Таежные экологические системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Местоположение экосистем

таежный экологический зональный геосистема

Таежные экологические системы занимают около 2/3 площади края, протягиваясь с севера на юг и с запада на восток, соответственно, на 1300 и более чем на 1000 км. Экологические системы сформированы в пределах западной части Средне-Сибирского плоскогорья и восточной части Западно-Сибирской равнины. Для таежных экологических систем типична хорошо выраженная сезонная контрастность термического режима с длительной зимой, относительно коротким умеренно теплым летом, избыточным увлажнением на протяжении большей части года. Характерный признак - господство хвойных лесов.

Долготные различия выражаются в наличии двух секторов - Западно-Сибирского и Средне-Сибирского с границей по долине Енисея. Нередко Средне-Сибирский сектор выделяют лишь как промежуточный между Западно-Сибирским и Восточно-Сибирским секторами. Западно-Сибирские бореальные ландшафты характеризуются типично континентальным климатом. Наряду с адвекцией атлантических воздушных масс важную роль играют воздействие холодного арктического воздуха (максимально весной и в начале лета) и влияние зимнего сибирского антициклона. Плоский рельеф низменных равнин Западной Сибири в сочетании с избыточным атмосферным увлажнением, с сильным сезонным промерзанием (а на севере с многолетней мерзлотой), с наличием водоупорных горизонтов в грунтах способствует поверхностному застою влаги, заболачиванию, заторфовыванию. Этот процесс имеет здесь колоссальные масштабы [3].

Таежные экологические системы среднесибирского сектора характеризуются резкоконтинентальным климатом (с наиболее низкими в северном полушарии зимними температурами), гидротермические условия к востоку от Енисея все более определяются преобладанием ярко выраженных антициклональных условий. Арктические воздушные массы становятся еще более важным климатообразующим фактором. Большое влияние на формирование климата оказывает возвышенный рельеф Средне-Сибирского плоскогорья. Он ослабляет или усиливает циркуляционные процессы, определяет изменчивость по территории составляющих радиационного и теплового баланса, нарушает хорошо выраженную на Западно-Сибирской равнине природную зональность. С другой стороны, выделяемые здесь горные ландшафты занимают сравнительно небольшую площадь, определяясь небольшими по площади участками платообразных возвышенностей, имеют простую схему высотной поясности и на региональные природно-климатические характеристики влияют в целом несущественно, Поэтому равнинные и горные бореальные ландшафты среднесибирского сектора рассматриваются совместно.

Особенности структуры

Растительность. Таежные экологические системы представлены многими видами лесов, как по разнообразию древесных пород, так и по структуре древостоя, по составу примесей подлеска, кустарникового и наземного ярусов. Но флористический состав тайги в целом небогат, набор эдификаторов ограничен, и на обширных площадях господствуют монодоминантные сообщества. Различают две основные группы лесов: темнохвойные и светлохвойные. Основу темнохвойных лесов составляют ель сибирская (Picea obovata), пихта сибирская (Abies sibirica), сосна кедровая (Pinus sibirica), светлохвойных - лиственница сибирская (Larix sibirica, L. dahurica), сосна обыкновенная (Pinus silvestris). Во многих местах к хвойным лесам примешиваются осина, несколько видов берез [7].

Темнохвойные леса более требовательны к влажности воздуха и постоянно умеренной влажности почв. Они не выносят слишком высокой континентальности, малоснежных холодных зим. Для них оптимальны суглинистые и глинистые почвы. Наиболее широкий экологический ареал из темнохвойных имеет сибирская ель, заходя на север далеко за Полярный круг. В Западной Сибири темнохвойные леса строго приурочены к речным долинам и приречным частям, к склонам гряд и холмов. Причина этого в плохой дренированности и заболоченности водоразделов. На Средне-Сибирском плоскогорье темнохвойные леса избирают речные долины или возвышенности, где создается местный более умеренный и одновременно влажный климат. Всходы и подрост ели и пихты плохо развиваются на открытых освещенных пространствах, поэтому на вырубках и гарях их сменяют длительно производные березняки и осинники.

