Вплив температури на життя лісових тварин

Вступ

Загальна площа лісових земель світу складає більше 4 млрд. га. Покриті лісом площі обчислюються в розмірі близько 3,8 млрд. га.

Майже на 1 / 3 суші земної кулі ростуть деревні і чагарникові породи. Розподілені вони по окремих районах світу нерівномірно. Ця нерівномірність пояснюється кліматичними умовами. У деяких районах лісо забезпеченістю досягає 200 га і більше на 1 чол. У Монголії на 1 чол. доводиться 10,5 га лісів, в Канаді - 22,2 га. Є країни (це відноситься до Близького Сходу, Північної Африці, Китаю, Південної Азії), де лісів дуже мало. У їх розподілі наголошується закономірність - у країнах з помірним кліматом, а також в екваторіальних районах світу лісистість звичайно висока; у північних холодних або сухих і жарких південних районах вона низька.

Тропічні ліси складають близько 1 млрд. га із загальним запасом деревини в них близько 125 млрд. м3. Їх особливістю є те, що майже протягом цілого року більшість дерев і чагарників поглинають вуглекислоту і поповнюють атмосферу киснем. Проте ці ліси стали інтенсивно вирубувати з метою задоволення попиту на деревину. При існуючих темпах вирубки знадобиться 15-20 років, щоб їх не стало. Якщо в 1960 р. населення використовувало 1,7 млрд. м3 деревини, то до 1980 р., коли населення збільшилося до 4,3 млрд. чол., Потреби в деревині обчислюють у 3,8 млрд. м3 деревини, а до 2050 р . запити лісозаготівельної промисловості досягнуто 4 млрд. м3, що значно перевищить річний приріст деревини в усіх лісах світу. Внаслідок цього більш очевидною стає завдання сучасного лісовідтворення, яка полягає у примноженні лісів і підвищення їх продуктивності, а також більш раціональне використання зрубаного лісу.

1. Ліси Росії

У нашій країні зосереджено понад 20% площі всіх лісів Землі і більше 23% загального запасу деревини. Державний лісовий фонд містить 1257,3 млн. га; покрита лісом площа становить 791,6 млн. га, не покрита-129,6 млн. га. Запас деревини дорівнює 84,1 млрд. м3, з них ресурси стиглої деревини оцінюються в 54,4 млрд. м3, що становить 67% усієї кількості деревини в лісах країни. Цінність лісів зумовлена їх кількісним складом: близько 73% лісонасаджень складається з цінних порід: модрини, сосни, ялини і кедра.

Особливе місце в лісовому фонді країни займають гірські ліси, загальна площа яких становить близько 37% загальної площі лісового фонду. Гірські ліси розосереджені по всій території країни. Значна частина їх виростає в Сибіру, на Далекому Сході, в Карпатах, на Кавказі і в інших районах. Вкрита гірськими лісами площа становить 231 Млн. га, з них основними лісо утворюючими породами зайнято більше 202 млн. га із загальним запасом, що перевищує 25 млрд. м3, з яких запас стиглих і перестійних насаджень понад 17,3 млрд. м3. У європейській частині Росії гірські ліси розташовані на площі 22 млн. га, з яких вкрита лісом площа становить понад 18 млн. га із загальним запасом близько 3 млрд. м3, в тому числі запас стиглих і перестійних насаджень близько 1,5 млрд. м3.

Середня лісистість по країні дорівнює 35,6%. Найбільшою лісистістю (%) мають такі райони: Східно - Сибірський-55, Північно-Західний - 51, Волго - Вятський - 46, Далекосхідний - 42, Уральський - 43, Центральний - 38. Лісистість у Росії дорівнює 44%, у Середній Азії лісистість від 3 до 7%.

2. Поняття про лісовий біоценозі

Лісовий фітоценоз відображає дуже важливі, але не всі ознаки і особливості лісу. Утворюючи сукупність рослинних компонентів в умовах певного середовища, він дає уявлення про ліс як про рослинному співтоваристві. Проте ліс співтовариство не тільки рослинна, але і біологічне - біоценоз, в який, крім рослин, входять також численні види тварин і мікроорганізмів.

