Леса занимают около 40 млн кв. км., то есть чуть меньше трети всей поверхности суши. Экосистема леса — это сложное сообщество взаимосвязанных элементов живой и неживой природы. Живые организмы, воздух, вода, почва непрерывно взаимодействуют, обмениваясь энергией и питательными веществами. Не сложно понять, что такое количество элементов делает лесную экосистему любого типа (хвойную, смешанную, широколиственную, тропическую) сложной.
Основные характеристики лесной экосистемы
Выделяют четыре основные особенности экосистемы леса:
- Динамичность: эта система постоянно меняется, развивается в соответствии с законами развития (сокращение или вымирание отдельных видов, приспособление видов к изменяющимся условиям, миграция);
- Устойчивость: то есть способность сохранять структуру, а также функциональность под воздействием неблагоприятных внешних факторов (изменения климата, пожары, засуха, болезни);
- Ярусность: основными являются травянистый ярус, ярус подлеска и древостой, то есть древесный ярус;
- Видовое многообразие: плотность видовых популяций может различаться, но самой высокой всегда остается плотность деревьев.
Компоненты экосистемы леса
В составе любой экосистемы леса три класса компонентов: все видовое разнообразие по типу питания можно поделить на трофические уровни — продуценты, консументы, редуценты.
Продуценты, или автотрофы, занимают важное место в лесной экосистеме. Их называют основным компонентом леса. Это первый трофический уровень: “производители”, то есть в основном зеленые растения (кустарники, деревья, травы), производящие органические вещества из неорганического субстрата. Их основная задача — производство кислорода.
Консументы, или “потребители”, — гетеротрофы: это организмы, потребляющие вещества, выработанные автотрофами. Ко второму трофическому уровню относятся растительноядные животные. Третий уровень составляют хищники, четвертый — вторичные хищники, такие как кровососущие насекомые, паразитические растения, некоторые виды микроорганизмов.
Наконец, редуценты, “деструкторы”, или сапрофиты а также сапротрофы. Редуцентами всех экосистем являются бактерии, в лесной экосистеме к элементам видового разнообразия добавляются грибы. Деструкторы разрушают останки живых существ, превращают их в минеральные соли, затем возвращают в воду и почву, где они становятся источником питания продуцентов. Так замыкается биотический круговорот.
Ярусы лесной экосистемы
Структура леса включает в себя несколько ярусов. На схемах хорошо видно вертикальное расположение уровней.
- Древесный: в нем в широколиственных лесах выделяют деревья первой величины, или первый ярус, (например, дуб) и деревья второй величины (например, яблоня), или второй ярус;
- Кустарниковый: это средний ярус, он ниже пяти метров, его типичные представители — шиповник, бузина, терновник, калина;
- Травянистый: здесь иногда выделяют три подъяруса в зависимости от высоты травы; к этому ярусу относятся не только травы, но также папоротники, полукустарники, древесный подрост;
- Приземный: здесь можно найти мхи, лишайники, грибы, низкие травы;
- Подстилка представлена в основном мертвыми организмами и редуцентами;
- Гумусовый горизонт почв служить местообитанием личинок, дождевых червей, клещей, мокриц и т.п..
Виды лесных экосистем
Лесные экосистемы делятся на четыре вида по преобладающему виду деревьев и иных растений:
- Экосистемы хвойных лесов;
- Экосистемы широколиственных лесов;
- Экосистемы смешанных лесов;
- Экосистемы тропических лесов.
Экосистема хвойного леса
Условия формирования хвойного леса, или тайги, суровы: длительная зима, холодное, непродолжительное лето, осадки (в основном в виде снега) до 200 мм в год.
Главенствующее положение занимают хвойные деревья: кедры, сосны, пихты, лиственницы, ели. Небольшая площадь иголок позволяет сберегать влагу и тепло, смола защищает от длительных морозов. Деревья занимают верхний ярус, среднего нет, а нижний представлен лишайниками и мхами.
К первым относятся ельники, кедровые, пихтовые массивы. Растительность здесь скудная, так как кроны деревьев сомкнуты плотно, а значит на нижних ярусах постоянная тенисто.
Светлохвойные — сосновые и те, в которых в основном растут лиственницы — более солнечные, потому растительность тут богаче.
К третьему трофическому уроню тайги относятся тигры, волки, лисицы, рыси, медведи, мелкие хищники — колонки, куницы, ласки. Травоядные в этой среде — олени, маралы, изюбры, лоси.
