесного фонда Украины, совершенствовать нормативно-методическую базу многоцелевого лесопользования в общей системе природопользования, разрабатывать государственную концепцию усиления биосферного и социальной функций лесов Украины как основы стратегической лесной политики.
Результатами исследований с лесной гидрологии является выделение зоны водоохранных лесов Украины и введение специального режима лесного хозяйства в ней, определения нормативов оптимальной и минимальной водоохранной лесистости водосборов малых и средних рек; рекомендации по регулированию водного режима почв в осушенных лесах с помощью гидромелиоративных сооружений и лесохозяйственных мероприятий и т.д. .
Для изучения влияния техногенного загрязнения на лесные экосистемы на стационарных участках, расположенных на разном расстоянии от источников промышленных выбросов (заводов, электростанций), определяют изменения состояния деревьев, состав травянистой растительности, накопление загрязнителей в снегу, почве, восстановление параметров экосистем после прекращения негативного действия выбросов (как это наблюдалось в начале 90-х годов). Составлен предыдущие нормативы допустимой нагрузки аеротехногенного загрязнения лесных экосистем, разработан комплекс мероприятий по повышению устойчивости лесных насаждений. Определены ассортимент древесных и кустарниковых пород, устойчивых в условиях загрязнения окружающей среды соединениями серы и азота, цементным пылью и тяжелыми металлами (В. П. Ворон, В. В. Лавров.
Оцениваются лесорастительные свойства почв в условиях растущего антропогенного воздействия (аеротехногенного загрязнения и рекреации) на леса (С. П. Распопин.
Дендрохронологичнимы методами выявлено, что в наиболее поврежденных деревостанах старения деревьев происходит быстрыми темпами, чем в деревостанах, менее подверженных рекреации.
~
Исследования по биотехнологии сосредоточено в лабораториях лисозахисту и селекции.
В лаборатории лисозахисту целью микроклонального размножение является исследование механизмов их устойчивости к возбудителям болезней или повреждение насекомыми. Так, установлено (Л. В. Полякова), что сеянцы дуба, устойчивые к поражению возбудителем мучнистой росы, отличаются от уязвимых растений пониженным содержанием катехинов и повышенным содержанием флавонол. Доказано также, что устойчивые сеянцы достоверно отличалась от уязвимых сниженной ростовой активностью. Полученные данные свидетельствуют, что при проведении селекции особей на производительность полученные растения могут оказаться менее устойчивыми.
В лаборатории селекции целью работ по микроклонування является размножения ценных видов или экземпляров растений. Так, in vitro поддерживают стабильные культуры Sorbus domestica, Larix decidua, Quercus robur, разработаны протоколы успешного ризогенезу и перевода укоренившихся експлантов Sorbus domestica в нестерильные условия (И. В. Золотых.
Исследование структуры популяций зверей и птиц-объектов охоты с учетом влияния абиотических факторов, трофических связей являются важными для определения условий поддержания равновесия между численностью охотничьей фауны и объемами доступных кормовых угодий. Отдельное внимание уделено исследованию динамики популяций, питания, миграционного поведения реинтродукованих и интродуцированных охотничьих животных в Украине, проанализированы изменения рациона питания животных-интродуцентов и миграционного поведения в новых местах пребывания (И. М. Шейгас.
В поймах лесостепной и степной зон сосредоточены, благодаря многообразию лесорастительных условий, крупнейшие ресурсы охотничьих видов птиц. Через поймы пролегают пути миграции многих видов, расселяются некоторые виды охотничьей фауны. Результаты изучения зависимости распределения и численности охотничьих видов птиц в поймах от состояния угодий и влияния хозяйственной деятельности человека позволят спланировать систему мероприятий по охотничьего хозяйства, которая будет базироваться на принципах неистощающего использования ресурсов и учитывать ландшафтные аспекты распределения и миграции отдельных видов охотничьей фауны. Первым шагом решения этих задач является совершенствование методику учета гнездовых популяций водоплавающих и водно-болотных птиц (М. В. Баник, Е. В. Скоробогатов.
Важными научными направлениями деятельности УкрНИИЛХА является лесоразведения, лесовосстановления и агролесомелиорации.
Исследования посвящены изучению естественного и искусственного лесовосстановления на срубах и под шатром леса в основных типах лесорастительных условий, разработке технологии выращивания посадочного материала в открытом и закрытом грунте (в том числе с использованием стимуляторов роста растений и суперабсорбентив) (В. В. Борисова, В. М. Угаров), реконструкции малоценных и низькоповнотних насаждений лисокультурной методами, созданию плантационных культур различного назначения. Совершенствуются технологии возвращу-ния посадочного материала и лесных культур с использованием нетрадиционных форм удобрений (Ю. Е. Малюга.
Одним из важных сегодняшних вопросов является преодоление последствий пожаров в Нижнеднепровских лесах с минимальным негативным воздействием на окружающую среду. Так, вырубка деревьев на сплошной площади, охваченной пожаром, может привести к резким изменениям микроклимата, способствовать увеличению подвижности песка, возникновению пылевых бурь, что является опасным для создаваемых лесных культур, окружающих полей и даже населенных пунктов. Оставление полос деревьев, пораженных пожаром, определенной ширины и на определенных рассчитанных расстояниях между ними может в значительной мере способствовать замедлению движения песков, задержанию снега зимой, защиты создаваемых лесных культур от засыпания песком, сохранению определенного содержания влаги в почве. Опасения относительно возможности распространения стволовых вредителей в таких полосах не имеет основания, поскольку насекомые, опасные для живых деревьев, не развиваются в сильно ослабленных, тем более что до начала лета сосновых лубоидив, который происходит рано весной, эти сосны еще больше высохнут. В то же время заселения этих деревьев насекомыми-разрушителями древесины способствовать разложению древесины и быстрому возврату органического вещества в почву. Учеными УкрНИИЛХА подготовлен проект новой редакции «Инструкции по ведению хозяйства в Нижнеднепровских лесах», где рассмотрены вопросы создания постоянной лисонасиннои базы, выращивание посадочного материала, технологии создания и выращивания лесных насаждений, их защиты от насекомых и пожаров, санитарно-оздоровительные мероприятия и т.д.