Ліс, створюючи свою внутрішню структуру, створює разом з тим особливу біологічну обстановку для тваринного світу. Він зазначав, що в лісі не тільки рослини пристосовані одне до одного, але і тварини до рослин і рослини до тварин. І все це знаходиться під впливом зовнішнього середовища. Це взаємне пристосування всіх живих істот у лісі в тісному зв'язку з зовнішніми географічними умовами створює в цій стихії свій порядок, свою гармонію, свою стійкість і те рухлива рівновага, яке скрізь спостерігається в живій природі, поки в неї не втрутиться людина. Таке широке гуртожиток живих істот, взаємно пристосованих один до одного і до навколишнього середовища, отримало в науці - зоогеографії - вдала назва біоценози. Ліс є не що інше, як один з видів такої біоценози.

Різноманітний світ тварин і мікроорганізмів, будучи важливим компонентом лісу, грає велику роль в його житті, в що відбуваються в лісі біологічних процесах. Уявімо ділянку лісу площею 1 га. Це 500 - 1000 дорослих дерев, що утворюють найважливіший компонент лісу - деревостани з притаманними йому певними закономірностями будови і впливу на навколишнє середовище. Тут одночасно зростають сотні, тисячі, іноді й десятки тисяч примірників деревних сходів, самосіву, підросту, чагарників, сотні тисяч і мільйони особин трав'янистих рослин, мохів та лишайників. Але тут же живуть і багато сотень тисяч земляних і дротяних хробаків, мільйони ґрунтових мікроорганізмів, трильйони грибів, актиноміцетів, бактерій та інших мешканців лісу, серед яких численний загін комах, а також лісових звірів і птахів.

3. Ставлення тварин до температури

Температурний фактор впливає на будь-які процеси, що протікають в організмі. З чим це пов'язано, зрозуміти неважко. При температурі вище абсолютного нуля, тобто вище -273,15 градуси, молекули будь-яких речовин знаходяться у безперервному русі. Кінетична активність, або частота зіткнень молекул, в результаті яких відбувається їх руйнування або утворення нових, пропорційні абсолютній температурі. При підвищенні або зниженні температури на 10 градусів кінетична активність відповідно змінюється на 3 відсотки, а інтенсивність обміну речовин у два рази. Не дивно, що температурний фактор визначає життєву активність тварин. Це однаково стосується і фізіологічних процесів і всіх форм поведінки: від перетравлення їжі до рухової активності.

Ще порівняно недавно тварин прийнято було ділити на теплокровних, тобто вміють підтримувати температуру тіла на постійному рівні, і холоднокровних, чия температура пасивно слідує за температурою навколишнього середовища. Особливості терморегуляції величезного числа тварин не вкладаються в цю спрощену схему "

До теплокровних відносяться птахи та ссавці, хоча деякі з них вміють знижувати свою температуру до дуже низького рівня і можуть багато днів перебувати в такому "охолодженому" стані, а до холоднокровним всіх інших, хоча вони здатні довго підтримувати температуру тіла значно вище температури навколишнього середовища.

Холоднокровним тваринам, щоб зберігати високу активність, необхідно підтримувати температуру тіла на оптимальному рівні. Для мешканців тропічних лісів він досить високий: 25-35 градусів. Навіть теплий клімат екваторіальних лісів не гарантує його мешканцям можливості в потрібний момент мати необхідну температуру. Оптимум для жителів північних і гірських лісів може лежати в діапазоні 20-25 градусів або бути нижче. Але тут погодні умови дають ще менше можливостей його досягти.

Значно складніше теплокровних, так як діапазон температур, при яких вони можуть не тільки зберігати активність, але і саме життя, надзвичайно вузьке. У качкодзьоба і єхидни підйом життєвих сил відбувається при температурі тіла в районі 30, у сумчастих - 35, в інших ссавців 38, а птахам для цього потрібно близько 40-42 градусів.

