Краткое изложение изучаемых вопросов

 

1.Понятие о биосфере. Роль леса в улучшении биосферы.

Биотические и абиотические факторы жизни леса представ­ляют собой активную жизненную сферу, или оболочку Земли, которую называют биосферой. Эта оболочка Земли не имеет четко выраженной границы. Она проникает в атмосферу на 10— 15 км, а также в гидросферу и литосферу на 2—3 км, иногда опу­скаясь до дна самых глубоких океанических впадин. Однако ос­новная масса живых организмов сосредоточена в сравнительно небольших пространствах на поверхности Земли. Учение о био­сфере как об активной жизненной оболочке Земли создано В. И. Вернадским в 1926 г.

Основная биомасса на Земле создается в биосфере в процес­се фотосинтеза. Образуется биологический круговорот веществ, который представляет собой циркуляцию веществ в биосфере между почвой, растениями, атмосферой, микроорганизмами и животными. Растения под воздействием солнечной энергии из воды, углекислоты и минеральных солей создают органические вещества, концентрируя их в листьях, стеблях, корнях, плодах, и выделяют кислород в окружающую среду. Животные усваивают кислород и органические вещества, выделяют углекислоту. Мик­роорганизмы-бактерии и грибы-разлагают отмершие живот­ные и усохшие растения, превращая их в новые органические соединения, пополняя перегной. Последние снова потребляются растениями. Таков замкнутый круг в биосфере. Процесс этот непрерывен. Он представляет жизнь на Земле. Биологический круговорот является составной частью большого геологического круговорота веществ между океаном и сушей. Оба круговорота взаимосвязаны и представляют собой еди­ный процесс в общей системе космос-биосфера-недра Зем­ли. Двигателем этого процесса является Солнце. Среди зеленой растительности леса, особенно тропические, выполняют важнейшие функции биологического и геологическо­го круговорота веществ. Взаимодействуя в пределах биосферы с абиотическими компонентами среды, они играют исключи­тельную роль в поддержании экологического равновесия в при­роде. Ежегодно в результате фитосинтеза усваивается 300 млрд. т углекислого газа и выделяется 200 млрд. т свободного кислоро­да. При этом образуется 150 млрд. т органического вещества. С 1971 г. международная организация ЮНЕСКО проводит обширную комплексную межправительственную программу «Че­ловек и биосфера». Эта программа исследований и наблюдений предусматривает разработку научно обоснованных рекоменда­ций по рациональному использованию и сохранению ресурсов биосферы. В СССР действуют биосферные заповедники (Березинский, Кавказский, Приокско-Террасный, Репетекский, Цен­трально-Черноземный и др.). Это строго охраняемые территории с эталонными участками, на которых изучаются экосистемы, генофонд и контролируется окружающая среда. Всякие измене­ния и отклонения от нормы состояния среды влекут за собой принятие срочных мер по их ликвидации. Образование веществ, их циркуляция между растением и поч­вой происходят по замкнутой цепи, связующим звеном которой является атмосфера. Огромное влияние на этот процесс оказы­вают тепло, вода, свет и другие факторы окружающей среды.

Лес и климат. Взаимное влияние леса и климата. Зональность лесов.

 

Зональность лесов. Лес — явление географическое. Распро­странение лесов на земном шаре и в пределах одной страны за­висит от климатических условий. Выделяют следующие типы климата, определяющие географию лесов: климат тундры, климат тайги, климат смешанных хвойных и лиственных лесов, муссонный климат умеренных широт, климат степей, климат средиземномор­ский, климат зоны субтропических лесов, кроме этих типов климата, выделяютклимат внутриматериковых пустынь умеренного пояса, субтропических пустынь, саванн, или тропической лесостепи, влажных тропических лесов.

 

Рис. 40. Природные зоны СССР

 

Классификация климатов иллюстрирует зависимость распро­странения растительности от температуры и влажности. В ре­зультате неблагоприятного климата в некоторых странах или очень мало лесов, или их совсем нет. Во влажных теплых райо­нах произрастают преимущественно лиственные леса с большим разнообразием древесных пород, в холодных и умеренно холод­ных— хвойные леса, состоящие из ограниченного числа пород.

Природные зоны СССР. Природная зона-это часть зеленой поверхности, опоясывающая в виде широкой полосы материки и характеризующаяся таким сочетанием тепла и влаги, которое обусловливает развитие в ее пределах определенных типов почв и растительности. На территории СССР выделены семь природ­ных, или естественноисторических, зон: тундра, лесотундра, лес­ная зона, лесостепь, степь, полупустыня и пустыня(рис.40).

Тундра расположена вдоль побережья Северного Ледови­того океана, от Белого до Берингова моря, занимает более 3 млн. км^[1], или 15% всей территории страны. Здесь встречаются равнины и низменности, возвышенности и горные хребты. Кли­мат суровый. Зима длится 7—8 мес. Лето холодное и короткое. Температура воздуха зимой от —12 до —42 °С, летом от 3 до 13 °С. Среднегодовое количество осадков 150—300 мм. Почвы торфянисто-глеевые, маломощные, с вечной мерзлотой, часто вы­ступающей на поверхность. Типы растительности — лишайнико­вая, моховая, травяная, кустарниковая.

