Лес — экологическая система, биогеоценоз, в которой главной жизненной формой являются деревья.
Лес — составная часть природы, понятие «лес» можно рассматривать на разных уровнях. В глобальном масштабе — это часть биосферы, в локальном — это может быть насаждение. Его также можно рассматривать как природно-зональное подразделение, как провинциальное подразделение, как лесной массив (Шипов лес, Шатилов лес, Чёрный лес), как экосистему.
Леса занимают около трети площади суши, их площадь на Земле составляет 38 млн . Из них 264 млн га, или 7 %, посажены человеком. К началу XXI века человек уничтожил около 50 % площадей лесов, ранее существовавших на планете. Половина лесной зоны принадлежит тропическим лесам. Площади, занятые деревьями с сомкнутостью крон менее 0,2—0,3, считаются редколесьем.
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН определяет лес как «участок земли площадью более 0,5 га, на котором растут деревья высотой более пяти метров с сомкнутостью крон более 0,1 или деревья, способные на данном участке достичь этих пороговых значений».
Структура В зависимости от биологических особенностей важнейших растений, их возраста и определённых физико-географических условий в лесу развивается несколько ярусов растений. Ярусы — достаточно чётко отграниченные горизонты концентрации деятельных органов растений. Ярусы могут быть образованы одним или двумя и более видами. В лесах различают ярусы Архивировано из источника 14 апреля 2013:
Древостой. Полог леса — совокупность крон сомкнувшихся деревьев. В лесах умеренного пояса может быть до двух лесных пологов, в тропических лесах — до пяти ярусов древостоя. Во влажных тропических лесах есть ярус очень высоких деревьев, возвышающихся над пологом леса. Подлесок, состоящий из кустарников и низких деревьев. Травяной, или травяно-кустарничковый. Моховой, или мохово-лишайниковый. Лесная подстилка — «слой органических остатков на поверхности почвы в лесу» (БСЭ). Она состоит из опавших листьев, веток, цветов, плодов, коры и других остатков растений, фекалий и трупов животных, оболочек куколок и личинок. Бывает, что в лесной подстилке находится несколько миллионов обитателей на каждом квадратном метре, от простейших и бактерий до мышей и других мелких млекопитающих. Поэтому обычно подстилка и есть самый густонаселённый ярус. Слой остатков отмерших растений представляет собой мёртвый покров. Роль лесной подстилки очень велика, она выполняет следующие функции: Место образования перегноя. Защита почвы от размыва и механического уплотнения. Регулятор водно-воздушного режима почв. Регулятор лесорастительных свойств почв. Место концентрации элементов питания растений. Подземный ярус леса состоит из корневой системы растений, лесных почв и их многочисленных обитателей, включая фауну, грибы и микроорганизмы.
Встречается внеярусная растительность из вьющихся и лазящих растений, и эпифитов.
Основным компонентом является древостой. Подлесок и подрост, а в лесах с густым плотным пологом и живой напочвенный покров, могут отсутствовать. Живой напочвенный покров включает в себя имеющиеся мхи, лишайники, травянистые растения и кустарнички.
Опушка леса Опушка леса — полоса перехода к смежному типу растительности. Как правило, на опушке деревья покрыты листьями на всю высоту, здесь больше кустарников, лиан и подроста. Опушка отличается от соседних типов растительности видовым составом растений и животных. Многие виды встречаются исключительно на опушке И. И. Дедю. Экологический энциклопедический словарь. — Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. Кишинёв/ 1989..
Валежник
Валежник — упавшие на землю стволы деревьев или их части: сучья, ветви, сухие и гниющие.
Свежий валежник может использоваться в качестве топлива.
Свежий валежник, в случае возникновения лесного пожара, способствует его быстрому распространению. Кроме того, валежник позволяет размножаться насекомым, особенно короедам, и развиваться грибным болезням, которые могут перекинуться на живые деревья. По этой причине свежий валежник по возможности в необходимых количествах удаляют из леса. Разложившийся валежник становится безвредным, и тогда его удаление из леса приносит уже не пользу, а ущерб, напрасно лишая лесную почву природного удобрения.
Валежник укрепляет склоны, защищает почву. Он является постоянным или временным домом для многих обитателей: микроорганизмов, грибов, членистоногих, моллюсков, земноводных и пресмыкающихся, птиц и даже мелких млекопитающих. Для успешного развития растений некоторых видов необходимо, чтобы их семена проросли в валежнике.
Валежник играет значительную роль как долговременный резервуар углерода. Например, в хвойных лесах в валежнике вместе с почвой может содержаться до 25—30 % запасённого в лесу углерода.
Лес как экосистема
Лес — это не просто совокупность деревьев и кустарников, он является экосистемой — сложным сообществом из тесно связанных между собой элементов, куда входят как живые организмы (биота), так и неживая, абиотическая составляющая — воздух, почва и вода. Лесная биота включает в себя растительность, животных и микроорганизмы, причём лесная растительность — это не только древесная растительность, но и травы, мхи, грибы, водоросли и лишайники. Потоки энергии и веществ (например, кислорода) циркулируют в экосистеме, образуя круговорот и связывая в одно целое все элементы живой и неживой природы.
Примером являются процессы, связанные с фотосинтезом — процессом образования питательных веществ из воды и углекислого газа с использованием энергии солнечного света. Способностью к фотосинтезу обладают только зелёные растения, поэтому все остальные вынуждены питаться либо этими растениями, либо другими организмами, которые используют в пищу растения, и таким образом растения, прямо или косвенно, являются источником питания для всех организмов.
