Структура лесной экосистемы

Птицы гнездятся по ярусам в таком порядке:

· верхний ярус (вершины деревьев): коршун, грач, ворона, сойка, кобчик, пустельга;

· средний ярус (нижние части крон главных пород, кроны II яруса и высоких кустарников): иволга, чернолобый сорокопут, сорока, дрозд-рябинник, зяблик, щегол, малиновка, вяхирь горлица, кобчики, пустельга;

· нижний ярус (подлесок); серая славка, садовая славка, славка-завирушка, ястребиная славка, бормотушка, болотная камышевка, жулан;

· гнездящиеся на земле: овсянки садовая и обыкновенная, соловей.

v Млекопитающие. В настоящее время в результате интенсивного изменения природы лесов человеком основное влияние на формирование насаждений из представителей фауны млекопитающих оказывают мышевидные грызуны, зайцы, лисы и в меньшей степени косули, олени, лоси, кабаны и медведи. Главными распространителями пород с тяжелыми семенами являются млекопитающие. Они влияют положительно на естественное возобновление леса. Разрыхляя и разгребая моховой ковер, подстилку и верхний слой почвы, они создают очаги для появления самосева. Важное значение для создания очагов обсеменения многих пород имеют лежки косуль, оленей, лосей, медведей. В естественном лесу их роль была очень важной для смены поколений леса. В данном отношении дикий кабан занимает первое место. Питаясь корневищами трав, личинками хрущей, желудями, буковыми орешками, каштанами и другими лесными семенами, кабаны перерывают почву и создают самые лучшие условия для приживания и роста той, быть может, небольшой доли семян, которая остается ими несъеденной. Между тем без рыхления лесной подстилки и почвы, без удаления трав возобновление во многих случаях не может осуществиться даже при обильном урожае семян. Одно и то же животное в разных случаях может быть то полезным, то вредным. Оценка роли таких животных не может быть одинакова для всех случаев. Это касается ряда распространенных в лесу птиц и особенно млекопитающих. Так, вредная в ряде случаев лисица очень полезна в борьбе с мышевидными грызунами. Вред от млекопитающих достигает иногда значительных размеров. Обгрызают кору и луб древесных стволов мыши, водяные крысы, зайцы, кролики, бобры, красная дичь - лоси, олени, Большинство лиственных пород - питательный корм для травоядных млекопитающих. Лоси и олени особенно охотно поедают осину и тополь. Эти животные сгрызают кору со стволов в молодняках и жердняках, часто окольцовывая их. Менее съедобны для них хвойные породы, несъедобны некоторые другие лиственные, обладающие неприятным для животных вкусом или запахом, иногда ядовитостью.

v Пастьба скота почти всегда вредна для леса, а иногда и гибельна для него, например пастьба в невысоких молодняках. В лиственных молодняках, не достигших указанного уровня, пастьбу запрещают полностью. Домашние козы - опаснейшие враги леса. Они очень неприхотливы к пище, обгрызают листья, побеги и кору на молодых стволах и ветвях. Пастьба овец и других животных на обезлесенных песках ведет к потере ими связности и превращению песков в летучие.

 

3. Трофические цепи

 

Ø Продуценты - это зеленные растения, создающие из биогенных элементов органическое вещество, то есть биологическую продукцию, используя потоки солнечной энергии. Запас первичной энергии, биомасса автотрофов - это первый трофический уровень. Автотрофы (фототропные растения, фотосинтезирующие бактерии) - организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений (как правило, из СО₂ и Н₂О). Реакция фотосинтеза:

 

СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О_2.

 

Ø Консументы - потребители органического вещества.

Консументы I порядка - гетеротрофные организмы - травоядные. Травоядные обнаруживаются всюду, где для них есть соответствующая пища - под пологом деревьев, среди наземной растительности и в верхнем почвенном горизонте. Как правило, листва большинства древесных видов растений частично пожирается насекомыми, главным образом гусеницами (личинками). Например, дубовые леса через разные промежутки времени страдают от гусениц листовертки, поедающих их листву. Иногда насаждения сосны не могут восстановиться полностью после нашествия сосновой пяденицы. Потери листвы и хвои происходит двумя путями.

