Лес как экосистема
Лесные экосистемы на территории Вологодской области являются преобладающим типом наземных экосистем. В нашей области леса занимают около 80% площади. Они довольно разнообразны по структуре, составу и условиям местообитания. В лесах представлены разнообразные жизненные формы растений. Среди них главная роль принадлежит деревьям и кустарникам. Растения, образующие леса, существуют совместно, влияют друг на друга. Кроме того, лесные растения находятся во взаимодействии со средой обитания и другими организмами (животными, грибами, бактериями). В своем единстве они образуют сложную развивающуюся экосистему.
Особенностью лесной экосистемы является четкое распределение растений по ярусам. Это связано с тем, что растения различаются по высоте и распределению корневых систем в почвенных горизонтах. От физических условий среды зависят видовойсостав растений и количество ярусов.
В лесном сообществе ярусы выделяют по жизненным формам: древесный, кустарниковый, травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый. В различных типах леса эти ярусы выражены неодинаково. В лесах выделяют также группу внеярусных организмов – эпифитов.
В составе древесного яруса в лесах Вологодской области встречается 22 вида деревьев. Но некоторые из них могут иметь две жизненные формы: деревья и кустарники (черемуха, ивы, рябина).
В зависимости от типа леса развитие кустарникового яруса различно – от одиночных экземпляров до сомкнутых зарослей. Поскольку кустарники всегда ниже деревьев, их заросли называют "подлеском". В наших лесах 32 вида кустарников. Часть из них – ива, малина, крушина, смородина, шиповник – образуют заросли.
Травянистые растения и кустарнички составляют в лесу свой особый ярус. Доминирующие виды этого яруса определяют название лесного сообщества (сосняк брусничник, сосняк черничник и т.д.). Видовой состав травянистых растений леса разнообразен. Каждому лесному сообществу соответствует определенный комплекс видов травянистых растений. В хвойных лесах насчитывается около 10-15 видов, а в мелколиственных до 30-50 видов. Среди них преобладают цветковые, в меньшем количестве встречаются высшие споровые (хвощи, плауны, папоротники).
Самый нижний ярус лесов образован мхами и лишайниками. Из мхов в зависимости от увлажнения развиваются зеленые, долгомошные или сфагновые мхи. В сухих сосняках преобладают лишайники: различные виды кладоний, цетрария исландская и другие. Доминирующие виды этого яруса определяют название лесного сообщества: сосняк лишайниковый («беломошник»), ельник зеленомошный, ельник долгомошный (при доминировании кукушкиного льна), ельник сфагновый.
Внеярусную группу (эпифиты) образуют водоросли, мхи и лишайники, растущие на деревьях и валеже. Эпифитные мхи более разнообразны на лиственных породах, а лишайники на старых елях и соснах.
Ярусное распределение растений создает разнообразие условий обитания для животных. Каждый вид животных занимает наиболее благоприятные для него условия на определенной высоте. Но животные, в отличие от растений, подвижны. Они могут использовать разные ярусы для кормежки и размножения. Так дрозды-рябинники строят гнезда на деревьях, в первую половину лета кормятся на земле беспозвоночными, а во второй половине лета поедают ягоды на деревьях.
Благодаря ярусному расположению, в лесном сообществе уживается большее количество видов, что позволяет полнее использовать среду обитания. Это обеспечивает разнообразие лесных организмов.
Этому же способствует различное сочетание условий обитания в лесу. С одной стороны, жизнь организмов зависит от особенностей климата таежной зоны, рельефа и почв территории, где располагается лесное сообщество. С другой стороны, под пологом леса в каждом его ярусе создается свой микроклимат. От колебаний температуры и влажности зависит произрастание определенного набора растений. В свою очередь, это формирует особенности обитания для животных, где они могут кормиться, размножаться и укрываться от врагов.
Условия существования организмов представляют собой совокупность экологических факторов.
Природные экологические факторы принято делить на две группы абиотические и биотические.
Абиотические экологические факторы – факторы неживой природы. В лесах наиболее важными для организмов являются температура, свет, влажность, состав почвы, особенности рельефа.
Биотические экологические факторы – факторы, связанные с влиянием живых организмов друг на друга (пища, паразиты и другие).
Выделяют также антропогенные факторы – все формы влияния человека на природу.
Экологические факторы действуют на организмы совместно, определяя распространение и жизнедеятельность растений и животных. Например, комплексное действие абиотических и биотических факторов привело к формированию у птиц оседлых, кочующих и перелетных видов.
Разнообразие организмов и сообществ лесов Вологодской области
Лесные экосистемы преобладают в нашей области. Они отличаются большим систематическим и экологическим разнообразием.
