Негативное влияние экологических факторов на лесные экосистемы

Площади лесов на нашей планете катастрофически уменьшаются. Ежегодно тропические леса вырубаются на 11—12 млн га, а таежные — на 2—3 млн га. Даже современные щадящие лесозаготовки по скандинавским технологиям отрицательно сказываются на лесных экосистемах, вызывая чрезмерное омоложение древостоев и делая их похожими на парки. Такие леса, не достигнув возраста максимальной экологической эффективности поступают в рубку, теряют биологическое разнообразие и деградируют как экосистемы. Экологические последствия других способов рубок еще более негативны и разрушительны.

Интенсивное загрязнение атмосферы поллютантами в Европе и Северной Америке вызывает кислотные осадки, приводящие к массовым заболеваниям и даже гибели лесных деревьев. Огромные массивы лесов гибнут в результате пожаров, нападения насекомых-вредителей и от болезней.

В результате различного рода нарушений лесистость территории России только за последние полвека снизилась в полтора раза. Нарушения в лесных биогеоценозах носят многообразный и зачастую катастрофический характер. Их причинами могут быть абиотические, биотические и антропогенные факторы. Поэтому проблема охраны и защиты лесов становится все более актуальной, приобретая глобальный характер

Абиотические факторы

Основными абиотическими факторами, вызывающими негативные изменениями в лесных биогеоценозах, являются нарушения водного режима, обильный снегопад и экстремальные температуры воздуха, ураганные ветры, лесные пожары.

Нарушения водного режима

В лесных биогеоценозах нарушения водного режима связаны как с недостатком, так и избытком воды в почве.

Недостаток воды

От недостатка воды в почве могут страдать как лиственные, так и хвойные леса. Однако полное усыхание древостоев характерно только для дубрав. На Русской равнине это явление происходит периодически вследствии длительного засушливого периода, суровых зим, изменения паводкового режима рек или понижения уровня грунтовых вод. Наиболее частой причиной засух являются вторжения сухих воздушных масс на фоне долгого отсутствия осадков. Массовое усыхание дубрав в результате засухи происходит только тогда, когда они ослаблены какими-либо другими неблагоприятными влияниями.

Из хвойных растений, наименее неустойчивых к засухе, является ель европейская. Наиболее частые и массовые усыхания ее древостоев наблюдались в европейской части России в зоне смешанных лесов. Как правило, усыханию подвергались древостой, пораженные корневой губкой и старше 30 лет. Пихта сибирская также чувствительна к дефициту водного питания. Значительные площади пихтовых лесов погибли на байкальских склонах Хамар-Дабана в 1974—1981 гг., когда количество атмосферных осадков снижалось на 10—40%.

Ослабить негативные влияние и последствия засух на лесные экосистемы можно, проводя следующие мероприятия:

• 1) привести в надлежащее санитарное состояние расстроенные усыхающие древостой;
• 2) обеспечить своевременное лесовосстановление;
• 3) формировать устойчивые высокополнотные древостой (смешанные по составу и сложные по строению);
• 4) создавать культуры, устойчивые к засухе;
• 5) своевременно осуществлять мероприятия по охране и защите леса.

Избыток воды

Обильные осадки и повышение грунтовых вод выше обычного уровня приводят к увеличению влажности почвы. В насыщенных водой почвах усиливается процесс денитрификации, достигается высокая концентрация восстановленных форм железа и марганца токсичного уровня, накапливаются сульфиды и метан. Избыток гравитационной воды вытесняет из почвы воздух, заполнявший ее поры, нарушая дыхание корней. Слабая аэрация замедляет поглощение корнями растворов, что приводит к снижению транспирации и фотосинтеза.

После кратковременного (несколько суток) подтопления фотосинтез у деревьев, как правило, восстанавливается. При длительном же затоплении в корнях накапливается этилен, который диффундирует вверх, к побегам, и вызывает хлороз листьев и хвои. Древесные растения относительно легко переносят подтопление весной или осенью, но очень плохо летом. Избыточное увлажнение почв обычно бывает приурочено к пониженным элементам рельефа. Обильные осадки могут вызвать устойчивое поднятие уровней равнинных рек и удлинить период весеннего паводка в пойменных лесах. Избыточное увлажнение почв нередко возникает и там, где транспортные пути преграждают поверхностный сток талых и дождевых вод. Низинный рельеф местности и слабая водопроницаемость подстилающих материнских пород также способствуют застою воды и усыханию древостоев (рис. 12.1). Характерным признаком ослабления деревьев из-за чрезмерной насыщенности почвы водой является окраска листового аппарата. Сначала он принимает бледнозеленый цвет, а затем желтеет.

Чрезмерное повышение уровня грунтовых вод негативно сказывается и на живом напочвенном покрове. Так, индикатором при определении границ ослабленного соснового древостоя могут служить отмирающие в первую очередь особи черники миртолистной.

Рис. 12.1. Подтопление леса^1.

Аномальные осадки

Обильные осадки в виде снега, ожеледи, града и дождя могут механически причинять довольно значительный ущерб древостоям. Задерживаясь кронами в большом количестве, снег приводит к снеголому и снеговалу. Снеголомом называется поломка стволов, вершин или ветвей под тяжестью снега. При снеговале деревья вываливаются с корнями (рис. 12.2). Деревья с тонкими стволиками пригибаются к земле. Этим явлениям способствуют особые метеорологические условия. При положительной температуре начинается обильный снегопад, в это время наступает резкое похолодание, и крупные влажные хлопья снега в большой массе легко прилипают к ветвям и хвое. В наибольшей степени от навала снега страдают искривленные стволы и деревья, пораженные трутовыми грибами.

Кроны видов Ели и Пихты с наклонными и упругими ветвями почти не страдают от навала снега в отличие от сосны обыкновенной, у кото¹ URL: http://www.photosight.ru/photos/5 015 814/ (дата обращения: 20.12.2017).

рой ветви в кронах растут горизонтально или вверх. Подверженность деревьев снеголому оценивается так называемым показателем «стройности», т. е. отношением высоты ствола к его диаметру на высоте 1,3 м. Чем ниже величина показателя стройности, тем выше устойчивость дерева снеголому и снеговалу. С увеличением ширины и протяженности кроны устойчивость деревьев к снеговалу снижается. Чаще всего от навала снега страдают загущенные жердняки, в которых склоняющиеся под тяжестью снега деревья опираются на кроны соседей, образуя целые куртины снеговала. Устойчивость лесных культур к снеголому и снеговалу можно повысить своевременным проведением рубок ухода.

Рис. 12.2. Снеговал ели европейской^1.

В зимний период резкая смена теплой влажной погоды на холодную приводит к образованию на стволах и ветвях большой массы льда, называемого ожеледью, которая также может вызвать поломку ветвей и стволов. Подобное явление характерно для прибрежных лесов незамерзающих морей.

Градобой также причиняет существенный вред деревьям, повреждая ветви, листья, цветки, шишки и плоды. Размеры градин нередко достигают нескольких десятков грамм (до килограмма!). Градовый удар почти целиком принимают на себя ветви крон. При этом часть тонких ветвей ломается, а на верхней стороне сравнительно толстых ветвей образуются раны. По этой причине часть ветвей усыхает, от чего кроны пестрят желтыми пятнами усохшей хвои. Ослабленные градобоем деревья становятся объектом нападения насекомых-вредителей и возбудителей болезней.

Ливневые дожди приводят к повреждению генеративных органов в фазу пыления и цветения, вымыванию из почвы семян и всходов.