                                                        Рис. 3

 

Побеги могут быть ослаблены личинками, поражающими побеги. Минирующие пилильщики (личинки насекомых нескольких больших классов) выедают мезофилловую ткань листа. Тетерева питаются почками и молодыми побегами хвойных деревьев. Основным источником питания другой группы видов являются плоды и семена, среди которых наиболее широко распространенным представителем являются белки. В конце весны и в начале лета вынуждены питаться птичьими яйцами, оперившимися птенцами, древесными почками и живой корой. Лиственные леса в период зрелости могут быть достаточно открытыми, что обеспечивает рост травяной наземной флоры (бухарник, полевица и прочие). В таких местах можно встретить пасущуюся косулю или лань.

Консументы II порядка - хищники (особи одного вида поедают особей другого вида). Как правило, в лесах наблюдаются системы смешанного хищничества, в которых нескольким видам хищников в разное время служат добычей несколько альтернативных видов жертвы. Такая система дает возможность хищникам обратить внимание на то, какой вид жертвы наиболее обилен в определенный период времени. Это, таким образом, облегчает корм хищникам, численность вида их жертвы сокращается, уровень популяции этого вида оказывается низким, и для особей этого вида наступает некоторая передышка от хищничества.

                                                                Рис. 4

 

Ø Редуценты - организмы, разлагающие мертвое органическое вещество на неорганические составляющие. Некоторые организмы, которые начинают процессы разложения в листьях, проникают туда в качестве паразитов до начала опадания листьев (например, гриб шютте обыкновенное, способствующий сбрасыванию хвои у сосны), затем, после опадания листьев, они продолжают свою деятельность уже в качестве сапрофитов. Существуют грибы, вызывающие гниение древесины, в результате чего в живых деревьях образуются дупла. Однако процесс разложения происходит главным образом в лесном опаде и почве. Там неоднократно встречаются такие виды, которые обнаруживаются в остальной части экосистемы; многие из них представляют собой микроорганизмы. Растительных редуцентов называют сапрофитами. Основными таксономическими группами сапрофитов являются бактерии, актиномицеты и грибы. Название сапроворы используется для всех животных редуцентов.

 

4. Почвапочва фитоценоз

Функции почвы в биогеоценозе

· Физические функции почвы:

жизненное пространство для растений и животных;

жилище для ряда животных;

механическая опора для растений.

· Химические и биохимические функции почвы:

источник питательных веществ;

депо веществ;

катализатор и ингибитор веществ.

· Физико-химические функции почвы:

адсорбент поступающих в нее веществ;

адсорбент микроорганизмов.

· Информационные функции почвы:

сигнал сезонных биологических процессов;

пусковой механизм сукцессий.

· Целостные функции почвы:

трансформация вещества и энергии;

буферная и защитная функции;

фактор эволюции организмов;

условие существования живых организмов.

Классификация типов земель:

сильно-дренированные (сосняки беломошные, брусничные, вересковые, бруснично-зеленомошные, чернично-брусничные на малогумусных, гумусово-железистых, сухих грубогумусных, поверхностно-подзолистых, гумусо-железистыхи т. д.);

дренированные различного богатства с грубогумусными, модергумусными, модермуллевыми и подзолистыми почвами (сосняки и ельники; чернично-зеленомошные до ельников кисличных включительно);

недостаточно дренированные различного богатства;

слабодренированные;

недостаточно - и слабодренированные с сильным проточным увлажнением;

болотные.

 

5. Свет

 

