Biologiczna rola lasów w przyrodzie

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Jak często myślimy o roli lasów w naszym życiu? Czym jest las? Jakie funkcje ekologiczne spełnia? W tym artykule postaramy się odpowiedzieć na te i wiele innych pytań związanych z lasem jako naturalnym ekosystemem.

Las jest połączeniem roślinności drzewiastej, krzewiastej i zielnej rosnącej na stałej powierzchni planety, w tym zwierząt, mikroorganizmów i innych składników środowiska naturalnego (gleby, zbiorników wodnych i rzek, otoczki powietrza) powiązanych biologicznie. Głównymi właściwościami lasów są powierzchnia i zapasy drewna stojącego. Lasy rosną na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy i zajmują około 31% powierzchni lądu. Łączna powierzchnia funduszu leśnego planety wynosi 4 miliardy hektarów, a rezerwy drewna stojącego to 527 203 milionów m3 [1].

Las jest złożonym, samoregulującym się ekosystemem, w którym przepływ substancji (azotu, fosforu, tlenu, wody itp.) i energii między wszystkimi typami i formami organizmów odbywa się w sposób ciągły. Wszystkie rośliny są przystosowane do siebie, jak również do organizmów zwierzęcych i odwrotnie, wszystkie organizmy zwierzęce są przystosowane do organizmów roślinnych. Nie mogą istnieć bez siebie. Każdy obszar leśny ma wyraźną strukturę przestrzenną (pionową i poziomą), na którą składa się duża liczba dojrzałych drzew, krzewów, roślin zielnych, runa gatunków głównych i towarzyszących oraz mchów i porostów.

Pionowa struktura lasu charakteryzuje się rozmieszczeniem różnych form roślinnych wzdłuż wysokości, natomiast pozioma odzwierciedla rozmieszczenie różnych gatunków roślin w płaszczyźnie poziomej. Wraz z dużą ilością roślin, w lesie występuje ogromna ilość różnych gatunków bez (c)kręgowców, miliony organizmów glebowych, liczne owady, ptaki i zwierzęta. Wszystkie razem tworzą system ekologiczny, w którym każda roślina i zwierzę pełni określoną funkcję ekologiczną, uczestnicząc w cyklu różnych pierwiastków chemicznych.

Pod wpływem zewnętrznych czynników środowiskowych (światło, temperatura, wilgoć, wiatr, prądy, różne formy inteligentnej działalności człowieka itp.) w ekosystemie leśnym zachodzą pewne zmiany, które z reguły nie mają ostrej i destrukcyjnej przyrody i nie prowadzą do braku równowagi w ekosystemie. Jednak coraz większy wpływ nieuzasadnionej działalności człowieka coraz częściej prowadzi do naruszenia równowagi ekologicznej, co wyraża się w nagłych i katastrofalnych zmianach i konsekwencjach. Tak więc latem 2008 roku na terenie Zachodniej Ukrainy w rejonie Karpat doszło do największej powodzi spowodowanej licznymi opadami. W efekcie zalano około 40 tys. domów, wymyto prawie 700 km dróg, zniszczono ponad trzysta mostów [2].

Jedną z przyczyn powodzi na dużą skalę jest wylesienie zboczy Karpat, kiedy to na prawie 40 lat wycięto znaczną część pokrywy leśnej [3].

Faktem jest, że las pełni ważną rolę regulującą wodę, polegającą na spowolnieniu spływu powierzchniowego roztopów i wód opadowych, przenosząc ich część na grunt, zmniejszając tym samym niszczącą siłę powodzi i powodzi, a tym samym zasilając wody gruntowe. Kiedy pada deszcz, korony i pnie drzew zatrzymują część wilgoci, co pozwala na stopniowe wchłanianie wody do ściółki leśnej, a nie spontaniczne. Ściółka leśna zatrzymuje wilgoć i z czasem oddaje ją do rzek i wód gruntowych, a część wilgoci jest wykorzystywana do karmienia roślin. Na terenie otwartym (np. wyręb) woda deszczowa całkowicie opada na powierzchnię ziemi i nie ma czasu na wchłonięcie, ponieważ przepuszczalność ściółki leśnej jest wyższa niż na terenie otwartym, co prowadzi do spływ większości wód z powierzchni do obniżenia lub cieku powierzchniowego (strumień, rzeka). Czasami otwarta przestrzeń w ogóle nie przepuszcza wody i całkowicie spływa, tworząc potężny strumień wody. Las odgrywa ważną rolę w rozkładzie opadów zimowych oraz podczas wiosennych roztopów. Na terenach otwartych pokrywa śnieżna jest ustalana nieco później niż w lesie z powodu częstych roztopów i jest nierównomiernie rozłożona z powodu wiejących wiatrów. W lasach śnieg rozkłada się równomiernie, co wiąże się ze zmianą reżimu wiatru w warstwie powierzchniowej. Ogólnie rzecz biorąc, więcej śniegu gromadzi się na terenach otwartych niż w lasach. Wiosną, pod wpływem silnego strumienia promieniowania słonecznego, dochodzi do roztopów śniegu, co zależy nie tylko od tego czynnika. Ważną rolę w tym procesie odgrywają różne rodzaje roślinności i rzeźby terenu. Teren otwarty otrzymuje 100% promieniowania słonecznego, a tylko część pod okapem dowolnego drzewostanu, dlatego śnieg w lasach topi się wolniej. Na przykład na polanach śnieg topnieje przez 7-25 dni, aw lesie świerkowo-jodłowym przez 32-51 dni [4].

