Биологичната роля на горите в природата

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Колко често мислим за ролята на горите в живота ни? Какво е гора? Какви екологични функции изпълнява? В тази статия ще се опитаме да отговорим на тези и много други въпроси, свързани с гората като естествена екосистема.

Гората е комбинация от дървесна, храстовидна и тревиста растителност, растяща на твърдата повърхност на планетата, включваща животни, микроорганизми и други компоненти на природната среда (почва, водни тела и реки, въздушна обвивка), биологично свързани помежду си. Основните свойства на горите са площта и дървесните запаси. Горите растат на всички континенти с изключение на Антарктида и заемат около 31% от земната повърхност. Общата площ на горския фонд на планетата е 4 милиарда хектара, а запасите от стояща дървесина са 527,203 милиона m3 [1].

Гората е сложно организирана саморегулираща се екосистема, в която непрекъснато се осъществява циркулацията на вещества (азот, фосфор, кислород, вода и др.) и енергийни потоци между всички видове и форми организми. Всички растения са приспособени едно към друго, както и към животинските организми, и обратно, всички животински организми са приспособени към растителните организми. Те не могат да съществуват един без друг. Всяка горска зона има ясно изразена пространствена структура (вертикална и хоризонтална), която включва голям брой зрели дървета, храсти, тревисти растения, подраст на основните и съпътстващите видове, както и мъхове и лишеи.

Вертикалната структура на гората се характеризира с разпространението на различни растителни форми по височина, докато хоризонталната отразява разпространението на различните растителни видове в хоризонталната равнина. Наред с голям брой растения, в гората има огромен брой различни видове без (в) гръбначни животни, милиони почвени организми, множество насекоми, птици и животни. Всички те заедно образуват екологична система, в която всяко растение и животно изпълняват определена екологична функция, участвайки в кръговрата на различни химични елементи.

Под въздействието на външни фактори на околната среда (светлина, температура, влага, вятър, течения, различни форми на интелигентна човешка дейност и др.) в горската екосистема настъпват определени промени, които по правило нямат резки и разрушителни природата и не водят до дисбаланс в екосистемата. Все по-често нарастващото въздействие на неразумната човешка дейност обаче води до нарушаване на екологичното равновесие, което се изразява в резки и катастрофални промени и последици. И така, през лятото на 2008 г. на територията на Западна Украйна в района на Карпатите имаше най-голямото наводнение поради множество валежи. В резултат на това около 40 хиляди къщи бяха наводнени, почти 700 км пътища бяха измити, повече от триста моста бяха разрушени [2].

Една от причините за мащабните наводнения е обезлесяването по склоновете на Карпатите, когато значителна част от горската покривка беше изсечена за почти 40 години [3].

Факт е, че гората играе важна воднорегулираща роля, която е да забавя повърхностния отток на стопилка и дъждовна вода, прехвърляйки част от нея в земята, като по този начин намалява разрушителната сила на наводнения и наводнения и по този начин захранва подземните води. Когато вали дъжд, короните и стволовете на дърветата задържат част от влагата, което позволява на водата да се абсорбира в горската постеля постепенно, а не спонтанно. Горската постеля задържа влагата и с течение на времето я предава на реките и подпочвените води, а част от влагата се използва за хранене на растенията. В открита местност (например сеч) дъждовната вода пада изцяло върху повърхността на земята и няма време да се абсорбира, тъй като водопропускливостта на горската постеля е по-висока, отколкото на открито, което води до поток на по-голямата част от водата от повърхността в депресия или повърхностно водно течение (поток, река). Понякога открито място изобщо не позволява на водата да премине и тя напълно се оттича, образувайки мощен воден поток. Гората играе важна роля в разпределението на зимните валежи и по време на размразяването през пролетта. В открити райони снежната покривка се фиксира малко по-късно, отколкото в гората поради чести размразявания и е неравномерно разпределена поради духащите ветрове. В горите снегът се разпределя равномерно, което е свързано с промяна на ветровия режим в повърхностния слой. Като цяло на открити площи се натрупва повече сняг, отколкото в горите. През пролетта, под въздействието на мощен поток от слънчева радиация, настъпва топене на снега, което зависи не само от този фактор. Важна роля в този процес играят различни видове растителност и релеф. Откритата площ получава 100% от слънчевата радиация и само част под покрива на която и да е дървесна насаждение, следователно снегът се топи в горите по-бавно. Например при сечищата снегът се топи за 7-25 дни, а в смърчово-елова гора за 32-51 дни [4].

