Географические закономерности организации растительного покрова. Растительность Восточной Европы. Средообразующая роль растений

Средообразующая роль растений в биогеоценозе

Влияние фитоценоза на факторы среды проявляются:

1. - в процессах распределения условий освещения (как по сезонам/гак и по ярусам). Свет падающий на фитоценоз разлагается на составные части, что играет большую роль в формировании ярусов растительного покрова:

Во-первых – это отраженная часть радиации, измеряется показателем альбедо – отношение отраженной лучистой энергии к его общему количеству падающему на БЦ, в процентах. Альбедо соснового леса – 10 – 18 %, олиственного – 13 – 17, свежей зеленой травы - 26. Альбедо даже одного фитоценоза меняется по сезонам значительно.

Во вторых – это преломленная часть света, т.е. часть света, теряемая при прохождении его через листву. Пройдя через 1 лист свет теряет 70-80% своей интенсивности,

В-третьих – это фотосинтетически активная часть солнечной радиации используемой для фотосинтеза.

И в четвертых - проникающая часть - %количество света, достигающего до поверхности почвы. Зависит от плотности листвы верхних ярусов. Лиственничники - до 20%,сосняки - 9-11,ельники – 3 %,  влажный тропический лес - 0,2%. Однако и во влажном тропическим лесу есть растения, которые живут под его пологом, используя очень редкие солнечные блики.

2. Растительность влияет на движение воздуха - снижает скорость движения воздушных масс. По измерениям Нестерова и Гулиашвили в лесных сообществах скорость ветра на расстоянии от опушки 35 м снижается дна 54%,а на расстоянии 200м - на 95%. Даже заросли высоких трав могут очень значительно влиять на движение воздуха в сообществе. Так, по данным Клементса в чистых зарослях пырея Смита при скорости ветра 7,6 м/сек на высоте 150см, в гуще травостоя составила: на высоте 30 см - 1,13. а на высоте 7,5 см - 0 м/сек. Снижение скорости ветра влияет на многие экологические факторы, такие как испарение воды, изменение температурного режима»увеличение влажности почв, снегозадержание и т.п.

3. Растительность влияет газовый состав. Содержание углекислого газа в приземном слое почвы вечером снижается, а утром возрастает в результате фотосинтеза. Кроме этого существуют процессы почвенного дыхания. Многие растения выделяют летучие вещества - эфирные масла, терпены, или колины. Колины – высокоактивные  вещества, убивающие бактерии, грибы, простейшие организмы. Так колины березы и цветков черемухи убивают простейшие организмы за 20 минут. Газообразные выделения растений влияют на условия развития самих растений. Так, этилен ускоряет распускание почек и созревание плодов, одновременно может задерживать рост и вызывает опад листвы. Такие явления происходят и в почве. Так, П.А.Тимофеевым установлено что корневые выделения сосны благотворительно влияют на всхожесть семян багульника на бруснику и толокнянку заметного влияния не оказывают.

4. Растительность оказывает влияние на температурный фактор. Фитоценоз создает внутри себя определенный температурный режим. Среди растительного покрова максимальная температура воздуха по сравнению с открытой местностью летом значительно ниже, а зимой-выше. Вследствие этого наблюдается снижение суточной амплитуды температурных условий. Это объясняется тем, что деревья создают как бы тепловой экран, который днем поглащет тепловую, энергию, а ночью её отдает. Например, стволы нагреваются, затем тепло доходит до их основания и поэтому, весной в снегу вокруг стволов образуются лунки.

5. Влияние на влагу и осадки. Растительный покров создает внутри БЦ своеобразный водный баланс, задерживая влагу. По этой способности БЦ-зы сильно отличаются. Так, еловый лес задерживает до З6 % осадков,сосновый-до 14, березовый- до 9. Происходит распределение влаги внутри БГЦ. Например, распределение дождевой влаги в лесу слагается из испарения кронами деревьев и стволов, поглощения корой и листьями, стекания воды до почвы. Часть воды, достигшей почвы поглощается корнями, а часть достигает грунтовых вод.

В лесах сильно возрастает значение горизонтальных осадков: туманов, изморозей, образующихся в результате конденсации водяных паров. Во всех типах леса зимой накапливается больше снега, чем в открытых местах. Это объясняется тем, что вообще над лесами выпадает больше осадков, чем на открытой местности. Влажность воздуха в фитоценоах всегда больше, чем на открытой местности.

Лес понижает уровень грунтовых вод и сильно замедляет таяние снега. От этого прилежащие к нему участки в течение 2-4 недель получают дополнительный источник влаги.

6. Влиячние на почвы. Поскольку растительность является основным источником образования органических веществ, она и в образовании почв имеет ведущее значение. В зависимости от состава материнской породы и особенностей природно-климатических зон растительность формирует различные почвы - в степной зоне- черноземы и темнокаштановые почвы, в пустынях - серобурые,в таежной зоне преобладают подзолистые почвы и т.д.

7. Влияние на микрорельеф. Растительность обусловливает развитие как микро- так и мезорельефа, препятствуя процессам выветривания и разрушения горных пород и процессу эрозии. Особенно характерно влияние растительного покрова на развитие рельефа тундр: бугристые, пятнистые, полигональные и др тундры формируются в результате взаимовлияний растительного покрова с абиотическими факторами среды - температурными, почвенно-грунтовыми, гидрологическими.

8. Влияние на фауну птиц и зверей. Растительный покров обогащает фауну птиц, зверей и других животных предоставляя для их жизни разнообразные условия для укрытия, размножения и питания, создавая благоприятый микроклимат. Лесные насаждения изобилуют беспозвоночными. Огромное их количество живет на стволах, ветвях, коре и древесине. Например, на каждом листе клена в среднем обитает 83 мелких насекомых, дуба- 26,т.е. на всем дереве их многие сотни тысяч. Множество беспозвоночных населяет и верхние горизонты почвы и подстилки. Например, на 1 кв м широколиственного леса насчитывается до 180 экз. дождевых червей.