Свет имеет важнейшее значение для фотосинтеза - процесса образования растением сложных органических соединений из двуокиси углерода и воды. К. А. Тимирязев установил, что в фотосинтезе решающую роль играют тепловые лучи - красные, оранжевые и желтые, в меньшей степени - зеленые. Лучи правой части спектра - фиолетовые, синие и голубые - играют роль в процессах роста. Солнечный свет влияет на транспирацию и ряд других физиологических процессов. Полог леса в полуденные часы летом в средних широтах получает радиацию около 1-0,9 килокалории на 1 см² в минуту. Из этого количества расходуется на транспирацию и испарение около 0,5-0,7 калории, 0,2-0,3 калории уходит на турбулентный теплообмен в атмосфере, 0,02-0,04 калории - на теплообмен в почве и всего 0,01-0,02 калории (то есть 1-2% всей поступающей энергии солнца) на фотосинтез. Различают прямое солнечное освещение (прямую радиацию), исходящее непосредственно от солнца, и рассеянное (диффузное), поступающее на землю от небосвода. Растительный мир хорошо приспособлен к рассеянному освещению. Что же касается прямой радиации, то по отношению к ней растения вырабатывают разные защитные приспособления, умеряющие ее влияние: изменение наклона плоскости листьев по отношению к прямым солнечным лучам, волосяной покров, взаимное затенение листьев на прямом свету, усиление транспирации для снижения температуры листьев и т. д. Рассеянная радиация в ясные дни составляет от ¹/3 до ¹/8 суммарной радиации; в дни сплошной облачности она равняется суммарной радиации. В ясные дни наибольшее количество рассеянных лучей приходит из зенита; если принять это последнее за 100, приход рассеянного света с востока составит 37%, с юга - 40%, с запада - 36%, с севера - 15%. В насмурные дни в среднем со всех сторон горизонта приходит около 38% рассеянной радиации из зенита. При некоторой средней высоте стояния солнца над горизонтом часть суммарной радиации теряется в результате рассеивания в атмосфере. При более низком стоянии солнца, значительной облачности, влажном и запыленном воздухе потеря на рассеивание в атмосфере значительно возрастает. Ниже 1000 м высоты над уровнем моря запыленность атмосферы имеет немалое значение в формировании значительной разницы между климатом гор и равнин. Интенсивность прямой радиации зависит от высоты солнца над горизонтом.

Рельеф и освещенность. Освещенность претерпевает значительные изменения от типа рельефа. Вообще экспозиция склона оказывает большое влияние на суммарное освещение и на режим в течение дня и сезонов года. В умеренных широтах на склоны северной экспозиции в течение всего года солнечной радиации приходится меньше, чем на горизонтальную поверхность, а на южные - больше, причем зимой разница между ними больше, чем летом. Дело в том, что зимой, когда солнце стоит низко над горизонтом, на крутые южные склоны радиации приходится в несколько раз больше, чем на пологие, а на крутых северных склонах радиация отсутствует. Летом, напротив, величина радиации на крутых южных склонах уменьшается, так как в полуденное время солнечные лучи падают на их поверхность под острым углом. На широте 50° на южные склоны крутизной 45° прямой солнечной радиации в летнее время приходится вдвое меньше, чем на горизонтальную площадь. Летом северные склоны освещаются солнцем продолжительнее. До крутизны 40° они освещены так же долго, как и горизонтальная плоскость. Кроме того, и северо-восточные склоны до крутизны 20° летом освещены солнцем длительнее, чем южные склоны. Если господствующие деревья дают большую продукцию фотосинтеза, то лишь за счет их большой листовой массы.

Классификация типов освещения и использование света деревьями.

Существуют следующие виды освещения:

верхнее - падающее сверху на кроны и листья растений;

боковое - падающее косо или горизонтально на вертикальную площадь, например на опушечные деревья, на их кроны и стволы. Источником бокового освещения могут быть солнце, небо или свет, отраженный от соседних деревьев, от стен домов и скал; вследствие одностороннего бокового) освещения деревья на опушках и на крутых горных склонах имеют однобокие кроны;

сквозное - представляющее собой лучи, проникающие внутрь леса сверху через кроны, листья и просветы между ними (верхнее сквозное) или от лесной опушки, или от узкой, сквозистой «кулисы», состоящей из старых деревьев (сквозное - боковое). Сквозное освещение является профильтрованным через промежутки между листьями, ветвями и стволами древостоя, но его бывает достаточно для подроста теневыносливых пород;

нижнее - отраженное от поверхности почвы или воды.

Шкала теневыносливости древесных пород и кустарников

. Группа саксаула: Саксаул. Настоящие акации. Тамарикс. Эвкалипты. Белая и ломкая ивы. Серебристый тополь и осокорь. Пробковый дуб. Пушистый дуб.

. Группа лиственницы: Лиственница. Белая акация. Бородавчатая береза. Айлант. Обыкновенная сосна. Серый тополь. Осина.

. Группа грецкого ореха; Грецкий орех. Амурский бархат. Ясень. Берест. Черешчатый дуб ранний. Черная ольха.

. Группа черной сосны. Черная сосна. Черешчатый дуб поздний. Козья ива. Съедобный каштан. Пушистая береза. Горный (сидячецветный, скальный) дуб. Опушечные кустарники: терн, вишняк, шиповник, лох, облепиха, дереза и др.

. Группа кленов: Клены остролистный, полевой, татарский и явор. Красный дуб. Ильм. Чинар. Катальпа. Черешня. Рябина. Груша. Яблоня. Берека.

