Лесная экология
Экология леса — это научное исследование взаимосвязанных закономерностей, процессов, флоры , фауны , грибов и экосистем в лесах . [ 1 ] Управление лесами известно как лесное хозяйство , лесоводство и лесоустройство . Лесная экосистема — это естественная лесная единица, состоящая из всех растений, животных и микроорганизмов ( биотических компонентов ) на этой территории, функционирующих вместе со всеми неживыми физическими ( абиотическими ) факторами окружающей среды. [ 2 ]
Важность
[ редактировать ]Леса играют чрезвычайно важную роль в глобальной экосистеме . Леса производят примерно 28% кислорода Земли (подавляющее большинство создается океаническим планктоном). [ 3 ] они также служат домом для миллионов людей, а миллиарды людей так или иначе зависят от лесов. Аналогичным образом, значительная часть видов животных мира обитает в лесах. Леса также используются в экономических целях, таких как топливо и древесина. Таким образом, экология леса оказывает огромное влияние на всю биосферу и деятельность человека, которая ею поддерживается. [ 4 ]
Подходы
[ редактировать ]
Леса изучаются на многих организационных уровнях: от отдельного организма до экосистемы. Однако, поскольку термин «лес» означает территорию, населенную более чем одним организмом , экология леса чаще всего концентрируется на уровне популяции , сообщества или экосистемы. Логично, что деревья являются важным компонентом исследований леса, но широкое разнообразие других форм жизни и абиотических компонентов в большинстве лесов означает, что другие элементы, такие как дикая природа или почвы питательные вещества , также являются важнейшими компонентами. [ 5 ]
Экология леса имеет общие характеристики и методологические подходы с другими областями экологии наземных растений , однако наличие деревьев делает лесные экосистемы и их изучение уникальными во многих отношениях из-за возможности создания широкого разнообразия лесных структур, создаваемых уникально большими размерами и высотой. деревьев по сравнению с другими наземными растениями. [ нужна ссылка ]
Лесная патология
[ редактировать ]Лесная патология — это исследование как биотических , так и абиотических заболеваний, влияющих на здоровье лесной экосистемы , в первую очередь грибковых патогенов и их насекомых-переносчиков . [ 6 ] [ 7 ] Это раздел лесного хозяйства и патологии растений .
Лесная патология является частью более широкого подхода к защите леса .
В 2015 году насекомые, болезни и суровые погодные явления нанесли ущерб около 40 млн га лесов, главным образом в умеренном и бореальном поясах. [ 8 ]Разнообразие и сложность сообщества
[ редактировать ]
Поскольку деревья могут вырасти больше, чем другие формы растительной жизни, существует потенциал для широкого разнообразия лесных структур (или физиономий). Бесконечное количество возможных пространственных расположений деревьев разного размера и породы создает очень сложную и разнообразную микросреду, в которой переменные окружающей среды, такие как солнечная радиация , температура, относительная влажность и скорость ветра , могут значительно различаться на больших и малых расстояниях. лесной экосистемы Кроме того, значительная часть биомассы часто находится под землей, где структура почвы, качество и количество воды , а также уровни различных питательных веществ в почве могут сильно различаться. [ 10 ] Таким образом, леса часто представляют собой весьма гетерогенную среду по сравнению с другими наземными растительными сообществами. Эта гетерогенность, в свою очередь, может обеспечить большое биоразнообразие видов как растений, так и животных. Некоторые структуры, такие как древовидные папоротники, могут быть ключевыми видами для множества других видов. [ 11 ]
На биоразнообразие влияет ряд факторов леса; Основными факторами, увеличивающими численность и биоразнообразие дикой природы, было наличие в лесу разнообразных пород деревьев и отсутствие управления даже старой древесиной . [ 12 ] Например, дикая индейка процветает при неравномерной высоте и разном пологе , а ее численность сокращается из-за даже старения древесины.