Звідки тварини черпають тепло? Усі без винятку організми виробляють власне тепло, але його частка в тепловому балансі у теплокровних і холоднокровних тварин різна. Справа в тому, що будь-яка клітина в процесі звичайної життєдіяльності виробляє тепло, і її температура хоча б у незначній мірі перевищує температуру навколишнього середовища. Холоднокровним тваринам власного тепла не вистачає, і вони змушені запозичувати його у зовнішніх джерел, а теплокровні вміють виробляти більше тепла, ніж втрачають його в самі сильні холоди. Для збереження постійної температури тіла необхідні потужні "печі" і надійна термоізоляція. Теплокровні дбайливо, по-хазяйськи ставляться до виробленому тепла і даремно його не витрачають.

Температура тіла може залишатися постійною лише до тих пір, поки приплив тепла і його втрати рівні. Якщо тварина віддає в навколишнє середовище більше тепла, ніж виробляє, воно починає мерзнути. Але коли приплив зовнішнього тепла або його виробництво перевищує витрати, виникає небезпека перегріву. Теоретично для відновлення status quo існує дві можливості: змінити процес відтворення тепла або рівень тепловіддачі. Тварини використовують для цього десятки різних способів.

Фізіологія терморегуляції тісно пов'язана з кліматичними умовами середовища проживання і з іншими екологічними особливостями життя лісових мешканців. Фізіологічна екологія температурних адаптації - найважливіша частина тих пристосувань, які дозволили їм обжити будь-які райони Землі.

4. Вплив лісу на температуру

Розглянувши вплив лісу на надходить сонячну радіацію, встановивши, що радіаційний баланс лісу вище радіаційного балансу інших видів поверхні Землі, виявивши значення різних параметрів лісу у відображенні, поглинанні і пропусканні світлових променів легше уявити вплив лісу на температуру повітря і поверхні ґрунту. Роль лісу проявляється насамперед через вплив полога, який, відомо, може затримувати значну частину (до 99%) променевої енергії, що досягає в умовах відкритого місця поверхні ґрунту. У лісі енергія виявляється у формі випромінювання, температури усередині дерев, а також відчутного і прихованого тепла повітря. Полог лісу - діяльна поверхню, або, точніше, діяльну простір, в зоні якого проявляється і найбільшу нагрівання і найбільшу випромінювання. Таким чином, намет впливає на термічний режим повітря на різних рівнях: нижче полога, аж до поверхні ґрунту, над пологом і серед крон, тобто в самому запоні. Середньорічна температура повітря в лісі декілька нижче, ніж на відкрите місці. Різниця ця невелика і виражається частками градуса або трохи більше 1 ° С. При цьому найбільша різниця спостерігається на поверхні ґрунту.

Більш відчутно вплив лісу на температурні амплітуди. У лісі влітку прохолодніше (вдень), а взимку тепліше, ніж у полі, вночі в ньому тепліше, ніж на відкритому місці. Максимум цих відмінностей спостерігається влітку. Вплив лісового пологу позначається і на температурі ґрунту: вона прогрівається гірше, ніж у полі. У Бузулуцькому бору різниця температури ґрунту на глибині 50 см в лісі і в полі становить 7-8 ° С.

Тепловий режим у лісі, як і світловий, пов'язаний зі складом деревостану, його зімкнути, густотою, віком, ярусність насадження, а також типом лісу. У сосновому лісі в літній сонячний день тепліше, ніж у ялиновому. Густий зімкнутий ялиновий полог перешкоджає проникненню тепла в нижні шари повітря і до ґрунту. Розріджений ялинник в порівнянні з ним дає краще утеплення (у денні години).

Поверхня ґрунту, підріст і самосів деревних порід, інші лісові рослини під пологом лісу отримують менше тепла, але вони і випромінюють його менше, тобто менше охолоджуються в порівнянні з відкритим місцем. Тому породи, що бояться заморозків, знаходять під захистом полога сприятливе середовище. Світло тепловий режим позначається і на формуванні самих дерев - при різній обігріву стовбурів по-різному проявляється активність камбію, що в кінцевому рахунку позначається і на якості деревини.

