Широколиственные леса.
4.2.2.Широколиственные леса.
Широколиственные леса распространены в умеренном поясе Европы, на Дальнем Востоке, в Маньчжурии и на востоке Китая, в Северной Америке и небольшие площади занимают они в Средней Азии и в южной части Южной Америки.
Районы распространения ландшафтов широколиственных лесов характеризуются умеренно теплым климатом и оптимальным соотношение тепла и влаги. Хотя в этих ландшафтах период резкого зимнего спада в функционировании геосистем выражен достаточно отчетливо, период активной вегетации и биогенного метаболизма составляет 6-7 месяцев. На Евразийском континенте ареал этого ландшафта расширяется в сторону Атлантического и Тихого океанов и выклинивается к центру материка, прерываясь в Западной и Восточной Сибири. В Северной Америке эти ландшафты приурочены преимущественно к восточному побережью, выклиниваясь к центральной части материка и занимая узкую береговую зону на западном побережье. В Южной Америке они распространены в Патагонии.
Климатические условия развития этих ландшафтов различны, что позволяет подразделять их на ряд подзон, в зависимости от степени континентальности климата. Летние температуры составляют в среднем 18-200С (от 13 до 230С), сумма активных температур равна 2200-30000. Различия в зимних температурах по подзонам несколько больше - на западе они составляют в среднем -40С, а внутри континента до -140С. Величина годовых осадков также колеблется от 1000мм на западе до 700-600 мм в континентальных условиях. Максимум осадков приходится на летнее время. Коэффициент увлажнения составляет в среднем 1,2.
Благоприятные условия во время вегетационного периода дают возможность пышного развития растительности мезофильного типа. Листья на деревьях имеют широкие пластинки (бук, дуб, клен, липа), поэтому эти леса называют широколиственными. Размеры и форма листьев варьирует очень незначительно, что отличает их от деревьев тропического леса. Листья не приспособлены к зимнему неблагоприятному времени и опадают; в этом видят защиту деревьев от излишнего зимнего испарения (земля зимой холодна и является физиологически сухой). Стволы и ветви деревьев, в отличие от влажной тропической зоны, защищены толстой корой, а почки плотными чешуями, нередко смолистыми. Все это - также защита от зимнего испарения.
Широколиственные леса в большинстве случаев ярусные, можно различить два древесных яруса (один более высокий, другой -более низкий), кустарниковый, несколько травянистых, состоящих от трав различной высоты (до 3 ярусов), напочвенный ярус из мхов и лишайников. Но в некоторых фитоценозах (например, буковые леса) ярусность может отсутствовать и под плотными кронами деревьев нет ни подлеска ни травянистого покрова, а почва покрыта плотным слоем старых листьев. В отличие от тропических лесов, деревья верхнего яруса имеют одну и ту же высоту. Это зависит от очень небольшого числа видов деревьев, слагающих этот ярус. Нередко имеется вообще один вид и формируются чистые буковые, дубовые, грабовые леса, что сближает широколиственные леса с хвойными.
Очень характерен в широколиственных лесах световой режим. Здесь наблюдается два световых максимума; один весной, когда деревья еще не оделись листвой, другой - осенью, когда листва леса начинает изреживаться. В летние месяцы интенсивность света очень низкая. Подобный световой режим определяет особенности травянистого покрова. Ранней весной для этих лесов характерен резкий взрыв весенней растительности, состоящей из эфемеров-многолетников. Они очень быстро зацветают и затем также быстро заканчивают свою вегетацию. К июню они совершенно выходят из травянистого покрова, скрываясь под землей. Взрыв весенних эфемеров обычно очень красочен, так как цветки ярко окрашены, и их число так велико, что они покрывают землю сплошным покровом.