В целом, видовое разнообразие в экосистеме хвойного леса невелико.
Экосистема широколиственного леса
Широколиственный лес типичен для территорий с влажным и умеренно влажным климатом, где зима мягкая, а лето продолжительное.
- Первый ярус занимают дуб, вяз, клен остролистный, граб, бук, ясень.
- Второй ярус представлен деревьями пониже: липой, берёзой пушистой, кленом полевым.
- Третий ярус — это деревья до 10 м в высоту: черемуха, рябина, яблоня.
- Кустарниковый ярус разнообразен: это боярышник, бузина, калина, а также барбарис, орешник.
- Травянистый ярус также очень богат.
Леса, где преобладают дубы, часто называют дубравой. Экосистема такого широколиственного леса очень богата, благодаря обилию света, и пригодна для сбора ягод, грибов, орехов.
Обычно широколиственный лес произрастает огромными массивами. Отличие леса от рощи в том, что роща — небольшой массив, отделенный от основного леса, расположенный наособицу.
Ниша редуцентов занята личинками, червями и бактериями.
Пищевые цепи в широколиственных многообразны и могут переплетаться. Например, уж может поедать лягушек, а сам становится пищей для ежей или хищных птиц.
Экосистема широколиственного лесного массива достаточно устойчива. В холодное время года, когда зеленые растения перестают вырабатывать питательные вещества, основная роль в процессе переработки неорганических веществ в органические переходит к “деструкторам”. Часть продуцентов ведет сезонный образ жизни, мигрируя или впадая в спячку или анабиоз.
Экосистема смешанного леса
В смешанном лесу произрастают и лиственные, и хвойные породы. Две экосистемы уравновешивают друг друга и создают новую, более устойчивую экосистему смешанного леса.
Смешанным лес считается, если деревьев одного вида среди деревьев другого не менее 5%. Такие лесные массивы располагаются в климатических зонах с теплым летом и холодной зимой, в умеренном поясе.
Растения смешанных лесов — в основном дуб, сосна, вяз, клен, ель, а также бук, лиственница, пихта и т.д., многообразные кустарники, травы, ягоды.
Консументы представлены хищниками, травоядным, грызунами, птицами, земноводными, пресмыкающимися, насекомыми.
Экосистема тропического леса
Тропические леса занимают экваториальную, тропическую и субтропическую зоны. Если воздух преимущественно влажный, то деревья вечнозеленые, если сухой, то они скидывают листву.
Особенности экосистемы тропиков:
- Огромное видовое разнообразие;
- Размытая ярусность: например, травы могут достигать 6 метров;
- Местообитанием большинства консументов являются деревья.
Устойчивость экосистемы тропического леса определяется как слабая. Из-за обилия растительности в тропиках (особенно во влажных экваториальных зонах) редуценты не успевают перерабатывать органику. А это означает чрезмерную концентрацию углекислого газа.
Основные виды деревьев редуценты тропиков — это пальмы, миртовые, диптерокарповые, в листопадных зонах встречаются бамбук, эбеновое дерево, лавры, терминалии и т.д.
Растения тропиков обширно представлены папоротниками, лианами, злаками.
Консументы очень разнообразны: здесь обитают приматы, грызуны, большое количество птиц и пресмыкающихся.
Связи внутри экосистем
Описание любой экосистемы включает в себя два типа взаимосвязей: межвидовые и внутривидовые.
Межвидовые можно разделить на четыре типа:
- Трофические (пищевые цепи);
- Топические (обусловлены местом обитания: например, между деревьями и животными, живущими на них);
- Форические (распространение плодов, семян и т.п.);
- Фабрические (использование шерсти, растений, пуха для создания гнезд и т.п.)
Значение для человечества
- Выработка кислорода;
- Очищение воздуха от пыли;
- Участие растений в круговороте воды и перераспределении осадков.
Хозяйственное значение леса также значительно:
- Источник ягод, грибов, орехов, лекарственных трав;
- Источник древесины, используемой как топливо, а также необходимой для строительства, промыслов, мебельного, целлюлозно-бумажного производства и т.д.;
- Источник пушнины и дичи.
Основные экологические проблемы
Мировой экологической проблемой является исчезновение лесов. Причины носят как природный, так и антропогенный характер. К ним относятся:
- Изменение погоды;
- Лесные пожары;
- Вырубка деревьев;
- Загрязнение;
- Браконьерство.