Лесотундра простирается узкой полосой между тундрой и тайгой от Кольского полуострова до Берингова моря. В геоло­гическом и геоморфологическом отношении она неоднородна: западная часть до Енисея равнинная, восточная — горная. Кли­мат мягче, чем в зоне тундры, с более теплым летом и суровой зимой. Температура зимой от —9 до —50 °С, летом от 9 ро 16 °С. Безморозный период 75—90 дней. Среднегодовое количество осадков составляет 250—400 мм. Преобладают торфянисто-гле­евые и торфянисто-подзолисто-глеевые почвы. Значительная часть территории находится в условиях вечной мерзлоты.

Лесная зона занимает больше половины всей территории СССР и простирается от Балтийского моря на западе до Охот­ского и Японского морей на востоке. Западная часть — равнин­ная, восточная — горная. Климат суровый, с холодной зимой и сравнительно теплым летом. Среднегодовое количество осадков 4-50—650 мм. Преобладают дерново-подзолистые почвы, в пони­жениях—подзолисто-глеевые, лугово-болотные и торфянистые. В Восточной Сибири на различной глубине находится вечная мерзлота. Преобладают 4 типа растительности: лесная, луговая, болотная, кустарниковые заросли. В этой зоне сосредоточено около 80% всех запасов древесины страны и 90% запасов хвой­ной древесины. Древесная растительность обеспечена питатель­ными веществами, количество влаги в почве достаточное и даже избыточное.

Лесостепная зона простирается от Карпат на западе до Алтайско-Саянских гор на востоке. Зона переходная. Терри­тория равнинная. Материнские породы — лёссовые и моренные отложения. Почвы — выщелоченные черноземы и слабо оподзоленные серые. В Западной Сибири часто встречаются солонцевато-лугово-черноземные почвы и солончаки. Климат более теп­лый, зима мягкая. Температура зимой от—5 до—7,5 °С, летом от 18,5 до 21,5 °С. Количество осадков 500—550 мм в год.

Степная зона простирается от западных государствен­ных границ СССР до предгорий Алтая и представляет собой рав­нину. Материнские породы (в европейской части СССР) —лёсс и лёссовидные суглинки, в Западной Сибири — плотные глины. Преобладают черноземы различной мощности, на юге черноземы переходят в темно-каштановые почвы. Климат характеризуется высокими летними температурами и сухостью воздуха. Темпера­тура зимой от —4 до —30 °С, летом от 19 до 23 °С. Среднегодо­вое количество осадков составляет 350—500 мм.

Пустынно-с тепная зона является как бы переходным' звеном между степной и пустынной зонами. Климат резко кон­тинентальный. Лето жаркое и засушливое, максимальная темпе­ратура выше 40 °С. Зима холодная с температурой —40°С. Сред­негодовое количество осадков 150—250 мм. Часты засухи, су­ховеи.

Зона пустынь занимает территорию от Каспийского мо­ря до границы с Китаем на востоке. Рельеф территории — рав­нина, в западной части — низменность, к востоку она принимает ступенчатый характер и распадается на несколько замкнутых бассейнов. Климат континентальный, засушливый. Лето жаркое и сухое. Температура зимой от —4 до —14 °С, летом от 25 до 30 °С. Почвы — сероземы, пески, солончаки; все почвы засолен­ные, содержат мало гумуса.

Субтропическая зона проходит узкой полосой на крайнем юге страны - в районах Черноморского побережья Кавказа, Азербайджана, Грузии, Туркмении и Таджикистана. В горных районах на севере зоны леса произрастают на высоте до 1500 м над ур. м., на юге — до 1800 м. Состав древесных по­род меняется по мере увеличения высоты над уровнем моря. Горные леса подразделяются на лесорастительные подзоны (гор­ные леса Крыма, Кавказа, Памира, Тянь-Шаня) со своим кли­матом, растительностью и животным миром.

Влияние климата на лес и леса на климат. Климат оказывает большое влияние на лес. Само существование леса определяется климатом. В тундре нет леса. В лесотундре произрастают кар­ликовые, мелкие с искривленными стволами и флагообразными однобокими кронами сосна, береза, ель, лиственница, кедровый стланик, тополь. Лес образуют редколесья и криволесья. Лишь в долинах рек еловый лес достигает IV класса бонитета с запа­сом 60—70 м³/га.

В улучшенном климате лесной зоны произрастают насажде­ния, разные по составу и продуктивности. В основном это таеж­ные леса.

Здесь чаще встречаются чистые еловые и пихтовые ле­са, которые называют темнохвойными.

Главные породы лесной зоны, имеющие наибольшее эконо­мическое значение, — ель обыкновенная, сосна обыкновенная и лиственница. Для Сибири характерны также сосна кедровая сибирская, пихта сибирская, для Дальнего Востока — сосна кед­ровая корейская.

