Ящик Пандори - біологічна роль лісу в природі
Як часто ми замислюємося над тим, яку роль в нашому житті відіграють ліси? Що являє собою ліс? Які екологічні функції він виконує? У цій статті спробуємо відповісти на ці та багато інших питань, пов'язані з лісом як природного екосистемою.
Ліс являє поєднання деревної, чагарникової і трав'янистої рослинності, що виростає на твердій поверхні планети, включаючи тварин, мікроорганізмів та інших складових природного середовища (грунту, водойми і річки, повітряна оболонка) біологічно взаємопов'язаних між собою. Головними властивостями лісів є площа і запаси деревини на пні. Ліси ростуть на всіх материках, крім Антарктиди і займають близько 31% поверхні суші. Загальна площа лісового фонду планети становить 4 млрд. Гектарів, а запаси деревини на пні 527 203 млн. М3 [1].
Рис.1 Карта лісової рослинності планети
Ліс - це сложноорганизованная саморегулююча екосистема, в якій постійно здійснюється кругообіг речовин (азоту, фосфору, кисню, води та ін.) І потоків енергії між усіма типами та формами організмів. Всі рослини пристосовані один одному, а також до тварин організмам, і навпаки, все тварини організми пристосовані до рослинних організмів. Вони не можуть існувати одне без одного. Кожна ділянка лісу має виражену просторову структуру (вертикальну і горизонтальну), яка включає велику кількість дорослих дерев, чагарників, трав'янистих рослин, підріст основної та супутньої породи, а так само мохи та лишайники.
Мал. 2 Вертикальна структура лісу
Вертикальна структура лісу характеризується розподілом різних форм рослин по висоті, а горизонтальна відображає розподіл різних видів рослин в горизонтальній площині. Поряд з великою кількістю рослин, в лісі величезна кількість різних видів без (с) хребетних, мільйони ґрунтових організмів, численні комахи, птахи і звірі. Всі вони разом утворюють екологічну систему, в якій кожна рослина і тварина виконує конкретну екологічну функцію, беручи участь у кругообігу різних хімічних елементів.
Однією з причин масштабної повені називається вирубка лісів на схилах Карпатських гір, коли протягом майже 40 років була вирубана значна частина лісового покриву [3].
Рис.4 Вирубка лісів в Карпатах
Справа в тому, що ліс виконує важливу водорегулювальну роль, яка полягає в уповільненні поверхневого стоку талих і дощових вод, переводячи частину його в землю, зменшуючи тим самим руйнівну силу паводків і повеней і, маючи тим самим підземні води. При випаданні дощу крони і стовбури дерев затримують частину вологи, що дозволяє воді вбиратися в лісову підстилку поступово, а не стихійно. Лісова підстилка утримує вологу і з часом віддає її річках і підземним водам, а ще частина вологи використовується для живлення рослин. На відкритій ділянці (наприклад, вирубка) дощова вода цілком потрапляє на поверхню землі і не встигає вбиратися, так як водопроникність лісової підстилки вище, ніж на відкритій ділянці, що призводить до стоку здебільшого води з поверхні в западину або поверхневий водотік (струмок, річка ). Іноді відкриту ділянку не пропускає воду взагалі і та повністю стікає, утворюючи потужний потік води. Важливу роль відіграє ліс в розподілі зимових опадів і при таненні навесні. На відкритих ділянках сніговий покрив закріплюється трохи пізніше в порівнянні з лісом через часті відлиги і розподіляється нерівномірно по причині дують вітрів. У лісах сніг розподіляється рівномірно, що пов'язано зі зміною вітрового режиму в приземному шарі. В цілому на відкритих ділянках снігу накопичується більше ніж у лісі. Навесні під впливом потужного потоку сонячного випромінювання відбувається сніготанення, яке залежить не тільки від цього фактора. Різні типи рослинності і рельєф грають важливу роль в цьому процесі. На відкриту ділянку приходить 100% сонячного випромінювання, а під завісу будь-якого деревостану тільки частина, тому сніг тане в лісах повільніше. Наприклад, на вирубках сніг тане 7-25 днів, а в ялицево-ялицево лісі 32-51 день [4].
Вітчизняний лісознавців Молчанов Олександр Олексійович встановив, що коефіцієнт весняного стоку різко зменшується зі збільшенням лісистості (з 0,6-0,9 на безлесой горбистість території до коефіцієнта 0,09-0,38 при лісистості 40%) [6].