Методы управления лесами, имитирующие естественные нарушения (лесное хозяйство с переменным сохранением лесов). [ 13 ] ) может позволить быстро восстановить разнообразие сообщества для различных групп, включая жуков. [ 14 ]
Типы лесных экосистем
[ редактировать ]Умеренные леса
[ редактировать ]Тропические леса
[ редактировать ]

Тропические леса являются одними из самых разнообразных экосистем в мире. [ 15 ] Хотя на акре леса встречается много разных пород деревьев, многие из них имеют схожий внешний вид из-за одинакового давления на окружающую среду. [ 15 ] [ 16 ] Некоторые из этих общих черт, которыми обладают многие тропические деревья, включают толстые и кожистые листья, удлиненные и овальные, со средними ребрами и кончиками капель . [ 15 ] [ 16 ] Эти приспособления помогают быстро отводить воду из листьев, что, вероятно, поможет предотвратить водорослей или лишайников. рост [ 15 ] и не допускайте отражения воды солнечным светом или ограничения транспирации . [ 16 ] Обычно тропические деревья имеют большие опорные корни на более крупных деревьях и корни-ходули на деревьях среднего размера, которые помогают поддерживать их высокие и вертикальные конструкции на мелкой и влажной почве. [ 15 ] [ 16 ] Тропические леса растут очень густо из-за обильных дождей и круглогодичного вегетационного периода. Это создает конкуренцию за свет, из-за чего многие деревья вырастают очень высокими, блокируя попадание большей части или всего света на лесную подстилку . [ 15 ] Из-за этого крона имеет отчетливые стратифицированные слои от самых высоких деревьев до плотно расположенных деревьев среднего этажа внизу. [ 15 ] Из-за слабого освещения на лесной подстилке существует разнообразная популяция эпифитов — растений, которые растут на кронах деревьев, а не на почве, чтобы получить доступ к лучшему освещению. Многие виноградные лозы используют аналогичную тактику, однако они укореняются в земле, поднимаясь вверх по деревьям, чтобы достичь света. [ 15 ] Фауна различных тропических лесов также демонстрирует множество уникальных приспособлений для заполнения ниш . Этими приспособлениями обладают разные виды в зависимости от того, где они расположены. [ 15 ] Например, в тропических лесах Южной Америки и Африки есть похожие на вид животные, которые разделяют экологические ниши, однако млекопитающие из Южной Америки являются грызунами , а африканские — копытными . Это ясно демонстрирует конвергентную эволюцию видов, обитающих в тропических лесах. [ 15 ]
Хвойные леса
[ редактировать ]Хвойные деревья обладают уникальными свойствами, которые делают их особенно приспособленными к суровым условиям, включая холод, засуху, ветер и снег. [ 16 ] Их листья покрыты воском и наполнены смолой , что помогает предотвратить потерю влаги, что делает их неприятными для животных и медленно разлагающимися . Этот опад из листьев создает кислую лесную подстилку, отличную от хвойных лесов. [ 16 ] Из-за типа листьев хвойных деревьев они сталкиваются с проблемой потери питательных веществ в почве; эта проблема решается посредством микоризного симбиоза с грибами , которые помогают переносить ограниченное количество питательных веществ к деревьям в обмен на сахара . [ 16 ] Некоторые хвойные деревья не способны выжить без микоризных грибов. [ 16 ] Большинство хвойных деревьев также являются вечнозелеными , что позволяет им использовать преимущества короткого вегетационного периода в своей среде обитания. [ 16 ] Их тонкая конусообразная структура помогает им противостоять сильному ветру, не падая при этом. [ 16 ] Стереотипная конусообразная форма хвойных деревьев помогает предотвратить скопление большого количества снега на их ветвях и их разрушение. [ 15 ] Из-за суровых условий, в которых обычно встречаются хвойные леса, разнообразие видов растений и животных ограничено. Более холодный климат ограничивает количество видов рептилий и амфибий , которые могут выжить. [ 16 ] В хвойных лесах чаще встречаются млекопитающие , в том числе крупные травоядные, такие как лоси и лоси , хищники, такие как медведи и волки , а также несколько более мелких видов, таких как кролики , лисы и норки . Есть также множество видов перелетных птиц и некоторые хищные птицы, такие как совы и ястребы . [ 16 ] Хвойные леса содержат множество ценных целлюлозных и пиломатериалов, что делает их одними из наиболее экономически важных экосистем. [ 16 ] Их также исторически разыскивали для торговли мехом из-за видов животных, населяющих их. [ 16 ]
Островные леса
[ редактировать ]Экологические взаимодействия
[ редактировать ]Взаимодействие растений с растениями
