10468-1 (Лесные экосистемы и их охрана)

Лесные экосистемы и их охрана

Реферат по экологии

2000 г.

Введение.

Лес – один из основных типов растительного покрова Земли, представленный многочисленными жизненными формами растений, среди которых главную роль играют деревья и кустарники, второстепенную – травы, кустарнички, мхи, лишайники и т. д.

Характерная особенность леса заключается в том, что образующие его компоненты связаны между собой и с окружающей средой. На рисунке 1 схематически показано, что лесной фитоценоз находится под воздействием внешней среды и сам оказывает влияние на нее. Так, солнечную энергию – главный источник в растительных сообществах – в лесу поглощают в основном кроны деревьев в процессе фотосинтеза и тем самым накапливают органическое вещество. Основная масса солнечной энергии отражается от поверхности крон и от почвы на прогалинах и уходит в атмосферу, незначительная часть расходуется на транспирацию.

Леса как экологические системы интересны и важны во многих отношениях. Во-первых, это одни из немногих экосистем суши, сохранившиеся в естественном или слабо измененном человеком состоянии; во-вторых, это самые крупные экосистемы на Земле, которые характеризуются высокой продуктивностью и в которых аккумулируется большая часть органического вещества планеты в виде древесины, детрита, гумуса, используемого затем человечеством как для собственного потребления, так и для восстановления исчезающих в процессе его хозяйственной деятельности компонентов биосферы.

Лесной фонд планеты.

Общая площадь лесных земель несколько больше 4 млрд. га. В составе общей лесной выделяют площадь, покрытую лесом. Последняя не включает участки под полянами, дорогами, сенокосами, просеках в пределах лесной территории. Она оценивается примерно в 3 млрд. га. В расчете на одного человека общая лесная площадь составляет около 0,8 га.

Суммарная мировая биомасса лесов оценивается примерно в 2000 млрд. т. Доля северных хвойных лесов (в основном это Россия, Канада и США) составляет 14-15%, тропических – 55-60%. Лесные площади и ресурсы древесины на душу населения, соответственно, в Канаде – 9,4 га, 815 м, России – 5,2 га, 560 м, Финляндии – 4,9 га, 351 м, Швеции – 2,5 га, 313 м, США – 0,9 га, 88 м. Общая площадь земель лесного фонда России составляет 1180,9 млн. га, или 69% суши страны. Россия обладает почти 25% мировых запасов древесины и 50% ценных хвойных лесов мира.

Еще до активного наступления человека на природу леса занимали почти всю территорию Европы. В настоящее время они сохранились на одной трети ее площади (рис. 2, 3). Самым заселенным европейским государством является Финляндия, где лесами покрыто 70% территории. Беднее всех в этом отношении Великобритания – там на леса приходиться менее 6% площади страны. По-прежнему обширные лесные массивы сохраняются в Азии – в сибирских низменностях и на горных склонах, а также в тропических и субтропических областях на юго-востоке континента. Леса покрывают около двух третьих площади Северной и Южной Америки: на севере – хвойная тайга, в субтропиках – хвойные и лиственные леса и пальмы, в экваториальной зоне – вечнозеленые дождевые, или влажно-тропические леса (рис. 4). Кроме того леса, остаются доминирующим биомом на четвертой части территории Африки и приблизительно пятой части Австралии (рис. 5).

Значение лесов.

Роль в жизни людей и животных. Леса играют большую роль в развитии экономики, улучшении окружающей среды, повышении благосостояния народа. Сами деревья – мощнейшие создатели биомассы; это поставщики топлива, а главное – древесины для строек и поделок, технического сырья, дубильных, лекарственных, красящих и многих других полезных веществ. Без дубильного экстракта, получаемого из коры лесных деревьев, не обходится, например, кожевенная промышленность. Из древесины изготавливают более 20 тысяч видов изделий и продуктов. Без нее не может обойтись ни одна отрасль народного хозяйства. Из древесины получают пластмассу, удобрения, взрывчатые вещества. Из древесных опилок получают спирт, сахар, синтетический каучук. Древесина идет на изготовление шпал, тары, фанеры, она используется в целлюлозно-бумажной и мебельной промышленности.

В лесах России произрастает около 100 видов диких плодовых, ягодных и орехоплодных растений, почти 200 видов съедобных, имеющих большую ценность как лекарственное и техническое сырье. Широко известны целебные свойства облепихи, черемухи, лимонника, малины, шиповника, золотого корня, зверобоя, смородины и многих других полезных растений. С давних пор люди используют дикорастущие растения как пищу и лекарство. Лекарственные растения содержат алкалоиды, гликозиды, сапонины, витамины, фитонциды, эфирные и жирные масла и другие биологически активные вещества. Лечение растениями можно считать комплексной терапией: одновременно с борьбой против основного заболевания оно улучшает обмен веществ, стимулирует защитные свойства организма.

