Идея видовых чисел и их использования была впервые разработана Хубером, который разделил деревья на три класса по длине кроны, измерил диаметры на высоте шести футов и использовал коэффициенты уменьшения 0,75, 0,66 и 0,50 для этих трех классов. Но первая формула для определения видовых чисел приписывается Хоссфельду (1812 г.). Хундехаген и Кёниг также занимались разработкой видовых чисел. Смалиан (1837 г.) ввел понятие нормального, или истинного, видового числа, связав его с площадью на одной двадцатой высоты. Совершенно новая идея была недавно предложена Шиффелем, австрийским немцем, под названием «формальный коэффициент» (показатель формы), который соотносит два измеренных диаметра.
Таблицы объемов, дающие объем деревьев различного диаметра и высоты, уже в некоторой степени использовались в XVIII веке; Котта приводит такие таблицы для бука в 1804 году, а в 1817 году представил новый набор так называемых нормальных таблиц, которые, однако, основывались на допущении конической формы дерева. Кёниг усовершенствовал таблицы объемов, введя дополнительную классификацию на пять классов роста (1813 г.), опубликовал таблицы объемов для бука и других пород, а в 1840 году опубликовал таблицы объемов не для отдельных деревьев, а для целых древостоев на акр, классифицированные по породам, высоте и полноте, используя так называемое число пространственного размещения, которое он разработал в 1835 году для обозначения полноты. Интересно отметить, что эти таблицы, которые он назвал Allgemeine Waldschætzungstafeln, были составлены для Императорского Российского общества лесоводства.
В 1840 году и в последующие годы баварское правительство издало исчерпывающий свод измерений и большое количество видовых чисел, которые использовались при составлении таблиц объемов; они оказались настолько хорошо составленными и столь универсальными в применении, что использовались во всех частях Германии и, переведенные в метрическую систему мер Бемом (1872 г.), до сих пор повсеместно применяются, хотя Лорей и Кунце представили новые таблицы, основанные на дальнейших измерениях.
Для определения запаса древостоя еще долго в XIX веке полагались на глазомерную оценку, хотя Хоссфельд в 1812 году ввел измерения и использование формулы AHF, в которой A — измеренная общая площадь поперечного сечения древостоя, H и F — высота и видовое число, причем последнее в то время все еще оценивалось на глаз. Сначала он выделил классы формы для одинаковых высот, но в 1823 году упростил метод, приняв среднее видовое число для всего древостоя. Даже в 1830 году Кёниг все еще оценивал видовое число на глаз, хотя он ввел измерение площади поперечного сечения и определял высоту косвенно как среднее значение измерений нескольких классов высоты, однако Хубер (1824 г.) умел измерять как среднюю высоту, так и видовое число с помощью арифметического модельного дерева. Этот метод нашел применение на практике и господствовал примерно до 1860 года, когда его вытеснили хорошо известные усовершенствования Драудта и Уриха. Эти последние методы получили всеобщее распространение на практике, в то время как другие методы, такие как методы Р. Хартига и Пресслера, остались преимущественно теоретическими.
Изучение прироста и составление таблиц хода роста, начатые на рубеже прошлого века Эттюльтом, Паульсеном, Хартигом и другими, были как раз в конце этого века поставлены на новую основу Шпетом (1797 г.), построившим первые кривые роста путем нанесения на график кубических объемов деревьев разного возраста, и Сейттером (1799 г.) путем внедрения анализа ствола, на котором он основывал свои таблицы хода роста.
Опираясь на их достижения, Хоссфельд (1823 г.) продолжил работу, когда у него возникла идея использовать пробные площади для непрерывного наблюдения за ходом прироста, а также разработал метод интерполяции при ограниченных измерениях, заложив основу для весьма сложных формул. Но первые нормальные таблицы хода роста, основанные на средних деревьях индексного древостоя, были опубликованы Хубером (1824 г.) и в том же году — Хундехагеном. С того времени таблицы хода роста составлялись многими другими исследователями, но лишь с тех пор, как опытные станции взяли на себя руководство их разработкой, появилась оправданная надежда получить этот важнейший инструмент лесоустройства в надежном и достаточно подробном виде. Тем не менее даже новейшие таблицы все еще несовершенны, особенно в отношении детальной информации о сортиментной структуре. Таблицы хода роста Баура, Кунце, Вайзе, Лорея и других в настоящее время вытеснены таблицами Шваппаха для сосны и ели и Шуберга для пихты.