При вирубці лісу відбувається видалення деревного полога і грунт втрачає властивість водопроникності, що призводить до порушення водного режиму водотоків, при цьому збільшується поверхневий стік і посилюється процес руйнування ґрунтів. Таким чином, ліс виконує важливу роль щодо регулювання рівномірного надходження води в водотоки, бере участь у кругообігу води, перешкоджає руйнуванню ґрунтів.
Не менш важлива за значенням властивість рослинності пов'язана з кліматообразованіі планети. Ліс впливає на такі кліматичні чинники, як вітер, температуру, вологість і ін. Завдяки вітрі відбувається запилення рослин, поширення плодів і насіння, посилюється процес випаровування вологи з поверхні листа, а ліс в свою чергу зменшує швидкість вітру в приземному шарі повітря, регулюючи температуру і вологість. Наявність насаджень змінює тепловий режим і на прилеглих територіях. Влітку більш холодне повітря зеленого масиву витісняє більш теплий і легкий повітря прилеглої території, знижуючи температуру повітря на цих ділянках. Ступінь зниження температури повітря залежить від породи насадження (від прозорості крони, відбивної здатності листя, висоти і віку), від густоти посадки і ряду інших характеристик. Крупнолисті дерева є кращими захисниками від теплової енергії. Так, наприклад, осика пропускає через своє листя в 10 разів більше енергії, ніж глід. У лісі вологість повітря збільшується, так як випаровуються поверхню листя дерев і чагарників, стебел трав в 20 і більше разів більше площі грунту, займаної цими рослинами. За рік гектар лісу випаровує в повітря 1-3,5 тис. Т вологи, що становить 20-70% атмосферних опадів. Наприклад, збільшення лісистості на 10% може призвести до зростання суми річних опадів на 10-15% [5]. Крім того, з поверхні листя випаровується близько 90% води, що поступає і лише 10% йде на харчування рослин. Вологість повітря в середній смузі в лісі або парку влітку на 16-36% буває вище, ніж в міському дворі. Зелені насадження сприяють і збільшення вологості повітря на прилеглих відкритих територіях.
Мал. 5 Кліматичні пояси планети.
Ліс бере діяльну участь в газообміні, в першу чергу, поглинаючи вуглекислий газ і виділяючи в атмосферу кисень. Це природне явище отримало назву фотосинтез. Так, гектар лісу поглинає за годину 8 кг вуглекислоти (H2CO3), які виділяють 200 чоловік. Ступінь поглинання вуглекислоти і виділення кисню сильно залежить від породи насаджень. Так, тополя берлінський в 7 разів, дуб звичайний в 4,5 рази, липа широколиста - в 2,5 рази, а сосна звичайна в 1,6 рази ефективніше за газообміну ялини звичайної.
Мал. 6 Фотосинтез рослин
Істотна роль належить лісі і в очищенні атмосфери від пилу. Рослини накопичують на поверхнях листя, гілках і стовбурах пилові частинки. При цьому дія накопичення в сильному ступені визначається не тільки температурою, вологістю і швидкістю вітру, а й породою насаджень. Так, хвойні породи в 30 разів, а береза в 2,5 рази більше затримує пилу, ніж осика. Запиленість міських і приміських парків в 1,5-4 рази нижче, ніж в промисловій зоні. Вимірювання показали, що запиленість повітря під деревами на 20-40% нижче, ніж на відкритих поруч розташованих майданчиках. За діяльний період життєдіяльності рослини одне доросле дерево виводить з повітря: каштан кінський - 16 кг, клен гостролистий - 28 кг, тополя канадська - 34 кг пилу.
Ліс також бере участь в очищенні повітря від газоподібних домішок. Більш холодне повітря, що створює вертикальні потоки, і менші швидкості вітру в районі зелених насаджень, сприяють переміщенню газоподібних домішок у верхні шари атмосфери. Це призводить до зменшення їх кількості в зоні зелених насаджень на 15-60%. Різні породи дерев мають різну стійкість до атмосферних забруднень при збереженні своєї здатності вловлювати з атмосфери отруйні домішки. Так, біла акація вловлює з атмосфери сполуки сірки та фенолу, не сильно пошкоджуючи при цьому своє листя. З (с) проходження показали, що сірчистий газ сильно пошкоджує рослинність.