[ редактировать ]В лесах деревья и кустарники часто служат растениями-питомниками , способствующими укоренению и росту рассады подлеска. Полог леса защищает молодые растения подлеска от экстремальных температур и засухи. [ 17 ]
Микоризный симбиоз
[ редактировать ]
Важным взаимодействием в лесных экосистемах является микоризная сеть , состоящая из грибов и растений, находящихся в симбиотических отношениях. [ 18 ] Было показано, что микоризные сети увеличивают поглощение важных питательных веществ, особенно тех, которые медленно рассеиваются в почве, например фосфора . [ 19 ] Тонкая гифа мицелия способна проникать в почву дальше , чем корни растения, обеспечивая лучший доступ к фосфору и воде. [ 19 ] Микоризная сеть также может транспортировать воду и питательные вещества между растениями. [ 20 ] Эти взаимодействия могут помочь обеспечить устойчивость симбиотических растений к засухе, помогая защитить их от прогрессирующего изменения климата . [ 19 ] Однако было показано, что польза от микоризных сетей сильно различается в зависимости от вида растения и наличия питательных веществ. Польза растений от микоризного гриба уменьшается по мере увеличения плотности питательных веществ, поскольку потеря растениями сахаров обходится дороже, чем получаемая ими польза. [ 18 ] Хотя многие растения полагаются на микоризный симбиоз, не все обладают этой способностью, а на растения, у которых нет микоризных грибов, негативно влияет присутствие микоризных грибов. [ 18 ]
Экологический потенциал лесных пород
[ редактировать ]Экологический потенциал конкретного вида является мерой его способности эффективно конкурировать в данной географической области, опережая другие виды, поскольку все они пытаются занять естественное пространство. Для некоторых регионов он был определен количественно, как, например, Хансом-Юргеном Отто для Центральной Европы. [ 21 ] Он принимает три группы параметров:
- Требования к месту размещения: устойчивость к низким температурам, устойчивость к сухому климату, бережливость.
- Особые качества: теневыносливость , рост в высоту, стабильность, долговечность, способность к регенерации.
- Специфические риски: Устойчивость к поздним заморозкам, устойчивость к ветру/ледяному шторму, устойчивость к огню, устойчивость к биотическим агентам.
Каждый параметр оценивается от 0 до 5 для каждого рассматриваемого вида, а затем рассчитывается глобальное среднее значение. Значение выше 3,5 считается высоким, ниже 3,0 — низким и промежуточным для тех, кто находится между ними. В этом исследовании Fagus sylvatica имеет оценку 3,82, Fraxinus excelsior 3,08 и Juglans regia 2,92; и являются примерами трех категорий.
Потоки материи и энергии
[ редактировать ]Поток энергии
[ редактировать ]
Леса накапливают большое количество биомассы на корню, и многие из них способны накапливать ее высокими темпами, т. е. они высокопродуктивны. Такие высокие уровни биомассы и высокие вертикальные конструкции представляют собой большие запасы потенциальной энергии может быть преобразована в кинетическую энергию . , которая при определенных обстоятельствах [ нужна ссылка ]
Леса мира содержат около 606 гигатонн живой биомассы (над- и подземной) и 59 гигатонн валежной древесины. [ 22 ]
Двумя такими преобразованиями, имеющими большое значение, являются пожары и падения деревьев , оба из которых радикально изменяют биоту и физическую среду, в которой они происходят. Кроме того, в лесах с высокой продуктивностью быстрый рост самих деревьев вызывает биотические и экологические изменения, хотя и более медленными темпами и меньшей интенсивностью, чем относительно мгновенные нарушения , такие как пожары.
Вода
[ редактировать ]Лесные деревья хранят большое количество воды из-за своего большого размера и анатомо-физиологических особенностей. Поэтому они являются важными регуляторами гидрологических процессов, особенно тех, которые связаны с гидрологией подземных вод , местным испарением и характером выпадения осадков/снегопадов . [ 23 ]
По оценкам, 399 миллионов га леса предназначены в первую очередь для защиты почвы и воды, что на 119 миллионов га больше, чем в 1990 году. [ 22 ]
Таким образом, экологические исследования лесов иногда тесно связаны с метеорологическими и гидрологическими исследованиями региональных экосистем или исследованиями планирования ресурсов. Возможно, что еще более важно, опад или опавшие листья могут стать основным хранилищем воды. Когда этот мусор удаляется или уплотняется (в результате выпаса скота или чрезмерного использования человеком), усугубляются эрозия и наводнения, а также лишается лесных организмов воды в засушливый сезон.
