Ландшафты широколиственных лесов
Широколиственные леса распространены в умеренном поясе Европы, на Дальнем Востоке, в Маньчжурии и на востоке Китая, в Северной Америке и небольшие площади занимают они в Средней Азии и в южной части Южной Америки.
Районы распространения ландшафтов широколиственных лесов характеризуются умеренно теплым климатом и оптимальным соотношение тепла и влаги. Хотя в этих ландшафтах период резкого зимнего спада в функционировании геосистем выражен достаточно отчетливо, период активной вегетации и биогенного метаболизма составляет 6-7 месяцев. На Евразийском континенте ареал этого ландшафта расширяется в сторону Атлантического и Тихого океанов и выклинивается к центру материка, прерываясь в Западной и Восточной Сибири. В Северной Америке эти ландшафты приурочены преимущественно к восточному побережью, выклиниваясь к центральной части материка и занимая узкую береговую зону на западном побережье. В Южной Америке они распространены в Патагонии.
Климатические условия развития этих ландшафтов различны, что позволяет подразделять их на ряд подзон, в зависимости от степени континентальности климата. Летние температуры составляют в среднем 18-20 0 С (от 13 до 23 0 С), сумма активных температур равна 2200-3000 0 . Различия в зимних температурах по подзонам несколько больше — на западе они составляют в среднем -4 0 С, а внутри континента до -14 0 С. Величина годовых осадков также колеблется от 1000мм на западе до 700-600 мм в континентальных условиях. Максимум осадков приходится на летнее время. Коэффициент увлажнения составляет в среднем 1,2.
Благоприятные условия во время вегетационного периода дают возможность пышного развития растительности мезофильного типа. Листья на деревьях имеют широкие пластинки (бук, дуб, клен, липа), поэтому эти леса называют широколиственными. Размеры и форма листьев варьирует очень незначительно, что отличает их от деревьев тропического леса. Листья не приспособлены к зимнему неблагоприятному времени и опадают; в этом видят защиту деревьев от излишнего зимнего испарения (земля зимой холодна и является физиологически сухой). Стволы и ветви деревьев, в отличие от влажной тропической зоны, защищены толстой корой, а почки плотными чешуями, нередко смолистыми. Все это — также защита от зимнего испарения.
Широколиственные леса в большинстве случаев ярусные, можно различить два древесных яруса (один более высокий, другой -более низкий), кустарниковый, несколько травянистых, состоящих от трав различной высоты (до 3 ярусов), напочвенный ярус из мхов и лишайников. Но в некоторых фитоценозах (например, буковые леса) ярусность может отсутствовать и под плотными кронами деревьев нет ни подлеска ни травянистого покрова, а почва покрыта плотным слоем старых листьев. В отличие от тропических лесов, деревья верхнего яруса имеют одну и ту же высоту. Это зависит от очень небольшого числа видов деревьев, слагающих этот ярус. Нередко имеется вообще один вид и формируются чистые буковые, дубовые, грабовые леса, что сближает широколиственные леса с хвойными.
Очень характерен в широколиственных лесах световой режим. Здесь наблюдается два световых максимума; один весной, когда деревья еще не оделись листвой, другой — осенью, когда листва леса начинает изреживаться. В летние месяцы интенсивность света очень низкая. Подобный световой режим определяет особенности травянистого покрова. Ранней весной для этих лесов характерен резкий взрыв весенней растительности, состоящей из эфемеров-многолетников. Они очень быстро зацветают и затем также быстро заканчивают свою вегетацию. К июню они совершенно выходят из травянистого покрова, скрываясь под землей. Взрыв весенних эфемеров обычно очень красочен, так как цветки ярко окрашены, и их число так велико, что они покрывают землю сплошным покровом.
