Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Общие понятия о природе леса

Понятие о лесе

От правильного понимания сущности леса зависит эффективность хозяйствования в нем. Обычно говорят, что лес – совокупность деревьев, или часть земной поверхности, покрытая множеством деревьев. Однако нельзя назвать лесом множество деревьев, пространственно отдаленных друг от друга. Это будет парк, аллея, степь с отдельными деревьями, но не лес. Чтобы множество деревьев составило лес, требуется наличие не только количественных, но и качественных признаков.

Для понимания сущности леса следует сравнить деревья одной и той же породы, растущие в лесу и на свободе в одних и тех же климатических и почвенных условиях, а также изучить взаимодействие их со средой (рис. 1).

Лесные деревья отличаются от деревьев, выросших на свободе {вне леса), прежде всего формой и размерами ствола и кроны, степенью очищения стволов от сучьев. В лесу деревья высокие, стройные, стволы цилиндрические, полнодревесные, с высоко поднятой кроной. Вне леса — сбежистые, закомелистые, с ша-тровидной кроной, которая начинается почти у земли. Чем гуще древостой, тем лучше очищено дерево от сучьев, тем выше объем и качество ствола — одного из основных продуктов леса. Так, объемы древесины, накопляющиеся на 1 га лесной площади, в рединах, разомкнутых смолоду и в сомкнутых участках леса, резко отличаются, составляя соответственно 330 и 600 м³. При этом у деревьев редин из общей массы древесины треть – сучья, а у выросших в сомкнутом лесу деревьев их только десятая часть, остальное — стволовая высококачественная древесина. Поскольку в нашем примере климат, порода и почва в лесу и вне леса одинаковы, следовательно, разница в размерах, форме, степени очищенности деревьев от сучьев в данном случае зависит от густоты древостоя. У деревьев вне леса соседние стволы не затеняют нижние сучья кроны, поэтому они здесь долго функционируют и перехватывают значительную часть пищи из почвы. Большая часть пищи потребляется сучьями и нижней частью ствола. В связи с этим деревья на свободе значительно ниже. Таким образом, причина отмирания нижних сучьев у деревьев в лесу заключается в их затенении соседними деревьями. Этот процесс называется естественным очищением ствола от сучьев.

Таким образом, лес – не простое множество деревьев, а такое, при котором нарастание их количества переводит совокупность деревьев в новое качественное состояние – деревья взаимодействуют друг с другом. Соседние деревья изменяют условия среды: свет, температуру, влажность, ветер, что, в свою очередь, влияет на форму ствола, очищенность его от сучьев, величину и форму кроны.

С возрастом увеличиваются размеры деревьев, изменяется и создаваемая лесом среда. Последняя, по закону обратной связи, оказывает решающее влияние на сообщество деревьев. Поэтому лесом можно назвать лишь такую совокупность деревьев, которая тесно взаимодействует с внутренней и окружающей средой и изменяет ее настолько существенно, что эти изменения отражаются и на самих деревьях, и на растительном сообществе в целом. Следовательно, увеличение количества деревьев на единице площади в определенном возрасте приводит к новому качеству – нелес становится лесом.

Глубже изучив биологию леса, мы увидим, что, влияя друг на друга, деревья в лесу изменяют не только внешнюю форму, но и внутреннее строение, а также некоторые биологические свойства древесных пород (возраст возмужалости, обилие плодоношения, его повторяемость и т. п.). Под пологом леса изменяется количество достигающих почвы осадков, света, тепла, становится иным, испарение, образуется лесная подстилка, развиваются новые группы и виды микроорганизмов, грибов, недревесных высших растений. Таким образом, лес формирует свою собственную среду.

Более глубокое изучение природы леса выявляет еще одну весьма важную его особенность – влияние не только на занятую им, но и на окружающую среду (поля, луга, реки, селения, города, животный мир, климат).

Г. Ф. Морозов первым дал глубокое диалектико-материалистическое понятие о лесе, раскрыл его сущность и особенности. Он показал, что основным отличием леса является взаимовлияние деревьев, что лес — сложный комплекс, все компоненты которого взаимодействуют между собой и с окружающей средой, изменяются непрерывно, постепенно и скачками.

Академик П. С. Погребняк выделяет еще один диагностический признак леса — специфичное влияние его на среду, если даже в момент наблюдения взаимодействие деревьев между собой еще не наступило.

Дифференциация деревьев в лесу. Внимательно присмотревшись к деревьям в лесу, мы легко заметим, что даже в одном возрасте они неодинаковы по размерам и форме. Среди них встречаются исключительно крупные, мощные деревья, чахлые, отмирающие, а также деревья на разных промежуточных стадиях жизненного состояния. Причем это наблюдается у одной и той же породы, на однородной почве, в одинаковых климатических условиях.