Krajowy naukowiec leśny Aleksandr Alekseevich Molchanov stwierdził, że współczynnik spływu wiosennego gwałtownie spada wraz ze wzrostem lesistości (od 0,6-0,9 na bezdrzewnym pagórkowatym obszarze do współczynnika 0,09-0,38 z lesistością 40%) [6].

Po wycięciu lasu korona drzew zostaje usunięta, a gleba traci swoją wodoprzepuszczalność, co prowadzi do naruszenia reżimu wodnego cieków, nasila się odpływ powierzchniowy i nasila się proces niszczenia gleby. Las odgrywa więc ważną rolę w regulowaniu równomiernego dopływu wody do cieków, uczestniczy w obiegu wody i zapobiega niszczeniu gleb.

Równie ważna właściwość roślinności związana jest z kształtowaniem się klimatu planety. Las wpływa na takie czynniki klimatyczne jak wiatr, temperatura, wilgotność itp. Dzięki wiatrowi rośliny są zapylane, rozprzestrzeniają się owoce i nasiona, przyspiesza proces parowania wilgoci z powierzchni liści, a las z kolei zmniejsza się prędkość wiatru w powierzchniowej warstwie powietrza, regulująca temperaturę i wilgotność. Obecność plantacji zmienia reżim termiczny na terenach przyległych. Latem zimniejsze powietrze zielonego masywu wypiera cieplejsze i lżejsze powietrze sąsiednich terenów, obniżając temperaturę powietrza w tych obszarach. Stopień obniżenia temperatury powietrza zależy od gatunku sadzenia (przezroczystości korony, współczynnika odbicia liści, wysokości i wieku), gęstości sadzenia i szeregu innych cech. Drzewa wielkolistne są najlepszymi obrońcami przed energią cieplną. Na przykład osika przechodzi przez swoje liście 10 razy więcej energii niż głóg. W lesie wilgotność powietrza wzrasta, gdyż powierzchnia parowania liści drzew i krzewów, łodyg traw jest 20 i więcej razy większa niż powierzchnia gleby zajmowana przez te rośliny. Przez rok hektar lasu wyparowuje w powietrze 1-3, 5 tys. ton wilgoci, co stanowi 20-70% opadów atmosferycznych. Na przykład wzrost lesistości o 10% może prowadzić do wzrostu rocznych opadów o 10-15% [5]. Ponadto około 90% napływającej wody odparowuje z powierzchni liści, a tylko 10% jest wykorzystywane do odżywiania roślin. Wilgotność powietrza w strefie środkowej w lesie lub parku latem jest o 16-36% wyższa niż na dziedzińcu miejskim. Tereny zielone również przyczyniają się do wzrostu wilgotności powietrza na przyległych terenach otwartych.

Las bierze aktywny udział w wymianie gazowej, przede wszystkim pochłaniając dwutlenek węgla i uwalniając tlen do atmosfery. To naturalne zjawisko nazywa się fotosyntezą. Tak więc hektar lasu pochłania 8 kg dwutlenku węgla (H2CO3) na godzinę, które emituje 200 osób. Stopień pochłaniania dwutlenku węgla i uwalniania tlenu silnie zależy od rodzaju plantacji. Tak więc topola berlińska jest 7 razy, dąb szypułkowy 4,5 razy, lipa wielkolistna 2,5 razy, a sosna 1,6 razy wydajniejsza pod względem wymiany gazowej świerka.

Las odgrywa również znaczącą rolę w oczyszczaniu atmosfery z kurzu. Rośliny gromadzą cząsteczki kurzu na powierzchni liści, gałęzi i pni. W tym przypadku efekt akumulacji w dużej mierze zależy nie tylko od temperatury, wilgotności i prędkości wiatru, ale także od gatunku plantacji. Tak więc drzewa iglaste 30 razy, a brzoza 2, 5 razy więcej kurzu zatrzymuje się niż osika. Zawartość pyłu w parkach miejskich i podmiejskich jest 1,5-4 razy niższa niż w strefie przemysłowej. Pomiary wykazały, że zapylenie powietrza pod drzewami jest o 20-40% mniejsze niż na otwartych terenach przyległych. W aktywnym okresie życia rośliny jedno dorosłe drzewo usuwa z powietrza: kasztanowiec - 16 kg, klon zwyczajny - 28 kg, topola kanadyjska - 34 kg pyłu.