Современная флора лесов Вологодской области включает в себя более 380 видов цветковых и 7 видов голосеменных растений. В наших лесах обнаружено 28 видов высших споровых растений (хвощей, плаунов, папоротников), около 340 видов мхов и 160 видов лишайников. Число видов грибов и водорослей назвать трудно из-за слабой изученности этих групп организмов. Однако известно, что общее видовое разнообразие водорослей, грибов и лишайников в 2-3 раза превосходит число видов высших растений. В лесных сообществах выделяют дереворазрушающие грибы, среди которых более известны трутовики. Напочвенные грибы образуют микоризу (белый гриб, подберезовик, масленок и другие) или питаются мертвой органикой.
& Флора – (список) совокупность видов растений, обитающих на территории (акватории)
В общей сложности в лесных растительных сообществах встречается 415 видов сосудистых растений, но только 240 из них могут быть названы типичными лесными растениями, а остальные встречаются и в других условиях. Ядро флоры составляют виды, связанные с хвойными таежными лесами. Видовое разнообразие в лесных насаждениях области возрастает с севера на юг.
Фауна леса еще более разнообразна. Однако, среди животных лучше изучены крупные по размерам организмы. Это позвоночные животные: земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. Часть из них обитает в лесах постоянно (глухарь, рябчик, лесная куница и другие), а некоторые виды связаны и с другими экосистемами. Например, живущие в лесах лягушки и жабы размножаются в водоемах, а волки и лисицы часто охотятся на лугах. Наиболее многочисленной и разнообразной группой лесных обитателей являются беспозвоночные животные. К сожалению, они в нашей области изучены недостаточно, поэтому общее количество видов назвать трудно. Предполагается, что количество видов лесных беспозвоночных достигает нескольких тысяч, среди которых преобладают насекомые. В лесах разнообразны жуки – короеды, усачи, листоеды; много видов клопов, мух, бабочек, муравьев. Есть пчелы, шмели, комары, тли и другие насекомые.
& Фауна – (список) совокупность видов животных, обитающих на территории (акватории)
Сообщества лесов. Вологодская область, располагаясь в умеренном поясе Евразии, входит в зону тайги. В зависимости от преобладающих в лесах древесных пород их подразделяют на хвойные и лиственные. Хвойные – это леса с преобладанием в древостое одного или нескольких видов хвойных деревьев. В Вологодской области это ель и сосна. Выделяют темнохвойные леса (из ели, пихты) и светлохвойные (из сосны обыкновенной и лиственницы). Хвойные леса занимают около половины всей площади лесов области, и являются коренным типом растительности. В последние годы площади хвойных насаждений ежегодно сокращаются в связи со значительными рубками.
Ельники это основной тип хвойных лесов области, где лесообразующей породой служит ель обыкновенная. На востоке области обычна примесь ели сибирской или гибридов между этими видами. В настоящее время «чистые», то есть однородные ельники встречаются редко, так как они нарушены вырубками. В древостое таких лесов обычна береза, реже осина.
Ель – теневыносливая зимостойкая порода, требовательная к увлажнению почвы. Большие массивы еловых лесов приурочены к водоразделам и равнинам с суглинистыми, среднеплодородными почвами. Ельники встречаются по долинам рек и ручьев в переувлажненных местах с достаточным минеральным питанием.
Сосновые леса составляют около четверти хвойных лесов области. Основной лесообразующей породой таких лесов является сосна обыкновенная. Сосна менее требовательна к условиям обитания и может произрастать на разных почвах. Чистые сосновые древостои встречаются на сухих песчаных почвах и по окраинам верховых болот. Наилучшего развития сосна достигает на богатых суглинистых почвах. Но в этих условиях чаще всего формируются елово-сосновые или еловые леса. Светолюбивая сосна не выдерживает конкуренции с поселяющейся под ее пологом елью и постепенно уступает ей свои позиции.
Лиственница сибирская и пихта сибирская – редкие древесные виды во флоре Вологодской области. Лиственница сибирская растет одиночными деревьями по берегам рек или в виде примеси в сосновых лесах (Вытегорский, Вашкинский, Верховажский, Великоустюгский, Никольский и Кичменгско-Городецкий районы). В области для охраны этого вида созданы заказники: «Лиственничный бор» (Верховажский район), «Мельгуновская дача» (Вашкинский район). Пихта сибирская встречается в качестве примеси в древостоях долинных достаточно увлажненных еловых, сосново-еловых и мелколиственных лесов. Растет небольшими группами, на востоке области приобретает более заметную роль.
В лиственных лесах древесный ярус образован одним или несколькими видами лиственных деревьев. Среди листопадных лиственных лесов различают мелколиственные (березовые, осиновые) и широколиственные (дубовые, липовые, вязовые).
