Лес и свет. 
Значение света в жизни леса. 
Требовательность к свету и факторы, влияющие на нее

Роль света в жизни леса. Свет — электромагнитное излучение волны, ощущаемое зрительно. Солнечное излучение не только главный источник тепла. Лучи солнца, свободно проникая через толщу атмосферы, влияют на все основные физиологические процессы растительного и животного мира. Свет прежде всего необходим для фотосинтеза, когда диоксид углерода и вода химически соединяются и образуют глюкозу. Уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

6С02+6Н20 + энергия = С6Н1206+602.

Зеленые растения благодаря фотосинтезу образуют органические вещества. За вегетационный период древостой умеренного климата путем фотосинтеза, используя солнечную энергию, поглощают 20—25 т/га углекислого газа и выделяют 15—18 т/га кислорода, создавая 14—18 т/га органического вещества. Подобно большинству физиологических функций фотосинтез достигает максимального уровня в пределах сравнительно узкого диапазона температур, а при дальнейшем повышении температуры его интенсивность падает. Поскольку листья поглощают свет, их температура к середине дня значительно повышается, и фотосинтез существенно подавляется. Поэтому максимальный фотосинтез утром около 9 ч, затем интенсивность его снижается и к 17 ч вновь повышается. Оптимальная температура для: фотосинтеза варьирует в зависимости от среды и составляет примерно от 16°Сдля многих видов умеренного пояса до 38 °C для тропических растений. Фотосинтез на протяжении многих десятилетий рассматривался как процесс, противоположный дыханию. Однако фотосинтез и дыхание представляют собой две неразрывно связанные стороны единого процесса — обмена веществ и обмена энергии. Используя энергию Солнца и неорганические соли, зеленые растения создают продукты для удовлетворения потребностей всего живого на Земле. В этом проявляется «космическая» роль зеленого листа, определяющего в целом характер земной атмосферы. Для успешного роста древесных пород необходимо оптимальное освещение. Излишнее затенение так же, как и избыток света, отрицательно сказывается на растениях. Солнечные лучи, падающие на лесной полог, частично поглощаются, частично отражаются от него, и лишь незначительная доля солнечной радиации, проникая сквозь кроны, достигает поверхности почвы. Только 1—2% солнечного света, потребляемого лесным пологом, используется для создания органического вещества. Значительная часть солнечного света обеспечивает транспирацию, дыхание и другие физиологические процессы. Лучистая энергия Солнца, поглощаемая листом и участвующая в процессе фотосинтеза, получила название фотосинтетически активной радиации (ФАР). ФАР охватывает в основном5 видимую часть спектра. Ю. Л. Цельникер (1969) нашла, что на открытом месте количество ФАР в составе интегральной радиации равно 40% для прямой и 54% для рассеянной радиации (при высоте стояния Солнца 30—50° и ясной погоде). Поток солнечной радиации по вертикали лесных насаждений распределяется в определенной закономерности. Под полог сомкнутого леса проникает 5—40% физиологически активных лучей от их общего потока на открытом месте, полог леса поглощает 35—70% лучей и 20—25% отражается обратно в атмосферу. В высокосомкнутых еловых древостоях к поверхности почвы света попадает всего лишь до 5—10% общего потока. Сомкнутый буковый древостой может задерживать кронами до 97— 99% света, пропуская к поверхности почвы всего лишь 1—3%. Листья и хвоя верхней части крон деревьев 1-го яруса поглощают значительную часть длинноволновой радиации, которая; обладает максимальной активностью. Поэтому содержание хлорофилла в листьях и хвое верхнего яруса наиболее высокое. Обилие света способствует хорошему приросту в высоту и формированию крон, стимулирует рост и развитие древесных растений. Почти весь свет под пологом рассеянный. Предельно высокая густота снижает общую продуктивность древостоя. Для поддержания его сомкнутости на оптимальном уровне (0,7—0,8), когда фотосинтез проходит наиболее интенсивно, проводят рубки ухода, стараясь достичь ступенчатого строения полога. Увеличение интенсивности ФАР положительно сказывается на продуктивности насаждений. Так, по данным Д. Д. Лавриненко, продуктивность еловых насаждений Карпат в условиях влажной буково-пихтовой сурамени существенно выше продуктивности ельников на влажных относительно богатых почвах Ленинградской обл., где тепла столько же, но количество ФАР меньше. Экспозиция склона оказывает большое влияние на суммарное освещение и его режим в течение дня и сезонов года. В умеренных широтах на склоны северных экспозиций в течение года солнечной радиации приходится меньше того количества, которое падает на горизонтальную поверхность, а на южные — больше, но летом на очень крутых южных склонах количество радиации уменьшается, так как в полуденное время солнечные лучи падают на их поверхность под острым углом. Обилие света в кроне увеличивает урожай семян. Искусственное затенение уменьшает образование цветков. Причем если затенить половину кроны, то именно на ней и наблюдается снижение цветкообразования, так как замедляется обмен веществ между различными частями кроны. Поэтому плодоношение бывает обильным на восточной и юго-восточной частях кроны дерева. Этим же объясняется больший текущий прирост по диаметру ствола в живой кроне, чем в бессучковой ее части. Наступление периода созревания семян у деревьев также зависит от освещенности. У деревьев, растущих на опушках или в световых окнах, плодоношение наступает раньше, чем у деревьев, плотно соприкасающихся со всех сторон с соседними. Оби- .лие шишек у хвойных пород наблюдается в верхних частях кроны. Однако семеношение зависит от физиологии и качества дерева. В одновозрастных насаждениях при равных условиях у крупных деревьев с широкой редкой кроной, несущей толстые ветви, плодоношение более обильное, чем у деревьев с узкой пирамидальной кроной, но у последних активнее прирост по высоте. Велико влияние света и на прирост деревьев.