Очень важна роль бактерий и других организмов, разлагающих отходы обмена веществ и остатки растений и животных, образуя более простые вещества, которые могут быть использованы в дальнейшем обмене веществ.
Насаждения
Насаждение (лесной фитоценоз) — однородный участок леса, отличающиеся от соседних по характеру растительности, главным компонентом является древостой. Они могут отличаться происхождением, составом, возрастом, степенью сомкнутости или формой.
Наибольшее значение имеет различие между высокоствольными и низкоствольными насаждениями. Высокоствольные образованы деревьями, выросшими из семян, а низкоствольные — происшедшими от поросли. В одном и том же насаждении могут быть деревья различного происхождения.
Хвойные насаждения, как правило, семенного происхождения, а естественные насаждения лиственных пород — смешанного происхождения.
По составу различают насаждения чистые, из деревьев одной древесной породы, и смешанные — из деревьев двух или более разных пород. Насаждения естественного происхождения, как правило являются смешанными. Чистые насаждения встречаются только на почвах, пригодных для роста какой-либо одной древесной породы, например, чистые сосновые насаждения на сухих песчаных почвах, насаждения чёрной ольхи на трясинах.
Соотношение возрастных групп (молодняки, средневозрастные, спелые, перестойные) определяет возрастную структуру лесного фитоценоза. Классы возраста различают в зависимости от отдельных пород (бук, пихта кавказская, тополь), групп пород (хвойные, твёрдолиственные, мягколиственные), а также и от того, семенным или порослевым является насаждение. Возраст всех деревьев, образующих насаждение, может быть одинаков (одновозрастное насаждение) или различен (разновозрастное насаждение). В естественных лесах одновозрастные насаждения возникают редко (например, после сильного пожара); как правило, их возникновение связано с хозяйственной деятельностью человека.
Если насаждение долго произрастает на одном месте, не меняя состава древесных пород, то они являются коренными. Производные, или вторичные, вырастают на месте коренных лесов, которые погибли из-за стихийных бедствий — пожаров, ураганов, экстремальных морозов, продолжительных засух, инфекционных болезней деревьев или нашествий насекомых, а также лесов, вырубленных человеком.
По происхождению насаждения могут быть естественными или искусственными. Особое место среди искусственных насаждений занимают защитные лесные насаждения — искусственные насаждения для защиты от неблагоприятных природных факторов, в том числе для борьбы с засухой, водной и ветровой эрозией. Помимо прочего, защитные лесные насаждения благоприятно влияют на микроклимат, снегораспределение, гидрологический режим почвы. Их устраивают посадкой или посевом, главным образом, в степных, лесостепных и полупустынных районах. Они могут служить для защиты многих объектов, в том числе сельскохозяйственных угодий, почв, водоёмов, дорог, населённых пунктов.
Степень сомкнутости
Степень сомкнутости насаждения (степень затенения находящейся под ним почвы) — обстоятельство, имеющее громадное значение: на затенённой пологом насаждения почве происходит накопление лесной подстилки, благодаря которой поддерживается плодородие почвы. С нарушением сомкнутости солнечные лучи проникают к почве, отчего подстилка быстрее разлагается, появляется травянистая растительность, почва уплотняется, и всё это неблагоприятно отражается на росте деревьев. До определённого возраста одновозрастные насаждения остаются сомкнутыми, потом начинается естественное изреживание.
С молодого возраста между деревьями, образующими насаждение, идёт борьба из-за простора, необходимого для постепенно разрастающихся вершин; многие деревья при этой борьбе оказываются отсталыми и в итоге погибают. Таким образом, борьба между деревьями обусловливает естественную убыль стволов в насаждении, которая особенно резко заметна в молодых и средневозрастных насаждениях. Деревья, отмирающие в молодом возрасте, имеют небольшие вершинки, отмирание которых вызывает образование ничтожных просветов, которые быстро закрываются благодаря разрастанию вершин оставшихся деревьев.
В более высоком возрасте отмирают крупные деревья, вершины которых занимали так много места, что образующиеся просветы не могут уже закрываться вершинами оставшихся деревьев, которые к тому же растут, вследствие преклонного возраста, довольно медленно. Таким образом, в определённом возрасте, более высоком для теневыносливых пород, например, ели, пихты, бука, граба, и более молодом для светолюбивых, например, сосны, дуба, берёзы, в насаждениях начинают появляться просветы, не могущие закрыться и нарушающие сомкнутость.
Хозяйственная оценка Определением количественных параметров лесов, например, запасов древесины, высоты и качества деревьев и древостоев занимается дендрометрия, или лесная таксация. Это необходимо как для коммерческой оценки лесов, так и для изучения их развития и оценки эффективности их использования и разведения.
Бонитет леса — показатель продуктивности насаждения (скорости прироста древесины). Скорость роста деревьев зависит от почвенно-грунтовых, климатических условий и воздействия человека на лес. Бонитет зависит от средней высоты деревьев основной породы с учётом их возраста. Для всех древесных пород используется бонитировочная шкала, составленная в 1911 году профессором М. М. Орловым. Семенные и порослевые насаждения имеют особые шкалыСловарь ботанических терминов. Под ред. д. б. н. И. А. Дудки. — Киев: Наукова Думка, 1984..
Распространение
Во всех тех местах, где возможен устойчивый рост деревьев, произрастает лес. Основным фактором, влияющим на возможность произрастания леса, является количество осадков — их должно быть не менее 200 мм в год. Остальные факторы — например, количество тепла или состав почв — влияют в основном на видовой состав.
Граница леса — сложный переход (экотон) между двумя фундаментально различными классами экосистем — лесным и безлесным. Леса произрастают только до определённой высоты местности над уровнем моря и её географической широты.