Домашният учен по горите Александър Алексеевич Молчанов установи, че коефициентът на пролетен отток рязко намалява с увеличаване на горската покривка (от 0, 6-0, 9 на безлесна хълмиста местност до коефициент 0, 09-0, 38 с горска покривка от 40%) [6].

При изсичане на гората се премахва дървесната покривка и почвата губи водопропускливостта си, което води до нарушаване на водния режим на водотоците, като се увеличава повърхностният отток и се засилва процесът на разрушаване на почвата. По този начин гората играе важна роля в регулирането на еднородния поток на водата във водните потоци, участва във водния цикъл и предотвратява разрушаването на почвата.

Също толкова важно свойство на растителността е свързано с формирането на климата на планетата. Гората влияе на такива климатични фактори като вятър, температура, влажност и др. Благодарение на вятъра растенията се опрашват, плодовете и семената се разпространяват, процесът на изпаряване на влагата от листната повърхност се засилва, а гората от своя страна намалява скоростта на вятъра в повърхностния въздушен слой, регулиращ температурата и влажността. Наличието на насаждения променя топлинния режим в прилежащите територии. През лятото по-студеният въздух на зеления масив измества по-топлия и лек въздух на прилежащата територия, понижавайки температурата на въздуха в тези райони. Степента на понижаване на температурата на въздуха зависи от вида на засаждане (от прозрачността на короната, отражателната способност на листата, височината и възрастта), от гъстотата на засаждане и редица други характеристики. Едролистните дървета са най-добрите защитници срещу топлинната енергия. Така, например, трепетликата преминава през листата си 10 пъти повече енергия от глога. В гората влажността на въздуха се увеличава, тъй като изпарителната повърхност на листата на дърветата и храстите, тревните стъбла е 20 или повече пъти по-голяма от площта на почвата, заета от тези растения. За една година хектар гора изпарява във въздуха 1-3, 5 хиляди тона влага, което е 20-70% от атмосферните валежи. Например, увеличаването на горското покритие с 10% може да доведе до увеличаване на количеството на годишните валежи с 10-15% [5]. Освен това около 90% от постъпващата вода се изпарява от повърхността на листата и само 10% се използва за хранене на растенията. Влажността на въздуха в средната зона в гора или парк през лятото е с 16-36% по-висока, отколкото в градския двор. Зелените площи също допринасят за повишаване на влажността на въздуха в прилежащите открити площи.

Гората участва активно в газообмена, главно чрез абсорбиране на въглероден диоксид и освобождаване на кислород в атмосферата. Това природно явление се нарича фотосинтеза. И така, един хектар гора абсорбира 8 кг въглероден диоксид (H2CO3) на час, който се отделя от 200 души. Степента на усвояване на въглеродния диоксид и освобождаването на кислород силно зависи от вида на насаждението. Така берлинската топола е 7 пъти, дъбът лющенец е 4,5 пъти, едролистната липа е 2,5 пъти, а белият бор е 1,6 пъти по-ефективен по отношение на газообмена на белия смърч.

Гората също играе значителна роля в почистването на атмосферата от прах. Растенията натрупват прахови частици по повърхностите на листата, клоните и стволовете. В този случай ефектът от натрупването до голяма степен се определя не само от температурата, влажността и скоростта на вятъра, но и от вида на насажденията. Така иглолистните дървета 30 пъти, а брезата 2, 5 пъти повече задържа прах от трепетликата. Съдържанието на прах в градските и крайградските паркове е 1,5-4 пъти по-ниско, отколкото в индустриалната зона. Измерванията показват, че запрашеността на въздуха под дърветата е с 20-40% по-ниска, отколкото в откритите прилежащи площи. През активния период от живота на растението едно възрастно дърво отстранява от въздуха: конски кестен - 16 кг, норвежки клен - 28 кг, канадска топола - 34 кг прах.