При этом прослеживается следующая закономерность: чем лучше освещено дерево, тем больше увеличивается ствол его в диаметре по сравнению с приростом в загущенном древостое. Это объясняется тем, что на свету клетки интенсивно растут в ширину. Свет стимулирует формирование проводящих и механических тканей, поэтому растения, обеспеченные светом, формируют короткие, сильно разветвленные стебли. В связи с этим чистые сосновые высокополнотные насаждения активно растут в высоту. В разреженном сосновом древостое световые лучи изменяют характер распределения древесной массы: стволы становятся толще, но ниже по высоте. Свет влияет и на качество древесины. Если растение освещается только с одной стороны, то оно вытягивается в сторону наибольшей освещенности. В результате этого явления, названного фототропизмом, или гелиотропизмом, ствол дерева утолщается со стороны падающего света, так как на этой стороне годичные кольца разрастаются интенсивнее. Древесина становится свилеватой, эксцентричной. Так древесные породы приспосабливаются к избытку света. Изменение прироста можно добиться разреживанием основного лесного полога. В практике лесного хозяйства таким образом улучшают состояние леса и увеличивают продуктивность насаждений. Несмотря на некоторое снижение прироста в первые 2 года после изреживания, затем после перестройки ассимиляционного аппарата дерева под влиянием большей освещенности наблюдается повышение прироста по высоте и объему. Значительна роль света в формировании других растительных компонентов насаждения. Ослабленный свет снижает рост подроста, подлеска и живого напочвенного покрова. Подрост ели, например, под пологом леса растет слабо. На ветвях сильно угнетенных елочек преобладает теневая хвоя. Резкое увеличение освещенности часто вызывает сбрасывание хвои, а в некоторых случаях гибель подроста ели в результате так называемого светового испуга. Незначительный прирост в высоту елового и пихтового подроста под пологом леса является причиной образования зонтикообразной формы кроны. Недостаток света под могучими кронами материнского полога часто ведет к гибели подрост дуба или превращает его в торчки. Дубовый подрост в возрасте 6 лет. выросший под пологом леса в лесостепной зоне по сравнению с дубовым насаждением того же возраста, но находящимся в благоприятных условиях освещения, имеет в 2 раза меньше диаметр стволиков, в 5 раз меньше высоту и в 10 раз меньше листьев. Очень мало света проникает под загущенный еловый и пихтовый полог. Этим объясняется отсутствие под пологом леса> подроста, подлеска и даже живого напочвенного покрова. Однако отсутствие света — не единственная причина плохого роста' или гибели растений. Оно может быть главным фактором гибели молодого подроста. Недостаток света ведет к слабому прогреванию почвы. Так, опавшие семена длительное время не про растают из-за низкой температуры почвы. После разреживания полога солнечные лучи достигают поверхности почвы, прогревают ее и залежавшиеся семена дают всходы.