Лесообразующими породами в этих ландшафтах являются бук, дуб, клен, липа и каштан. В Западной Европе и Северной Америке доминируют различные виды бука и дуба, формирующие основные площади лесов. Дубовые леса в настоящее время уступают в площади буковым. Они приурочены к более сухим местообитаниям, эти леса менее тенистые и в них хорошо развивается подлесок и травянистый покров. Более влажные западноевропейские леса богаче в видов отношении. По мере продвижения на восток леса становятся беднее, исчезают граб, ясень. В древесном ярусе остаются дуб и липа (более морозоустойчивые), в травяном покрове значительное участие начинают принимать бореальные виды. В Северной Америке, доминирование в буковых лесах разделяет клен. Каштан появляется на бескарбонатных породах
Дальневосточные леса более разнообразны по видовому составу. Здесь наряду с местными видами дуба и клена, встречаются гледичия, магнолия, айлант, павловния, которые культивируются в Европе в парках. Есть в этих леса лианы, не свойственные в целом для зоны широколиственных лесов.
В настоящее время до 60-80% площади зоны широколиственных лесов распахано, что привело к сближению этих ландшафтов по характеру природных процессов со степными ландшафтами
Биомасса широколиственных лесов не намного ниже, чем влажных тропических лесов (3 000-5 000 ц/га), но продуктивность (П) и зеленая ассимилирующая масса (Б) меньше в несколько раз : П колеблется от 80 до 150 ц/га, Б в дубравах составляет 1% биомассы и достигает 40 ц/га (8% и 400 ц/га соответственно во влажных тропических лесах). К = 0,58-0,60 — больше, чем в тайге и меньше, чем во влажных тропических лесах.
Ежегодный растительный опад в несколько раз меньше, чем во влажных тропических лесах (50-70ц/га), из-за более низких температур и зимнего перерыва. меньше и темп его разложения Но скорость разложения уменьшается в большей степени, чем количество опада, поэтому в данных ландшафтах происходит накопление лесной подстилки (100-150 до 500 ц/га), которая практически отсутствует в тропиках. Подстилочный индекс равен 3-4 против 0,1 и менее во влажных тропических лесах, много накапливается гумуса (до 10% и более в горизонте А).
Зоомасса широколиственных лесов достигает 10-20 ц/га, около 90% общей зоомассы приходится на дождевых червей и 1% — на позвоночных.
Биологическая информативность этих ландшафтов ниже — число высших видов колеблется около 2000.
Широколиственные деревья богаты золой, особенно листья — до 5%, в ней много кальция — до 20%, (0,6-3,8% на сухое вещество), меньше калия — 0,15-2,0%, и кремния — 0,4-2,8%, еще меньше магния, алюминия, фосфора и меньше всего железа, марганца, натрия и хлора. При разложении растительного опада образуется значительное количество устойчивых органо-минеральных соединений.
По интенсивности биологического поглощения (АХ) последовательность иная:
Это предопределяет возможность биогенной аккумуляции в верхних горизонтах почв серы, фосфора, кальция, калия, магния и марганца, а также многих редких элементов, Ах которых больше 1 (бор, германий, никель, мышьяк, золото, берилл, кобальт, кадмий, свинец и др.). Но преобладание осадков над испаряемостью определяет большую роль выщелачивания и автономные ландшафты с вертикальным и боковым стоком теряют подвижные элементы. Высокое содержание в растениях кальция и его энергичное биологическое поглощение определяют кальциевый химизм БИКа. Кальций здесь типоморфный элемент.
Кальций и другие катионы, образующиеся при разложении растительных остатков, нейтрализуют большую часть органических кислот, в связи с чем реакция гумусового горизонта почв слабокислая или даже нейтральная, в поглощающем комплексе часто преобладает кальций.
Под широколиственными лесами формируются плодородные бурые (более влажные условия) или серые (более сухие и холодные условия) лесные почвы. Серые лесные почвы имеют мощный гумусово-аккумулятивный горизонт, слабовыраженный подзолистый, переходящий в иллювиальный. Присутствие в гумусовом горизонте, наряду с гуминовыми кислотами, фульвокислот способствует интенсивному выносу кальция. Поэтому верхние горизонты выщелочены от карбонатов.
