компактный массив деревьев и кустарников. Более трети поверхности суши покрыто лесами или пригодно для их развития. Однако занятые лесами площади неравномерно распределены между материками и даже в пределах каждого из них. Например, лесной покров охватывает почти половину Южной Америки, около трети Европы и США и значительную часть Африки и Азии; в Австралии их, напротив, мало, а некоторые крупные страны, например Египет, вообще безлесны. Полностью отсутствуют леса в Антарктиде и Гренландии, но на крайнем юге последней растут невысокие деревья.
Хотя наиболее характерный признак леса - присутствие деревьев и кустарников, это не просто древесная растительность, а сложное сообщество (или экосистема), состоящая из тесно связанных между собой элементов. Как и все экосистемы, лес образован совокупностью живых организмов (биотой) и неживой (абиотической) средой их обитания. Лесная биота помимо деревьев и кустарников включает другие растения (травы, мхи, грибы, водоросли и лишайники), а также позвоночных и беспозвоночных животных и бактерии. Абиотическая составляющая представлена воздухом, почвой и водой. Все эти компоненты живой и неживой природы тесно взаимосвязаны благодаря прохождению потока энергии через экосистему и круговорот в ней кислорода и других веществ. Например, энергия солнечного света используется растениями для фотосинтеза - процесса образования органических питательных веществ из воды и углекислого газа. Поскольку это свойственно только зеленым растениям, все животные должны поедать либо эти растения, либо других животных, которые в свою очередь питаются растениями. Таким образом, растения прямо или опосредованно обеспечивают пищей все прочие организмы. Как побочный продукт фотосинтеза в воздух выделяется кислород, пополняющий его запасы в атмосфере. Бактерии и другие организмы, участвующие в процессе разложения органической материи, играют жизненно важную роль в лесных экосистемах. Они превращают сложные химические соединения, из которых состоят отходы обмена веществ и остатки растений и животных, в простые, которые могут быть вновь использованы организмами (см. также ЭКОЛОГИЯ).
В большинстве лесов выделяется несколько ярусов, образованных листвой растений разной высоты. Самый верхний, состоящий из крон наиболее высоких деревьев, называется первым ярусом или лесным пологом. В некоторых районах, особенно в тропиках, отдельные деревья-гиганты значительно возвышаются над пологом. Если под ним находятся другие относительно сомкнутые древесные ярусы, их называют вторым, третьим и т.д. Кустарники, высокие травы (в некоторых типах леса) и низкорослые деревья образуют подлесок. Травяной ярус состоит из полукустарников и трав. Мхи, лишайники и стелющиеся виды растений образуют приземный, или напочвенный, ярус.
Органическое вещество, состоящее из опавших листьев, веток, цветов, плодов, коры и других остатков растений, а также фекалий и трупов животных, оболочек куколок и личинок и пр., образует лесную подстилку на поверхности почвы. В большинстве лесов подстилка является наиболее густо населенным ярусом. Часто в ней на один квадратный метр приходится несколько миллионов живых организмов - от простейших и бактерий до мышей и других мелких млекопитающих.
Опушка леса является переходной полосой между ним и смежным типом растительности. Характерно, что в пределах опушки деревья покрыты листвой почти до самой земли, а многие обычные здесь кустарники и травы редки или вообще не встречаются в лесу и в соседних открытых растительных сообществах. Некоторые виды птиц, часто считающиеся лесными, на самом деле живут главным образом на опушках, которые также являются важным типом местообитания и для млекопитающих.
Классификации лесов. Существует много типов лесов и много способов их классификации. Например, их можно классифицировать по географическому распространению (восточные, тропические и т.д.) или по положению в рельефе (равнинные, пойменные и т.д.). Их можно также группировать по сезонному аспекту. Так, леса считаются вечнозелеными, если живая листва сохраняется на деревьях круглый год. В листопадном лесу листья опадают с наступлением холодного или сухого сезона, и деревья ежегодно на протяжении нескольких недель или месяцев остаются голыми. Некоторые леса, например дубравы юго-запада США, образованы деревьями, сбрасывающими старые листья и формирующими новые в течение двух-трех весенних недель. Такие сообщества можно назвать полулистопадными или полувечнозелеными.