Темнохвойные породы создают под своим пологом особую внутреннюю среду: значительное затемнение, более ровный ход суточных температур, замедленный теплооборот между почвой и нижним слоем воздуха. В силу этого сообщества темнохвойных лесов отличаются простой структурой. В типичных ельниках и пихтарниках подлесок отсутствует. Значительно лучше развит травяно-кустарничковый ярус, для которого характерны сравнительно немногие мезофильные травы и кустарнички - мезофиты с широкими ареалами (кислица, майник, грушанка, плаун, брусника и др.). Другим структурным типом темнохвойных лесов являются леса с хорошо развитым покровом из зеленых мхов, часто подавляющим травы и кустарнички. В заболоченных местообитаниях появляются сфагновые мхи. Моховый покров способствует застою влаги, ухудшению аэрации, отрицательно влияет на возобновление деревьев, подавляет рост трав и кустарничков [8].

Светлохвойные леса представлены лиственничниками и сосняками. Они чаще занимают малоплодородные песчаные, щебнистые, даже скальные субстраты, заболоченные почвы. Лиственничные леса - господствующий «зональный» тип среднесибирской тайги. В западной половине таежной зоны распространена Larix sibirica, в восточной - L. dahurica. Даурская лиственница распространена в районах с резкоконтинентальным климатом, она очень нетребовательна к теплу, хорошо приспособлена к существованию на холодных и заболоченных почвах с близкой к поверхности многолетней мерзлотой. Корневая система преимущественно поверхностная. Многолетняя мерзлота является дополнительным фактором, препятствующим развитию других древесных пород. Сибирская лиственница предъявляет значительно большие требования к плодородию почвы и к гидротермическому режиму субстрата, основная часть ее ареала лежит за пределами области сплошной многолетней мерзлоты.

На больших площадях края лиственницы образуют чистые древостой без значительной примеси других древесных пород. Там, где экологические условия допускают развитие других пород, лиственницы не всегда уживаются с ними по причине слабой конкурентной способности и светолюбия. Это ограничивает возможность их развития с темнохвойными деревьями. Елово-лиственничные древостой характерны для северной тайги Западной Сибири, чему способствует редкостойность этой тайги. Более закономерно сочетание в Средней Сибири лиственницы с сосной.

Лиственничные леса характеризуются небольшой сомкнутостью (иногда парковые леса) с хорошей освещенностью под пологом. В этих лесах нередко развит подлесок. В северной тайге он представлен ерниками, ольховником, кустарниковыми ивами. В кустарничковом ярусе наиболее широко распространены багульник, голубика, брусника, из трав - осоки, вейник и др. Мохово-лишайниковый покров развит повсеместно, но по сравнению с темнохвойными лесами роль его меньше. Типичные зеленомошные лиственничные леса, по сравнению с травяно-кустарничковыми, занимают меньшую площадь [7].

Сосновые леса широко распространены в тайге на песчаных грунтах (к западу от Енисея), на вулканических породах. Сосна обыкновенная является породой быстрорастущей, светолюбивой, нетребовательной к теплу и влаге, к почвенным условиям, произрастая и на очень сухих, и на весьма влажных почвах, в пределах торфяников и торфяно-болотных местообитаний. Однако она не выдерживает многолетней мерзлоты, избегая мест с маломощным деятельным слоем и встречаясь только в районах с островной «вечной» мерзлотой. Структура таежных сосняков, как правило, простая. Травяно-кустарничковый покров сравнительно беден и представлен малотребовательными к богатству почвы видами. Наиболее характерными видами являются кустарнички; вереск, черника, брусника, голубика, вороника. Сухим соснякам присущ лишайниковый покров из кладоний и цетрарий, более влажным - зеленомошный, заболоченным - сфагновый. В последнем случае хорошо выражен ярус болотных кустарничков - багульник, подбел, Кассандра и др.

Один из наиболее характерных процессов таежной зоны - заболачивание. Тенденция к заболачиванию в условиях избыточного увлажнения характерна для хвойных лесов с их мощным влагоемким моховым покровом. Кроме того, многие болота возникают как конечное звено естественной эволюции озер. В некоторых таежных ландшафтах, в частности западно-сибирских, болотные системы часто составляют свыше половины всей площади. Между болотными и лесными геосистемами существуют сложные динамические отношения (наступание лесов на болота, и наоборот). Существует обширная промежуточная группа лесоболотных урочищ (заболачивающиеся и заболоченные леса долгомошной и сфагновой групп). Важнейшие особенности таежных болот - обильное застойное увлажнение и нарастание торфа. Для болотных местообитаний характерны высокая насыщенность влагой, недостаток кислорода, пониженная теплообеспеченность и слабое проникновение тепла в торфяную толщу, бедность азотом и зольными элементами, кислая среда. В растительном покрове болот известны кустарники (березы, ивы и др.), кустарнички, много осок, пушицы и др. Главные ценозообразователи болотной растительности мхи, преимущественно сфагновые, реже бриевые и печеночники. Особенно типичными для таежных ландшафтов являются верховые сфагновые болота с более или менее развитой грядово-мочажинной структурой [7].