Las bierze również udział w oczyszczaniu powietrza z zanieczyszczeń gazowych. Chłodniejsze powietrze, tworzące pionowe prądy oraz mniejsze prędkości wiatru w rejonie terenów zielonych, przyczyniają się do przemieszczania zanieczyszczeń gazowych do górnych warstw atmosfery. Prowadzi to do spadku ich liczebności w strefie terenów zielonych o 15-60%. Różne gatunki drzew mają różną odporność na zanieczyszczenia atmosferyczne, zachowując przy tym zdolność do wychwytywania toksycznych zanieczyszczeń z atmosfery. W ten sposób biała akacja wychwytuje z atmosfery związki siarki i fenolu, nie uszkadzając poważnie jej liści. Z punktu (c) obserwacja wykazała, że dwutlenek siarki poważnie uszkadza roślinność.

W pobliżu zakładów chemicznych powierzchnia liści lipy, brzozy i dębu jest spalona w 75-100%, a jarzębiny w 25-65%. Gatunki drzew nieodporne na zanieczyszczenia atmosferyczne to: kasztanowiec zwyczajny, klon zwyczajny, świerk i sosna zwyczajna, jarzębina, liliowy, akacja żółta itp. Najbardziej odporne to: topola czarna, akacja biała, topola szerokolistna, klon pensylwański, bluszcz pospolity.

Rośliny wydzielają substancje biologicznie czynne (fitoncydy), które w niewielkich ilościach wykazują wysoką aktywność fizjologiczną w stosunku do określonych grup organizmów żywych. Substancje biologicznie czynne zabijają bakterie chorobotwórcze lub opóźniają rozwój mikroorganizmów. Skuteczność substancji biologicznie czynnych różnych roślin nie jest taka sama. Tak więc cedr atlantycki powoduje śmierć bakterii po 3 minutach sekrecji, czeremcha - po 5 minutach, czarna porzeczka - po 10 minutach, wawrzyn - po 15 minutach.

Duży udział obszarów leśnych w zmniejszaniu poziomu hałasu pochodzącego z autostrad i przedsiębiorstw transportowych. Korony drzew liściastych pochłaniają 26% padającej energii akustycznej oraz odbijają i rozpraszają 74%. Dwa rzędy lipy mogą obniżyć poziom hałasu 2, 5-6 razy, w zależności od szerokości pasa sadzenia bez ulistnienia i 7, 7-13 razy, gdy rośliny były z ulistnieniem. Stopień izolacyjności akustycznej zależy od gatunku, wysokości i sposobu sadzenia drzew i krzewów. Hałas na wysokości wzrostu człowieka na ulicy zabudowanej wysokimi budynkami pozbawionej terenów zielonych jest 5 razy wyższy niż na tej samej ulicy zadrzewionej ze względu na odbijanie się hałasu poruszającego się ruchu od ścian budynków.

Tym samym las odgrywa ważną rolę na planecie w utrzymaniu sprzyjających warunków do istnienia wszystkich żywych organizmów, w tym człowieka. Las jako naturalny ekosystem uczestniczy w tworzeniu klimatu i osadów, utrzymuje skład gazowy atmosfery, jest domem i pożywieniem dla wielu gatunków i form roślin i zwierząt. Jednak dzisiaj istnieje poważny problem ochrony lasów.

Główna część ekosystemów leśnych znajduje się w takich krajach jak Rosja (809 mln ha), Brazylia (520 mln ha), Kanada (310 mln ha), USA (304 mln ha), Chiny (207 mln ha), Demokratyczna Republika Kongo (154 mln ha) [8].

Ponadto najcenniejsze dla utrzymania równowagi ekologicznej na planecie są lasy tajga i tropikalne. Lasy tropikalne charakteryzują się dość dużą różnorodnością biologiczną, w której znajduje się aż 70-80% wszystkich znanych nauce zwierząt i roślin. Według Departamentu Stanu USA roczna utrata lasów jest równa czterem obszarom Szwajcarii (41 284 km²) [9].

Aby oddać skalę wylesiania, obszar ten można jeszcze porównać z terytorium regionu moskiewskiego (44 379 km²). Głównymi przyczynami zanikania lasów są niekontrolowane wylesianie gruntów rolnych - 65-70% i wycinanie - 19% (ryc. 7, 8, 9).

Większość krajów tropikalnych straciła już ponad połowę swoich naturalnych lasów. Na przykład na Filipinach wykarczowano około 80% lasów, w Ameryce Środkowej powierzchnia lasów zmniejszyła się o 60%. W takich krajach tropikalnych jak Indonezja, Tajlandia, Malezja, Bangladesz, Chiny, Sri Lanka, Laos, Nigeria, Libia, Gwinea, Ghana powierzchnia lasów zmniejszyła się o 50% [9].

Podsumowując, można powiedzieć, że zachowanie i powiększanie powierzchni ekosystemów leśnych jest najważniejszym zadaniem ludzkości, którego wypełnienie zapewni jej przetrwanie w sprzyjającym środowisku naturalnym. Inaczej ludzkość po prostu nie przetrwa, gdyż dopiero harmonijny rozwój cywilizacji ziemskiej z naturą daje szansę na życie i rozwój ludzkości jako całości.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.