Немецкий лесовод Крафт (1884 г.) в целях ухода за лесом предложил классификацию деревьев по росту. Он выделил пять классов, обозначив их римскими цифрами (рис. 2):

I — исключительно крупные, господствующие мощные деревья с толстыми закомелистыми стволами и сильно развитыми кронами (5%);

II — крупные, господствующие, с хорошо развитыми стволами и большими кронами (30—40%);

III — средние деревья (20—40%), занимающие переходноеположение от господствующей части полога к подчиненной, характеризующиеся меньшей высотой и диаметром ствола, болееузкой кроной;

IV — отставшие в росте деревья с узкими и слабыми кронами (10—20%), подразделяющиеся на два подкласса: IV^а— слабые деревья с более или менее равномерным распространением сучьев в нижней части верхнего полога леса; IV^б — слабые, однобокие деревья, которые только верхушками входят в общий полог;

V — отмирающие и мертвые деревья (до 10%), также подразделяющиеся на два подкласса: V^а — деревца с еще живой кроной и V^б — с отмирающей или мертвой кроной.

Рис. 2. Классификация деревьев в лесу по росту.

Классификация Крафта имела большое значение для лесоводов, поскольку легла в основу теоретического обоснования рубок ухода — важнейшего лесоводственного мероприятия. В этом ее бесспорное достоинство. Выделенные Крафтом грани деления условны. Деревья в процессе развития меняют свое положение. Стоит только изменить условия освещения или почвенного питания для того или иного дерева — и оно перейдет в соседний класс.

В нашей стране разработаны и другие классификации деревьев по росту и развитию (М. Д. Данилов, П. В. Воропанов, В. Г. Нестеров, Б. Д. Жилкин и др.). Существуют также классификации по хозяйственным признакам, применяемые в основном в семенном хозяйстве.

Главнейшими причинами дифференциации деревьев в лесу являются: наследственность, индивидуальная изменчивость и выживаемость, связанная с неоднородными условиями микросреды, в которую попадают семена. Даже у семян одного дерева неодинаковые наследственные свойства. Эти различия усиливаются в лесу, где семена опадают с множества деревьев различных форм и неодновременно.

То, что семена обладают различными наследственными свойствами, с наибольшей убедительностью доказал Г. Ф. Морозов. Он взял семена сосны одинакового происхождения, величины, веса и высеял их в идеально однородную среду – песок, предварительно прокаленный и промытый соляной кислотой. Через два месяца, когда растения были высушены и отмыты, а затем взвешены (каждое в отдельности), была установлена большая индивидуальная изменчивость всходов. Разница в весе достигала 40%.

Изменчивость во времени созревания, опадания и прорастания семян, а также различия в их весе и особенности микросреды прорастания в свою очередь вызывают и усиливают дифференциацию. Различные условия освещения, тепла, задернения почвы, близость конкурентных пород, трав, мхов и т. д., особенности микрорельефа, плодородия почвы и т. п. — все это с момента прорастания семян и появления всходов усиливает дифференциацию. Индивидуальные наследственные различия у всходов из разных семян проявляются в жестокой борьбе за существование с другими видами растений, насекомыми и животными: вейником, сфагнумом, вредными грибами, майскими жуками, сосновыми долгоносиками, мышами, зайцами и др. Выживаемость уменьшается под действием засухи, солнцепека, заморозков, избыточного увлажнения, обледенения, ухудшения освещения, действия газов, пыли и других факторов.

У всех пород на богатых и оптимально увлажненных почвах дифференциация выражена сильнее: здесь наблюдается ускоренный рост и быстрее проявляется взаимодействие данного дерева – с соседними, в результате чего возникают противоречия между особями древесных растений. На бедных и сухих почвах дифференциация замедлена, так как каждое дерево растет медленнее. Явление дифференциации деревьев зависит от породы, возраста и условий среды.

Процесс естественного изреживания леса. В лесах происходит процесс естественного изреживания, заключающийся в уменьшении количества деревьев с возрастом на единице площади (табл. 2). Это неизбежный всеобщий закономерный процесс, присущий древостоям всех пород, как природным, так и искусственного происхождения. Он представляет собой частный пример отражения закона естественного отбора в природе.

Таблица 2. Количество деревьев на 1 га площади в зависимости от возраста

Порода, местонахождение	Возраст насаждений, лет

Сосна, Ленинградская область		30,4%	19,9%	11%	3,8%	2,6%
Ель, Ленинградская область		29,7%	17,8%	7,0%	2,8%	1,9%
Береза, Ленинградская область		30,0%	16,3%	5,8%	2,2%	1,7%
Граб, Северный Кавказ		34,1 %	24,4%	17.5%	14,3%	13,5%
Каштан, Северный Кавказ		28,8%	14,5%	6,5%	3,6%	2,9%
Бук (по Гартигу)		20,0%	5,5%	1,0%	0,2%	0,1 %

Примечание. Количество деревьев в возрасте 10 лет принято за 100%, в следующих графах указан процент оставшихся деревьев в насаждениях.

