Тема 7. Природные особенности и антропогенная трансформация биома леса

1. Природно-экологические особенности биома тайги.

2. Положение и экологические особенности биома широколиственных лесов.

3. Антропогенное преобразование лесного биома.

4. Сукцессии восстановления (демутации) лесной растительности.

1. Природно-экологические особенности биома тайги.

Во внетропических широтах Северного полушария тайга является самым распространенным типом растительности. И ни один тип растительности на Земле не занимает столь обширного цельного пространства, как она.

Таежная (бореальная) зона располагается на севере умеренного пояса. Здесь наиболее четко выражены все четыре сезона года. Средняя температура самых холодных месяцев от -10 до -40^оС; самых теплых 13-19^оС. Зимы суровые, особенно в Восточной Сибири. Лето теплое, местами жаркое.

Господствующий тип атмосферной циркуляции – западный перенос, сопровождающийся прохождением циклонов, несущих атмосферные осадки. Поэтому в Евразии (Палеарктике) четко выражена секторность – с удалением от Атлантического океана континентальность климата усиливается, уменьшается количество осадков от 600-700 мм на западе до 400 мм в Восточной Сибири. Зима в таежной зоне более морозная и более снежная, чем в зоне тундр. Снежный покров здесь играет защитную роль.

Типичным проявлением таежного типа растительности является темнохвойная тайга. В классической области своего развития – Западной и Средней Сибири – она образована различными сочетаниями ели, пихты, сибирского кедра и лиственницы. Лесообразователем темнохвойной тайги на территории Восточно-Европейской равнины служит в основном ель. На песчаных отложениях и скалах Балтийского щита (Фенноскандии) господствуют сосновые леса.

Типичной темнохвойной тайге свойственна не только олигодоминантность древостоя, но и бедность состава таежной флоры и общая скудность растительного покрова под пологом леса. Значительная растительная масса сосредоточена в верхнем ярусе. Отмечается зависимость растений от тайги как среды обитания. Существование многих видов почти неотделимо от темнохвойного леса. Главнейшей чертой таежной флоры является значительное участие вечнозеленых растений в ее составе – это не только хвойные деревья, но и вечнозеленые кустарнички и мхи.

Животный мир тайги от берегов Балтийского моря до Тихого океана однороден. Характерные представители таежной фауны – глухарь, свиристель, бородатая неясыть, белокрылый клест, мохноногий сыч, соболь, белка, лось, летяга, бурундук, кабарга, росомаха.

Для тайги зональными процессами почвообразования являются подзолистый и болотный. В условиях избытка влаги и кислой среды происходит глубокий распад минеральной части почвы. В подзолистом горизонте на песчаных почвах сохраняется наиболее устойчивое соединение – кремнезем SiO₂. Соединения железа, марганца и гумус выносятся в нижележащие горизонты вмывания. В производных мелколиственных лесах с развитым травяным покровом формируются дерново-подзолистые почвы. Подзолистый процесс почвообразования оттесняется дерновым также на карбонатных материнских породах. В условиях обильного увлажнения идет болотный процесс почвообразования, характеризующийся накоплением слоя торфа.

Таежный тип растительности сформировался в послеледниковое время, в голоцене, когда похолодание сменилось потеплением и климат умеренных широт приблизился к современному. Темнохвойная тайга умеренных широт – молодой биом, возраст которого не превышает 10 тыс. лет. О молодости тайги говорит и ее простая биогеоценотическая структура, и бедность видового состава.

Огромная протяженность таежных ландшафтов с севера на юг и с запада на восток определяет зональные и провинциальные изменения растительных сообществ. С севера на юг тайга делится на подзоны лесотундры, северной, средней, южной тайги и подтайги (смешанных лесов).

Сукачев В.Н. выделяет шесть главных типов мест произрастания, которые определяют формирование основных типов лесных сообществ:

1) водоразделы (плакоры) с суглинистыми или супесчаными средне богатыми почвами, хорошо дренированные, режим увлажнения устойчивый;

2) такие же почвы, но хуже дренированные, заболачивающиеся, режим увлажнения переходный к обильно-застойному;

3) понижения в рельефе, почвы еще хуже дренированные, более заболоченные, режим увлажнения обильно-застойный.