В результате постепенного накопления многочисленных таблиц хода роста закономерности роста в целом становились все более ясными и наконец позволили сформулировать их так, как это предпринял Р. Вебер («Лесоустройство», 1891 г.).
Идея использования процентных соотношений для выражения прироста и оценки будущего роста на основе прошлой динамики отдельных деревьев была известна еще Хартигу (1795 г.) и Котте (1804 г.), которые опубликовали таблицы процентного прироста. Методы измерения прироста на растущих деревьях получили особое развитие в трудах Кёнига, Карла, Эдуарда и Густава Хейеров, Шнайдера (его формула, 1853 г.), Йегера, Борггреве и особенно Пресслера (1860 г.), который открыл новые точки зрения и расширил возможности изучения прироста, инициировав создание известного возрастного бура (бура Пресслера) и другими способами.
Самым современным учебником, в котором всесторонне рассмотрены все современные методы таксации леса и приведена их история, является труд Удо Мюллера («Учебник лесной таксации», 1899 г.), вытеснивший другие хорошие руководства, такие как труды Баура (1860–1882 гг.), Кунце (1873 г.), Шваппаха (краткий справочник, последнее издание 1903 г.).
Многочисленные продажи лесной собственности, происходившие в начале этого периода, естественно, стимулировали разработку методов лесной таксации и оценки. Даже теория лесной ренты на землю находит свои истоки в самом начале (1799 г.) в опубликованном письме двух в остальном малоизвестных лесничих (Бейна и Эйбера), которые предложили определять стоимость леса путем дисконтирования стоимости чистого дохода с применением ограниченного расчета сложных процентов на 120-й год. Эта идея была развита в 1805 году Нёрдлингером и Хоссфельдом в современное понятие ожидаемых стоимостей, и ими были заложены основы привычных ныне расчетов дисконтирования. Котта и Хартиг также участвовали в разработке методов оценки лесов; Котта, написавший свое руководство в 1804 году, признает правомерность расчетов сложных процентов, в то время как Хартиг в 1812 году все еще использует только простые проценты и демонстрирует в своей книге, а также в своих инструкциях для практики в прусских государственных лесах довольно противоречивые представления на этот счет.
В целом, даже в начале этого периода возникли значительные расхождения во мнениях и жаркие дискуссии с участием всех видных лесничих по поводу применения процентных ставок и методов расчетов. Но эта борьба разгорелась с новой силой, когда Фаустманн (1849 г.) с помощью сложного математического аппарата разработал свою формулу стоимости ожидаемой ренты земли, а Пресслер и Г. Хейер перенесли дискуссию в статическую плоскость, сделав предметом спора вопрос об обороте рубки по финансовой спелости. Тогда сторонники теорий ренты земли и лесной ренты разделились на противоборствующие лагеря. Эта полемика, хотя и утихла по своему накалу, продолжается до сих пор, и проблема далеко не решена.
Обсуждение того, что следует считать надлежащим возрастом рубки или оборотом рубки, естественно, занимало умы лесничих с давних времен; изначально главной целью было максимальное производство древесной массы. Еще в 1799 году Сейттер осознал тот факт, что кульминация производства древесной массы достигается тогда, когда достигает кульминации средний прирост. Хартиг в 1808 году разделил возраст рубки на физический, экономический и меркантильный, то есть финансовый, а Пфайль, значительно опередив свое время, первым призвал (в 1820 г.) установить оборот рубки на основе максимальной ренты земли. Однако, как это с ним случалось и раньше, он изменил свое мнение, и если сначала он выступал за ведение хозяйства даже в государственных лесах ради получения наибольшего процента на вложенный земельный капитал, то позже он отверг такое денежное хозяйство. Примерно в то же время Хундехаген четко указал на целесообразность и правильный метод обоснования оборота рубки расчетами доходности, но взбудоражить современную борьбу за надлежащую финансовую основу выпало на долю человека, не являвшегося лесничим, а именно Пресслера — профессора математики в Тарандте, который стал жестким критиком существующего лесного хозяйства и довел до крайности теории чистого дохода.