Лесообразующими породами в этих ландшафтах являются бук, дуб, клен, липа и каштан. В Западной Европе и Северной Америке доминируют различные виды бука и дуба, формирующие основные площади лесов. Дубовые леса в настоящее время уступают в площади буковым. Они приурочены к более сухим местообитаниям, эти леса менее тенистые и в них хорошо развивается подлесок и травянистый покров. Более влажные западноевропейские леса богаче в видов отношении. По мере продвижения на восток леса становятся беднее, исчезают граб, ясень. В древесном ярусе остаются дуб и липа (более морозоустойчивые), в травяном покрове значительное участие начинают принимать бореальные виды. В Северной Америке, доминирование в буковых лесах разделяет клен. Каштан появляется на бескарбонатных породах
Дальневосточные леса более разнообразны по видовому составу. Здесь наряду с местными видами дуба и клена, встречаются гледичия, магнолия, айлант, павловния, которые культивируются в Европе в парках. Есть в этих леса лианы, не свойственные в целом для зоны широколиственных лесов.
Рекомендуемые материалы
В настоящее время до 60-80% площади зоны широколиственных лесов распахано, что привело к сближению этих ландшафтов по характеру природных процессов со степными ландшафтами
Биомасса широколиственных лесов не намного ниже, чем влажных тропических лесов (3 000-5 000 ц/га), но продуктивность (П) и зеленая ассимилирующая масса (Б) меньше в несколько раз :П колеблется от 80 до 150 ц/га, Б в дубравах составляет 1% биомассы и достигает 40 ц/га (8% и 400 ц/га соответственно во влажных тропических лесах). К = 0,58-0,60 - больше, чем в тайге и меньше, чем во влажных тропических лесах.
Ежегодный растительный опад в несколько раз меньше, чем во влажных тропических лесах (50-70ц/га), из-за более низких температур и зимнего перерыва. меньше и темп его разложения Но скорость разложения уменьшается в большей степени, чем количество опада, поэтому в данных ландшафтах происходит накопление лесной подстилки (100-150 до 500 ц/га), которая практически отсутствует в тропиках. Подстилочный индекс равен 3-4 против 0,1 и менее во влажных тропических лесах, много накапливается гумуса (до 10% и более в горизонте А).
Зоомасса широколиственных лесов достигает 10-20 ц/га, около 90% общей зоомассы приходится на дождевых червей и 1% - на позвоночных.
Биологическая информативность этих ландшафтов ниже - число высших видов колеблется около 2000.
Широколиственные деревья богаты золой, особенно листья - до 5%, в ней много кальция - до 20%, (0,6-3,8% на сухое вещество), меньше калия - 0,15-2,0%, и кремния - 0,4-2,8%, еще меньше магния, алюминия, фосфора и меньше всего железа, марганца, натрия и хлора. При разложении растительногоопада образуется значительное количество устойчивых органо-минеральных соединений.
По интенсивности биологического поглощения (АХ) последовательность иная:
10п>п>п-0,1п>0,п - 0,0п
S,P Ca, K, Mg, Mn Na Fe, Al, Si
Это предопределяет возможность биогенной аккумуляции в верхних горизонтах почв серы, фосфора, кальция, калия, магния и марганца, а также многих редких элементов, Ах которых больше 1 (бор, германий, никель, мышьяк, золото, берилл, кобальт, кадмий, свинец и др.). Но преобладание осадков над испаряемостью определяет большую роль выщелачивания и автономные ландшафты с вертикальным и боковым стоком теряют подвижные элементы. Высокое содержание в растениях кальция и его энергичное биологическое поглощение определяют кальциевый химизм БИКа. Кальций здесь типоморфный элемент.
Кальций и другие катионы, образующиеся при разложении растительных остатков, нейтрализуют большую часть органических кислот, в связи с чем реакция гумусового горизонта почв слабокислая или даже нейтральная, в поглощающем комплексе часто преобладает кальций.
Под широколиственными лесами формируются плодородные бурые (более влажные условия) или серые (более сухие и холодные условия) лесные почвы. Серые лесные почвы имеют мощный гумусово-аккумулятивный горизонт, слабовыраженный подзолистый, переходящий в иллювиальный. Присутствие в гумусовом горизонте, наряду с гуминовыми кислотами, фульвокислот способствует интенсивному выносу кальция. Поэтому верхние горизонты выщелочены от карбонатов.