Очень велика продуктивность леса в кормовом отношении. Так максимальная урожайность семян составляет в кедровых лесах-3000кг/га, ели-132, лиственницы-80, сосны-22, дуба-5200. Веточных кормов - в молодых сосняках-2-3 т/га,осинниках до 1 т. Ягодных кормов - голубика до 700 кг/га,черника до 1 т, брусника - до 1 тонны.

Благодаря этому животный мир населяет лес от нижних ярусов до верхних. Богатство животного мира прямо зависит от продуктивности леса. Так на 1 га широколиственного леса обитает до 25-30 пар птиц, а в светлохвойной тайге этот показатель равен 0,5-0,6 пар.

biofile.ru

Географические закономерности организации растительного покрова. Растительность Восточной Европы

Содержание разделов дисциплины

Введение

Предмет и задачи геоботаники. Круг вопросов геоботаники. Практическое значение геоботаники: оценка состояния кормовых угодий и его прогнозирование, оценка ресурсов дикорастущих лекарственных и пищевых растений, оценка качества, количества и потенциала возобновления лесных ресурсов, выявление рекультивационного потенциала растительности после техногенных нарушений, научное обоснование организации особо охраняемых территорий. Фитоценология и ботаническая география. Основные понятия геоботаники. Флора и растительность. Фитоценоз, растительное сообщество и растительная группировка. Ценоячейка. Основные количественные характеристики растительности: фитомасса, густота, встречаемость, абсолютное и относительное проективное покрытие, площадь сечения стволов и запас древесины. Жизненность организмов. Место растительности в экосистеме.

Экологические свойства видов. Фитоиндикация

Экологическая индивидуальность видов. Экологические группы видов по отношению к основным факторам: влажности почвы, освещенности, богатству почвы, засолению. Форма и теснота связи обилия или жизненности вида с экологическим фактором. Экологическая ниша. Экологические шкалы. Индикационные возможности видов. Оценка различных параметров среды по растительному покрову. Антропогенные факторы среды, их количественная и качественная специфичность. Устойчивость растений к антропогенному воздействию.

Средообразующая роль растений

Преобразование растениями отдельных факторов окружающей среды: температурного режима, режима увлажнения, распределения элементов в почве, содержания органических веществ и подвижных форм азота в почве. Создание особого биогеоценотического горизонта – подстилки (слоя отмерших остатков растений на поверхности почвы) с особым микроклиматом, химическим составом, населением и специфической функцией в биологических круговоротах и процессах самоподдержания экосистемы. Фитосреда. Экотоп и биотоп. Эдификаторы – основные средопреобразователи. Фитогенные поля. Глобальное влияние растительности на климат.

Структура растительного сообщества

Взаимоотношения между растениями. Прямые и опосредованные влияния растений друг на друга. Взаимодействия и односторонние воздействия. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения. Соотношение популяционных и ценотических процессов. Ценопопуляция. Конкуренция и адаптивные отношения как системообразующие взаимодействия в растительных сообществах. Растительный покров как непрерывная система ценоячеек. Фитоценотипы. Ценофильные и ценофобные виды.

Состав фитоценоза. Квазиорганизмы. Автотрофное растение как центр консорции. Видовое богатство (α-разнообразие) и видовая насыщенность растительного сообщества. Площадь выявления состава фитоценоза.

Количественные соотношения между видами в фитоценозе. Доминанты, содоминанты и субдоминанты. Монодоминантные и полидоминантные сообщества. Вертикальное строение растительного сообщества (ярусность). Соотношение надземной и подземной фитомассы в разных типах растительности. Горизонтальное строение растительного покрова (мозаичность и комплексность). Континуум и квантованность растительного покрова.

Динамика растительного покрова

Сезонная изменчивость. Аспект – цветовая гамма сообщества в определенный период года. Растения с разной сезонной ритмикой развития: эфемеры и эфемероиды, летнезеленые рано- и поздноцветущие, зимнезеленые (и озимые), вечнозеленые растения. Соотношение времени цветения и вегетации у разных видов.

Разногодичные флуктуации. Изменчивость строения сообщества, вызванная изменчивостью экотопа. Фитогенные флуктуации. Зоогенные флуктуации. Антропогенные флуктуации.

Сукцессии (смены фитоценозов во времени). Автогенные сукцессии. Деструкции и демутации. Аллогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Вторичные и первичные (коренные) сообщества. Климакс, его относительная устойчивость. Климаксовые циклы. Экотопическая (сукцессионная) система ассоциаций.

Классификация растительности

Основные подходы к классификации растительности. Диагностические и характеризующие признаки растительных сообществ. Ассоциация как основная единица классификации фитоценозов. Эколого-физиономическая (доминантная) классификация, ее основные варианты. Принципы объединения ассоциаций в группы, классы ассоциаций, формации, группы и классы формаций. Тип растительности, некоторые проблемы его выделения. Эколого-флористическая классификация (школа Браун-Бланке). Принципы объединения ассоциаций в союзы, порядки и классы; принципы разделения ассоциаций на субассоциации, варианты ассоциаций и фации. Эколого-топологическая классификация и ординация растительных сообществ.

Правила наименования фитоценозов.

Географические закономерности организации растительного покрова. Растительность Восточной Европы

Общие закономерности географической дифференциации растительного покрова. Зональность растительности, секторность, высотная поясность. Правило предварения. Плакорные и неплакорные (интразональные) местообитания. Зональные, интразональные и экстразональные растительные сообщества.

Зональная система растительности Восточной Европы.

