Лекция 2. Морфология леса.

План.

1. Понятие леса, биогеоценоза и экосистемы.

2. Лесной фитоценоз и его компоненты.

3. Изменчивость и дифференциация деревьев. Отпад.

4. Вертикальное и горизонтальное расчленение фитоценоза.

5. Отличительные признаки лесных и парковых фитоценозов.

1. Понятие леса, биогеоценоза и экосистемы.

Лес представляет собой совокупность растений, обитающих на конкретной территории. В понятие леса также включаются организмы, обитающие в лесной среде. Растения и животных окружают факторы неживой природы. Совокупность живых и неживых факторов природы и есть лес.

Лес – это элемент географического ландшафта, состоящий из совокупности деревьев, занимающих доминантное положение, а также кустарников, живого напочвенного покрова и микроорганизмов. Все организмы между собой взаимосвязаны, влияют друг на друга и на окружающую среду.

Высоцкий представил лес в виде следующей зависимости:

S=L·H·G·P,

где S – лес,

L – совокупность растений, обитающих на данной территории,

H – влияние хозяйственной деятельности на растения,

G – среда обитания растений,

P – влияние среды обитания на растения.

В 1944 году В.Н. Сукачев дал понятие леса как биогеоценоза.

Лес – биогеоценоз или экосистема, в которой древесная растительность является эгификатором, доминантом и главным продуцентом.

2. Лесной фитоценоз и его компоненты

Фитоценоз – совокупность растений, обитающих на данной территории. Иногда под понятием фитоценоза понимают насаждение, то есть совокупность растительности, произрастающей на определенной лесной территории.

В фитоценозе происходит естественный отбор и осуществляется борьба за существование. В результате естественного отбора происходит отпад деревьев, который составляет в течение жизни около 95% числа растений в первоначальной стадии развития.

В состав фитоценоза входят следующие компоненты:

1. Древостой является основным компонентом, определяет почвенно-грунтовые условия и составляет основную органическую массу в лесном фитоценозе.

Древостой разделяют:

а) по происхождению

-Естественное происхождение. Лес создан самой природой без вмешательства человека в его жизнь.

-Искусственное происхождение. Человек посадил либо посеял лес.

б) по форме

-Простой древостой представлен деревьями одной высоты, то есть все деревья в лесу сосредоточены в одном ярусе.

-Сложный древостой представлен несколькими ярусами, то есть деревья в насаждении имеют разные высоты.

в) по составу

-Чистый древостой. Насаждение образовано только одной породой и тогда состав насаждения записывается в виде следующих формул

10С – сосны,

10Е – ели,

10ОС – осины,

10ОЛЧ – ольхи черной.

-Смешанный древостой. В состав его входит несколько древесных пород и представляется он в виде следующих формул

6Е2С1Б1ОС,

5Е5Б,

2С2Е2ОС4Б.

г) по возрасту насаждения

Возраст определяется либо по годичным кольцам на пне дерева, либо по мутовкам (расстояние между расположением сучьев).

- Одновозрастный древостой. Все деревья в насаждении различаются по возрасту не более, чем на 1 класс возраста, то есть 10 или 20 лет.

10 лет – для мелколиственных пород (береза, осина, ольха, вяз и другие)

20 лет – для хвойных и твердолиственных пород (сосна, ель, лиственница, дуб, граб и другие)

- Разновозрастный древостой. Различие в возрасте древесных пород превышает 20 лет.

В практической деятельности древостои разделяют не по возрасту, а по классам возраста и весь период жизни леса делится на возрастные этапы:

- молодняки (древостой 1,2 класса возраста)

- средневозрастные (древостой 3-го класса)

- приспевающие (4-го класса)

- спелые (5-го класса)

- перестойные (6-го и выше)

Древостои в течение жизни проходят также возрастные этапы в своем развитии:

1) Этап индивидуального роста (первый критический этап)

В этот период у растений наблюдается наибольшая смертность, значительный процент растений погибает из-за суровых климатических условий.

