Структура лесной экосистемы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Новосибирский государственный технический университет

Факультет мехатроники и автоматизации

 

Кафедра Безопасности труда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по экологии

 

на тему: Структура лесной экосистемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил (а): Михайлова О.Е.

           Студент (ка) 2 курса

           очного отделения ФМА

           Группа ЭМ-213

           Проверил : Леган М.В.

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2013

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………………....3

Структура древостоя, насаждения (фитоценоза) лесной экосистемы..........4

Фауна как составная часть лесной экосистемы……………………………..8

Трофические цепи……………………………………………………………12

Почва………………………………………………………………………….15

Свет…………………………………………………………………………....16

Тепло………………………………………………………………………….19

Влага…………………………………………………………………………..21

Заключение………………………………………………………………………….23

Список использованной литературы…………………………………………........24

 

 

Введение

 

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот вещества, называют экологической системой или экосистемой. Впервые понятие «экосистема» ввел в науку английский ботаник А. Тенсли. Природные экосистемы могут быть разного объема и протяженности: небольшая лужа с ее обитателями, пруд, океан, луг, лес, степь - все это примеры разномасштабных экосистем. Любая экосистема включает живую часть - биоценоз и его физическое окружение. Общий биологический круговорот вещества на нашей планете складывается из взаимодействия множества более частных круговоротов. Экосистема может обеспечить круговорот вещества только в том случае, если включает необходимые для этого четыре составные части: запасы биогенных элементов, продуценты, консументы и редуценты. Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов. Разные экосистемы отличаются друг от друга по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. В данном реферате будет рассмотрена структура лесной экосистемы. Рассматривая лес как биогеоценоз, или экосистему, состоящие из многих компонентов с их многочисленными организмами, т. е. понимая, что за деревьями надо видеть лес, нельзя считать равнозначными все слагаемые лесного биогеоценоза, или лесной экосистемы. Хотя число взрослых деревьев на единице площади, составляющих древостой, может быть в тысячи или даже миллионы раз меньше числа особей других компонентов биогеоценоза, биологическое и экологическое значение древостоя от этого не снижается. Древостой как основной компонент лесного фитоценоза является и связующим звеном в биологической системе леса. Древостой - экологический доминант леса среди биотических компонентов.

 

1. Структура древостоя, насаждения (фитоценоза) лесной экосистемы

 

Основной признак леса - древесная растительность, поэтому при разбивке леса на категории прежде всего следует выявить сходства и различия и сгруппировать их по характеру древесной растительности. В лесу на одном участке древесная растительность бывает представлена сосной, на другом елью, на третьем сосной и елью. Кроме того, одна и та же древесная порода растет в одних участках хорошо, в других плохо. Таким образом, в зависимости от различий в характере древесной растительности лес можно разделить на участки, примерно однородные внутри и заметно отличающиеся друг от друга. Элементарные однородные участки растительного покрова в геоботанике называют фитоценозами, в данном случае это - лесные фитоценозы. Фитоценоз нельзя рассматривать как простое, механическое скопление растений. Он представляет совокупность растений, лесное сообщество, обусловленное средой, естественным отбором и борьбой за существование. Здесь проявляются многочисленные взаимосвязи как между растениями, так и между ними и окружающей средою.

Вертикальное разделение лесного фитоценоза.

В зависимости от наличия древесных ярусов древостой делят на простые (одноярусные) и сложные - 2-, 3-, 4- и 5-ярусные. Это деление называется формой или строением древостоя. Различают следующие ярусы древостоя:

                                          Рис. 1

(верхний) ярус, состоящий из крон наиболее высоких пород - сосны, дуба, ели и др. В его пределах различают два полоза: а) господствующий, состоящий из крон деревьев I и II классов по классам роста, и б) подчиненный, состоящий из крон деревьев IV-V классов по классам роста.

                                             Рис. 2

 

ярус состоит из крон более теневыносливых, чем первый, и медленнее растущих пород, например из дуба и ели - под сосной и березой, полевого клена, липы и граба - под пологом дуба и ясеня. Очень часто во II ярусе господствуют кроны пород второй величины (например, полевого клена, яблони, рябины) или пород первой величины, неспособных в данных климатических или почвенных условиях вырасти на уровень I яруса (например, дуба на бедных песчаных и супесчаных почвах).ярус состоит из еще более теневыносливых деревьев, чаще всего третьей величины с примесью кустарников. Он занимает около ¹/з высоты I яруса.