Полярные пустыни, их расположение, характерная структура и особенности состава зональных сообществ. Тундра: арктическая, типичная, южная (гипоарктическая). Общая характеристика, расположение, пространственная структура и особенности состава зональных сообществ тундр. Тайга: предтундровые редколесья (лесотундра), северная, средняя, южная тайга. Общая характеристика, расположение, пространственная структура и особенности состава зональных сообществ тайги. Тайга европейского и сибирского типов в Восточной Европе. Хвойно-широколиственные леса, широколиственные леса, лесостепь: их характеристика, расположение, особенности состава, строения и сезонной динамики зональных сообществ. Широколиственные леса восточноевропейского и центральноевропейского типов в Восточной Европе. Степи: настоящие, южные (сухие), опустыненные. Общая характеристика, расположение, особенности состава, пространственной структуры, сезонной динамики и экологии зональных сообществ степей. Обратная предгорная зональность в Предкавказье и Крыму. Горная лесостепь и широколиственные леса Кавказа и Горного Крыма, отличия их строения и состава от равнинных аналогов. Пустыня на Прикаспийской низменности, особенности состава, строения и экологии растительных сообществ. Анклавы субтропиков в Восточной Европе: влажные субтропики колхидского типа на Западном Кавказе, субтропики балканского типа на Южном берегу Крыма и в окрестностях Новороссийска.

Антропогенная трансформированность растительности разных природных зон.

megaobuchalka.ru

Средообразующая роль

Средообразующая роль живого вещества. Жизнь на Земле возникла весьма давно даже по геологическим меркам и за все это время влияние живого вещества коренным образом изменило исходные химические, да и физические условия среды, максимально приблизив их к оптимальным для осуществления жизнедеятельности.[ ...]

С изучением гидрологической роли леса тесно связаны исследования в области почвенной гидрологии [58, 269], а также работы по его почвозащитной, водорегулирующей и средообразующей роли [118, 240, 251]. Леса, обеспечивая перевод поверхностных вод в подземные, способствуют резкому уменьшен!по или полной ликвидации опасности возникновения эрозии почв. Влияние леса проявляется в ослаблении внутригодовых колебаний стока. Очень существенна в этом отношении водорегулирующая и почвозащитная роль горных лесов [258,259].[ ...]

В качестве примера рассмотрим средообразующую роль лесной экосистемы. Продукция и биомасса леса являются запасами органического вещества и накопленной энергии, созданными в процессе фотосинтеза растениями. Интенсивность фотосинтеза определяет скорость поглощения диоксида углерода и выделения кислорода в атмосферу. Так, при образовании 1 т растительной продукции в среднем поглощается 1,5— 1,8 т С02 и выделяется 1,2—1,4 т 02. Биомасса, включая и мертвое органическое вещество, — основной резервуар биогенного углерода. Часть этого органического вещества выводится из круговорота на длительное время, образуя геологические отложения.[ ...]

Экологическая продуктивность леса определяется оценкой его средообразующей роли, защитных свойств, возможностей техногенных, рекреационных и других нагрузок. Она связана с биологической продуктивностью, например, тем, что живая лесная фитомасса - продуцент кислорода. Лес - это мощный экологический феномен, приобретающий все большее социальное значение своими многообразными защитными функциями. Значение их возрастает в свете урбанизации, в связи с аномалиями в воздушной и водной средах.[ ...]

Понятие об экологической продуктивности впервые введено акад. И.С. Мелеховым (1989). Эта продуктивность определяется оценкой средообразующей роли, защитных свойств леса, возможностей техногенных, рекреационных и других нагрузок. Предлагаются следующие критерии и индикаторы экологической сертификации лесоводственных систем (на примере системы рубок главного пользования, возобновления и формирования леса в связи с ними).[ ...]

Использование древесного сырья неизбежно связано с вырубкой лесных насаждений, где это сырье образуется, т. е. со сведением природных систем, выполняющих средообразующую роль. Но не рубить леса невозможно. Чтобы устранить это противоречие, все леса СССР в зависимости от их преимущественной значимости разделены на группы. Так, к I группе относят леса, которые выполняют функции, присущие исключительно растущему лесу: водоохранные (запретные полосы по берегам водоемов), защитные (противоэрозионные полосы и насаждения, ленточные боры, степные колки, байрачные и горные леса, санитарно-гигиенические (зеленые зоны вокруг населенных пунктов, источников водоснабжения, курортов). В эту же группу включены плодопромысловые (фисташковые, ореховые, некоторые кедровые и др.), притундровые, субальпийские леса. В этих лесах рубки промышленного назначения запрещены. Во II группу входят леса малолесных районов, имеющие защитное и ограниченное сырьевое значение, но позволяющие обеспечивать местные потребности в древесине. Здесь разрешены рубки в объеме годичного прироста. К III группе относят леса многолесных районов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение, поэтому разрешены любые рубки, в том числе и с превышением годичного прироста.[ ...]

Мохообразные являются неотъемлемым компонентом большинства растительных сообществ, особенно велика их доля в сложении растительного покрова болотных экосистем (до 70%), где мхи играют огромную средообразующую роль, часто выступая в качестве основного эдификатора.[ ...]

С другой стороны, на почве использования пространства возникает сложная система топических связей позитивного характера, создающих возможность формирования более полночленных и разнообразных по видовой структуре биоценозов. Речь вдет прежде всего о средообразующей роли отдельных видов и их группировок в экосистемах. Известна роль растительности в формировании мезо- и микроклимата. Лесная опушка, например, резко снижает силу ветра, что прямо сказывается и на температурных условиях и режиме влажности в глубине леса. Кроны деревьев, перехватывая солнечные лучи, также влияют на температурный режим, освещенность и влажность. Архитектоника кроны открывает возможность поселения большого числа организмов из разных таксонов; особые условия для поселения предоставляют стаолы деревьев. Как доноры физиологически активных веществ, растения создают вокруг себя биохимическую среду, влияющую на другие виды, растущие по соседству. Обмен продуктами жизнедеятельности происходит в ризосфере растений и является одним из механизмов формирования «фитогенного поля», столь важного в образовании пространственной структуры ценопопуляций.[ ...]

