Понятие о лесных биогеоценозах

Значительный вклад в понятие леса на уровне биогеоценоза внёс Г.Ф. Морозов. Он указывал, что для более глубокого понимания лесных сообществ, кроме взаимодействий между растениями и фауной (животными и микроорганизмами), необходимо учитывать все факторы лесообразования, включая среду – климат, воздух, грунт, рельеф и почву. В последующем эту идею развил В.Н. Сукачёв, который в 1942 году ввёл термин «биогеоценоз», обозначавший участок земной поверхности с однородными растительностью, животным миром, почвенно-грунтовыми и климатическими условиями. Биогеоценоз– от греческого вios – жизнь, qe – земля, koinos – общий. Одновременно В.Н. Сукачёвым была предложена схема компонентов биогеоценоза и их взаимодействий (рис.2), которая широко используется в биогеоценологии и других биологических науках, в том числе лесоведении.

Из определения и приведённой схемы следует, что средообразующими компонентами биогеоценоза являются климатические факторы (климатоп) и почвенные (эдафотоп). Кратко рассмотрим их взаимосвязи и значение для биоценозов.

Климатические факторы

К климатическим факторам (в лесоводстве их принято называть экологическими) относятся: свет, тепло, осадки, состав воздуха, ветер. Экологические факторы, это совокупность элементов среды, влияющих на растения, животных и биологические сообщества в целом. Наука, изучающая взаимодействия между растениями и средой, называется экологией растений. Экология от греческого oikos – жилище, местообитание и loqos – учение. Совокупность всех экологических факторов, во взаимодействии влияющих на данное растение или группу растений, создаёт условия местопроизрастания. Экологические факторы оказывают большое влияние на лесные биоценозы, от них во многом зависит видовой состав компонентов биоценозов, их количественная и качественная характеристика. «Исходным климатообразующим началом, обуславливающим характер климата и его элементов, в первую очередь света и тепла, является энергия Солнца» (Мелехов, 1980, с. 79).

В ряду экологических факторов, свет по его значению в жизни леса правомерно поставить на первое место. Это определяется тем, что основной физиологический процесс растения – фотосинтез происходит только в освещённой зелёной ткани. Фотосинтез – это процесс, при котором световая энергия поглощается и используется на синтез органических соединений из двуокиси углерода и воды. Его значение нельзя переоценить, ежегодно на Земле в результате фотосинтеза образуется около 150 млрд. тонн органического вещества. Это продукты питания, корма, топливо, строительные материалы и др. При этом усваивается около 300 млрд. тонн углекислого газа и выделяется около 200 млрд. тонн свободного кислорода. На долю лесов приходится примерно 2/3 вырабатываемого органического вещества.

БИОГЕОЦЕНОЗ

Рис. 2. Структура биогеоценоза и схема взаимодействий

между его компонентами

Свет

Все высшие растения, в том числе и древесные породы в разной степени нуждаются в свете. В лесоводстве древесные породы принято делить по теневыносливости на три группы. Породы мало выносливые к тени: лиственница, берёза, осина, сосна обыкновенная, белая акация, ясень. Умеренно теневыносливые: дуб, ольха серая, клён остролистный, ольха чёрная, ильмовые. Теневыносливые: кедр корейский, кедр сибирский, липа, граб, ель, бук, пихта, тис и самшит.

Для каждого вида растения потребность в свете величина не постоянная. В молодом возрасте, начиная со всходов древесные породы более теневыносливы, чем во взрослом состоянии. Кроме того, изменяется требовательность растений к свету в связи с другими факторами. Например, с изменением почвенного плодородия. На плодородных почвах теневыносливость растений повышается, на бедных почвах для нормальной жизнедеятельности им необходима большая освещённость.

Количество света оказывает формирующее действие на растение. Это хорошо видно, если сравнивать одиноко стоящее дерево выросшее при полном освещении с деревом той же породы и возраста выросшем в густом древостое при прочих равных условиях. Одиноко стоящее дерево имеет сильно утолщённый (закомелистый) к основанию ствол, широкую раскидистую крону, низкие толстые сучья, спускающиеся до самой земли. Это объясняется обилием света даже в нижней части кроны, поэтому процесс фотосинтеза протекает нормально и нижние ветви не отмирают. С недостатком освещённости в густом древостое связано интенсивное отмирание нижних ветвей в раннем возрасте, усиленный рост деревьев в высоту (конкуренция за свет), формирование прямого, почти цилиндрического ствола.

На этих закономерностях в практическом лесоводстве базируются основные мероприятия по формированию лесных сообществ в нужном для хозяйства направлении. Эти мероприятия реализуются при различных рубках ухода, в результате которых можно обеспечить любой световой режим в древостоях. Л.А. Иванов (1946) подчёркивал, что свет является единственным фактором, изменяя который можно значительно изменить основные условия роста деревьев – влажность, тепло, химизм и микробиологию почвы. Световая динамика значительно влияет на видовой состав и численность животного мира, нижние ярусы растительности – подрост, подлесок, живой напочвенный покров.