В условиях более устойчивого увлажнения и большей теплообеспеченности под широколиственными лесами формируются бурые лесные почвы. Энергичное химическое выветривание приводит к оглинению почвенного профиля. Продукты гумификации представлены главным образом подвижными фульвокислотами, кальций легко мигрирует, карбонаты выщелачиваются и происходит относительное накопление алюминия и железа, дающих буроватую окраску почвам. Но почвенные растворы насыщены основаниями и придают почвам слабокислую и нейтральную реакцию и обеспечивают их высокое плодородие.
Влажный климат благоприятствует энергичному стоку. С наземным стоком выносится около 2,5-3,0 ц/га солей, несколько меньше, чем потребляется растительностью за год (3,5-5,0 ц/га), поэтому КВ здесь равен 1,3-1,4. С атмосферными осадками ежегодно поступает около 0,9-1,05 ц/га солей, которые включаются в БИК. Коэффициент атмогеохимической активности КА составляет 0,3-0,4. С ионным стоком ежегодно выносится значительно больше солей, чем поступает с атмосферными осадками, КИ- 3,4 - 4,9. Следовательно, основным источником солей в водах служит БИК и выветривание (80%).
Грунтовые и поверхностные воды в этих ландшафтах немного отличаются в зависимости от типа ландшафта. В Н-Са классах химических состав в основном зависит от разложения органических веществ, воды слабоминерализованы, менее 0,5г/л, гидрокарбонатно-кальциевые. В ландшафтах Са класса, где коры выветривания и континентальные отложения содержат СаСО3 в формировании химического состава вод, помимо БИК, важная роль принадлежит процессам растворения карбонатов. Воды более минерализованы, часто жесткие.
Таким образом, главные геохимические особенности ландшафтов широколиственных лесов состоят:
* в ежегодном продуцировании 80-150 ц/га живого вещества и средней скорости его разложения. При этом кислотные продукты распада частично нейтрализуются катионами, поступающими с растительными остатками. Реакция почв слабокислая, или близкая к нейтральной, что определяет невысокую подвижность биофильных элементов и гумуса;
Лекция "6. Опасные для сельского хозяйства метеорологические явления и меры защиты от них" также может быть Вам полезна.
* в биогенном накапливании в почвах многих элементов. Несмотря на вынос элементов из ландшафтов, особенно автономных, в почвах происходит некоторое накопление водных мигрантов, что связано с особенностями химического состава опада. Биогенная аккумуляция является в этих ландшафтах эффективным механизмом, стабилизирующим состав почв и повышающим их плодородие (отрицательная обратная связь).
* в усилении, по сравнению с влажными тропическими лесами, роли обратных отрицательных биокосных связей, и ослаблении биотических. Формирование подстилки в результате невысоких скоростей разложения опада и накопление биогенных элементов в почвах усиливают роль почв как среды миграции элементов в биогенной миграции, т.е. укрепляют обратные биокосные связи в ландшафте. БИК в широколиственных лесах улучшает условия существования организмов.
* прямые водные связи сильнее обратных и выщелачивание в целом преобладает. Но роль прямых нисходящих водных связей заметно меньше, чем во влажных тропиках. Элементы могут накапливаться не только в живых организмах, но в с опаде и гумусовом горизонте.
Прекрасные климатические условия ( достаточное количество тепла и постоянное увлажнение), сравнительно плодородные почвы определили важную роль равнинных ландшафтов зоны широколиственных лесов в сельском хозяйстве. Эти территории являются традиционно земледельческими. Первичные леса почти повсеместно вырублены и территории распаханы. Однако естественный химизм ландшафты (большая роль процессов выщелачивания) не обеспечивает необходимого уровня развития сельского хозяйства и высокой продуктивности растениеводства без постоянного внесения удобрений. Особенно большое значение имеют азотные и фосфорные удобрения, местами также калийные. К числу дефицитных элементов относятся азот, фосфор, калий, местами кобальт, медь, цинк, марганец, йод, молибден и другие микроэлементы. Избыточных элементов в ландшафтах нет.
Среди ландшафтов широколиственных лесов выделяют два основных класса: переходные от кислого к кальциевому (Н+ - Са2+) и кальциевые ландшафты.