Эти три типа условий обитания составляют один эколого-топологический ряд, отражающий усиление процесса заболачивания.

4) дно узких долин рек и ручьев (лога) с обильным увлажнением проточными водами;

5) выпуклые формы рельефа, сложенные песчаными отложениями, почвы бедные, режим увлажнения резко-переменный;

6) плакоры, имеющие не свойственные таежной зоне богатые почвы, чаще всего связанные с близким залеганием известковых пород или с карбонатной мореной, режим увлажнения устойчивый.

Сукачев В.Н. составил классическую схему деления еловых лесов, связав их с названными условиями местопроизрастания (рис. 1). Схема имеет вид креста, где центральное место представляют условия произрастания первого типа, занятые ельниками-зеленомошниками (кисличниками, черничниками и брусничниками). Направления осей указывают на последовательные смены сообществ, вызванные изменениями условий обитания. Вверх (к А) условия приближаются к характерным для местопроизрастаний пятого типа, где еловые леса сменяются борами беломошниками; налево (к Б) - к условиям второго и третьего типа, где ельники сменяются верховыми сфагновыми болотами; вниз (к Г) - к условиям местопроизрастаний четвертого типа, занятым травяными ельниками; вправо (к В) - к условиям шестого типа, где формируются сложные ельники (Рис. 2).

Рис. 1. Экологический крест В. Н. Сукачева.

Рис. 2 Основные типы условия произрастания еловых и сосновых лесов и положение сообществ на профиле.

1 - ельник-брусничник; 2 - ельник-кисличник; 3 - ельник-черничник; 4 - ельник травяной; 5 - ельник-долгомошник; 6 - сфагновое болото с низкорослой сосной.

Леса играют важную почвозащитную и водоохранную роль. Таежная зона играет огромную роль в насыщении атмосферы кислородом и поглощении углекислого газа. 1 га леса выделяет за 1 год около 1 тыс м³ кислорода, что удовлетворяет годовую потребность в нем человека. Подсчитано, что кислорода, выделяемого лесами тюменского Севера за год, достаточно для дыхания населения всей Тюменской области, Урала, Казахстана.

Болота – это особые природные комплексы таежного биома, характеризующиеся своеобразными условиями существования: обильным увлажнением и накоплением полуразложившихся растительных остатков (торфа). В зависимости от гидрологического режима, определяющего характер питания, болота таежной зоны можно разделить на низинные, переходные и верховые.

Низинные болота, связанные в своем развитии с грунтовыми водами, обогащенными элементами минерального питания, являются эвтрофными (богатого питания). Это моховые (гипновые), осоковые и кустарниковые болота. Мощность торфяной толщи низинных болот обычно небольшая – менее 1 м. В связи с постоянным торфонакоплением поверхностный слой болота повышается, и роль грунтовых вод, питающих живой растительный покров, постепенно уменьшается: уже не все корни достигают минерального грунта. В снабжении растений водой все большую роль начинают играть атмосферные осадки. Низинные болота вступают в стадию переходных мезотрофных (средних по богатству минерального питания) болот. Это преимущественно сфагновые болота с мощностью торфа более 1 м.

При значительном повышении поверхности болота, приводящем к полному отрыву корневых систем растений от грунтовых вод, живой растительный покров начинает питаться преимущественно атмосферными осадками, бедными минеральными солями, и болото переходит в стадию верхового сфагнового олиготрофного (бедного питания) болота. Мощность торфа сфагновых болот в среднем 3-4 м, максимальные значения – до 8-10 м. Стадии развития болот показаны на рис. 3.

Сфагновые мхи являются растениями-эдификаторами, полностью контролирующими весь комплекс экологических условий: гидрологический и газовый режимы, температуру корнеобитаемого горизонта, образование форм мезо- и микрорельефа, процессы почвообразования, точнее формирования торфяной залежи.

Торфяные сфагновые болота характеризуются высокой степенью кислотности, значительно более высокой, нежели почвы хвойного леса. Низкая температура корнеобитаемого горизонта вместе с высокой кислотностью, плохой аэрацией и малым содержанием питательных минеральных солей создают весьма специфические условия существования болотных растений. Характерен болотный почвообразовательный процесс.