Одним из основных компонентов водных экосистем являются озерные макрофиты — крупные водоросли, мхи и сосудистые растения, нормально развивающиеся в условиях водной среды и избыточного увлажнения и обитающие как в воде, так и в прибрежной зоне. Данная группа гидробионтов представляет начальное звено в круговороте веществ и энергии как первичные продуценты органического вещества. Макрофиты влияют на химические и физические свойства воды, служат мощным биологическим фильтром в процессе естественного самоочищения водоемов, играют важную средообразующую роль для других организмов. Будучи вовлечены в разнообразные процессы, макрофиты играют важную роль в экосистемах водоемов и в природных ландшафтах в целом.[ ...]

Леса третьей группы — самый крупный лесосырьевой район страны: 55 % лесов Сибири и 49 % общих запасов спелой древесины отнесены к резервным и неэксплуатируемым лесам. Основные лесообразующие породы в Сибири — лиственница, сосна, кедр, ель и пихта. В южной тайге и зоне Транссибирской магистрали лесопользование ведут с превышением расчетной лесосеки. В южной, а также частично в центральной тайге самые высокопроизводительные насаждения сосны и кедра вырублены. На лесосеках и лесосырьевых базах теряется до 40 % заготовленной древесины, и ресурсы древесины сосны при существующих темпах лесозаготовок могут быть исчерпаны в ближайшие 50—70 лет, а запасов ангарской сосны хватит лишь на 25 лет. Большое беспокойство вызывает состояние кедра, насаждения которого значительно вырублены в доступных реги -онах, а в Горном Алтае в эксплуатацию вовлекают даже среднегорные и высокогорные кедровники, средообразующая роль которых неоценима.[ ...]

ru-ecology.info

ПОЛЕВОДСТВО. СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ И СИСТЕМЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ

[vc_row][vc_column][vc_column_text]

Сельское хозяйство страны длительное время развивалось по многоотраслевому принципу, где значительную долю сельскохозяйственных угодий занимали зерновые и пропашные культуры, способствующие интенсивной минерализации органического вещества почвы и развитию эрозионных процессов. Травопольная система В. Р. Вильямса, предусматривающая существенное снижение негативного антропогенного воздействия на агроэкосистемы, не получила широкого практического применения.

Особенно сложная ситуация по управлению плодородия почв и почвообразовательными процессами сложилась в лесной зоне с относительно бедными подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами. При ведении многоотраслевых хозяйств большие затраты на управление плодородием почв возможны были только в условиях плановой экономики и централизованного перераспределения материально-технических и финансовых средств государством.

В условиях рыночной экономики капиталы вкладываются в южные земледельческие регионы, где затраты хорошо окупаются зерновыми и техническими культурами. Вследствие этого сейчас значительные площади сельскохозяйственных угодий лесной зоны не используются, зарастают древесной растительностью или переходят в долгосрочные низкопродуктивные залежи. В современных экономических условиях развивать сельское хозяйство лесной зоны можно только путем размещения отраслей в наибольшей степени соответствующие почвенно-климатическим условиям и обеспечивающие необходимой эффект. Такими отраслями являются молочное и мясное животноводство, базирующееся на дешевых кормах из многолетней травянистой растительности.

Специализация лесной зоны на производстве молочно-мясной продукции и насыщении структуры сельскохозяйственных угодий многолетними травами длительного пользования позволяет решить ряд крупных проблем экономического, экологического и природоохранного характера:

— обеспечить производство дешевых и качественных кормов, включая пастбищные, в наибольшей степени отвечающим требованиям биологии питания жвачных животных. По обобщенным данным производство кормов на многолетних травах сенокосно-пастбищного использования в 1,5-1,7 раза дешевле по сравнению с однолетними культурами;

— производить качественную и конкурентоспособную молочную и мясную продукции, отвечающую требованиям здорового питания человека вследствие снижения объемов применения средств защиты растений и азотных удобрений на посевах бобовых и бобово-злаковых травостоях;

— сократить до минимума водную и ветровую эрозию, а, следовательно, потери органического вещества, азота и зольных элементов из агроэкосистем. Только в Центральном экономическом районе из общей площади сельхозугодий (более 20 млн. га) около 31 % являются эрозионноопасными и 4 % – дефляционноопасными, из них более половины эродировано. Под многолетними травостоями с сформировавшейся дерниной смыв почвы практически отсутствием, а инфильтрация нитратного азота – в 3,5 раза, оснований в 7,0, калия – в 24 раза меньше по сравнению с полевыми культурами (Шильников и др., 1977). Следовательно, возрастают “замкнутость” малого биологического круговорота веществ и интенсивность повторного использования биогенных элементов в продукционных циклах;

— управлять почвообразовательными процессами дернового типа с целью повышения энергетического потенциала почвы, обеспеченности азотом и зольными элементами, улучшения физических и водно-физических свойств почвенного профиля.

Дерновой почвообразовательный процесс в лесной зоне имеет исключительно важное значение в повышении продукционного потенциала почвенного покрова. Важнейшая роль многолетних трав и основные признаки этого процесса достаточно хорошо изучены и освещены в научной литературе.