2) Этап чащи

В этот период наблюдается конкуренция между растениями за свет, тепло и влагу, происходит формирование кроны дерева и их (крон) смыкание, формируется полог древостоя.

3) Этап жердняка (второй критический этап)

В этот этап происходит сильная конкуренция за минеральные вещества в почве, слабые особи отмирают, и в насаждении образуется большое количество отпада (до 10 м³).

4) Этап приспевания.

Характеризуется наибольшим приростом деревьев по высоте и диаметру. Происходит формирование запаса древостоя.

5) Этап спелости.

В этот период замедляются процессы роста растения, и ведется заготовка древесной массы в лесу путем проведения рубок главного пользования. В этот же период под пологом древостоя начинает появляться молодое поколение леса, которое называется предварительным возобновлением.

6) Этап старения

Характеризуется распадом насаждения. Деревья усыхают, вываливаются и на их месте появляются молодые особи.

За весь период жизни леса до старости доживают лишь 1-5% деревьев из первоначального их числа.

д) по таксационным показателям

Таксационные показатели – это ряд значений древостоя, характеризующие размеры деревьев древостоя: средняя высота, средний диаметр на высоте грунта, полнота насаждения, сумма площади сечения, запасы насаждения, сомкнутость полога и др.

е) по товарности

Товарность – процент выхода деловой древесины с единицы площади.

Товарность древостоя определяется по классам товарности:

1 класс – выход деловой древесины >90%

2 класс – выход деловой древесины 71-90%

3 класс – выход деловой древесины <70%

ж) по типу леса

Тип леса характеризует условия роста растений, в основном, механический состав и плодородие почвы, а также водный режим местности.

Тип леса определяют по древесной породе и индикатору почвенно-грунтовых условий.

з) по продуктивности древостоя

Продуктивность древостоя – это условия роста растений и интенсивности фотосинтеза растений на данной территории.

Продуктивность определяется по величине класса бонитета:

1 класс – самые продуктивные, 5 класс – низкопродуктивные

Класс бонитета находится по специальным таблицам через высоту древостоя и средний возраст деревьев.

2. Подрост- это древесные растения естественного происхождения, образующиеся под пологом леса или на вырубке из семян. К подросту относят растения, высота, которых не превышает ¼ высоты деревьев основного яруса.

Подрост разделяют:

а) по породам (еловый, сосновый и т.д.)

б) по группам высот

- мелкий (до 0.5 м)

- средний (0.51-1.5м)

- крупный (более 1.5м)

в) по категории жизнеспособности

- жизнеспособный подрост (имеет большой верхушечный прирост, а прирост боковых ветвей – незначительный)

- нежизнеспособный подрост

В лесном хозяйстве выделяют всходы и самосев: всходы – это растения, образованные из семян в возрасте до1 года. Самосев – это растения, образованные из семян в возрасте от1 года до 5 лет.

г) по густоте

Густота – это количество растений на единицу площади (1га)

- густой (>5000 растений/1га)

- средней густоты (2000-5000)

- редкий (<2000)

3. Подлесок – это кустарники, реже деревья, произрастающие под пологом леса и неспособные сформировать древостой в будущем. Это растения, имеющие небольшие высоты.

Подлесок разделяют:

а) по породам (рябина, крушина, лещина и пр.)

б) по густоте

- густой (> 1000 растений/1га)

- средней густоты (500-1000)

- редкий (<500)

Подлесок изучают, как и подрост, путем закладки учетных площадок размером в 10м² или 25м². Они могут быть: прямоугольной (2´5м, 5´5м) или круговой формы (R=1.78м, R=2.82м). Площадки располагаются равномерно по площади или по таблице случайных чисел.

4. Подгон – это деревья или кустарники, способствующие росту и улучшению формы главной породы.

Подгон разделяют:

а) по породам

б) по высоте

в) по распределению по площади

Подгон характерен для лесов широколиственных и тропических, а в таежных лесах подгон не играет существенной роли в жизни фотосинтеза.