В связи с необходимостью увеличения уровня лесистости Украины до оптимального уровня, обеспечения работ по лесовосстановлению и лесоразведению посадочным материалом большое значение приобретает совершенствование технологий длительного хранения семян. Это может обеспечить также «страховой» запас семян в годы с низким плодоношением, высокой пораженностью семян насекомыми, возбудителями болезней, неблагоприятными условиями окружающей среды в периоды созревания, сбора и хранения семян.
На протяжении всего периода существования УкрНИИЛХА уделялось внимание вопросам защитного лесоразведения. Так, был составлен технический проект Государственной защитной лесной полосы Белгород-Дон, разработана технология облесения смытых земель Донбасса, систему мелиоративных мероприятий по защите от селевых потоков и наводнений в Крыму, созданы защитные лесные насаждения на крутых склонах с плотными геологическими породами, засаженные отвалы и кар ' еры в Донбассе, центральной части Украины и Полесье в местах добычи открытым способом бурого угля, марганцевой руды, ильменита, огнестойких глин, флюсового сырья.
Исследовано положительное влияние полезащитных полос на урожайность сельскохозяйственных культур, рассчитанные соответствующие нормативы оптимальной полезащитных лесистости в отдельных регионах Украины, определен ассортимент пород для мелиоративных насаждений и технологии их выращивания; экономическую эффективность лесомелиоративных насаждений.
Одной из важнейших задач является проведение инвентаризации защитных лесных насаждений различного целевого назначения, значительная часть которых вследствие распаевания земель и образование новых хозяйственных структур находится в пределах земельных участков индивидуальных хозяев, кооперативных организаций или других землевладельцев. Учитывая важность поддержания влияния таких насаждений на агроэкосистемы окружающих территорий, необходимо разработать систему мер по сохранению, воссозданию, увеличение до оптимального уровня площади этих насаждений, обеспечить сохранение и повышение защитной эффективности существующих и создаваемых лесных полос на неорошаемых и поливных землях, а также изучить возможности получения за счет этого дополнительного древесной массы.
Вопросам, связанным с созданием и выращиванием защитных насаждений в последнее время посвящено несколько монографий ученых УкрНИИЛХА.
Ученые УкрНИИЛХА сотрудничают с учеными многих учреждений, в том числе Института географии (по вопросам использования ГИС-технологий для создания карты лесов как составной части Национального Атласа Украины); Института ботаники им. Н. Г. Холодного (по вопросам мониторинга и сохранения лесного биоразнообразия. Национального ботанического сада им. Н. Н. Гришко (по вопросам лесного мониторинга); Института клеточной биологии и генетической инженерии (по вопросам генетики лесных пород); Института зоологии им. И. И. Шмальгаузена (по вопросам биоразнообразия животных и динамики популяций насекомых); Института биоорганической химии и нефтехимии (по вопросам создания регуляторов роста растений); Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного (по вопросам испытания полимерных микробных препаратов при выращивании сеянцев и саженцев лесных пород), учебными заведениями - Национальным аграрным университетом, Национальный лесотехнический университет Украины, лесохозяйственными факультетами Харьковского национального аграрного университета, Государственного агроэкологического университета (г. Житомир) и другими .
УкрНИИЛХА с 1996 года является членом международного союза лесных исследовательских организаций (IUFRO), а с 2000 - Европейского Института леса (EFI). Ученые УкрНИИЛХА принимают участие в деятельности рабочей группы «Методология наблюдения за лесными насекомыми и болезнями в Центральной Европе», Постоянной комиссии по биологической защиты леса Восточно-палеарктический секции Международной организации по биологической защиты растений, в международных проектах и программах (изучение лесных генетических ресурсов - EUFORGEN , программы мониторинга лесов - ICP Forests и FHM, изучение и сохранение лесов Карпат - FORZA. Результаты научных исследований и аналитических выводов УкрНИИЛХА положены в основу документов от Украины, подготовленных для ООН и министерских конференций по защите лесов в Европе.
Чем больше мы изучаем леса, тем больше проявляется вопросов, которые нужно решать. Среди них - региональные и локальные вопросы, связанные с особенностями создания, выращивания и защиты лесов и защитных насаждений, а также - глобальные вопросы, связанные с антропогенным воздействием на окружающую среду (техногенным воздействием, рекреацией, лесохозяйственная деятельность), последствиями которого являются изменения климата, катастрофическое снижение биоразнообразия, распространения карантинных видов вредных насекомых, возбудителей болезней и сорняков, смещение границ ареалов лесных пород, снижения их устойчивости. Выявление причин и механизмов указанных изменений, прогнозирование их темпов, моделирование последствий при различных сценариях деятельности является задачей фундаментальной науки. Однако разработка технологий реализации оптимальных сценариев, соответствующих нормативных документов (руководств, рекомендаций, правил и методик) является задачей прикладной науки. Сочетание элементов фундаментальных и прикладных исследований в научной деятельности УкрНИИЛХА позволит успешно решать поставленные задачи.