. Группа липы: Вяз. Дугласия. Дзельква. Секвойя. Кедровая и веймутовая сосны. Липа. Серая ольха. Конский каштан. Подлесные кустарники - лещина, свидина, бересклеты, татарская жимолость, чубушник, гордовина, красная и черная бузина, боярышник.

. Группа граба: Лианы - ломонос, павой, плющ и др. Граб. Ель. Пихта. Тисе. Самшит.

 

6. Тепло

 

Горизонтальная зональность лесов. Рассмотрим схему географической зональности важнейших древесных пород, господствующих в пределах зон или характерных для них.. Свыше 70° северной широты. Тундра, где древесная растител0ьность представлена карликовыми, приземистыми видами берез и ив, вереском, толокнянкой и др. Вегетационный период длится 1½-2½ месяца, средняя температура его 5-6°, средняя температура июля 8-10°.. 65-70° северной широты. Лесотундра. Леса представлены непродуктивными и редкостойными насаждениями сосны, ели, лиственницы, кедра сибирского, березы. Вегетационный период 2-3 месяца, средняя температура его 8-12°, средняя температура июля 10-12°.. 50-65° северной широты. Тайга, зона хвойных лесов, где преобладают ель, обыкновенная и кедровая сосны, лиственница, пихта, береза, осина, серая и черная ольха. Вегетационный период 3-5 месяцев, средняя температура его 12-16°, средняя температура июля 14-18°. На юге зоны в области продуктивных хвойно-щироколиственных лесов вегетационный период длится 5-6 месяцев, средняя температура июля 16-18°. Тайга распространена в виде широкой зоны в Евразии и Северной Америке. Ее делят на три подзоны широтного простирания: северную, среднюю и южную. Северная представлена малопродуктивными лесами III-IV бонитета.. 40-50° северной широты. Зона широколиственных зимнеголых лесов бука, дуба с их спутниками: ясенем, кленами, липой, ильмовыми и др. Вегетационный период длится 5-7 месяцев, средняя температура его 14-18°, средняя температура июля 18-21°. Южная подзона представлена лесами тех же в основном пород, но с участием, кроме того, благородного каштана, грецкого ореха, дуба пушистого, а в соответствующей зоне Северной Америки лесами из красного дуба, черного ореха, пекана, тюльпанного дерева, зимнеголой магнолии и др. Леса этого типа распространены также в Восточном Китае.. 30-40° северной и южной широты. Зона жестколистных средиземноморских лесов с участием лавра, маслины, вечнозеленых дубов, земляничного дерева, фисташки, кедра, кипарисов, древовидных можжевельников, средиземноморских сосен и других пород. Вегетационный период 7-9 месяцев, средняя температура его 18-21°, средняя температура июля 22-25°. Эти леса распространены в Средиземье, Калифорнии, на Капской земле, в Юго-Восточной и Юго-Западной Австралии.. 15-30° северной и южной широты. Зона субтропических лесов разнообразного видового состава с преобладанием вечнозеленых; эпифитов здесь мало, почки деревьев защищены от засухи чешуями. Вегетационный период 9-10 месяцев, средняя температура его 21-24°, средняя температура июля 25-28°. Одинакова с этой зоной по сумме тепла зона саванновых (муссонных) лесов с деревьями, сбрасывающими листья на время засухи (баобаб, тик, настоящие акации и др.). К этой категории относятся леса Южного Китая, Японии, Португалии, Канарских островов, Мадейры, Флориды, Северного Чили, Патагонии, южного склона Гималаев, Центральной Африки.. 0-15° северной и южной широт. Зона тропических вечнозеленых («дождевых») и летнеголых муссонных лесов с разнообразным видовым составом, обилием пальм и лиан. В дождевых лесах много эпифитов, преобладают деревья с блестящими и «капающими» листьями, с доскообразными корнями и незащищенными почками. Вегетационный период круглогодичный (12 месяцев) со средней температурой 25-28°, почти не делится на сезоны. Одинакова с ней по сумме тепла муссонная засушливая область летнеголых лесов с тиковым деревом. Леса эти встречаются на Цейлоне, Индонезийских островах, в Южной Индии, Новой Гвинее, Южной Мексике, Центральной Америке в бассейне Амазонки и в тропической Западной Африке (бассейн реки Конго).