Иногда основанием для классификации лесов являются характерные признаки образующих их древесных пород, и леса соответственно делят на хвойные, широколиственные, смешанные и т.п. В классификации возможно также сочетание морфологических и сезонных характеристик (например, вечнозеленые хвойные или широколиственные листопадные леса). В другом случае используют названия лесообразующих пород (дубово-кариевые или краснодубово-белодубово-голокариевые леса и т.д.).
Для некоторых целей, особенно коммерческих, полезно классифицировать леса по относительному возрасту деревьев. Например, одновозрастные древостои состоят из деревьев приблизительно одинакового возраста, разновозрастные - из деревьев широкого возрастного диапазона.
Выделяют также редкостойные (светлые) или сомкнутые леса. В первом случае кроны деревьев, как правило, не соприкасаются и не перекрываются, и полог оказывается прерывистым. В сомкнутом лесу он более или менее непрерывный и образован переплетающимися или перекрывающими друг друга кронами деревьев.
Еще одна описательная классификация основана на степени нарушенности лесов, главным образом в результате деятельности человека. Например, в девственном (коренном) лесу растут главным образом зрелые или старые (перестойные) деревья, и остальная растительность искусственно не изменена. На вырубках, пожарищах и заброшенных полях развиваются вторичные, или производные, леса.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РОСТ ЛЕСОВ
Считается, что распространение лесов определяется в основном региональными особенностями климата, т.е. главным образом температурами и осадками, а на более локальном уровне - микроклиматом. В создании микроклиматических условий важную роль играют почвы, пожары, животные и недревесная растительность.
Климат и рельеф. В целом леса распространены в регионах, где годовое количество осадков не менее 250-380 мм, а продолжительность безморозного периода - как минимум 14-16 недель. Условия увлажнения зависят от температуры и характера рельефа. Например, в районе Тусона (шт. Аризона, США) находится пустыня, и на водоразделах там произрастают лишь редко разбросанные невысокие деревья и кактусы сагуаро (карнегия гигантская), а на западе штата Колорадо в одноименном национальном памятнике склоны долин и вершины холмов покрыты редкостойными лесами из можжевельника и сосны кедровидной. Различия в растительности этих районов объясняются климатическими условиями: несмотря на одинаковое количество выпадающих осадков (ок. 280 мм в год), относительная влажность в Аризоне ниже, поскольку из-за более высоких температур больше воды теряется за счет испарения и транспирации.
Низкие температуры также делают воду недоступной для растений (т.н. физиологическая сухость). В таких условиях формируются холодные пустыни. Отсутствие деревьев в полярных регионах и высоко в горах объясняется краткостью вегетационного периода и недоступностью для растений замерзшей воды.
Воздействие местных климатических условий наиболее заметно в широтно простирающихся долинах или на склонах горных хребтов такой же ориентировки. В Северном полушарии склоны северной экспозиции не освещаются прямыми солнечными лучами. В результате они холоднее южных, на них меньше испарение и не так быстро и резко меняются температуры. Здесь также слабее выветривание горных пород, и эти склоны обычно круче. В семиаридных регионах на них могут расти леса, тогда как на смежных с ними южных - только кустарниковая или травянистая растительность. Во влажных областях те и другие склоны, как правило, покрыты лесом, однако на северных растут бук, клен, тсуга и другие влаголюбивые древесные породы, а на южных - дуб, кария и иные деревья, способные переносить длительные периоды низкой влажности почвы.
Почвы. Влажность и химический состав почв - основные условия, определяющие распространение деревьев. Как говорилось выше, влажность зависит от количества осадков и рельефа. Кроме того, на нее влияет структура почвы, т.е. размеры составляющих ее частиц, степень их агрегированности, или слипания, и количество присутствующего органического вещества. В целом, чем крупнее частицы, тем менее они агрегированы, тем ниже содержание органического вещества и влагоудерживающая способность почвы.