Подлесок состоит из кустарников или низкорослых деревьев, не поднимающихся выше 5 м, обычно достигающих высоты 1,5-2,5 м. Он может быть создан также и древесными породами первой, второй и третьей величины, если только в данных условиях они не могут вырасти выше 3-5 м, как, например, дуб и бук на бедных боровых (песчаных или щебневатых) почвах.

Самосев - молодые деревца главных и второстепенных пород, появившиеся из семян под пологом леса или на лесосеке. Во взрослых древостоях при неравномерной изреженности полога может появиться сосновый самосев, чаще всего группами, в окнах полога. Такой самосев называют подростом. Сеянцы на первом году жизни называют всходами.

Подлесный (напочвенный) живой покров - травянистые растения, мелкие кустарники и полукустарники типа ракитника, дрока, брусники, черники, голубики, багульника, а также мхи, напочвенные лишайники и грибы. Растения покрова в ряде случаев могут подниматься на уровень подлеска (например, двудомная крапива в ольшаниках), в других - быть приземистыми, не поднимающимися выше 2-5 см над уровнем почвы (например, мхи и лишайники). В случае полного отсутствия растении говорят о мертвом напочвенном покрове, представляющем собой растительный опад или лесную подстилку.

Опад - лежащие на почве или на подстилке свежеопавшие листья, веточки, кусочки коры, цветки, околоплодники и другие мертвые остатки древесных и травянистых растений всех ярусов.

Лесная подстилка, или лесной перегной, - лежащий непосредственно на почве слой в той или иной степени разложившегося органического спада прошлых лет. В отличие от опада подстилка имеет компактность, слоистость, а иногда (при медленных процессах разложения) и значительную мощность - до 20 см.

Ризосфера - корнедоступная толща почвы. Она может быть мельче слоя почвы, а может быть и глубже его, последнее - в случае, когда корни проникают в материнскую горную породу. Если корни деревьев заселяют лесную подстилку, то она включается в состав ризосферы. Существует позже возникшее понятие о «микробной ризосфере», относящееся к ограниченному слою почвы вокруг корневых окончаний. Здесь интенсивно развита жизнь микробов, питающихся органическими продуктами корневого экзосмоса.

Остальная часть древостоя выше ризосферы называется надземной, или стромосферой.

Полнота древостоя - важнейший признак, определяемый чаще всего визуально по сомкнутости крон. Если полог леса плотный, просветы между кронами занимают не более 10-15% площади древостоя, такую полноту принимают за 1,0, а последующие ступени ее уменьшения на каждую десятую - за 0,9, 0,8, 0,7 и т. д. Сомкнутыми принято называть насаждения с полнотой 0,8-1,0, средней полноты - 0,6-0,8, редкими - 0,4-0,6. Насаждения с полнотой менее 0,4 называют рединами.

Возраст насаждений и их возрастные фазы развития (онтогенез насаждений) представляют собой важнейший признак, отражающий динамику леса. В лесоводстве принято делить древостой по 20-, 10- или 5-летним классам возраста в зависимости от темпов развития древесных пород. У медленно растущих пород (дуба, ели, пихты) - 20-летние, у быстрорастущих (ольхи, березы, осины и порослевого дуба) - 10-летние, у гибридных тополей - 5-летние классы возраста. Различают следующие фазы развития древостоя, начиная с самых ранних.

. Молодняк - поколение леса, включающее самосев, подрост, поросль и при смыкании образующее чащу;

. Жердняк - характеризуется быстрым ростом в высоту, наибольшей листовой и хворостяной массой, резкой дифференциацией деревьев по размерам ствола и кроны, интенсивным опадом деревьев;

Средневозрастной - древостой с признаками некоторого снижения прироста в высоту и увеличения его по диаметру, а также наступления возмужалости (семеношения, плодоношения);

. Приспевающий - древостой с выраженной возмужалостью, с определившимися хозяйственно-техническими особенностями и признаками деревьев, продолжающий наращивание запаса древесины на единице площади;

. Спелый - древостой с замедлением роста, особенно в высоту, дающий наибольший запас или выход древесины главных сортиментов, т. е. древостой, приспевший к рубке;

. Перестойный - древостой, характеризующийся высоким возрастом, притуплением прироста по диаметру и высоте, большим количеством дефектов (заболеваний и повреждений) и значительным опадом деревьев. Вследствие этого прирост по запасу на единице площади (для перестойных деревьев) не только не увеличивается, а снижается по сравнению с величиной образующегося за это же время опада. Иными словами, прирастает меньше, чем отпадает.