В таежных ландшафтах отчетливо проявляется как зональная дифференциация, так и секторность. Отражением внутренней широтнозональной дифференциации является деление тайги на три подзоны (и три подтипа ландшафтов): северо -, средне - и южнотаежную. По степени континентальности выделяются западносибирские и среднесибирские таежные ландшафты. Кроме того, западная (приенисейская) периферия среднесибирской тайги может быть выделена в особый переходный подсектор - Центральносибирский, или Ангаро-Енисейский, где еще сказывается влияние природы Западной Сибири: здесь значительно более влажный климат и более мощный снежный покров, чем в остальной части Среднесибирского плоскогорья; в лесах существенную роль наряду с сибирской лиственницей играют темнохвойные породы. Восточная граница этого подсектора приблизительно совпадает с границей между ареалами сибирской и даурской лиственниц и сильно смещается на восток по мере движения к югу. В северной и средней тайге она расположена недалеко от Енисея, на юге уходит к Байкалу, охватывая практически всю южную тайгу.

Северные экологические системы еще во многом близки лесотундровым (эта близость усугубляется восточнее Енисея горным рельефом). В Западной Сибири развиты редкостойные (лесистость менее 50 %) лиственничные кустарничково-моховые и кустарничково-лишайниковые леса с примесью ели на суглинистых почвах. К югу, по мере исчезновения сплошной многолетней мерзлоты, лиственница вытесняется на песках сосной, на суглинках преобладают лиственнично-елово-кедровые леса. Они также редкостойны и имеют кустарничково-лишайниковый покров. Широко развиты травяно-кустарничково-лишайниково-моховые плоско- и крупнобугристые болота (заболоченность около 50 %). На буграх кустарнички (брусника, карликовая березка, багульник), морошка, бриевые и сфагновые мхи, в мочажинах - осоки, пушицы, сфагновые мхи. Мощность торфов от 1-2 м до 3-5 м на юге подзоны. В приенисейской правобережной полосе появляются еловые редкостойные леса с карликовой березкой, с кустарничково-лишайниково-зеленомошным покровом [8]. Далее к востоку в подзоне северной тайги (плато Путорана, Сыверма) начинают преобладать горнотаежные лиственничные леса с Larix sibirica, с участием Picea obovata, Pinus sibirica, Betuia exilis, В middendorffii, Duschekia fruticosa, а в кустарничковом ярусе - багульника, голубики. Вверх по склонам леса редеют и мельчают, превращаясь в подгольцовые редколесья, на западе - с примесью темнохвойных пород. С высоты 480-500 м в западной части и с 650-700 м в восточной части леса переходят в пояс кустарников (ольха, березы древовидные) и горных тундр. На востоке, в условиях относительно равнинного рельефа развиты редкостойные лиственничные кустарничково-моховые и кустарничково-лишайниковые леса с Larix dahurica, местами с Picea obovata. Болота в этой части подзоны также относятся к бугристым.

Среднетаежные экологические системы разнообразнее, чем предыдущие. Богаче видами и гуще леса и кустарниковой ярус. В Западной Сибири в зависимости от субстрата, рельефа, увлажнения развиты елово-кедровые и кедрово-еловые травяно-кустарничково-зеленомошные и сосновые кустарничково-зеленомошные и лишайниковые леса. К югу в темнохвойных лесах возрастает роль таежного мелкотравья и появляется примесь пихты, а к северу лиственницы. В травяно-кустарничковом ярусе обычны брусника, черника, линнея северная, хвощ лесной, папоротник, плауны, черемша, кисличка. Преобладают зеленые лесные мхи, но в заболоченных местах появляются сфагновые мхи. Сосняки-зеленомошники тяготеют обычно к речным долинам и склонам увалов. Их моховый и травяно-кустарничковый покров состоит из обычных лесных гипновых мхов с большим участием брусники. В более пониженных местах развиваются багульниково-черничниковые зеленомошники, а на заболоченных землях распространены сфагновые сосняки. На повышенных элементах рельефа, на песках широко развиты лишайниковые сосняки (боры-беломошники) с участием кладониевых, цетрариевых лишайников, с пятнами шикши, толокнянки, брусники [7]. Многочисленные болота относятся к группе выпуклых сфагновых грядово-мочажинных и грядово-озерковых верховых болот, местами с кедром, сосной. На Среднесибирском плоскогорье лиственничная горная тайга в пределах севера среднетаежной подзоны сменяется к югу горнотаежными кедрово-еловыми и пихтово-еловыми лесами с травяно-кустарничково-лишайниково-зеленомошным покровом. Высотная поясность проявляется уже с высоты 450-500 м, леса становятся редкостойными, с низкими стволами и нередко с флагообразными формами крон. Чем западнее, тем чаще в лесах встречается примесь пихты, а к югу все больший удельный вес занимают сосна и кедр. В среднетаежной подзоне значительно дальше к востоку (до 450 км от Енисея), чем в северной тайге, проникает сибирская лиственница. На востоке получают развитие лиственничные кустарничково-зеленомошные леса (даурская лиственница). Южная граница последней доходит почти до Подкаменной Тунгуски. Имеется примесь сосны, кедра, ели, встречаются сосновые кустарничковые-зеленомошные и лишайниковые леса. Здесь же широко развиты ерники - кустарниковые сообщества с Betula humilis, В. exilis в сочетании с сфагновыми болотами.