Почвенный покров лесной зоны сформировался из разнообразных по механическому составу осадочных пород последних ледниковых отложений и является в геологическом измерении достаточно молодым. Относительно небольшой геологический период почвообразовательных процессов не позволил сформировать почвы с достаточных содержанием органического вещества, азота и зольных элементов, а также благоприятными для роста и развития растений физическими и водно-физическими свойствами. Формирование почв с мощным аккумулятивным горизонтом усложняется кислыми алюмосиликатными породами, преобладанием лесной древесной растительности, промывным водным режимом.

В зависимости от растительного покрова в системе “порода-вода-органические вещества” почвообразовательные процессы существенно различаются.

Под древесной растительностью, особенно хвойных пород, активизируется подсистема “порода – вода” с образованием подвижных вторичных минералов и выносом их в нижние слои почвенного профиля. Органическое вещество с невысоким содержанием азота также трансформируется в подвижные фульватные соединения. В таких условиях преобладают низкоплодородные подзолистые почвы, требующие значительных затрат при ведении сельскохозяйственного производства.

Под многолетней травянистой растительностью роль органического вещества в системе существенно возрастает; развивается дерновый почвообразовательный процесс противоположный подзолистому, с преобладающей аккумуляцией органического вещества азота и зольных элементов в верхних слоях почвенного профиля. Однако типичный дерновой процесс развивается только на карбонатных почвообразующих породах; на алюмосиликатных – при избыточном увлажнении проявляется как подзолистый, так и дерновый процессы с наличием гумусированного, подзолистого и аллювиальных горизонтов.

В понижениях, которые могут занимать значительные площади, развивается болотный почвообразовательный процесс с характерным накоплением в анаэробных условиях органического вещества в виде торфа и оглеением минеральной части почвы.

В лесной зоне со сложным геоморфологическим строением и неоднородностью растительного покрова зачастую все типы почвообразования могут проявляться во времени и пространстве с формированием весьма неоднородного почвенного покрова с мозаикой типов, подтипов и разновидностей почв (Фридланд Ф. М., 1972;Степанов И. Н., 2006).

Неоднородность почвенного покрова, даже в пределах одного поля, положена в основу концепции “точного земледелия”. Однако практическое применение принципов точного земледелия весьма проблематично и вероятно невозможно из-за отсутствия объективного картографического материала, реально отражающего структуру и плодородие почвенного покрова.

Решить проблему в определенной степени можно путем насыщения сельскохозяйственных угодий многолетними травами с высоким адаптационным потенциалом видового и сортового состава. В травопольной системе упрощается применение приемов точного земледелия, включая внесение удобрений, посев, уборку.

Районированный в зоне видовой и сортовой состав трав позволяет осваивать различные местообитания с неоднородном почвенным покровом без существенных затрат на регулирование их водного режима, физических и агрохимических свойств. При этом не следует исключать средообразующие и мелиоративные функции травянистой растительности в агроэкосистемах.

При насыщении агроэкосистем многолетними травами решается одна из важнейших задач сельскохозяйственного производства в лесной зоне – управление дерновым почвообразовательным процессом и его активизация. Известно, что устойчивая тенденция к накоплению углерода, азота и зольных элементов в верхних слоях почвенного профиля отмечается только при длительном воздействии на почвенный покров многолетней травянистой растительности. При этом весьма важно поддерживать высокую продуктивность травянистого покрова, поскольку величина накопления подземной массы находится в прямой зависимости от наземной.

По мнению Л. Г. Раменского “… в наших интересах научится управлять дерновым процессам, задерживая его на средних стадиях, выражающихся в господстве ценных рыхлодерновинных трав …” По существу такие травостои можно создавать и управлять их продукционным и средообразующим потенциалом только в специализированных животноводческих хозяйствах крупного рогатого скота.

По расчетам, проведенным А. С. Образцовым агроклиматические ресурсы во всех регионах зоны обеспечивают более высокую продуктивность многолетних трав по сравнению с однолетними культурами (табл. 1).

По данным ВНИИ кормов под травостоями длительного пользования (от 20 до 50 лет) среднегодовое накопление гумуса на дерново-подзолистой почве составляет 0,38 т/га, на дерново-аллювиальной – 0,49 т/га, на осушенных низинных торфяниках – 0,60 т/га.

Кроме того, под травостоями длительного пользования на фоне применения удобрений отмечается устойчивая тенденция увеличения содержания азота в почве, особенно при введении в травосмеси бобовых видов. Так, под злаковыми травостоями в почве накапливается до 8-10, под бобово-злаковыми – до 35-40 кг/га азота в год.

В кормовом отношении многолетние травы существенно превосходят другие кормовые культуры вследствие более оптимального соотношения обменной энергии и протеина в сухом веществе. Анализ эффективности систем кормопроизводства показывает, что с насыщением многолетними травами отмечается четкая тенденция снижения себестоимости и расхода кормов на единицу продукции при примерно одинаковом условном выходе молока с единицы площади (табл. 2).

Для интенсивного травосеяния, по существу, пригодно всё разнообразие земельных ресурсов Нечерноземной зоны, включая местообитания равнинных, склоновых, пойменных и мелиорированных болотных агроэкосистем.

В группе многолетних трав наиболее эффективны бобово-злаковые травосмеси обеспечивающие экономию азотных удобрений, без дефицитный баланс азота в почве, производство кормов с оптимальной обеспеченностью протеином. Насыщение площади угодий такими травосмесями может составлять до 60 %; остальную часть необходимо занимать многолетними злаковыми травами и однолетними культурами, это позволит организовать зеленый м сырьевые конвейеры, исключить риски почвоутомления и развитие болезней в культурных фитоценозах.