Именно тогда опасность сокращения существовавших оборотов рубки в силу кажущейся очевидности того, что длинные обороты рубки нерентабельны, потребовала разделения на два упомянутых лагеря: Г. Хейер, Юдих и Лер разрабатывали преимущественно математические методы теории ренты земли, Краффты и Вагенер пришли на помощь Пресслеру, в то время как Бурхардт, Бозе, Баур, Борггреве, Данкельман, Фишбах и другие ратовали за иную политику, по крайней мере для государства, а именно — за лесную ренту с устоявшимися оборотами рубки.
Как и в предыдущий период, математические дисциплины, а именно лесная таксация и лесоустройство, развивались более систематически, чем естественнонаучная база лесоводственной практики; более медленный прогресс последней был обусловлен большими трудностями изучения естественных наук и использования непосредственного наблюдения.
В ботаническом направлении сначала развивалась описательная лесная ботаника, и было опубликовано несколько хороших книг Вальтером, Боркхаузеном, Бехштейном, Реумом (последняя, вышедшая в 1814 году, имеет высокую ценность), а также Беленом, Гвиннером и Хартигом.
В области физиологии растений Котта рано и с большой заслугой предпринял попытку (1806 г.) объяснить движение и функции сока, но остался незамеченным. Эссе Майера (1805–1808 гг.) о влиянии природных сил на рост и питание деревьев содержит интересные физиологические объяснения для передовой лесоводственной практики. Однако эти спорадические попытки обеспечить биологическую основу были вскоре забыты. Лишь после того, как Теодор Хартиг опубликовал в 1848 году свою работу «Анатомия и физиология древесных растений», необходимость точного исследования лесной биологии как основы для лесоводственной практики получила полное признание. С развитием общей биологической ботаники, или экологии, для лесоводства, по-видимому, наступила новая эра. Вероятно, в этой связи следует упомянуть в качестве одного из ранних важных и значимых вкладов труд Г. Хейера «Отношение деревьев к свету и тени» (1856 г.), в котором была детально разработана теория влияния света и тени на развитие леса.
Среди тех, кто поставил изучение патологии лесных деревьев на научную основу, в первую очередь следует упомянуть Виллкомма (1876 г.), за которым последовал Р. Хартиг.
В зоологии ранние авторы начинали с описания биологии охотничьих животных. Затем естественным образом возник интерес к лесным насекомым, и в 1818 году Бехштейн в своей «Энциклопедии» посвятил один том (автор — Шарфенберг) естественной истории вредных лесных насекомых. К середине века, в связи с посадкой больших площадей монокультурами одной породы, популяции вредных насекомых увеличились, поэтому возрос интерес к жизненным циклам вредителей, что привело к созданию знаменитого труда Рацебурга «Лесные вредители и их враги» (1841 г.). За ним последовал ряд аналогичных справочников по насекомым и другим зоологическим темам; последним, наиболее полным трудом по насекомым, основанным по-прежнему на работе Рацебурга, является двухтомник Юдиха и Ницше (1895 г.). Разумеется, общие труды по защите леса всегда включали главы по лесной энтомологии. Первый из таких учебников по защите леса был опубликован Лауропом (1811 г.), другие — Бехштейном, Пфаййлем, Каушингером, а в недавнее время Гессом (1896 г.) и Фюрстом (1889 г.).
Учение о почве было крайне слабо разработано в энциклопедических трудах первой половины этого периода.
Лишь после эпохальных исследований Либиха была создана научная база для этой дисциплины. Тогда стало возможным улучшение содержания таких трудов, как работы Гребе (1886 г.), Сенфта (1888 г.) и Густава Хейера, чей том («Учебник лесного почвоведения и климатологии», 1856 г.) хорошо отражает состояние знаний того времени. Но только с тех пор эта область разрабатывалась с большей научной тщательностью Эбермайером, Шрёдером, Вевером, Вольни и Раманном, чей том по почвоведению (1893 г.) до сих пор может считаться стандартом сегодняшнего дня (новейшее издание — 1910 г.).
Вопрос о климатическом значении лесов — это то, что впервые было признано поддающимся решению с помощью научных средств, когда движение за создание лесных опытных станций стало принимать реальные очертания и была предпринята попытка систематического сбора наблюдаемых данных. Большинство проблем до сих пор не решены.
Аспектами политической экономии применительно к лесной политике лесничие занимались мало, оставляя формирование общественного мнения камералистам, чье влияние продолжалось еще долго в течение этого века. Они создали немало литературы в первые годы столетия, когда обсуждался вопрос о сохранении или продаже государственных лесов, и под влиянием учения Адама Смитта их мнение было большей частью благоприятным для продажи. Лишь постепенно они осознали целесообразность государственных лесов, пока наконец ведущие экономисты — Рау, Рошер и Вагнер — не заняли решительную позицию в пользу этого взгляда.