Для южнотаежной подзоны в Западной Сибири характерны темнохвойные еловые, пихтово-еловые и кедрово-елово-пихтовые, елово-пихтовые травяно-кустарничковые и травяные с мозаичными зеленомошным покровом леса. В травяно-кустарничковом ярусе ведущая роль принадлежит таежному мелкотравью. В качестве обязательного элемента присутствуют представители таежного высокотравья и разнотравья (вейники, борец высокий, василистник малый, подмаренник северный и др.). Обычен густой подлесок из рябины, бузины, ольховника, смородины. Ближе к Енисею и на правобережье Енисея преобладающими являются сосновые и сосново-лиственничные леса. Имеются массивы кедрово-елово-пихтовых и мелкотравных лесов. Под пологом лесов сплошные покровы мхов почти отсутствуют. Значительно сокращаются по сравнению с предыдущими подзонами площади ерников. Обычны примеси березы, осины, а в горных условиях - кедра, ели. Сосновые леса образованы одной сосной или чаще имеют примесь лиственницы сибирской [7]. В подлеске встречаются шиповник, ольховник, жимолость, таволга, можжевельник. В кустарничковом ярусе преобладают брусника, голубика, иногда черника. Хорошо развиты травы (вейник, овсяница, прострел, осоки и др.).

Помимо типичных таежных экологических систем, на юге выделяются в виде узкой полосы подтаежные экологические системы. Для них характерны коренные осиново-березовые леса (Populus tremula, Betula pendula) с хорошо развитым злаково-разнотравным покровом и с участием представителей таежного мелкотравья. Эти леса чередуются с участками суходольных лугов. В травяном покрове обильны вейники, осоки, кипрей, борщевик, дудник, мятлик луговой, кровохлебка, подмаренник северный, костяника, прострел, папоротник и др. По долинам рек развиваются ивовые сообщества. Наряду с березовыми лесами встречаются сосновые травяные, кустарничково-травяные, лишайниковые ассоциации.

В пределах западносибирской южной тайги и подтайги встречаются и верховые, и слабо облесенные низинные болота. Особенно широко распространены осоково-гипновые болота с низкими плоскими грядами, с редкими березами, с топкими мочажинами. Имеются отдельные массивы рямов - резко выпуклых верховых сосново-сфагновых болот с кустарничками.

Животный мир. Многочисленные типы леса, наличие болот, лугов, рек и озер, гарей и вырубок, многообразный рельеф определяют обилие экологических ниш животных. Убежищами являются травы и кусты, корни и кроны деревьев, их дупла и кора, завалы, буреломы, каменные россыпи. Тайга обеспечивает животных разнообразным питанием. Семена (в первую очередь хвойных деревьев), хвоя, ветки, лишайники доступны в любое время года. Поэтому растительноядные виды зимой питаются не травами, а веточными кормами (лось, заяц). В теплое время рацион дополняется травами, листьями, ягодами и грибами. Основные пищевые запасы расположены в тайге ярусно. Это обеспечивает и соответствующее в основном двухъярусное расселение [1]. Значительная часть животных, насекомых, некоторые птицы (рябчик, глухарь, белая куропатка) обитают на земле. В кронах деревьев живет большинство птиц, белка и др. Стволы служат местом обитания насекомых, дятлов и других птиц, а в дуплах - синиц, пищух, белок, бурундуков. Немаловажную роль играет снежный покров, дающий защиту от морозов многим грызунам, птицам (зайцы-беляки, тетеревиные).