Часть лесной зоны составляют смешанные леса, которые от­личаются большим числом пород на единице площади и разным соотношением хвойных и лиственных — от подавляющего преоб­ладания хвойных до безраздельного господства лиственных по­род. В этих лесах произрастают такие ценные лиственные поро­ды, как дуб, бук, клен, ясень и др.

Смешанный лес, в составе которого хвойные и лиственные породы, более светлый благодаря солнечным лучам, свободно проникающим через кроны лиственных деревьев. Поэтому под пологом смешанного леса часто поселяются теневыносливые кустарники, орешник, бересклет бородавчатый, бузина, калина и др.

Увеличение тепла, но вместе с этим и уменьшение влаги в лесостепной зоне меняют растительный облик Земли. В зоне распространены два типа растительности: лугово-степная и лес­ная. Лесообразующие породы — дуб, липа, ясень, клен, граб (за­падная часть); береза, осина (восточная часть). На песчаных почвах растет сосна. Леса занимают главным образом северную часть лесостепи и поймы рек на юге.

В южных районах страны, где тепла еще больше, чем в ле­состепи, но совсем мало влаги, преобладает степной тип расти­тельности— ксерофитные многолетние растения. Встречаются разнотравно-типчаково-ковыльные и типчаково-ковыльные степи, а также кустарниковая степь, где произрастают береза, бобов­ник, вишня степная, спирея, терн и др. В степи отсутствуют есте­ственные леса, они произрастают лишь по речным долинам.

В пустынно-степной зоне растительный покров несомкнутый. Преобладают главным образом ксерофитные травы и полукус­тарники, солянки, степные дерновинные злаки, эфемеры. Древес­ные растения встречаются в основном только в долинах рек. Там, где максимальные температуры достигают +50 °С, пре­обладают 5 типов растительности: эфемерная на сероземах; эфе­мерно-полынная на засоленных сероземах; полынно-солончако- вая на солончаках; песчаная (саксаул белый, джузгун, песчаная акация); тугаи (чингиль, гребенщик, лох, тополь, туранга), ивы.

В субтропиках особый климат. Здесь теплее и очень много влаги. Из лесообразующих пород наиболее распространены дуб, граб, каштан съедобный, орех грецкий, самшит, лавровишня. Высокопроизводительные леса образуют буки восточный и за­падный.

Климат обусловливает производительность лесов. В более су­ровых условиях она низкая (IV—V классы бонитета), а в лес­ной зоне характеризуется I—1а классами. Однако в пределах одной географической зоны производительность лесов зависит от почвы, количества влаги, солнечной радиации, температуры, длительности вегетационного периода и других факторов (рис. 41).

Климат влияет на качество древесины. Так, на севере произ­растает кондовая сосна. Она отличается от сосны, произрастаю­щей в средней полосе, тем, что у нее поздняя (летняя) древесина составляет 35% и более, годичные кольца мелкие, а у южной сосны они более широкие и рыхлые, т. е. древесина менее плотная.

Зависят от климата морфологические показатели. Плодоношение сосен на севере слабое и повторяется через более дли­тельные промежутки времени, чем у произрастающих на юге. Се­мена северной сосны мельче семян южной. Масса 1000 сосно­вых семян из Архангельской обл. 2 г, а из центральных обла­стей — 6—7 г.

Климат, его сезонные изменения влияют также на проведе­ние лесохозяйственных, лесокультурных и других мероприятий. Так, в северных районах посев и посадку начинают в конце мая —июне, а в Московской обл. •—в конце апреля — начале мая, в Узбекистане — в марте, в некоторых районах даже в фев­рале. Климат, и в частности метеорологические условия, опреде­ляют пожарную опасность и меры борьбы с лесными пожарами. С климатом тесно увязаны технологические процессы рубок ле­са и лесовозобновления. Не только климат воздействует на растительность, но и лес влияет на климат. В лесу создается свой микроклимат­. Степень сомкнутости крон деревьев, со­став верхнего и нижнего ярусов и многие другие факторы обус­ловливают лесной микроклимат. Зимой в лесу теплее, а летом прохладнее, чем на открытых местах, в поле. Лесные насаждения, созданные в степи, не только регули­руют микроклимат внутри лесной полосы, но и положительно влияют на микроклимат прилежащих к ним полей, повышая уро­жай сельскохозяйственных культур. Микрорельеф местности в лесу, образуемый мелкими буграми, перегнившими пнями, упав­шими стволами, кротовыми взрыхлениями и ямами, создает вместе с лесорастительными элементами (древостоем, ярусами, подростом, подгоном, подлеском и напочвенным покровом) ту особую среду, которая резко отличается от условий открытого места и присуща только лесу. Под пологом свой микроклимат создает условия для произрастания подроста, подлеска, грибов, ягод, мхов, лишайников и разнообразной травянистой раститель­ности. В лесу обитают многочисленные полезные и вредные на­секомые и другие представители животного мира, взаимосвязан­ные с ним и между собой.