В условиях более устойчивого увлажнения и большей теплообеспеченности под широколиственными лесами формируются бурые лесные почвы. Энергичное химическое выветривание приводит к оглинению почвенного профиля. Продукты гумификации представлены главным образом подвижными фульвокислотами, кальций легко мигрирует, карбонаты выщелачиваются и происходит относительное накопление алюминия и железа, дающих буроватую окраску почвам. Но почвенные растворы насыщены основаниями и придают почвам слабокислую и нейтральную реакцию и обеспечивают их высокое плодородие.
Влажный климат благоприятствует энергичному стоку. С наземным стоком выносится около 2,5-3,0 ц/га солей, несколько меньше, чем потребляется растительностью за год (3,5-5,0 ц/га), поэтому КВ здесь равен 1,3-1,4. С атмосферными осадками ежегодно поступает около 0,9-1,05 ц/га солей, которые включаются в БИК. Коэффициент атмогеохимической активности КА составляет 0,3-0,4. С ионным стоком ежегодно выносится значительно больше солей, чем поступает с атмосферными осадками, КИ- 3,4 — 4,9. Следовательно, основным источником солей в водах служит БИК и выветривание (80%).
Грунтовые и поверхностные воды в этих ландшафтах немного отличаются в зависимости от типа ландшафта. В Н-Са классах химических состав в основном зависит от разложения органических веществ, воды слабоминерализованы, менее 0,5г/л, гидрокарбонатно-кальциевые. В ландшафтах Са класса, где коры выветривания и континентальные отложения содержат СаСО3 в формировании химического состава вод, помимо БИК, важная роль принадлежит процессам растворения карбонатов. Воды более минерализованы, часто жесткие.
Таким образом, главные геохимические особенности ландшафтов широколиственных лесов состоят:
○ в ежегодном продуцировании 80-150 ц/га живого вещества и средней скорости его разложения. При этом кислотные продукты распада частично нейтрализуются катионами, поступающими с растительными остатками. Реакция почв слабокислая, или близкая к нейтральной, что определяет невысокую подвижность биофильных элементов и гумуса;
○ в биогенном накапливании в почвах многих элементов. Несмотря на вынос элементов из ландшафтов, особенно автономных, в почвах происходит некоторое накопление водных мигрантов, что связано с особенностями химического состава опада. Биогенная аккумуляция является в этих ландшафтах эффективным механизмом, стабилизирующим состав почв и повышающим их плодородие (отрицательная обратная связь).
○ в усилении, по сравнению с влажными тропическими лесами, роли обратных отрицательных биокосных связей, и ослаблении биотических. Формирование подстилки в результате невысоких скоростей разложения опада и накопление биогенных элементов в почвах усиливают роль почв как среды миграции элементов в биогенной миграции, т.е. укрепляют обратные биокосные связи в ландшафте. БИК в широколиственных лесах улучшает условия существования организмов.
○ прямые водные связи сильнее обратных и выщелачивание в целом преобладает. Но роль прямых нисходящих водных связей заметно меньше, чем во влажных тропиках. Элементы могут накапливаться не только в живых организмах, но в с опаде и гумусовом горизонте.
Прекрасные климатические условия ( достаточное количество тепла и постоянное увлажнение), сравнительно плодородные почвы определили важную роль равнинных ландшафтов зоны широколиственных лесов в сельском хозяйстве. Эти территории являются традиционно земледельческими. Первичные леса почти повсеместно вырублены и территории распаханы. Однако естественный химизм ландшафты (большая роль процессов выщелачивания) не обеспечивает необходимого уровня развития сельского хозяйства и высокой продуктивности растениеводства без постоянного внесения удобрений. Особенно большое значение имеют азотные и фосфорные удобрения, местами также калийные. К числу дефицитных элементов относятся азот, фосфор, калий, местами кобальт, медь, цинк, марганец, йод, молибден и другие микроэлементы. Избыточных элементов в ландшафтах нет.