По сравнению с лесотундровой фауна тайги более оседлая, хотя для образа жизни животных характерны сезонность и резкое снижение активности зимой. Но сезонные смены по сравнению с тундрой невелики. Здесь даже многие птицы остаются на зимовку, в том числе почти все куриные, вороновые, дятлы, синицы и др.

При общей оседлости животных позвоночным присущи миграции из одних урочищ и ландшафтов в другие в связи с размножением, изменчивостью урожайности кормов и последовательностью их поспевания. Наблюдаются сильные многолетние колебания численности животных.

В зимний период передвигаться по рыхлому снегу помогают некоторым животным широкие лапы, волосяной покров (росомаха, рысь, заяц), а также длинные ноги у копытных. Зимой некоторые млекопитающие делают запасы на зиму (полевка-экономка, белка, бурундук), другие впадают в спячку (бурый медведь) [1].

В тайге обитает около 90 видов млекопитающих, около 250 видов птиц, т.е. по сравнению с тропическими лесами фауна беднее. Однако по числу представителей каждого вида, плотности их расселения и по практической ценности тайга один из богатейших ландшафтных типов. Здесь мало стадных наземных животных (зимой заходят только северные олени, волки), относительно мало землероев, поскольку в тайге существует много укрытий другого типа (дупла, упавшие деревья). Многие виды являются характерными не только для таежных ландшафтов. С этой позиции в териофауне тайги выделяют несколько групп. Эндемичными таежными животными, по Н.А. Бобринскому, являются лось, соболь, росомаха, а также лесной лемминг, красно-серая полевка. Ряд таежных животных распределены в разной степени и за пределами таежных ландшафтов. Это белка, бурундук, колонок, заяц-беляк, северный олень, бурый медведь, рысь, косуля, горностай, ласка, лисица, таежные птицы - рябчик, глухари, несколько видов сов, трехпалый и черный дятлы, кукша, кедровка, снегирь. В отличие от тундры, очень значительный процент орнитофауны составляют воробьиные.

По данным зоогеографов, долина Енисея является важнейшей фаунистической границей в пределах Палеарктической подобласти Голарктики. Фауна Средней Сибири более древняя, чем западносибирская. Только здесь распространены кабарга, пищуха северная, снежный баран (плато Путорана), марал, эндемичные землеройки [8].

Между таежной растительностью и животным населением существуют сложные трофические и другие взаимодействия. Вегетативными частями деревьев и кустарников кормится большинство растительноядных позвоночных (лось, косуля, зайцы, некоторые полевки, северная пищуха, тетеревиные птицы, в значительной мере также медведь, белка, лесные мыши). Основные потребители семян и плодов деревьев и кустарников - белка, бурундук, кедровка, отчасти хищники (медведь, соболь) и насекомоядные (землеройки, сойки, синицы и др). Большая часть урожая семян хвойных уничтожается птицами, а также грызунами и насекомыми. Плоды ягодных кустарников, грибы, мхи и лишайники служат кормом для многих животных.

Хотя в целом доля поедаемой фитомассы в тайге ничтожна по сравнению со степью и даже с тундрой (видимо, менее процента от ежегодного прироста), роль фитофагов существенна. Часть из них сильно повреждает подрост древесных пород (лоси, медведи), большой ущерб наносят насекомые-вредители (сибирский кедровый шелкопряд). С другой стороны, деятельность некоторых фитофагов положительно влияет на таежную растительность. Запасы кедровок и бурундуков обеспечивают восстановление кедровых лесов. Медведь, глухарь, рябчик способствуют возобновлению ягодных кустарничков.

Значение других трофических групп позвоночных более скромное. В частности, хищники перерабатывают до 40 % биомассы фитофагов; многие насекомоядные снижают численность вредных насекомых. Почвенным беспозвоночным-сапрофагам принадлежит важная роль в разложении органического вещества и в биологическом круговороте. Они существенно влияют на физико-химические свойства почвы. В целом вторичная продукция в 100 раз меньше первичной и на 90 % формируется за счет потребителей мертвого органического вещества - сапрофагов. По разнообразию и массе микроорганизмов тайга сильно уступает суббореальным ландшафтам (наиболее богата ими подстилка вторичных березовых лесов, а из хвойных - лиственничников), тем не менее, они выполняют ответственные функции по разрушению соединений, усвояемых высшими растениями (в том числе фиксация азота клубеньковыми бактериями), насыщению почвенного воздуха углекислотой и т.д. [1]