5. Живой напочвенный покров - это совокупность мхов, лишайников, травянистых растений и полукустарников, произрастающих на покрытых и непокрытых лесом землях. Его подразделяют:

а) по видам растений (сфагновый мох, кукушкин лен, брусника, вейник лесной и др.)

б) по проективному покрытию, т.е. процентом площади, занятой данным видом (зеленые мхи – 10%)

в) по высотам растений

г) по фитомассе растений

Изучают живой напочвенный покров по учетным площадкам размером 1м².

6. Почва удерживает растение в вертикальном положении и снабжает стебель водой и питательными веществами. Она определяет продуктивность древостоя, его состав и др. таксационные показатели.

Под лесом формируется особые почвы – дерново-подзолистого типа

В зависимости от состава древостоя под лесом могут образоваться

- грубогумусовые почвы

- среднегумусовые почвы

- мягкогумусовые почвы

От типа гумуса зависит продуктивность леса, водный и тепловой режим почв.

3. Изменчивость и дифференциация деревьев. Отпад.

В одном и том же возрасте деревья имеют различные габитусы (размеры). Это связанно со следующими факторами:

1. Генетические свойства древесной породы (генотип) связаны с размножением организмов и соотношением клеток и молекул ДНК и РНК.

2. Влияние факторов внешней среды на растение (фенотип). Фенотип представляет собой свойство организма, сформированное у генотипа в сочетании с факторами внешней среды.

Весомость признаков в организме оценивают путем факторного анализа и применением методов математической статистики в лесном хозяйстве.

Расчленение (разделение) особей по размерам называется дифференциацией лесов, которая связана с индивидуальными особенностями самого дерева, с естественным отбором в лесу и с наследственной особенностью вида. В результате дифференциации происходит разделение деревьев по высоте, диаметру ствола и кроны. Дифференциация деревьев учитывается в практической деятельности, особенно при рубках ухода за лесом.

Густав Крафт все деревья в насаждении с учетом дифференциации разделил на 5 классов:

1 класс – самые крупные деревья с мощной кроной и большим диаметром ствола. Таких деревьев в насаждении 5-10%

5 класс – усыхающие или засохшие деревья. Эти деревья вырубают при проведении рубок за лесом.

4. Вертикальное и горизонтальное расчленение фитоценоза.

Лесной фитоценоз представляет собой однородную категорию в пределах определенного участка (выдела). Однако внутри фитоценоза возможны неоднородности. Поэтому при научных исследованиях выделяют более мелкие структурные единицы, которые называются:

1. Биогеоценотическая парцелла – это биогруппа растений со специфическими связями, энергией обмена веществ и рядом других показателей. Например, липовая парцелла, еловая парцелла с подростом березы.

2. Синузия – часть парцеллы, объединяющая группу организмов, состоящих из одинаковых жизненных форм. Например, синузия лишайников, синузия мхов, синузия кустарников и т.д.

Такое разделение фитоценоза наблюдается по горизонтам. По вертикали биогеоценоз разделяют на:

а) яруса

1 ярус – древостой. 2 ярус – древостой либо из теневыносливых пород, либо древостой из деревьев 2-ой и 3-ей величины. Следующий ярус выделяют из подроста и подлеска. В следующий ярус объединяют кустарники и травы. Нижний ярус представлен мхами и лишайниками.

б) биогруппы - это несколько древесных пород одного вида семенного происхождения, произрастающих на площади 1-2м². Внутри биогруппы выделяют: главную породу, на которую ведется хозяйство, и сопутствующую породу, способствующую росту главной породы. Например, сосново-березовая биогруппа; сосна – главная порода, береза – сопутствующая, т.к. она имеет меньшую ценность, запас, продуктивность.

Для каждого яруса также выделяют

в) таксационные показатели (средняя высота, средний диаметр, запас древесины и т.д.)

5.Отличительные признаки лесных и парковых фитоценозов

И лес, и парк являются фитоценозами, но между ними имеются лесоводственные и биологические различия, которые заключаются в следующем:

Таблица 1

Различия в фитоценозах