 

2. Фауна как составная часть лесной экосистемы

 

В цепи отношений растения-животные главным звеном являются растения, дающие животным пищу и среду обитания. Лес дает пищу и укрытие животным. Наличие растительноядных животных в свою очередь делает возможным обитание в лесу хищных животных. Животный мир, и прежде всего дикая фауна, является по отношению к лесу не только внешним, экологическим фактором, но и составной частью самого леса. В отличие от большинства других биотических факторов, животные обладают способностью мигрировать. Фауна - наиболее динамичный компонент леса. Все это свидетельствует о сложной природе взаимосвязей фауны с другими компонентами лесного биогеоценоза и о своеобразии занимаемого ею в нем положения. Животный мир леса многообразен и включает в себя птиц, млекопитающих, насекомых и простейших. При его участии создается и нарушается биологическое равновесие. Обитание отдельных видов животных и их группировок в лесном биогеоценозе зависит от характера и запасов корма внутри биогеоценоза, его (корма) изменений не только в пространстве, но и во времени; от других условий существования, (теплового и водного режима, в частности характера снегового покрова, наличия убежищ, естественных врагов). В связи с этим большое влияние на видовой состав и расселение фауны оказывают .состав древостоя, его возраст, сомкнутость, характер нижних ярусов, тип леса, тип вырубки, гари, характер смежных биогеоценозов.

v Почвенные животные. Численности беспозвоночных в 1 дм³ почвы:

простейшие и бактерии …………………………………………………….10⁹

нематоды ………………………………………………………………….3·10⁴

клещи ……………………………………………………………………...2·10³

низшие насекомые…………………………………………………………..10⁸

прочие членистоногие………………………………………………………10²

коловратки…………………………………………………………………...10²

энхитреиды…………………………………………………………………...50

люмбрициды (дождевые черви)………………………………........................2

Как видим, в наибольшем количестве встречаются мелкие организмы. По весу они составляют 50-72% всех почвенных организмов. Микробная масса воспроизводится в течение года 5-20 раз, поэтому суммарная продукция живого вещества в почве достигает нескольких десятков тонн на 1 га. Нематоды, клещи и низшие насекомые являются хищниками. Они питаются бактериями и грибами, играют большую роль в измельчении растительного опада в лесу. В тех почвах, где много беспозвоночных, происходит быстрое измельчение опада и смешивание его с почвой.

v Вредные и полезные насекомые, насекомоядные птицы. Огромный ущерб лесу наносят вредные насекомые, специализированные по отдельным древесным породам. У главных лесных пород - сосны, ели, лиственницы, дуба, бука, ильмовых, ясеня, тополей и ив - множество вредителей, питающихся листвой, корой, лубом, древесиной ветвей, стволов, корней. Особенно большой ущерб причиняют лесу первичные вредители. В благоприятные для них годы они сильно размножаются и нападают не только на ослабленные, но и на здоровые растения. К ним относятся: сосновый пилильщик, сосновая совка, монашенка, непарный шелкопряд, боярышница, кольчатый шелкопряд и многие другие. Листогрызущие насекомые уничтожают живую листву или хвою деревьев, в результате чего ослабляется их жизнедеятельность. Вслед за первичными появляются вторичные вредители, в частности короеды и лубоеды. Они поселяются на ослабленных деревьях и приводят их к полному отмиранию. В борьбе с вредителями леса большую пользу приносят насекомоядные птицы: скворец, иволга, синица, поползень, пищуха, кукушка, славка, соловей, козодой, ласточка, удод, дятел и многие другие. Очень полезны мелкие певчие птицы, вьющие гнезда в подлеске или на земле. Кормят своих птенцов насекомыми также галка, овсянка, снегирь и многие дуплогнездники. Большую пользу приносят хищные насекомые, уничтожающие насекомых-вредителей. Среди хищников особой активностью отличается рыжий муравей. Он способен быстро размножаться и активно поедать гусениц. Во время охоты на них муравей взбирается высоко на деревья. Деревья в нормально сформировавшемся лесу обладают физиологической устойчивостью и сопротивляемостью по отношению к вредным насекомым. Кроме того, в нормальном лесном биоценозе имеется достаточное количество насекомоядных лтиц и насекомых-хищников, способных уничтожать вредителей, приостанавливать или, по крайней мере, сдерживать их размножение. Такое состояние полезной фауны леса возможно лишь при благоприятных условиях, наличии подходящих для птиц гнездовий - подлеска, дуплистых деревьев и т. п.