Смерть и возрождение
[ редактировать ]
Древесный материал, часто называемый грубыми древесными отходами , во многих лесах разлагается относительно медленно по сравнению с большинством других органических материалов из-за сочетания факторов окружающей среды и химического состава древесины (см. лигнин ). [ 24 ] Деревья, растущие в засушливых и/или холодных условиях, растут особенно медленно. Таким образом, стволы и ветви деревьев могут оставаться на лесной подстилке в течение длительного времени, влияя на такие вещи, как среда обитания диких животных , поведение при пожаре и регенерации процессы деревьев.
Некоторые деревья после смерти оставляют после себя жуткие скелеты. На самом деле этих смертей на самом деле очень мало по сравнению с количеством смертей деревьев, которые остаются незамеченными. Из одного дерева можно вырастить тысячи саженцев, но лишь немногие из них могут дорасти до зрелости. [ 25 ] Большинство этих смертей вызвано конкуренцией за свет, воду или питательные вещества почвы. Это называется естественным истончением. Отдельные случаи смерти, вызванные естественным прореживанием, остаются незамеченными, но многие смерти могут способствовать формированию лесных экосистем. [ 25 ] Существует четыре стадии восстановления леса после нарушения: фаза укоренения, которая представляет собой быстрое увеличение количества сеянцев, фаза прореживания, которая происходит после того, как формируется полог и покрытые им саженцы погибают, переходная фаза, которая наступает, когда одно дерево выходит из полога. умирает и создает карман света, давая возможность новым саженцам расти, и, наконец, фазу устойчивого состояния, которая возникает, когда в лесу растут деревья разного размера и возраста. [ 25 ]
См. также
[ редактировать ]- Сплошная вырубка
- Лесное хозяйство рядом с природой
- Вырубка лесов и изменение климата
- Лесная экология и управление (журнал)
- Лесные принципы
- Нетронутые лесные ландшафты
- Горная экология
- Старовозрастный лес
- Экология растений
- Регенерация (экология)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фюрер Эрвин (15 июня 2000 г.). «Функции леса, устойчивость экосистем и управление» . Лесная экология и управление . 132 (1): 29–38. дои : 10.1016/S0378-1127(00)00377-7 . ISSN 0378-1127 .
- ^ Роберт В. Кристоферсон. 1996 год
- ^ «Спасите планктон, дышите свободно» . 28 февраля 2012 г.
- ^ «Лесная экология и управление» . Климатическая трансформация . 09.03.2021 . Проверено 15 марта 2021 г.
- ^ Дансон, Уильям А.; Трэвис, Джозеф (1991). «Роль абиотических факторов в общественной организации» . Американский натуралист . 138 (5): 1067–1091. дои : 10.1086/285270 . ISSN 0003-0147 . JSTOR 2462508 .
- ^ «Лесопатология | Болезни лесных и тенистых деревьев» . Лесная патология . Проверено 15 ноября 2023 г.
- ^ «Обзор журнала лесной патологии» . Проверено 15 ноября 2023 г.
- ^ Глобальная оценка лесных ресурсов 2020 года – основные выводы . Рим: ФАО. 2020. doi : 10.4060/ca8753en . ISBN 978-92-5-132581-0 . S2CID 130116768 .
- ^ Состояние лесов мира в 2020 году. Леса, биоразнообразие и люди – кратко . Рим: ФАО и ЮНЕП. 2020. doi : 10.4060/ca8985en . ISBN 978-92-5-132707-4 . S2CID 241416114 .
- ^ Джеймс П. Кимминс. 2004 г.
- ^ Фаунтин-Джонс, Н.М., МакКуиллан П. и Гроув С. (2012) «Сообщества жуков, связанные с древовидным папоротником Dicksonia antarctica Labill. в Австралийском журнале энтомологии Тасмании. 51, 154–165.
- ^ Филип Джозеф Бертон. 2003 г.
- ^ Франклин и др. 1997 г.