Мелколиственные леса распространены довольно широко в области и представлены березовыми, осиновыми и смешанными осиново-березовыми насаждениями.
Березы бородавчатая и пушистая распространены повсеместно, входят в состав хвойных древостоев или образуют чистые насаждения – березняки. Леса, в которых преобладает береза бородавчатая, встречаются на не заболоченных почвах легкого механического состава. Леса из березы пушистой приурочены к заболоченным минеральным почвам и низинным болотам, а также окраинам верховых болот.
Осина также широко распространена по всей области. Но она не растет на сухих песчаных и сильно увлажненных заболоченных почвах, поскольку требовательна к их аэрации и плодородию, а также влаголюбива. Иногда образует чистые насаждения – осинники, но чаще растет в смеси с березой и елью.
В наших лесах широко распространенной породой является ольха серая – порода влаголюбивая, образующая чистые и смешанные насаждения. Сероольшанники обычны на вырубках, в поймах рек, по окраинам болот. В условиях избыточного увлажнения растет ольха черная, в наших лесах она встречается значительно реже.
Ивы образуют чистые насаждения – ивняки – только в поймах рек и на затопляемых террасах вокруг озер.
Редкими для нашей области являются широколиственные древесные породы. Они более характерны для южных районов области. Липа мелколистная иногда образует вдоль рек чистые насаждения – липняки. Небольшие массивы вязовников встречаются по правобережью реки Сухоны – урочище «Вязы» (Тотемский район), в верховьях реки Вологды – урочище «Темный мыс» (Вологодский район). Небольшие массивы дубняков вдоль рек Мологи и Шексны к настоящему времени исчезли.
Животный мир. Преобладание лесных сообществ на территории области объясняет наибольшее разнообразие и многочисленность лесных животных. Видовой состав и численность животных зависят от типа леса, потому что условия в разных лесах, например, такие как корма, укрытия, микроклимат сильно различаются.
Еловые леса – это коренной тип лесов европейской тайги и животные, живущие там – самые настоящие таежники. В ельниках условия для животных обычно благоприятны. Сомкнутые кроны, густой подрост, старые дуплистые деревья, валеж и бурелом создают хорошие защитные условия. Можно легко укрыться от врагов или, наоборот, подстеречь свою жертву. В непогоду в ельниках всегда затишье, в них теплее.
В еловых лесах животные предпочитают разреженные участки с травяным покровом и примесью лиственных деревьев, а чистые, густые ельники со скудной растительностью избегают. В них хорошо прятаться, но условия там слишком однообразны. Бедны животными и лесные почвы, особенно там, где все покрыто мертвой еловой хвоей.
Позвоночные животные разнообразны: с еловыми лесами связаны более 80 видов. Среди широко распространенных видов млекопитающих, обитающих в ельниках и других типах лесов, следует назвать обыкновенную бурозубку, бурого медведя, рысь, лесную куницу, лося, белку, полевку рыжую. Но следует учесть, что нет ни одного вида млекопитающих, который жил бы только в еловом лесу. Очевидно, это объясняется тем, что в ельниках корма однообразны, например, семена ели, а урожай шишек случается не каждый год.
Из птиц еловые леса населяют глухарь, рябчик, черный и трехпалый дятлы, кукша, сойка, клест-еловик, щур, желтоголовый королек, синицы (буроголовая гаичка, московка, хохлатая) и другие. В отличие от млекопитающих птицы могут жить исключительно в еловых лесах (просто при неурожае шишек в одном массиве леса птицы могут довольно легко перелететь в другой, где условия благоприятнее). Для земноводных и пресмыкающихся в еловых лесах микроклимат не благоприятен (под густым пологом обычно прохладно) и представители этих групп встречаются только по опушкам. Лишь сибирский углозуб из класса земноводные может жить в еловом лесу.
Из беспозвоночных, естественно, преобладают потребители коры, древесины, хвои и семян ели. Это самые обильные корма и численность насекомых, питающихся елью, может быть очень высокой. Например, из жуков короедов обычен короед-типограф.