Учитывая это можно выращивать лесные биогеоценозы различного назначения. Например, для ландшафтных насаждений, которые должны обладать красивым видом, иметь под пологом развитый эстетически ценный подлесок и живой напочвенный покров необходим достаточный световой режим для всех ярусов. Эти условия, достигаются определённой степенью разреживания древостоев, начиная с молодого возраста. Для выращивания высокопродуктивных древостоев промышленного назначения и получения качественной древесины необходимо регулировать освещённость деревьев таким образом, чтобы в молодом возрасте обеспечивалась хорошая очищаемость стволов от сучьев и интенсивный рост в высоту, а в среднем возрасте повышенный прирост по объёму стволов.

Тепло

Тепло является необходимым условием существования всех видов растений. Рост растений, их развитие и другие физиологические процессы происходят в определённых температурных условиях. Для физиологических процессов каждый вид растения имеет свои температурные минимумы, оптимумы и максимумы. Поэтому тепло является важным экологическим фактором, определяющим условия существования отдельного растения, распределение видов растений по поверхности земли, формирование типов растительности (Богданов, 1970).

В различных пунктах земной поверхности количество тепла и его режим в течение года подчинены определённой закономерности. Увеличение тепла происходит от полюсов к экватору, при этом на земном шаре создаётся определённая температурная зональность. В горной местности также наблюдается температурная зональность по вертикали. Уменьшение тепла происходит с увеличением высоты над уровнем моря.

Температурные условия в сочетании с водным режимом определяют климатическую зональность. В связи с этим принято выделять климатические зоны с определёнными типами растительности: тундры, леса, степи, пустыни, тропиков. В горной местности по вертикали, причём горные зоны в отличие от равнинных, часто называют поясами. Например, лесной пояс занимает нижнюю часть горной ситемы, субальпийский пояс среднюю и альпийский пояс верхнюю.

Для каждого вида растений принято выделять нижнюю и верхнюю температурные границы, при которых в растениях прекращаются жизненные процессы, и оптимальную, наиболее благоприятную для жизнедеятельности растений. Отношение древесных пород к теплу различно и зависит от географического расположения, фенологической фазы почвенного плодородия и других причин.

В лесоведении издавна делались попытки классифицировать древесные породы по отношению к теплу. Но все существующие классификации достаточно условные. Резкой границы между группами растений провести нельзя, многие древесные породы занимают промежуточное положение. Наиболее распространённой считается классификация П.С. Погребняка (1968) согласно которой основные лесообразующие породы по требовательности к теплу разделены на четыре группы: очень теплолюбивые, теплолюбивые, среднетребовательные и малотребовательные к теплу.

Очень теплолюбивые – эвкалипты, приморская сосна, пробковый дуб, кипарисы, кедры, секвойя, саксаулы.

Теплолюбивые – съедобный каштан, айлант, восточный платан, пушистый дуб, орех пекан, грецкий орех, белая акация, гледичия, серебристый тополь.

Среднетребовательные к теплу– дуб черешчатый, граб, клёны, ильм, вяз, ясень, горный дуб, бук, амурский бархат, липа, чёрная ольха.

Малотребовательные к теплу – осина, бальзамический тополь, ольха серая, рябина, берёза, ель, сибирская пихта, обыкновенная сосна, кедровая сосна, лиственница.

Низкие и максимальные температуры отрицательно влияют на древесные породы. Действие низких температур, указывает И.С. Мелехов (1980) многообразно. При сильных зимних морозах в древесных стволах образуются морозобойные трещины, снижающие качество древесины и затрудняющие транспирацию веществ, способствующие развитию грибных болезней и насекомых вредителей. Поздние весенние заморозки губительно сказываются на урожае семян, повреждают тронувшиеся в рост побеги. Ранние осенние заморозки повреждают не успевшие одревеснеть молодые побеги.

Вода

Вода для растений является экологическим фактором ог­ромного значения. Ни одно растение без воды существовать не может. Она оказывает сильное формирующее действие и на его внешний облик, который, прежде всего, отражает усло­вия водного режима. Все жизненные функции растения тре­буют воду, она обусловливает течение всех физиологических процессов. Вода для растения нужна как 1) составная часть живой клетки; 2) материал при фотосинтезе; 3) раствори­тель минеральных веществ; 4) для транспирации, которая понижает температуру тела растений и повышает концент­рацию минеральных веществ в клетках.