Обобщение отечественного и зарубежного научно-практического опыта позволяет обосновать следующие принципы организации кормопроизводства специализированных сельскохозяйственных предприятий молочно-мясного направления лесной зоны:

—      максимальное использование потенциала многолетней мезофитной травянистой растительности в пастбищном и укосном режимах для производства зеленых и консервированных кормов высокого качества;

—      создание пастбищных и укосных травостоев длительного пользования, включая бобовые виды (клевер ползучий, люцерна, козлятник восточный, лядвенец рогатый, клевер луговой и гибридный), для различных местообитаний (суходолы, низины, склоны, поймы и т. д.) с целью сокращения затрат на их пересев, снижения применения азотных удобрений и интенсивности антропогенного воздействия на агроэкосистемы. Видовое разнообразие трав позволяет создавать травостои функционирующие от 4-5 до 8-10 лет и более;

—      максимальное использование технологий подсева трав в дернину для повышения качества травостоя, снижения затрат на обработку почвы и на семена многолетних трав;

—      использование видового и сортового разнообразия многолетних трав для создания ранне-, средне- и позднеспелых травостоев с целью рациональной организации сырьевого и пастбищного конвейеров, экономии потребности в технических средствах;

—      ограниченное использование части сельскохозяйственных угодий в пахотном режиме для производства зернофуража, высокоэнергетического силоса и при необходимости зеленых кормов на основе прифермских севооборотов. Расположение севооборотов с пропашными культурами вблизи ферм позволяит существенно снизить затраты на транспортировку сырья с высоким содержанием влаги и органических удобрений;

—      внедрение системы удобрения, основанной на максимальном использовании минеральных на пастбищах и укосных травостоях, а органических – в прифермских севооборотах;

—      перевод части низкопродуктивных затратных угодий (глубокие пески, избыточно увлажненные низины, приовражные территории и т.д.) в состояние естественного функционирования с целью повышения экологической устойчивости и сохранения биоразнообразия агроэкосистем, включая их залесение, сохранение и воспроизводство естественных элементов ландшафта, обеспечивающих биоразнообразие флоры и фауны, их пространственную миграцию;

—      применение системы адаптивных технологий производства объемистых консервированных кормов в зависимости от местообитаний и видового разнообразия травостоев (злаковые, бобово-злаковые, бобовые), обеспечивающих производство кормов, отвечающих требованиям кормления высокопродуктивных животных;

—      обязательное создание страховых запасов объемистых кормов на уровне 16-20 % от общей потребности с целью снижения рисков при варьировании продуктивности угодий в зависимости от погодных условий.

Решение о производстве зернофуража в специализированных молочных хозяйствах необходимо принимать, исходя из экономической целесообразности. При приемлемых ценах на концентрированные корма промышленного приготовления площади зернофуражных культур будут ограничены.

Пастбища и прифермские севообороты размещаются вблизи ферм, чтобы исключить дальние перегоны животных и сократить расходы на транспортировку органических удобрений и растительного сырья. Фермы также проектируются и размещаются на земельных массивах пригодных для организации пастбищ и прифермских севооборотов. Полевые севообороты для производства зернофуража целесообразно создавать на удаленных участках.

Многолетние травы для сенокосного использования размещаются на среднеудаленных от ферм пахотных и сенокосных участках, поскольку транспортировка сена, сенажной и провяленной силосной массы по сравнению с зеленой требует меньших затрат.

Следует отметить, что современная наука и практика в лесной зоне располагают достаточной теоретической и информационной базой для обосвания природоохранных травопольных систем кормопроизводства для жвачных животных. Длительный практический опыт кормопроизводства на основе многолетний травянистой растительности имеется в опытах хозяйствах ВНИИ кормов имени В. Р. Вильямса.

Решение проблемы специализации и интенсификации животноводства в лесной зоне заключается в уточнении районов товарного производства молочно-мясной продукции и привлечение капитала на развитие посредством льготной дотационной, кредитной и налоговой политики, совершенствования законодательной и нормативной базы в области земельных отношений, рационального природопользования.

Кроме того, потребуются меры по развитию семеноводства многолетних трав и других кормовых культур, культуртехнических работ, восстановлению мелиоративных объектов. Следует отметить, что современная дотационная политика МСХ РФ в области животноводства не способствует региональной специализации молочной отрасли.

В научном отношении потребуется мониторинговые исследования травопольных кормовых экосистем по их влиянию на растительный и почвенный покров, почвообразующие процессы, гидрологический режим территорий, малый биологический круговорот углевода, азота и зольных элементов.

Таким образом, специализация лесной зоны на производство молочно-мясной продукции крупного рогатого скота в сочетании с травопольной системой кормопроизводства будет способствовать рациональному природопользованию, активизации природных почвообразовательных процессов дернового типа, повышению биопродуктивности территорий и их устойчивости к негативным воздействиям.

По существу в лесной зоне на государственном уровне необходимо ставить задачу создания “молочного пояса” страны с целью удовлетворения собственных потребностей в мясо-молочной продукции и развития экспортного потенциала сельского хозяйства России.

Общая схема организации травопольной системы кормопроизводства в специализированных животноводческих хозяйствах лесной зоны

А.С. ШПАКОВ, д. с-х н., профессор, ФГБНУ ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса”.

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

yariks.info

Средообразующая функция живого вещества

Средообразующая функция состоит в трансформации физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Можно сказать, что она является совместным результатом всех рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья биологического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для организмов элементов.

Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе человека. Вместе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к регенерации экологических условий выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из области термодинамических равновесий. Он заключается в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям система возвращается в первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых значений. Таким образом, гомеостаз, устойчивость экосистемы, оказывается явлением не статическим, а динамическим.

В результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первичной атмосферы; изменился химический состав вод первичного океана; образовалась толща осадочных пород в литосфере; на поверхности суши возник плодородный почвенный покров (также плодородны воды океана, рек и озер).