Потребность лесных пород в свете. Различные древесные породы неодинаково реагируют на свет, что определяется их биологическими свойствами. Зная биологические свойства растений, можно регулировать световую обстановку в лесу, особенно в тот период, когда происходит формирование насаждений. Все древесные породы по требовательности к свету разделяют на две группы: светолюбивые и теневыносливые. К первой относят белую акацию, лиственницу, березу повислую и пушистую, сосны обыкновенную и крымскую, осину, ольхи серую и черную, ясень обыкновенный, дуб черешчатый; ко второй — клен остролистный, сосну кедровую сибирскую, липу крупнолистную, ильмовые, граб, каштан обыкновенный, бук, ель, пихту, тис. Показатель требовательности древесных пород к свету — форма листа. Древесные породы, имеющие сложный лист с неширокими листочками, обычно светолюбивы, породы же с простыми крупными цельными листьями теневыносливы или полутеневыносливы, с рассеченными листьями — светолюбивы или полусветолюбивы.

На степень светолюбия указывают также густота облиствения крон; время и степень очищения стволов от сучьев; густота одновозрастных древостоев в однородных местообитаниях и связанная с ней скорость процесса изреживания; продолжительность выживания подроста под пологом древостоя; быстрота роста в первую половину жизни; толщина и трещиноватость коры. В результате наблюдений было установлено, что густокронные породы теневыносливые (пихта, бук), а породы с ажурной кроной — светолюбивые (лиственница, береза). У первых стволы позднее начинают очищаться от сучьев, у вторых очищаются в более раннем возрасте и на большую высоту. Древостой теневыносливых пород, как правило, более густые, и процесс естественного изреживания протекает у них медленнее в первую половину жизни. Подрост теневыносливых пород (пихта, ель, бук) может сохраняться под пологом леса продолжительное время, тогда как подрост светолюбивых пород быстро погибает. Светолюбивые породы, например береза, осина, лиственница, в отличие от теневыносливых имеют мелкие семена и чаще плодоносят. У них толстая шероховатая кора, они не боятся заморозков и солнцепека (лиственница, сосна, береза, осина). У теневыносливых пород тонкая гладкая кора (пихта, ель, бук), они боятся заморозков и солнцепека. Древесина светолюбивых пород с ядром (дуб, лиственница, сосна), а теневыносливых — без ядра (бук, граб).Отношение древесных пород к свету учитывают при установлении продолжительности отенения сеянцев в питомниках, назначении рубок ухода, особенно в смешанных молодняках, подборе древесных растений для озеленения и защитного лесоразведения. Степень светолюбия определяет смену пород при их восстановлении под пологом леса и после рубки, а также конкурентные взаимоотношения в растительных сообществах. Таким образом, свойства теневыносливости и светолюбия рассматриваются в единстве с условиями почвы, изреживанием, появлением всходов, подроста, живого напочвенного покрова, поселением или миграцией животного мира. Интенсивность освещения регулируют рубками ухода за лесом. Изреживанием резко изменяют условия освещенности, а следовательно, условия среды, в которых протекают сложные процессы формирования древесного полога и зарождения нового леса — самосева и подроста.