Ліс дуже впливає на розподіл температури по вертикалі. Наведемо класичні дані Л.Ф. Рудовіца (1908), що досліджував температуру повітря в Бузулуцькому бору, де як об'єкт послужив невисокий (35 см), але густий сосновий молодняк. ліс тварина температура біоценоз

У денні години найвища температура повітря була на поверхні хвої і перевищувала на 17,3 ° С температуру ґрунту і на 8,8 ° С температуру повітря на висоті 40 см над хвоєю. Увечері зазначалося зворотне-найнижча температура була на поверхні хвої. Близькі результати були отримані потім В. Н. Оболенським при вивченні температур повітря в молодих культурах їли і дуба. Таким чином, поверхня хвої є поверхнею найбільшого нагріву (вдень) і найбільшого випромінювання (ввечері, вночі), тобто діяльної поверхнею. Значні дослідження лісового клімату, зокрема, вивчення теплового режиму по вертикалі в стиглих насадженнях, були проведені в 20-40-х роках цього століття німецьким ученим Р. Гейгером (1960). В подальшому і приймалося, що полог лісу виконує роль діяльної поверхні. Не всі спостереження з цього питання узгоджуються навіть в одних і тих же дослідників, але все ж переважають результати, що підтверджують наведене положення.

Дані підтверджують роль лісового пологу як діяльної поверхні. Однак у дорослому сформованому лісі поверхню полога знаходиться не на одній висоті, не становить горизонтальну площину. Тому питання представляється складним.

У просторі крон, як показав Р. Гейгер (1960), близько 12 год. спостерігається найвища і найбільш нестійка температура. Внизу, на висоті 3 м, в цей час спостерігається знижена однорідна температура. Р. Гейгер простежив хід змін температури на різних висотах у часі - від сходу сонця до заходу сонця і наступного сходу. У передранкові години в зоні крон дуба (на висоті 23 м) відзначалася найнижча температура, найвища - на поверхні лісової підстилки. Після сходу сонця починається прогрівання повітря, але не на поверхні крон, а в 4 м над ними і лише через 2 год. простір крон починає нагріватися. На вирівнювання температур і підвищення їх у зоні крон потрібно не менше 1 ч. Одночасно холодне повітря опускається вниз, туди ж, проникає і денне тепло. У другу половину дня хід температури залишається таким же, що і в ранкові години, але в зворотній послідовності. Великі поправки в цей хід вносить характер зімкнутості намету. Щільний зімкнутий полог крон вночі може затримувати холодне повітря над ними, а розріджене, навпаки, полегшувати опускання холодного повітря до поверхні підстилки, де і буде концентруватися найбільш низька температура, що збільшується випромінюванням самої підстилки. Бувають випадки, коли спостерігаються подвійні мінімуми температури - у кронах і на поверхні ґрунту.

Такий тепловий режим під пологом лісу. Але в лісі є галявини, прогалини, просіки, вікна. Ліс не зменшує амплітуди коливань температури повітря на лісових галявинах і прогалинах. Більш того, температура полян може настільки знижуватися вночі, що навесні і восени на них з'являються ранки, що не завжди буває у відкритій місцевості. У денні години повітря прогалин нагрівається сильніше, ніж під пологом. Тепловий режим прогалин залежить від їх величини, характеру навколишнього лісу і від рельєфу. У невеликих вікнах температурні амплітуди незначні і мало відрізняються від температурного режиму під зімкнутим пологом. За спостереженнями Данкельмана, при відношенні діаметра вікна до висоти навколишніх дерев, що дорівнює 2 і більше, виникає висока небезпека заморозка - утворюється так звана "морозобійних яма". При оточенні таких прогалин щільною стіною лісу, наприклад, двоярусним зімкнутим дерево стоєм з сосни в 1 і їли в 2-му ярусах, холодне повітря в прогалині застоюється і небезпека заморозків зростає. Якщо навколишнє насадження представлено одноярусними деревостанів, особливо з світлолюбних порід з високо очищеними від сучків стовбурами і при відсутності підліску, повітряні маси холодного повітря можуть розтікатися в ліс. При цьому відбувається більш інтенсивний повітрообмін і небезпеку утворення заморозків послаблюється. На галявині, у зниженні між горбистими, небезпека їх збільшується, а на вершині горбиста зменшується.