Поблизу хімічних комбінатів поверхню листя у липи, берези і дуба буває спалена на 75-100%, а горобини - на 25-65%. Нестійкими породами дерев до атмосферних забруднень є: каштан кінський, клен гостролистий, ялина і сосна звичайні, горобина, бузок, акація жовта і ін. Найбільш стійкими є: осокір, біла акація, тополя крупнолистний, клен пенсильванский, плющ звичайний.
Рослини виділяють біологічно активні речовини (фітонциди), які володіють високою фізіологічною діяльністю при невеликих кількостях по відношенню до певних груп живих організмів. Біологічно активні речовини вбивають хвороботворні бактерії або затримують розвиток мікроорганізмів. Ефективність біологічно активних речовин різних рослин неоднакова. Так, кедр атласький через 3 хв виділень викликає загибель бактерій, черемха звичайна - через 5 хв, смородина чорна - через 10 хв, лавр благородний - через 15 хв.
Велико участь лісових територій і в зниженні рівня шуму від транспортних магістралей і підприємств. Крони листяних дерев поглинають 26% падаючої звукової енергії, а відображають і розсіюють 74%. Два ряди липи здатні зменшити рівень шуму в 2,5-6 разів в залежності від ширини смуги посадки без листя і в 7,7-13 разів, коли рослини були з листям. Ступінь звукоізоляції залежить від породи, висоти і схеми посадки дерев і чагарників. Шум на висоті людського зросту на забудованій високими будинками вулиці позбавленої зелених насаджень в 5 разів перевищує на цій же вулиці, обсаджена деревами за рахунок відображення шуму транспорту, що рухається від стін будівель.
Таким чином, ліс відіграє важливу роль на планеті з підтримки сприятливих умов існування всіх живих організмів, в тому числі і людини. Ліс як природна екосистема бере участь в кліматообразованіі і осадкообразованіі, підтримує газовий склад атмосфери, дає будинок і їжу для багатьох видів і форм рослин і тварин. Однак на сьогоднішній день існує серйозна проблема збереження лісів.
Основна частина лісових екосистем припадає на такі країни як Україна (809 млн. Га), Бразилія (520 млн. Га), Канада (310 млн. Га), США (304 млн. Га), Китай (207 млн. Га), Демократична республіка Конго (154 млн. га) [8].
Причому найбільш цінними для підтримання екологічної рівноваги на планеті є тайгові і тропічні ліси. Тропічні ліси мають досить високим біологічним різноманіттям, які містять до 70-80% всіх відомих науці тварин і рослин. За оцінкою Держдепартаменту США втрати лісів щорічно складають рівними чотирьом площами Швейцарії (41 284 км) [9].
Для того, щоб уявити масштаби вирубки лісів цю площу можна ще порівняти з територією Московської області (44 379 км²). Головними причинами скорочення лісів є неконтрольована вирубка лісу під сільськогосподарські угіддя - 65-70% та лісозаготівля - 19% (рис.7, 8, 9).
Рис.7 Ділянка лісу, раніше розчищений під плантації, Індонезія
Мал. 8 Випалювання джунглів для звільнення землі під посівні поля, південна Мексика
Мал. 9 Незаконна вирубка Рожевого дерева на острові Мадагаскар в Національному парку Масоала
Більшість тропічних країн вже зараз втратили більше половини своїх природних лісів. Наприклад, на Філіппінах вирубано близько 80% лісів, в Центральній Америці площа лісів скоротилася на 60%. У таких тропічних країнах як Індонезія, Таїланд, Малайзія, Бангладеш, Китай, Шрі-Ланка, Лаос, Нігерія, Лівія, Гвінея, Гана площа лісів скоротилася на 50% [9].
Підводячи підсумок, можна сказати, що збереження і збільшення площі лісових екосистем є найважливішим завданням людства, виконання якої забезпечить йому виживання в сприятливого навколишнього природного середовища. Інакше людству просто не вижити, тому що тільки гармонійний розвиток земної цивілізації з природою дає шанс на життя і розвиток людства в цілому.
GD Star Rating
a WordPress rating system
Непогано б і в нашій країні людям об'єднатися або стихійно висаджувати дерева в лісі і на пустирях.
Я ось, як нащадок діда і батька - лісників, регулярно ці займаюся
GD Star Rating
a WordPress rating system
Околиці міст від таких дурень не врятуєш: за 10-12 км від них достатньо місць для рекультивації.
У містах інша проблема - буйний підлісок, яким природа намагається захиститися від вторгнення чужинців. А в результаті порушується вологість, і виникають кореневі хвороби у дерев, ліс гине. Тут потрібна, навпаки, - чистка.