Среди ландшафтов широколиственных лесов выделяют два основных класса: переходные от кислого к кальциевому (Н + — Са 2+ ) и кальциевые ландшафты.
Источник статьи: http://biofile.ru/geo/14189.html
Ландшафты широколиственных лесов реферат
Выполнила: студентка 3 курса 1 группы
факультета естественных наук
Широколиственные леса образованы многочисленными древесными, кустарниковыми и травянистыми растениями. Из древесных пород наиболее распространённым является дуб черешчатый — дерево первой величины, достигающее 45 м высоты и 2 м диаметра. В сомкнутых древостоях эта порода имеет сравнительно ровный и стройный ствол с высоко поднятой кроной. Корневая система дуба мощная: стержневой и боковые корни могут углубляться до 10 — 12 и, а в отдельных случаях — до 20-22 м, что позволяет растению использовать грунтовые воды даже при очень глубоком уровне залегания. Наиболее интенсивный рост наблюдается в промежутке от 15-30 до 60-90 лет, а общая продолжительность жизни составляет 500-600 лет.
Одним из основных факторов, определяющих распространение дуба, является влажность местообитания. Лучший его рост наблюдается па свежих и влажных почвах, хотя глубокая корневая система позволяет устойчиво существовать и на менее влагообеспеченных песчаных почвах, а также выдерживать кратковременное затопление в поймах рек. Предпочитая плодородные почвы, эта порода может расти в широкой амплитуде физико-химических условий, не выдерживая лишь высокой кислотности. По степени светолюбия дуб уступает березе, сосне и осине, но превосходит ясень, липу, клен, граб и ель. Если в начале вегетационного периода освещенность в дубраве с сомкнутостью 0,7 — 0,8 составляет 50 — 70% от таковой на открыгом месте, то к моменту полного развития листвы (середина июня) падает до 5%, что вполне сравнимо с условиями ельника. По отношению к температурному режиму это, несомненно, теплолюбивая порода. На территории Московской области критическим для растения является понижение температуры воздуха до — 40′ С. стволики одревесневших дубков выдерживают понижение температуры до — 35′ С.
По своей эдификаторной роли дуб принадлежит к числу достаточно сильных средообразователей. Образуя плотный полог, он весьма существенно меняет условия освещенности для нижних ярусов фитоценоза. Кроме того, опад из плотных кожистых листьев оказывает заметное влияние на свойства почв и жизнь травяного и напочвенного ярусов.
Другой главнейшей лесообразующей породой коренных лесов широколиственной области Русской равнины является липа мелколистная — дерево первой величины с глубокой корневой системой стержневого типа и густооблиственной шаровидной кроной. Высота ее достигает 28-32 м, при диаметре ствола 1 — 2 м и более. Наиболее активный рост у этого вида наблюдается в интервале от 4 — 5 до 60 лет, после чего замедляется и практически полностью прекращается к 130 — 150-летнему возрасту. Общая же продолжительность жизни липы в среднем составляет 300 — 400 лет, хотя отдельные деревья могут доживать и до 600 лет. В отличие от большинства других древесных пород умеренной зоны липа после срубки даст обильную поросль от пня, а часто и корневые отпрыски.
Из числа широколиственных пород это наиболее холодостойкое, теневыносливое и менее всех требовательное к почвам дерево. Густое облиствение и характер расположения листьев способствуют тому, что липа сильно затеняет почву. Благодаря своей теневыносливости при прочих благоприятных условиях успешно растет во втором ярусе даже в еловых лесах. Вместе с тем значительно более быстрый рост, большая продуктивность и раннее плодоношение характерны для экземпляров, выросших при достаточном освещении, а не в условиях затемения. Лучшие условия произрастания липы — суглинистые и свежие супесчаные почвы, хотя эта древесная порода может переносить как бедность и сухость почвы, так и временный избыток влаги, но на постоянно заболоченных почвах никогда не произрастает. Экологические предпочтения этой древесной породы обуславливают ее двоякую роль в лесах — она либо входит в главный ярус широколиственного леса, либо образует пoдлecoк в дубняках и ельниках. Превосходство над дубом она получает главным образом на оподзоленных почвах, где иногда формируются почти чистые липовые рощицы.