Вернадский объясняет парадокс: почему, несмотря на то, что общая масса живого вещества – пленка жизни, покрывающая Землю, – ничтожно мала, результаты жизнедеятельности организмов сказываются на составе и литосферы, и гидросферы, и атмосферы? Если живое вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его толщина составит всего 2 см. При такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т. е. весьма энергичного круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Масса живого вещества, соответствующая данному моменту времени, с трудом сопоставляется с тем грандиозным ее количеством, которое производило свою работу в течение сотен миллионов лет существования организмов. Если рассчитать всю массу живого вещества, воспроизведенного за это время биосферой, она окажется равной 2,4х1020 т. Это в 12 раз превышает массу земной коры.

На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы – это все породы органогенного происхождения. Наконец, свойства природных вод, соленость Мирового океана и газовый состав атмосферы определяются жизнедеятельностью населяющих планету существ.

Рассмотрим влияние средообразующей функции организмов на содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере. Напомним, что повышение концентрации СО2 в атмосфере вызывает «парниковый эффект» и способствует потеплению климата. Свободный кислород выделяется при фотосинтезе. Впервые на Земле массовое развитие фотосинтезирующих организмов – сине-зеленых водорослей – имело место 2,5 млрд лет назад. Благодаря этому в атмосфере появился кислород, что дало импульс быстрому развитию животных. Однако интенсивный фотосинтез сопровождался усиленным потреблением СО2 и уменьшением его содержания в атмосфере. Это привело к ослаблению «парникового эффекта», резкому похолоданию и первому в истории планеты (гуронскому) оледенению.

В наши дни накопление в атмосфере углекислого газа от сжигания углеводородного топлива рассматривается как тревожная тенденция, ведущая к потеплению климата, таянию ледников и грозящая повышением уровня Мирового океана более чем на 100 м. В этой связи следует отметить функцию захвата и захоронения избыточной углекислоты морскими организмами путем перевода ее в соединения углекислого кальция, а также путем образования биомассы живого вещества на суше и в океане.

Чистота морских вод – во многом результат фильтрации, осуществляемой разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном. Большинство из этих организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие частицы. Работа их настолько интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года. Байкал исключительной чистотой своих вод во многом обязан веслоногому рачку эпишуре, который за год трижды процеживает его воду.

Основу функционирования живого вещества составляет биотический круговорот веществ. Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных групп организмов:

1) продуцентов – зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и бактерий, способных к хемосинтезу, – они создают первичное органическое вещество;

2) консументов, потребляющих органическое вещество, – это растительноядные и хищные животные;

3) редуцентов (деструкторов), разлагающих мертвое органическое вещество до минерального, – это в основном бактерии, грибы и простейшие животные.

На восходящей ветви биотического круговорота, основанного на выполнении энергетической функции зелеными растениями, происходит аккумуляция солнечной энергии в виде органических веществ, синтезируемых растениями из неорганических соединений – углекислого газа, воды, азота, зольных элементов питания. Нисходящая ветвь биотического круговорота связана с потерями органического вещества. Важнейший процесс - дыхание растений, при котором до половины ассимилированного при фотосинтезе органического вещества окисляется до СО2 и возвращается в атмосферу. Второй существенный процесс расходования органического вещества и накопленной в нем энергии – это потребление растений консументами первого порядка – растительноядными животными. Запасаемая фитофагами с пищей энергия также в значительной мере расходуется на дыхание, жизнедеятельность, размножение, выделяется с экскрементами.

Растительноядные животные являются пищей для плотоядных животных – консументов более высокого трофического уровня. Консументы второго порядка расходуют накопленную с пищей энергию по тем же каналам, что и консументы первого порядка (растительноядные животные). Число трофических уровней, образуемых хищными животными, обычно не превышает трех-четырех, так как в связи с большими тратами энергии численность и биомасса животных на более высоких трофических уровнях становятся все меньше.

Каждое звено экосистемы поставляет в окружающую среду органические остатки (детрит), которые служат источником пищи и энергии для животных-сапрофагов, а главным образом для микроорганизмов – бактерий, грибов, актиномицетов и др. Завершающим этапом превращения органического вещества являются процессы гумификации и далее окисления гумуса до СО2 и минерализации зольных элементов, которые вновь возвращаются в почву и атмосферу, обеспечивая растение пищей.

Таким образом, биотический круговорот представляет собой непрерывный процесс создания и деструкции органического вещества. Он реализуется при участии представителей всех трех групп организмов: без продуцентов невозможна жизнь, поскольку лишь они производят основу жизни – первичное органическое вещество; консументы разных порядков, потребляя первичную и вторичную продукцию и переводя органическое вещество из одной формы в другую, способствуют возрастанию многообразия форм жизни на Земле; наконец, редуценты, разлагая органическое вещество до минерального, возвращают его к началу круговорота. Глобальные циклы миграции химических элементов не только связывают три наружные оболочки нашей планеты в единое целое, но и обусловливают непрерывную эволюцию ее состава.

biofile.ru

Средообразующая роль живого вещества — Мегаобучалка

Средообразующие функции живого вещества

Средообразующие функции живого вещества. Всю деятельность живых организмов в биосфере можно, с определенной долей условности, свести к нескольким основополагающим функциям, которые позволяют значительно дополнить представление об их пре­образующей биосферно-геологической роли.

В. И. Вернадский выделял девять функций живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную и другие. В настоящее время название этих функций несколько изменено, некоторые из них объединены. Мы приводим их в соответствии с классификацией А. В. Лапо (1987).

1. Энергетическая. Связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, рассеиванием. Эта функция - одна из важнейших и будет подробнее рассмотрена в разделе IV.4 - энергетика экосистем.

Энергетическая функция живого вещества нашла отражение в двух биогеохимических принципах, сформулированных В.И.Вернадским. В соответствии с первым из них геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению. Второй принцип гласит, что в процессе эволюции выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают геохимическую энергию.