На почвах с повышенным содержанием некоторых химических веществ леса и даже отдельные деревья обычно вообще не растут. Яркий пример - почвы, сформировавшиеся на серпентинитах - горных породах, состоящих из силиката магния с примесью железа. Серпентиновые пустоши - это небольшие, выделяющиеся пятна травяной растительности, разбросанные среди лесов Пенсильвании, Мэриленда, Калифорнии, некоторых других штатов, а также Канады. Значительно шире распространено засоление почвы, исключающее возможность роста почти всех древесных пород. Оно наблюдается по берегам морей и в пустынях.
Некоторые свойства почв, главным образом их химизм, влияют на состав поселяющихся на них древесных пород. Это особенно заметно в местах, где щелочные почвы, образованные на известняках, тесно соседствуют с кислыми, сформированными на песчаниках, гнейсах и сланцах. Например, на востоке США сахарный клен, бук и американская липа обычны на известняковых почвах, тогда как дуб и кария часто преобладают на кислых. На юго-западе США известняковые почвы бывают безлесными, хотя рядом на почвах, сформированных на других горных породах, произрастают леса.
Пожары. Немногие деревья способны переживать повторяющиеся ежегодно или с интервалом в несколько лет пожары, а большинство пород вообще не переносит огонь. Таким образом, частые пожары обычно не дают развиваться лесу и приводят к распространению иных типов растительности, в частности травяной. Например, значительная часть прерий в США и Канаде, вероятно, по этой причине оставалась безлесной. Почти на каждом материке территории, лишенные деревьев из-за частых пожаров, занимают площади от нескольких гектаров до тысяч квадратных километров.
В пределах лесных регионов пожары могут оказывать сильное воздействие на состав лесов. Например, на западе США сосна скрученная и дугласия (лжетсуга Мензиса) обычно встречаются в большом количестве либо после сильных пожаров, либо на часто выгорающих участках. В подобных же условиях на северо-востоке США произрастают сосна Банкса, а на юго-востоке - сосна болотная и закрытая. В отсутствие пожаров эти виды со временем замещаются другими древесными породами. В лесном хозяйстве сейчас используется метод запланированных палов, благоприятствующих росту пожароустойчивых древесных пород с ценной древесиной.
Животные оказывают существенное влияние как на распространение, так и на состав лесов. Например, кролики в Великобритании и других странах не только оставляют огромные территории безлесными, но и лишают их кустарникового покрова. Возможно, бизоны отчасти ответственны за безлесие прерий Среднего Запада Северной Америки. Даже мелкие млекопитающие, например мыши, могут препятствовать восстановлению лесов на гарях и заброшенных сельскохозяйственных угодьях, поедая семена и обгрызая всходы деревьев. И все же из всех живых существ наиболее сильное влияние на леса оказывает человек, вырубающий и сжигающий их, травящий ядохимикатами вплоть до полного уничтожения, а затем распахивающий или застраивающий освободившиеся земли. Выпас домашних животных также препятствует восстановлению лесов на вырубках.
Прочие факторы. Лишь немногие исследования посвящены роли кустарников, травянистых растений, лишайников и мхов в вытеснении лесов или замедлении их восстановления. Однако в лесных регионах площади, покрытые зарослями кустарников, иногда остаются безлесными в течение более 30 лет. Даже травостой из злаков или других растений, например золотарника или астр, может препятствовать поселению многих древесных пород. За последние несколько лет было экспериментально показано, что многие из этих растений выделяют химические соединения, подавляющие прорастание семян деревьев.
См. также:
ЛЕС: ИСТОРИЯ ЛЕСОВ
ЛЕС: ЛЕСА ЗЕМНОГО ШАРА
ЛЕС: ЛЕСОУСТРОЙСТВО И ОХРАНА ЛЕСОВ
ЛЕС: СВЕДЕНИЕ ЛЕСОВ