Лес – это среда обитания для большинства видов животных, он являются кормильцем животных и человека, дарящий им орехи, ягоды, грибы, съедобные побеги, травы и лишайники. Измельченные, сдобренные специальными добавками лесосечные отходы находят применение в животноводстве. При рубке леса заготавливают веточный корм для скота. Наиболее питательны молодые побеги осины, ивы, клена, ясеня, рябины, лещины, липы, ильмовых.

Во всех без исключения лесах, в том числе в промышленном, обитают промысловые виды зверей и птиц. Лесная зона – крупнейшее в мире охотничье угодье: белка и соболь, куница и горностай, бобр и выдра, тетерев, глухарь, рябчик – чего только не приносят охотники из лесов.

Кроме того, леса – это здравницы и места отдыха, ресурс культуры и науки, украшение ландшафта, источники радости и здоровья, эстетического и экологического воспитания.

Природоохранительное значение.

Влияние леса на ход процессов, протекающих в природных комплексах, весьма разнообразно. Лесные экосистемы очень важны для жизни биосферы: они обогащают атмосферу кислородом и поддерживают уровень содержания в ней диоксида углерода. Леса играют большую роль в круговороте воды. Лесные почвы фильтруют воды, стекающие с полей и промышленных площадок, и очищают их от многих вредных примесей. Лесные экосистемы испаряют в атмосферу влагу и благотворно влияют на климат, повышая влажность воздуха.

По роли, которую они играют в биосфере, различают три группы лесов. К лесам первой группы относятся леса, основным назначением которых является выполнение водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных функций, а также леса особо охраняемых природных территорий. Леса этой группы располагаются вдоль рек и по побережьям озер, вдоль крупных шоссейных дорог, в зеленых зонах городов, в заповедниках. Их вырубать нельзя. К лесам второй группы относятся леса в регионах с высокой плотностью населения и развитой сетью наземных транспортных путей; леса, выполняющие водоохранные, защитные, санитарно-гигиенические, оздоровительные и иные функции и имеющие ограниченное эксплуатационное значения. В таких лесах проводят рубки, но так, чтобы древостой полностью не уничтожался, и шел процесс его самовосстановления. Это леса в регионах с недостаточными лесными ресурсами, для сохранения которых требуется ограничение режима лесоиспользования. Наконец, К лесам третьей группы относятся леса многочисленных регионов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение. При заготовке древесины должно обеспечиваться сохранение экологических функций этих лесов. В таких лесах древостой можно вырубать почти полностью, оставляют лишь отдельные деревья как источники семян для восстановления леса естественным путем или проводится посадка деревьев. Леса третьей группы разделяются на освоенные и резервные.

Водоохранное значение лесов. Начало системной экологии (синэкологии) в отечественной, а затем и в мировой литературе связано прежде всего с наблюдениями за влиянием лесов на водные ресурсы. Люди давно заметили зависимость водности рек и уровней воды в колодцах от наличия лесов. Вырубка лесов обычно приводит к обмелению рек, исчезновению родников, пересыханию ручьев. В народе давно существуют выражения «Леса – хранители вод», «Леса – рождают реки», «Где лес – там и вода, где вода – там и жизнь» и т. п. Особенно большое внимание проблеме связи лесов и вод стали уделять в конце 19 – начале 20 столетия. В это время резко усилилось уничтожение лесов в связи с развитием промышленности, участилась повторяемость засух на юге и юго-востоке России. Одну из причин этого явления видели в уменьшении лесистости.

Леса оказывают прямое влияние на величину испарения, поверхностного и внутригрунтового стока, в целом на водный баланс, на гидрологический режим рек.

Влияние лесов на грунтовые воды. Положительное влияние лесов на питание грунтовых вод обычно не вызывает сомнений. Это связано с переводом значительной части поверхностного стока вод в подземный. Грунтовые воды, в свою очередь, питая реки, обеспечивают более высокий уровень воды в них зимой и летом (период межени). Весной же и при летних ливнях больше воды в реки поступает с безлесных площадей за счет поверхностного стока. Последний неизбежно связан с загрязнением вод продуктами эрозии почв и другими агентами, а также с вероятностью наводнений, их разрушительной силы. Грандиозные наводнения в бассейне Хуанхэ, катастрофические разливы Миссисипи, Дона, Вислы и многих других рек в значительной степени связаны с вырубкой лесов в их бассейнах.