Ключевое звено в функционировании лесов - взаимодействие растительности с другими географически ми компонентами. В процессе адаптации к специфическим условиям бореальной среды таежная растительность выработала свойства, позволяющие ей оказывать мощное обратное воздействие на среду и в значительной степени трансформировать ее. В первую очередь, это способность создавать и накапливать большую фитомассу. Согласно В.В. Пономаревой, распространение лесов - результат не высокой потребности во влаге (это, по сути, вторичное свойство леса), а приспособления к элювиальным условиям, т.е. к вымытости из почвы элементов минерального питания как следствия избыточного увлажнения. Гигантский рост деревьев и их долговечность-реакция на интенсивный вынос элементов зольного и азотного питания, позволяющая растениям накапливать необходимые запасы элементов - биофилов в живом веществе. При этом питательные вещества могут нередко извлекаться с значительных глубин, что позволяет создавать определенное плодородие почв на бедных материнских породах. Минеральные вещества возвращаются с опадом на поверхность почвы, в результате аккумулируется подстилка - как собственный источник питания. Таким образом, лесу присущ более или менее автономный тип зольного и азотного питания. Этому соответствует поверхностное распределение сосущей корневой системы. Вечнозеленые формы, микотрофность - также приспособительные свойства к экстраэлювиальным условиям.

Приспособленность хвойных деревьев к скудному минеральному (в особенности азотному) питанию, непрерывность смен поколений деревьев (при среднем возрасте еловых лесов около 160-200 лет), способность восстанавливаться после вырубок и пожаров (через промежуточные сукцессии мелколиственных пород), возможность переносить длительный холод - все это обеспечивает относительную саморегуляцию и устойчивость таежных лесов. Резкие гидротермические аномалии внешнего происхождения ослабляются лесом, поскольку он их трансформирует, создавая свою внутреннюю среду. Так, в таежном лесу выравнивается ход температуры, сокращаются ее экстремумы, ослабевают заморозки, уменьшается отдача почвой тепла приземным слоем воздуха. Под пологом леса повышается концентрация СО₂, уменьшается запыленность, сокращается прямая и рассеянная радиация (на 80-90 %), резко сокращается скорость ветра, более равномерно распределяется снежный покров и т.д. [2]

Воздействие таежных геосистем на среду через газовый, водный, минеральный обмен имеет в целом региональное и даже глобальное значения. Леса поддерживают кислородный баланс атмосферы. Структура водного баланса претерпевает в лесах существенные изменения: значительная часть осадков задерживается кронами деревьев (до 35% в ельниках); испарение превращается в продуктивный процесс - транспирацию, которая обеспечивает создание биомассы; поверхностный сток резко уменьшается; избыток осадков фильтруется в почвогрунты, пополняя запасы грунтовых вод и тем самым увеличивая подземное питание рек. Общую величину стока лес существенно не изменяет, однако он выполняет водорегулирующую функцию путем сокращения поверхностного стока и тем самым объема весеннего половодья, растягивания процесс снеготаяния и пополнения меженного стока за счет дополнительного грунтового питания.

Общие закономерности структуры таежных геосистем определяются, по сравнению с тундровыми и степными геосистемами, преобладанием живого органического вещества над мертвым. В структуре мортмассы более 50 % составляют растительные остатки (сухостой, валежник, ветошь, подстилка, отмершие корни), содержание почвенного гумуса около 40% и менее. Структура живого органического вещества определяется доминированием растений (более 99 %), доля животных, в подавляющей части беспозвоночных (фитофаги, сапрофаги, зоофаги), микроорганизмов и простейших менее 1 %. Отметим общие закономерности биологической продуктивности таежных геосистем. Запасы фитомассы и продукции снижаются с юга на север и с запада на восток, а также в заболоченных лесах по сравнению с плакорными. В структуре фитомассы резко доминируют одревесневшие многолетние органы (древесины 54-83 %), далее следуют подземные органы и лишь потом зеленые ассимилирующие части растений (1-13 %). С севера на юг значение первых повышается, а вторых - понижается. Доля зеленых частей максимальна для темнохвойных пород, а минимальна для лиственниц. Доля древесины у всех типов лесов возрастает от кустарничково-зеленомошных и зеленомошных к травным и заметно уменьшается в заболоченных лесах. Доля мхов (для лиственничников) максимальна в северной тайге (около 70 %), уменьшаясь в южной тайге до 6 %. В сосняках доля мхов сильно уменьшается в зависимости от их типа (20-30 %). В заболоченных лесах значение мхов увеличивается до 80 %. Запасы мертвой органической массы уменьшаются с севера на юг, наибольшие они в торфяных болотах Западной Сибири [8].