2. Газовая - способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. В частности, включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем в цепи питания обусловливало аккумуляцию его в биогенном веществе (органические остатки, известняки и т. п.) В результате этого шло постепенное уменьшение содержания углерода и его соединений, прежде всего двуокиси (СО2) в атмосфере с десятков процентов до современных 0,03%. Это же относится к накоплению в атмосфере кислорода, синтезу озона и другим процессам.

С газовой функцией в настоящее время связывают два переломных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относится ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организмов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Это произошло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период в содержании кислорода связывают со временем, когда концентрация его достигла примерно 10% от современной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озона и образования озонового экрана в верхних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого функцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под слоем которой возможна была жизнь).

3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсификацией под влиянием живого вещества процессов как окисления, благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводорода, а также метана. Это, в частности, делает практически безжизненными глубинные слои болот, а также значительные придонные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.

4. Концентрационная - способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на несколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных организмов - в миллионы раз). Результат концентрационной деятельности - залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т. п. Эту функцию живого вещества всесторонне изучает наука биоминералогия. Организмы-концентраторы используются для решения конкретных прикладных вопросов, например для обогащения руд интересующими человека химическими элементами или соединениями.

5. Деструктивная - разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни - грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).

6. Транспортная - перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осу­ществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).

7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других функций). С ней в конечном счете связано преобразование физико-химических параметров среды. Эту функцию можно рассматривать в широком и более узком планах.

В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и под­держивают в относительно стабильном состоянии ее параметры практически во всех геосферах.

В более узком плане средообразующая функция живого вещества проявляется, например, в образовании почв. В. И. Вернадский, как отмечалось выше, почву называл биокосным телом, подчеркивая тем самым большую роль живых организмов в ее создании и существовании. Роль живых организмов в образовании почв убедительно показал Ч. Дарвин в работе «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей». Известный ученый В. В. Докучаев назвал почву «зеркалом ландшафта», подчеркивая тем самым, что она продукт основного ландшафтообразующего элемента - биоценозов и, прежде всего, растительного покрова.

Локальная средообразующая деятельность живых организмов и особенно их сообществ проявляется также в трансформации ими метеорологических параметров среды. Это прежде всего относится к сообществам с большой массой органического вещества (биомассой). Например, в лесных сообществах микроклимат существенно отличается от открытых (полевых) пространств. Здесь меньше суточные и годовые колебания температур, выше влажность воздуха, ниже содержание углекислоты в атмосфере на уровне полога, насыщенного листьями (результат фотосинтеза), и повышенное ее количество в припочвенном слое (следствие интенсивно идущих процессов разложения органического вещества на почве и в верхних горизонтах почвы).

8. Наряду с концентрационной функцией живого вещества выделяется противоположная ей по результатам - рассеивающая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насекомыми и т. п.

Важна также информационная функция живого вещества, выражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накапливают определенную информацию, закрепляют ее в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов.

В обобщающем виде роль живого вещества сформулирована геохимиком А. Н. Перельманом в виде «Закона биогенной миграции атомов» (В. И. Вернадского): «Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом...» В соответствии с этим законом понимание процессов, протекающих в биосфере, невозможно без учета биотических и биогенных факторов. Воздействуя на живое население Земли, люди тем самым изменяют условия миграции атомов, а следовательно, воздействуют на основополагающие геологические процессы.

megaobuchalka.ru

СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ И РЕКРЕАЦИОННАЯ РОЛЬ ЛЕСА

Презентацию подготовила: к.с.-х.н.,доцент Н.В. Беляева

СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ЛЕСА

Лес – это целостная совокупность лесных древесных и иных растений, почвы, животных, микроорганизмов и других природных компонентов, находящихся во взаимосвязи между собой и с внешней средой.

Схема разделения лесов по целевому назначению и категориям защитности в Российской Федерации, ст.10 Лесного кодекса РФ, 2007 г. (схема А.И. Жуковой)

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСОВ

ПОЧВОЗАЩИТНЫЕ ЛЕСА

•Почвозащиные (противоэрозионные) леса – относят к защитным.

переводят поверхностный сток во внутрипочвенный,

уменьшают степень промерзания почвы,

скрепляют почву корнями,

улучшают водно-физическиесвойства почвы,

предохраняют почву от размыва и смыва, так называемой водной эрозии,

предохраняют почву от обвалов, переноса ветром (ветровой эрозии).

защищают населенные пункты и земельные угодья от вредного влияния атмосферных факторов (ветров, температурных крайностей, снежных заносов).

Пескоукрепительные, полезащитные, снегосборные категории.

Оптимальный состав древостоя для спелых водорегулирующих лесов таежной зоны (по М.М. Орлову)

7Е2С1Б

•ель – задерживает снеготаяние,

•сосна позволяет накапливаться снегу,

•береза – обеспечивает наличие подстилки (опад)

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЛЕСА

•Эксплуатационные леса являются объектом выращивания высокопродуктивных насаждений с целью получения древесины.

Основные задачи:

1.наиболее полное и рациональное использование лесных ресурсов без потерь древесины на корню;

2.увеличение прироста древесины;

3.улучшение состава насаждений и качества выращиваемой древесины;

4.расширение площадей с высокопродуктивными, здоровыми насаждениями.

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Скороговорки про растения
• 
  Растения убийцы фото
• 
  Растения влажных субтропиков
• 
  Растение нимфея фото
• 
  Растение криптолепис бьюкенена
• 
  Растение которое стесняется
• Ооо мир растений
• 
  Однополые растения примеры
• 
  Нимфея растение фото
• 
  Нематоды растений размеры
• 
  Мир растений ооо