Зміни в мікроклімат ліси вносять також рубки, пожежі, пошкодження, завдані вітром, і т. д. При утворенні в лісі великий оголеною території температурний режим її наближається до режиму відкритого місця. У цих випадках треба розрізняти ділянки, віддалені від стін лісу і знаходяться по сусідству з ними. Своєрідним мікрокліматом, в тому числі термічним режимом, відрізняються узлісся. Своєрідність полягає перш за все в переході від клімату лісу до клімату відкритого місця і назад, відбуваються обмінні процеси. При цьому велике значення має експозиція узлісь.

Тепловий режим лісу позначається на водному балансі, на випаровуванні. Ліс влітку надає охолоджувальне вплив на навколишній ландшафт, а взимку є джерелом тепла. Нерівність лісового пологу посилює вертикальний повітрообмін, сприяє очищенню повітря.

Про порівняльному теплолюбний можна судити за географічним і едафічної ареалах, довжині вегетаційного періоду. Існує морозівська шкала з відбуваючи теплолюбний деревних порід: каштан, дуб, ясен, ільмових, граб, сосна, вільха, береза, ялиця, ялина, кедр, модрина. Вплив лісу на температуру повітря і ґрунту полягає головним чином у зменшенні амплітуди річних, місячних, добових коливань.

Середньорічну температуру ліс, як правило, знижує. Зменшуються приплив і витрата тепла в ґрунті. Влітку ґрунт сильніше охолоджується, восени важче віддає тепло і взимку залишається тепліше.

Висновок

Ліс являє собою природне єдність, складну систему з її взаємопов'язаними біотичними та абіотичними компонентами, систему живих організмів і їх поєднань з біологічно активним середовищем, систему, яку необхідно розглядати на різних рівнях, в кількох вимірах - і в просторі, і в часі, представляти не тільки в статиці, а й у динаміці. Головне об'єднуюча ланка в цій системі - деревостани як основний едифікатори лісового спільноти, органічно пов'язаний з навколишнім середовищем, від неї залежить і на неї впливає. Це не послаблює значення інших параметрів системи і наочно відображає найбільш істотні прямі і зворотні зв'язки. Хоча ще дуже багато що належить зробити для більш глибокого пізнання лісу як природної системи, вже досягнуте наукою дає певну можливість сьогодні, і тим більше завтра, спиратися на цю систему і розумно використовувати її в практиці лісівництва, особливо маючи на увазі багатоцільове призначення лісів. Системний комплексний підхід до лісових та іншим взаємодіючим з ними водних екосистем (біогеоценозів) набуває практичне значення для планового раціонального використання лісу та інших природних ресурсів на основі комплексних екологічних моделей. Системний підхід до лісу-це не тільки відображення сущого, тобто розкриття лісу таким, яким він є, але і належного - можливість встановлювати оптимальні параметри майбутнього лісу (оптимального для даних умов складу деревних порід, кращої якості деревини, високих рекреаційних властивостей і т. д.), спираючись на теорію оптимізації і використовуючи механізм саморегуляції лісу при господарського впливу на нього. Щоб повніше уявити ліс як природну систему і на цій основі вирішувати практичні завдання, необхідний докладний аналіз її окремих ланок, встановлення прямого і зворотного зв'язку явищ і перш за все взаємозв'язків лісу і умов зовнішнього середовища, змін лісу в часі.

Список літератури

1. Атрохін В. Г. Лісівництво та дендрологія: Підручник для технікумів .- М: Лісний. пром-сть, 1982, - 368 с.

2. Мелехов І.С. Лісознавство: Підручник для вузів. -М.: МГУЛ, 2002. -398 С.

3. Сеннов С. Н. Лісознавство і лісівництво: підручник для студ. вузів. - М.: Видавничий центр "Академія", 2008. - 256 с.

4. Сергєєв Б.Ф. Життя лісових нетрів. - М.: Молода гвардія, 1988. - 139 с.