- ^ Фонтан-Джонс, Нью-Мексико, Бейкер, С.Б. и Джордан, Г. (2015). «Выходя за рамки концепции гильдии: разработка последовательной структуры функциональных признаков наземных жуков» Экологическая энтомология. 40, 1-13.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Эрлих, Пол Р.; Рафгарден, Джоан (1987). Наука экология . Нью-Йорк: Лондон: Макмиллан; Коллиер Макмиллан. ISBN 978-0-02-331700-2 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н Международная книга леса . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. 1981. ISBN 978-0-671-41004-9 .
- ^ Мартинкова, Зденка; Хонек, Алоис; Пекар, Стано (2014). «Роль кормовых растений в содействии прорастанию семян одуванчика (Taraxacum officinale)». Наука о сорняках . 62 (3): 474–482. дои : 10.1614/WS-D-13-00162.1 . S2CID 85658841 .
- ^ Jump up to: а б с Ван дер Хейден, Марсель Г.А.; Хортон, Томас Р. (2009). «Социализм в почве? Важность сетей микоризных грибов для облегчения жизни в природных экосистемах». Журнал экологии . 97 (6).
- ^ Jump up to: а б с Бергер, Джон Дж.; Восстановление Земли (Организация); Калифорнийский университет в Беркли; Калифорнийский университет в Беркли; Комиссия по сохранению и развитию залива Сан-Франциско, ред. (1990). Восстановление окружающей среды: наука и стратегии восстановления Земли . Вашингтон, округ Колумбия: Island Press. ISBN 978-0-933280-94-6 .
- ^ Бингхэм, Маркус А.; Симард, Сюзанна В. (2011). «Увеличиваются ли преимущества микоризной сети для выживания и роста внутренних саженцев пихты Дугласа при стрессе от влажности почвы?» . Экология и эволюция . 1 (3): 306–316. дои : 10.1002/ece3.24 . ПМК 3287316 . ПМИД 22393502 .
- ^ Отто, Ханс-Юрген (1998). Экология леса (на французском языке). Париж: Институт развития леса. ISBN 9782904740657 .
- ^ Jump up to: а б Глобальная оценка лесных ресурсов 2020 года – основные выводы . Рим: ФАО. 2020. doi : 10.4060/ca8753en . ISBN 978-92-5-132581-0 . S2CID 130116768 .
- ^ Смердон, Брайан Д; и др. (2009). «Обзор влияния лесопользования на гидрологию грунтовых вод» (PDF) . Журнал Британской Колумбии по экосистемам и менеджменту . 10 (1): 22–44. Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2016 г. Проверено 21 ноября 2016 г.
- ^ Ганьегунте, Гириша К; Кондрон, Лео М; Клинтон, Питер В.; Дэвис, Мюррей Р.; Махье, Натали (23 января 2004 г.). «Разложение и выделение питательных веществ из грубых древесных остатков сосны лучистой (Pinus radiata)» . Лесная экология и управление . 187 (2): 197–211. дои : 10.1016/S0378-1127(03)00332-3 . ISSN 0378-1127 .
- ^ Jump up to: а б с Пит, Роберт К.; Кристенсен, Норман Л. (1987). «Конкуренция и смерть дерева». Бионаука . 37 (8): 586–595. дои : 10.2307/1310669 . JSTOR 1310669 .
Библиография
[ редактировать ]- Филип Джозеф Бертон. 2003. На пути к устойчивому управлению бореальными лесами 1039 страниц.
- Роберт В. Кристоферсон. 1996. Геосистемы: введение в физическую географию . Прентис Холл Инк.
- К. Майкл Хоган. 2008. Дикая индейка: Meleagris Gallopavo , GlobalTwitcher.com, изд. Н. Стромберг
- Джеймс П. Кимминс . 2054. Экология леса: основа устойчивого лесопользования и экологической этики в лесном хозяйстве , 3-е издание. Прентис-Холл, Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси, США. 611 страниц
Уведомление об авторских правах
[ редактировать ] В эту статью включен текст из бесплатного контента . Лицензия CC BY-SA 3.0 ( лицензионное заявление/разрешение ). Текст взят из Глобальной оценки лесных ресурсов 2020 Ключевые выводы , ФАО, ФАО.