Гората участва и в почистването на въздуха от газообразни примеси. По-студеният въздух, създаващ вертикални течения и по-ниските скорости на вятъра в зоната на зелените площи, допринасят за движението на газообразни примеси в горните слоеве на атмосферата. Това води до намаляване на броя им в зоната на зелените площи с 15-60%. Различните дървесни видове имат различна устойчивост на атмосферно замърсяване, като същевременно запазват способността си да улавят токсични примеси от атмосферата. Така бялата акация улавя серни и фенолни съединения от атмосферата, без да уврежда сериозно листата си. От (в) проследяването показа, че серен диоксид сериозно уврежда растителността.

В близост до химически заводи повърхността на листата на липа, бреза и дъб е изгорена със 75-100%, а офика - с 25-65%. Неустойчиви дървесни видове на атмосферно замърсяване са: конски кестен, норвежки клен, смърч и обикновен бор, планинска пепел, люляк, жълта акация и др. Най-устойчиви са: черна топола, бяла акация, едролистна топола, пенсилвански клен, обикновен бръшлян.

Растенията отделят биологично активни вещества (фитонциди), които имат висока физиологична активност в малки количества по отношение на определени групи живи организми. Биологично активните вещества убиват патогенните бактерии или забавят развитието на микроорганизми. Ефективността на биологично активните вещества от различни растения не е еднаква. И така, атласки кедър причинява смъртта на бактерии след 3 минути секреция, череша - след 5 минути, касис - след 10 минути, лавров - след 15 минути.

Участието на горските площи също е голямо за намаляване нивото на шума от транспортни магистрали и предприятия. Короните на широколистните дървета поглъщат 26% от падащата звукова енергия и отразяват и разсейват 74%. Два реда липа могат да намалят нивото на шума с 2,5-6 пъти, в зависимост от ширината на лентата за засаждане без зеленина и 7,7-13 пъти, когато растенията са били с зеленина. Степента на звукоизолация зависи от вида, височината и модела на засаждане на дървета и храсти. Шумът на височината на човешкия растеж на улица, застроена с високи сгради, лишени от зелени площи, е 5 пъти по-висок, отколкото на същата улица, облицована с дървета, поради отразяването на шума от движещия се трафик от стените на сградите.

По този начин гората играе важна роля на планетата за поддържане на благоприятни условия за съществуването на всички живи организми, включително и на хората. Гората като естествена екосистема участва в образуването на климата и седиментите, поддържа газовия състав на атмосферата, осигурява дом и храна за много видове и форми на растения и животни. Днес обаче има сериозен проблем с опазването на горите.

Основната част от горските екосистеми е в страни като Русия (809 милиона хектара), Бразилия (520 милиона хектара), Канада (310 милиона хектара), САЩ (304 милиона хектара), Китай (207 милиона хектара), Демократична република Конго (154 милиона хектара) [8].

Освен това най-ценните за поддържане на екологичното равновесие на планетата са тайгата и тропическите гори. Тропическите гори имат доста голямо биологично разнообразие, които съдържат до 70-80% от всички животни и растения, известни на науката. Според Държавния департамент на САЩ годишната загуба на гори се равнява на четири района на Швейцария (41 284 km²) [9].

За да представи мащаба на обезлесяването, тази област все още може да се сравни с територията на Московска област (44 379 km²). Основните причини за намаляване на горите са неконтролираното обезлесяване на земеделски земи - 65-70% и дърводобив - 19% (фиг. 7, 8, 9).

Повечето тропически страни вече са загубили повече от половината от естествените си гори. Например във Филипините около 80% от горите са изчистени, в Централна Америка горската площ е намаляла с 60%. В такива тропически страни като Индонезия, Тайланд, Малайзия, Бангладеш, Китай, Шри Ланка, Лаос, Нигерия, Либия, Гвинея, Гана, горската площ е намаляла с 50% [9].

Обобщавайки, можем да кажем, че опазването и увеличаването на площта на горските екосистеми е най-важната задача на човечеството, чието изпълнение ще осигури оцеляването му в благоприятна природна среда. В противен случай човечеството просто няма да оцелее, тъй като само хармоничното развитие на земната цивилизация с природата дава шанс за живот и развитие на човечеството като цяло.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.