Среди прочих широколиственных пород, распространенных в средней полосе Европейской России, следует отметить ясень обыкновенный, некоторые клены (платановидный и татарский) и вязы (голый, гладкий и граболистный). Все эти виды более характерны для черноземной зоны, а севернее встречаются или в виде незначительной примеси, или же формируют незначительные по площади сообщества на склонах оврагов и речных долин.
Одной из характерных особенностей широколиственного леса является его многоярусность. При этом первый ярус формируют мощные породы (дуб, липа, вяз), а ниже расположенный — деревья второй величины, которые по своим биологическим особенностям не достигают высоты первого яруса. К их числу принадлежат рябина, черемуха, яблоня и груша, достигающие высоты 10 — 15 м. Характерными особенностями этих видов являются высокая теневыносливость (в сильно затененных местax многие приобретают форму угнетенного кустарника) и мезофильность, благодаря которым они успешно произрастают под пологом дуба и липы. Как правило, развит в широколиственных лесах и ярус подлеска, образованный неморальными кустарниками (спутниками широколиственных пород). Наиболее характерной для дубовых лесов является лещина, совместно с которой произрастает еще несколько более низкорослых видов, таких как бересклеты (европейский и бородавчатый), жимолость лесная, волчье лыко, а в северной полосе — крушина ломкая. В широколиственных лесах подлесок имеет большое биологическое значение, препятствуя иссушению верхних горизонтов почвы, улучшая ее структуру и повышая плодородие. Встречаются в широколиственных лесах Русской равнины, преимущественно в речных долинах, и внеярусные растения — лианы (хмель вьющийся, паслен сладко-горький, повой заборный), хотя их состав чрезвычайно беден по сравнению, например, со сходными сообществами Кавказа или Крыма.
Значительным видовым разнообразием, высоким проективным покрытием и зачастую сложной вертикальной структурой отличается и травяной покров широколиственных лесов. Будучи составленным из представителей целого ряда экологических и географических элементов флоры, он, тем не менее, характеризуется некоторыми специфическими чертами. Так, наиболее типичной, многочисленной и широко распространенной является группа мезофильных неморальных растений, сформировавшихся под пологом широколиственного леса. Среди них следует назвать, прежде всего представителей так называемого дубравного широкотравья» — растений с довольно широкой листовой пластинкой: сныть обыкновенная, копытень европейский, медуница неясная, зеленчук желтый, пролесник многолетний, ландыш майский, звездчатка ланцетовидная, фиалка удивительная, осока волосистая, сочевичники (весенний и черный), а из злаков — коротконожка перистая, овсяница гигантская, бор развесистый, мятлик дубравный, вейиик лесной и некоторые другие. Развитие широких плоских листьев является приспособлением указанных растений к особой фитосреде широколиственно-лесных сообществ, которая отличается высокой влажностью и сильным затенением.
Помимо упомянутых длительно вегетирующих многолетних растений в широколиственных лесах встречаются представители другой жизненной формы — эфемероиды. Их приспособление заключается в перенесении своего вегетационного периода на весну — сезон наиболее благоприятного режима освещения. После схода снега именно благодаря массовым эфемероидам в лесу распускается сплошной цветущий ковер из желтых гусиных луков и ветрениц, голубовато-сиреневых пролесок и фиолетовых хохлаток. Наблюдая весеннее развитие леса, можно заметить определенную последовательность цветения: сначала отцветают одни виды, потом другие, третьи — налицо смена аспектов сообщества, продолжающаяся и в течение лета. Так, за чрезвычайно короткий срок (две-три недели) массово развивающиеся растения этой группы успевают пройти весь свой жизненный цикл, после чего с распусканием листьев па деревьях и кустарниках надземная часть их постепенно отмирает. Неблагоприятное время года эфемероиды переживают в виде подземных органов (луковиц, клубней и корневищ).