В структуре годичной продукции таежных геосистем доминируют зеленые ассимилирующие органы (25-75 %) либо древесина (14-57 %). В менее производительных лесах в продукции превалируют зеленые органы растений, в более производительных - древесина. Но для разных типов лесов закономерности изменения структуры продукции зависят не только от зонально-секторных условий, но и от фациальности, характера древесных пород. Так, в темнохвойных лесах и лиственничниках по всей территории доминируют зеленые ассимилирующие органы. В продукции сосняков во всех подзонах (исключая северную тайгу) превалирует древесина. В заболоченных лесах в продукции практически всегда превалируют зеленые части растений (50-63 % продукции).

Соотношение между продукцией и фитомассой в таежных ландшафтах колеблется в узких пределах (3-5 %), возрастая к югу. Это указывает на закрепление органического вещества в многолетних одревесневших органах. Между мортмассой и фитомассой соотношение наибольшее в лиственничниках северной тайги (в среднем 0,6), уменьшаясь к югу до 0,2. Это - свидетельство увеличения в том же направлении скорости разложения растительных остатков. Еще более выразительно географическое распределение величины соотношения между мортмассой и продукцией. Этот показатель определяет скорость трансформации (разложения) ежегодно отмирающих надземных и подземных органов. Максимальные величины этого отношения характерны для северной тайги, а также для лиственничников. Меньшие скорости разложения для последних обусловлены бедностью их опада азотом и зольными элементами. Отношения запасов мортмассы к фитомассе и к продукции в заболоченных лесах намного больше, чем в незаболоченных лесах ввиду торфонакопления и заторможенности разложения растительных остатков [4].

Продукционные процессы в таежных ландшафтах достаточно высоки, их скорость в 5-6 раз превосходит процессы в тундре, они даже выше, чем в широколиственных лесах. В южной тайге процессы создания новой фитомассы составляют около 28 мг/гсутки. Деструкционные процессы в тех же ландшафтах (по количеству растительных остатков, поступающих в разложение) составляют 0,7 мг/гсутки, в 1,5-2 раза превышая скорость деструкционных процессов в тундре.

В таежных ландшафтах часть химических элементов выпадает из биогенного круговорота, в почве создается дефицит элементов минерального питания растений. Этот дефицит в какой-то мере компенсируется поступлением элементов с атмосферными осадками, с влагой, стекающей с крон и стволов деревьев, с пылью, за счет выветривания пород субстрата.

В целом масштабы внутреннего биогенного круговорота элементов в таежных геосистемах превосходят внешнюю миграцию (т.е. как приход элементов извне, так и вынос их за пределы ландшафта). Часть из элементов ежегодно выпадает из круговорота и аккумулируется в приросте, в иллювиальных горизонтах почв. На болотах в торфе накапливается 10-20 % от ежегодно продуцируемой биомассы, что обеспечивает прирост торфа на 0,3-0,9 мм. В торфе круговорот N, Р, К, Са замедлен из-за дефицита кислорода, высокую подвижность приобретает Fe.

Использование живых и неживых ресурсов системы

Земли лесного фонда составляют 57937,3 тыс. га (80 % площади земель края на 1 января 2001 г.). Эти площади постоянно увеличиваются за счет неиспользованных земель, занятых лесами на территории с/х предприятий, передачи земель промышленности и транспорта, которые временно были заняты при добыче полезных ископаемых и строительстве линейных сооружений. Эта категория земель включает лесные земли - 50702,2 тыс. га (покрытые лесами 48961 тыс. га, непокрытые лесами 1741,2 тыс. га); сельскохозяйственные угодья - 141,6 тыс. га; земли, занятые под водными объектами, - 490,5 тыс. га; под болотами - 1205,4 тыс. га и прочие земли - 5344,4 тыс. га. [4]