Деревья отмирают от болезней, морозов, высоких температур, недостатка или избытка влаги и т. д. Это явление может иметь единичный либо групповой характер. Иногда древостой полностью погибают. В последнем случае отмирание нельзя отнести к естественному изреживанию. Естественным изреживанием древостоя разрешается в природе противоречивое развитие вида (борьба противоположностей). С одной стороны, у каждого вида исторически, в процессе естественного отбора, в борьбе с другими видами растений, животных и микроорганизмов, а также в борьбе с неблагоприятными факторами неживой природы выработалось свойство обильного размножения, обеспечивающее существование вида. С другой стороны, вследствие увеличения размеров надземной и подземной части, при неизменной площади питания, деревца после смыкания крон теснят друг друга, в результате чего может наступить депрессия, задержка в росте всех особей, а в некоторых случаях, при излишней густоте и засухе, — гибель их целыми группами. Однако отмеченное противоречие разрешается в природе дифференциацией деревьев с самого молодого возраста и последующим постепенным и непрерывным процессом изреживания. Различие деревьев в размерах приводит к тому, что на каждом этапе развития постепенно погибают не все деревья, а лишь некоторая их часть. Вследствие этого полог леса постоянно сомкнут до спелого возраста. Следовательно, лес можно рассматривать как саморегулирующую природную систему.

В процессе изреживания значительная часть деревьев погибает в силу физиологических причин – из-за постепенного ограничения воздушного и почвенного питания. Однако это не свидетельствует об общем дефиците питания. Солнце посылает достаточно энергии, света и тепла, в почве также хватает пищи. Но отставшие в росте растения не получают этого питания, так как неспособны удовлетворить свою потребность в связи с нарушением и ослаблением сосущей силы корней и физиологических функций других тканей, в результате чего оказываются как бы изолированными от пищи быстрее развивающимися соседями, перехватывающими основные источники питания. Со временем, по мере уменьшения количества деревьев на единице площади, увеличивается площадь питания, которая полностью осваивается быстрорастущими крупными деревьями. Наиболее интенсивно увеличивается площадь питания деревьев в возрасте до 100 лет (рис. 3). При этом она неодинакова для разных древесных пород одного возраста (табл.3).

Таблица 3. Площадь питания некоторых древесных пород при средних условиях

В возрасте 40-50 лет

Число стволов и площадь питания	породы
Лиственница	Береза	Дуб	Осина	Сосна	Ель	Пихта
Количество стволов на 1 га
Площадь питания одного дерева, м²					5,5

Отметим еще одну весьма характерную особенность леса, существенно отличающую его от сложных саморегулирующих неживых систем. Если последние разрушить, то они сами, без участия человека, не могут возникнуть снова. Если же вырубить участок леса и изолировать его от прямого или косвенного воздействия человека, то через определенный промежуток времени лес на этом участке восстановится. Чем больше площадь вырубленного участка, тем продолжительнее период лесовозобновления.

То же наблюдаем и после стихийных явлений, уничтожающих лес: пожаров, буреломов, ветровалов, снеголомов и т. д.

В природном лесу происходит беспрерывный процесс лесовозобновления. На месте упавших физиологически спелых (старых, гнилых) деревьев появляется новое молодое поколение от семян окружающих деревьев либо от поросли.

Рассмотрев сущность природы леса, можно увидеть, что это сложная, самовозобновляемая и саморегулируемая открытая система живой и косной природы. Сейчас уже многие ученые стали рассматривать лес с позиций системного анализа. Принято немало попыток к созданию математических моделей леса или лесных биогеоценозов (рис. 4). Однако эти исследования находятся пока на первоначальной стадии, что объясняется, по-видимому, чрезвычайной сложностью объекта, являющегося системой систем со сложными и многообразными прямыми и обратными связями подсистем разного ранга, изменяющимися во времени и пространстве и обусловленными неоднородностью действия факторов среды на разные виды растений и животных.

Таким образом, лес – это элемент географического ландшафта, состоящий из совокупности древесных, кустарниковых, травянистых растений, животных и микроорганизмов, в своем развитии биологически взаимосвязанных, влияющих друг на друга и на внешнюю среду.

Рис. 4. Подсистема «биогеоценоз»:

1 — взаимодействие компонентов биогеоценоза (по В. Н. Сукачеву);

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