В распределении воды по земной поверхности нет такой зависимости, которая приводит к зональности, как это наблю­дается в распределении тепла. На увеличение воды в виде осадков оказывает большое влияние близость океанов, а так­же горный рельеф. На сравнительно небольшой территории можно встретить места, сильно различающиеся по условиям увлажнения.

Естественными источниками воды для растения может быть атмосферная вода (осадки) и грунтовая вода. В общем балансе атмосферной воды главная роль принадлежит дож­дю, второе место занимает снег, третье - роса, туман, измо­розь. Существуют два пути искусственного снабжения водой растений: атмосферный - дождевание, полив; грунтовый - орошение и обводнение.

Количество выпадающих осадков на территории РФ колеблется в огромных размерах. Во влажных субтропиках (южная часть Черноморского побережья Кавказа) осадков выпадает до 2500 мм в год, а в некоторых районах пустынь Средней Азии всего лишь около-100 мм. В лесной и степ­ной зоне количество осадков в год колеблется от 700 до 300 мм.

Для растений большое значение имеет не только общее количество осадков, но также распределение их во времени и интенсивность выпадения. В тундре сравнительно небольшое годовое количество осадков (около 300 мм) выпадает равно­мерно, главным образом в виде мелкого дождя, что при сла­бой испаряемости вызывает значительную влажность клима­та. На южном побережье Крыма, при общем сравнительно большом количестве осадков (до 700 мм в год), летом бывает продолжительный период без осадков, поэтому в вегетацион­ный период климат там сухой.

Осадки могут быть в виде дождя, снега, града (вертикальные осадки), росы, инея, ожеледи (горизонтальные осадки). Для леса большое значение имеют осадки в виде дождя и снега.

Периодичность вегетации растений вызывается не только сменами температур в течение года, но в некоторых местах и неравномерностью выпадения осадков. Так, в пустыне веге­тация многих растений происходит только весной, когда поч­ва и воздух имеют достаточную влажность. Летом, когда осадков не выпадает, большая часть растений (в том числе, все травя­нистые) находится в состоянии покоя.

Хотя вода влияет на растение, прежде всего через почву, однако и влажность воздуха имеет огромное значение. Наи­более благоприятная относительная влажность воздуха для жизнедеятельности большинства растений — 70—80%.

На продолжительный срок падение относительной влажности до 30 - 25%, как это бывает в пустынях и в степях при суховеях, ведет к сильному ослаблению и даже гибели мно­гих растений. Борьба с суховеями — это, прежде всего борь­ба за удержание относительной влажности воздуха; созда­ние полезащитных полос играет большую роль в этой борьбе.

Различное количество влаги в местах произрастания ра­стений, избыток ее или недостаток, в процессе эволюции выз­вало у растений соответствующие приспособления, которые отражаются в морфологическом и анатомическом их строе­нии и на физиологических процессах. По отношению к влаге все растения можно разделить на четыре основные группы: гидрофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.

Гидрофиты— это водные цветковые растения, у которых все вегетативные органы погружены в воду или плавают на поверхности воды. Например, элодея, кувшинка, а также те, у которых вегетативные органы могут развиваться как в воде, так и в воздухе, в зависимости от этого очень сильно изменяя свой внешний вид (например, стрелолист, лютик водяной). Древесных расте­ний среди гидрофитов нет.

Гигрофиты— растения влажных местообитаний, у кото­рых корни и корневища находятся в воде или в сильно влаж­ной почве (берега водоемов и рек, сырые луга и сырые леса). Осмотическое давление в клетках этих растений невысокое, корневая система поверхностная, слаборазвитая, листовые пластинки большей частью крупные. К гигрофитам относится рогоз, многие осоки, сфагновые мхи, калужница, сабельник, таволга, из древесных растений — ольха черная и многие ивы.

Мезофиты — растения, обитающие в местах, обеспечен­ных влагой, где избытка ее нет, но иногда бывает недостаток. К этой группе относится большинство видов травянистых растений и большая часть древесных растений. Мезофиты при недостатке влаги способны завядать, это даёт им возможность сильно уменьшать испарение и переносить без особого вреда непродолжительный недостаток воды. При продолжительной сухости воздуха и почвы у некоторых лиственных древесных растений наступает частичный вынужденный листопад, когда летом часть листьев (до 50%) желтеет и опадает. Например, у берёз, липы мелколистной, вяза, жёлтой акации.

Ксерофиты– растения, обитающие в условиях местопроизрастания с постоянным или сезонным дефицитом влаги. Для растений необходимо различать недостаток воды физический, физическую сухость, когда воды в почве нет. И недостаток физиологический, когда вода в почве есть, но использовать её растение в достаточной мере не может вследствие низкой температуры или из-за сильной засолённости водными солями. Это будет физиологическая сухость. Физическая и физиологическая сухость вызывают у растений одинаковую приспособляемость.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 329; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!