В сосняках лишайниковых животный мир беднее, а численность большинства животных не велика. Это связано с однообразием условий обитания, скудными сезонными кормами, например, ягодами и грибами. В сосняках мало укрытий, ведь нижние ветви сосны долго не сохраняются, а кустарники единичны. Среди насекомых большинство видов связаны с сосной – это жуки короеды, большой сосновый долгоносик и другие. Из млекопитающих, численность которых не велика, можно встретить лося, белку, рыжую полевку, хищников. В восточных районах области сосновые леса с примесью лиственных пород и кустарниками заселяет бурундук. В песчаных и супесчаных почвах, на которых произрастают лишайниковые сосняки, мало органических веществ и влаги, в них очень мало животных. Но зато такие почвы легко рыть, поэтому в сосняках устраивают норы барсуки и лисицы. Птицы также малочисленны. В сосняках живут глухари, которые в теплое время поедают растительные и животные корма, а зимой питаются хвоей и почками. Иногда встречаются клесты-сосновики, питающиеся семенами сосны. Обычны большой пестрый и черный дятлы, которые имеют мощные, долотообразные клювы. Они ими раздалбливают шишки, доставая оттуда семена, и древесину, в которой обитают личинки насекомых. Мелкие птицы, такие как буроголовая гаичка, хохлатая синица и желтоголовый королек собирают насекомых и пауков на ветвях. В сосняках, особенно на опушках живут живородящие ящерицы и серые жабы, питающиеся только беспозвоночными.
В других типах сосняков – зеленомошниках, долгомошниках условия благоприятнее, в них больше укрытий и кормов, лучше микроклимат, поэтому и животных намного больше. В лиственных лесах – осинниках, березняках, ольшанниках, благоприятны условия только в теплый сезон. Многочисленные семена, плоды, растительноядные насекомые привлекают множество птиц, млекопитающих, земноводных, хищных беспозвоночных. Но зимой, после листопада и установления снежного покрова активность животных в лиственных лесах очень низка и многие виды впадают в состояние покоя или живут под снегом. Более крупные животные переселяются в другие места или улетают на юг. В лиственных лесах многочисленны птицы – зяблик, пеночка-весничка, пеночка-трещетка, синицы, дрозды и многие другие; из млекопитающих обычны крот, лось, заяц-беляк, лисица. Высокой численности достигают грызуны и землеройки. Из пресмыкающихся обычны – живородящая ящерица и гадюка, а из земноводных – травяная лягушка.
Но самые лучшие леса для животных – хвойно-мелколиственные, где разнообразны условия, хорошо выражены ярусы, много кормов и укрытий. Для таких лесов характерно сочетание таежных видов и видов из широколиственных лесов.
Конечно, животный мир в лесу изменчив. С течением времени, когда лес меняется, например, вместо осинника развивается ельник, меняется и животный мир. Одни животные исчезают, а появляются новые, для которых условия оказываются подходящими.
Развитие и смена лесов. Благодаря поступлению семян древесных пород в почву, естественный лес самовозобновляется и как экологическая система, может существовать неопределенно долго. На формирование лесного сообщества влияют многочисленные экологические факторы, к которым относятся возраст, видовой состав древесного яруса, состояние подлеска и живого напочвенного покрова, качество и состояние почв и другие абиотические и биотические факторы. Изменение лесного сообщества ускоряется при массовой гибели лесов от пожаров, ветровала и вырубки леса, а также при лесопосадках.
В практике типы древостоев принято подразделять на коренные (материнские) и производные (вторичные или временные). Коренные представлены долговечными хвойными древесными породами (ельники, сосняки). Вторичные леса, сменяющие коренные, формируются с преобладанием в составе древостоя мелколиственных пород. Они быстро заселяют вырубки и гари. В дальнейшем, при поступлении семян хвойных пород, вторичные леса могут постепенно смениться коренными. На продолжительность этого процесса влияют разнообразные факторы. Например, чем больше доля березы и других лиственных пород в сообществе и чем выше они по высоте, тем медленнее восстанавливаются хвойные леса. Неслучайно в результате широкого применения сплошных рубок и под действием пожаров площадь хвойных лесов в нашей области за последние годы сократилась на 27%. Естественным путем восстановление коренных хвойных насаждений будет происходить на протяжении 180-270 лет.
По формированию лесные сообщества принято подразделять на леса девственного, нарушенного и пирогенного происхождения.
Девственные леса – сообщества естественного происхождения, которые на протяжении жизни двух и более поколений деревьев (500-600 лет) не испытывали на себе влияния человека и стихийных лесоразрушающих факторов (пожары, ветровалы, подтопления, рубки и др.). На их развитие оказывают влияние только физико-географические факторы среды. В связи с интенсивной эксплуатацией лесов и под действием пожаров девственные леса сохранились на ограниченных территориях. Например, на территории заказниках («Атлека», «Верхнеандомский» в Вытегорском районе).
& Заказник – особо охраняемая территория, на которой запрещены или ограничены некоторые виды хозяйственной деятельности.
Нарушенные леса – сообщества, испытавшие частичное влияние человека или стихийных лесоразрушающих факторов. Это хвойные или, в крайнем случае, хвойно-лиственные насаждения, в которых деревья имеют разный возраст. Пирогенные леса – сообщества, сформировавшиеся после рубок, пожаров и других факторов, разрушающих леса. В Вологодской области в настоящее время преобладают леса пирогенного происхождения.