Анализируя приспособления эфемероидов, можно провести некоторые параллели с развитием главных образователей сообщества — древесных пород. Большинство последних также цветут рано — до распускания листьев, однако их мелкие невзрачные цветки часто собраны в сережки, а перенос пыльцы происходит при помощи ветра. Действительно, в этом случае у деревьев куда больше шансов успешного опыления, нежели при цветении во время полного развития листьев. В отсутствие листвы, но уже после ее опада, у некоторых широколиственных пород (кленов, граба) происходит и следующий этап семенного размножения — распространение созревших семян — плоды-крылатки в этом случае также разносятся при помощи ветра.
Среди других приспособлений «спутников дубрав» к условиям этих сообществ следует назвать характерную окраску цветов, которая также связана со световым режимом. Как мы уже видели, раннецветущие эфемероиды и некоторые длительно вегетирующие травы (сочевичник, медуница) имеют желтые или розово-фиолетовые цветки. Напротив, для видов, цветущих летом, больше характерна заметная в тени белая окраска венчика (например, сныть, купырь лесной и др. — сравни с растениями ельников). Другая адаптация для успешного воспроизводства — подавленность семенного размножения и преобладание вегетативного (главным образом при помощи корневищ). Встречаются среди трав и вечнозеленые растения (например, зеленчук, копытень), активная жизнь которых начинается сразу же после схода снега.
Фитоценотические условия широколиственного леса неблагоприятны для развития в этих сообществах напочвенного покрова из ихов и лишайников. Он слабо выражен только в крайних условиях существования этих лесов и представлен, как правило, фрагментарным пятнами зеленых мхов у основания стволов, на упавших деревьях и выступающих из почвы корнях. Наиболее существенным препятствием для развития этого яруса является мощная лесная подстилка, образовавшаяся вследствие ежегодного обильного листового опада.
В настоящее время остатки широколиственных лесов, уцелевшие под мощным антропогенным прессом, занимают собственно зону широколиственных лесов и зону луговых степей. Различная степень нарушенности зонального растительного покрова и флоры связана с тем, что многие виды, предельно сократив свое участие в преобразованных сообществах, заняли интразональные позиции или же прижились в антропогенно нарушенных местообитаниях. По мере продвижения к северу от основной зоны своего распространения широколиственные леса постепенно исчезают с водораздельных пространств и произрастают лишь в наиболее теплых, защищенных от холодных ветров речных долинах с выходами карбонатных пород, по которым небольшими массивами доходят до полосы средней тайги.
Господствующими типами леса на севере Среднерусской возвышенности являются смешанные широколиственные леса с преобладанием в них дуба и липы, соотношение которых зависит от условий рельефа и режима увлажнения. Так, на холмистых плато, пересеченных глубокими логами и сетью оврагов, и нижних частях больших склонов наиболее распространены дубняки кленово-липовые лещиновые зеленчуковые, широкотравные и волосистоосоковые. В подлеске преобладают лещина, бересклет бородавчатый, жимолость обыкновенная, а в травяном покрове — сныть обыкновенная, зеленчук желтый, медуница неясная, копытень европейский и другие.
Сообщества с преобладанием или значительным участием липы приурочены в основном к участкам с более выровненным рельефом, на которых в условиях замедленного стока атмосферных вод дуб уступает или делит с ней свое господство. Эти леса характеризуются наличием негустого подлеска из бересклета бородавчатого и жимолости лесной. Лещина встречается здесь редко и приурочена в основном к прогалинам. На возвышенных участках в травяном ярусе господствует осока волосистая, уступая место сныти в нижних, более увлажненных частях склонов. Из других видов обильны чина весенняя, медуница неясная, зеленчук желтый и некоторые другие.
Теги: Широколиственные леса Реферат Биология
Источник статьи: http://dodiplom.ru/ready/127363