Основной причиной увеличения грунтового и уменьшения поверхностного стока лесами является сохранение под ними хорошей водопроницаемости почв (защищена лесной подстилкой, разрыхлена корнями и т. п.), а также более равномерным поступлением влаги на ее поверхность (замедленная интенсивность таяния снега, гашение силы дождей пологом леса и др.). Во время дождя упругие струи воды с силой падают на ветви и с них мягко стекают на лесную подстилку, состоящую из опавших листьев и лесного разнотравья. Через подстилку вода медленно уходит в почву и по глубинным ее слоям стекает в реки. Таким образом, лес защищает почву от эрозии, берега рек от размывов. Зимой на кронах лиственных пород задерживается не более 3-5 % осадков, но зато тот снег, что упадет на лес, лежит там прочным мягким покрывалом. В хвойных лесах, особенно еловых, кронами задерживается до 60% зимних осадков.

Талые и дождевые воды в лесу интенсивно пополняют запасы грунтовых вод. Запасы грунтовых вод под лесами больше и потому, что в лесу происходит накопление влаги. Зимой толщина снега в лесу больше, чем в полях, поэтому почва меньше промерзает. Весной она быстрее оттаивает и начинает впитывать в себя талые воды. Рыхлая лесная подстилка, мхи обладают большой влагоемкостью. 1 м этой своеобразной губки в состоянии поглотить в условиях южной тайги до 6 кг дождевой воды. В лесу меньше скорость ветра и, следовательно, испарение. Летом подстилка уменьшает нагревание почвы и тем самым способствует сохранению в ней влаги. Под защитой леса земля медленно насыщается живительной влагой.

Вырубка лесов резко изменяет характер стока и гидрологический режим рек, вызывает бурные весенние паводки и резкое обмеление рек в летнее время. Для того чтобы водорегулирующее значение лесов проявлялось с максимальной эффективностью, они должны располагаться равномерно по всему водосборному бассейну реки.

Влияние лесов на качество вод. Положительное влияние лесов на качество вод связано с процессом их фильтрации через почвенно-грунтовую толщу. Лесные воды (в том числе и поверхностного стока) всегда несут меньше взвешенных частиц и растворенных химических веществ, чем воды, поступающие с сельскохозяйственных полей, урбанизированных и других подвергающихся антропогенному воздействию территорий. Степень преимуществ качественного состава лесных вод над водами других категорий по мере возрастания антропогенных нагрузок продолжает увеличиваться.Это является свидетельством того, что леса как мощные экосистемы сохраняют еще значительный потенциал способности к самоочищению и противостоянию разрушительным силам техногенеза.

Водоочистительная роль лесных экосистем настолько существенна, что их всё более используют для очистки загрязнённых вод.

Лесные экосистемы оказывают также благоприятное влияние на бактериологические и физические свойства воды. Вода осадков, взятая на пашне, имела коли-индекс (кол-во кишечных палочек в 1 литре воды), равный 18, а после прохождения воды через 45-метровую лесную полосу он уменьшился в 2 раза – до 9. В 5 раз увеличилась прозрачность воды.

При рубках лесов их водоохранные свойства резко снижаются или пропадают полностью. Если вырубки зарастают в результате вторичной сукцессии, то эти свойства довольно быстро восстанавливаются.

Когда условия для проявления вторичной сукцессии нарушаются в результате цепных реакций, вырубки могут приходить в состояние опустынивания. Это наиболее вероятно в горных районах, где после сведения лесов интенсивно проявляется эрозия почв.

На воды особенно влияют те леса, которые растут по берегам рек. Такое влияние также значительно для небольших рек, которые почти полностью находятся в конусе тени прибрежной растительности. Имеются данные, что после удаления прибрежной древесной растительности температура воды в реке повысилась на 7 С. Это отрицательно сказалось на жизни отдельных видов животных, например форели, адаптированной к существованию в прохладных водах.

Леса перспективны для очистки вод, загрязненных удобрениями, ядохимикатами и другими веществами. Для этой цели ландшафты должны быть организованы таким образом, чтобы воды с полей, до того как попасть в источники, проходили через лесные массивы или лесные полосы рассредоточенным потоком.

Почвозащитное значение лесов. Леса резко уменьшают поверхностный сток. Этим они препятствуют смыву и размыву почвогрунтов талыми и дождевыми водами, выступают в качестве важного почвозащитного фактора. Лес – надежный защитник почв от выдувания (дефляция); он закрепляет подвижные пески.

Влияние лесов на сопредельные пространства. Леса изменяют факторы среды не только вместе произрастания, но и за его пределами. Эти свойства издавна используются человеком для защиты с помощью леса населенных пунктов, транспортных путей, сельскохозяйственных полей и других объектов от неблагоприятных погодных явлений. Наибольший опыт в этом отношении накоплен в сельском хозяйстве, где лесные полосы используются для защиты почв и посевов

Леса защищают сельскохозяйственные угодья, урожай от неблагоприятных природных процессов. Пашни, окруженные лесами, имеют более благоприятные для земледелия микроклиматические условия.