Лесничие, естественно, выступали за сохранение существующего государственного имущества, но односторонние меркантилистские взгляды на его управление сохранялись у них вплоть до новейшего времени.
Ведекинд еще в 1821 году отстаивал теорию, которая ныне становится практикой, а именно, что государство должно не только сохранять, но и увеличивать свое нынешнее лесное имущество путем покупки всех земель, абсолютно пригодных только для лесного хозяйства, с целью лесовосстановления. Лишь эксцентричный и радикальный Пфайль в 1816 году оказался на противоположной стороне вместе с камералистами, но к 1834 году он полностью перешел на сторону защитников государственных лесов, заявив, что всякого, кто выступает против них, следует отправить в сумасшедший дом.
Разногласия существовали и в отношении государственного надзора за частными и общинными лесами. Экономисты были склонны сокращать надзор, а лесничие — усиливать его (исключение составлял опять же Пфайль в своих ранних трудах, хотя позже он изменил свои взгляды, признав надзор необходимым злом). Котта, который был склонен благосклонно относиться к свободе распоряжения лесной собственностью, стремился парировать возражения против такой свободы путем увеличения государственного имущества.
Главным стимулом, на который ссылались ранние сторонники государственного надзора, был страх перед нехваткой древесины. Однако этот аргумент исчез с развитием железных дорог и был вытеснен аргументом о защитных функциях леса, причем классификация на эксплуатационные (сырьевые) и защитные леса предполагала различия в ведении хозяйства. Тем не менее убеждение в том, что абсолютная свобода прав собственности на лес несовместима с хорошей политической экономией — убеждение верное в силу фактора долгосрочности, — по-прежнему преобладает. Однако трудность надзора за частной собственностью и преимущества государственной собственности находят четкое выражение в политике, которую в настоящее время проводит главным образом Пруссия, приобретая постепенно бесхозяйственные частные лесные угодья и обедневшие фермерские земли для лесовосстановления и выделяя на эти цели ежегодные ассигнования. Многие другие государства также начинают понимать целесообразность этого движения.
В целом систематическое изучение экономики лесного хозяйства было несколько заброшено лесничими, хотя эта тема обсуждалась ранними авторами — Мейером, Лауропом, Пфаййлем, а в современное время — Р. Вебером, Лером и Шваппахом («Лесная политика», 1894 г.). Последний исчерпывающий труд по этому вопросу принадлежит Эндресу (1905 г.).
9. Средства развития лесной науки.
В течение столетия средства приумножения знаний по вопросам лесного хозяйства росли во всех направлениях: школы, ассоциации, журналы и обильная литература свидетельствовали об окончательном становлении профессии и практики.
Высшие школы, которые начали оформляться в конце прошлого века, а в начале столетия существовали в ряде случаев как частные учебные заведения, обычно либо существовали недолго, либо преобразовывались в государственные: они становились либо «средними школами» для низшей лесной службы, либо академиями. Для получения высшего образования продолжали служить кафедры лесного хозяйства в университетах, таких как Гейдельберг, Гисен, Лейпциг, Берлин и др., но поскольку их занимали преимущественно камералисты (хотя Хартиг в 1811 году занял кафедру в Берлине) и они предназначались для пользы последних, а не профессиональных лесничих, обучение последних было несколько заброшено. Большинство существовавших институтов вели свое начало от частных школ. Как они, так и государственные школы прошли через множество изменений. Первая высококлассная лесная академия была создана в Берлине непосредственно государством в 1821 году при университете. Здесь Пфайль был единственным профессором лесоводческих дисциплин, а остальные предметы преподавали другие университетские профессора. Тот факт, что в отсутствие железных дорог учебный лес был труднодоступен, а возможно, и трения между Пфаййлем и Хартигом привели к переезду в Нойштадт-Эберсвальде в 1830 году, где первоначально было два профессора, а в 1851 году добавился третий (сейчас их 16 и 8 ассистентов!). В то же время лекции в Берлине продолжались Хартигом до 1837 года.
В Саксонии частная школа Котты стала государственным учреждением в 1816 году — лесной академией в Тарандте с шестью преподавателями (ныне 13), к которой позже, в 1830 году, была добавлена сельскохозяйственная школа.