Влияние на лесные ресурсы оказывают природные и антропогенные факторы. Так, сплошные рубки с 1987 по 1993 гг. проводились на площади около 1 млн. га в год. Влияние пожаров крайне ощутимо и с 1984 по 1992 гг. проявлялось на 1,6 млн. га ежегодно. Совокупный эффект, по оценкам на 1996 г., составил 26,5 млн. га погибших лесов. И надо отметить, что 99 % из них приходится на Сибирь и Дальний Восток. Одна лишь вспышка массового размножения сибирского шелкопряда в Восточной Сибири (1994-1996 гг.) привела к поражению 0,7 млн. га ценных хвойных насаждений, включая 0,3 млн. га уже погибающих деревьев. Площадь земель лесного фонда Красноярского края на 1 января 2001 года была равна 62,3 млн. га, что составляет 5,6 % от общероссийской и 1,2 % от мировой: в ведении государственной лесной службы края находится 58,4 млн. га. Из них площадь земель, покрытых лесной растительностью равна 49 млн. га (6,8 % от российской) не покрытые лесной растительностью составляют 2,8 млн, га (5 %), нелесные земли 6,6 млн. га (11 %). Запасы древесины в крае составляют 7,4 млрд. мЗ (9,8 % от российских и 2,5 % от мировых) из них хвойных - 6,1 млрд. м³. Запас спелых и перестойных насаждений - 5 млрд. м³, из них хвойные - 4,1 млрд. м³. Равнинный мерзлотно-таежный и горный мерзлотно-таежный округа имеют площадь лесного фонда 25,7 млн. га (44 % от краевой площади лесного фонда). Пригодные для эксплуатации леса занимают лишь 17,2 %, и фактически размер лесопользования составляет 0,34 млн. м³. Это около 6 % от величины отпуска леса по краю. Леса третьей группы занимают 79 % лесопокрытых площадей. В этих округах расположены все притундровыелеса края (2,4 млн. га) и свыше 47 % запретных лесов, защищающих нерестилища ценных промысловых рыб. Лесной фонд равнинного южно-таежного округа составляет 32,4 % от соответствующей величины по краю, имеет высокий процент лесных земель (96,6 %), а доля лесов, возможных для эксплуатации, составляет 81 % от земель, покрытых лесной растительностью. [9]

Водные ресурсы Красноярского края в настоящий момент превышают потребности населения в питьевой воде, и организация водоснабжения подземными водами является благоприятной.

Суммарная площадь кедровых лесов в крае составляет 77,8 тыс. км². Самые продуктивные площади находятся в южно-таежной подзоне и низкогорном (черневом) поясе Алтае-Саянской горной области. Среднепродуктивные кедровые леса расположены в горно-таежном поясе гор Западного и Восточного Саян и в подзоне средней тайги Средне-Сибирского плоскогорья. Кедровые насаждения с низкой продуктивностью находятся на верхнем пределе распространения кедра в горах, в северо-таежной подзоне и в зонах с бедными холодными и избыточно увлажненными почвами с плохой аэрацией.

Биологический ресурс орехов равен для края 151 тыс. т. Эксплуатационный ресурс равен примерно половине биологического, а вторая половина связана с естественными потерями семян. Транспортная доступность уменьшает эксплуатационный ресурс до 27 тыс. т в год. За период 1984-1992 гг. по данным Государственного комитета статистики среднегодовая величина заготовки ореха в крае составила лишь 740 т.

Дикорастущие ягоды. В Красноярском крае по ценности и объемам промышленной заготовки лидирует брусника, далее черника, клюква, голубика. Доля остальных ягод составляет менее 10% сбора. Брусника является ценным пищевым и лекарственным сырьем. Ареал ее распространения занимает почти все природные зоны края. Средняя урожайность - 193 кг/га. Ареал черники включает тундру, лесотундру, равнинную лесную зону и Саянскую горную тайгу. Средняя урожайность - 135 кг/га. Черника более требовательна к экологическим условиям. Клюквенный ареал занимает торфяные болота тундры и лесотундры, заболоченные таежные сфагновые типы леса. Средняя урожайность клюквы - 134 кг/га. Ареал голубики включает верховые торфяные болота тундры, лесотундры, сырые хвойные и лиственные таежные леса, субальпийские кустарники, увлажненные, сырые и болотистые почвы. Средняя урожайность - 263 кг/га. [5]

Грибы. В Красноярском крае около 40 видов съедобных грибов. Грибоносная площадь обычно занимает около 10% лесопокрытой территории. Сбор грибов зависит от транспортной доступности. Биологический урожай грибов определяется природной зоной, ландшафтными особенностями, типами лесов, погодными условиями. Биологический ресурс съедобных грибов равен произведению грибоносной площади на биологический урожай. Величина хозяйственного урожая с учетом повреждаемости грибов червями и насекомыми равна 50 % от общего урожая.

Лекарственные растения. Флора Красноярского края состоит из более 2000 видов растений, которые включают сибирские, монгольские, забайкальские, тундровые, альпийские и реликтовые европейские формы. Из них 100 видов являются лекарственными и 58 применяются в народной медицине, остальные слабо изучены, но широко используются в народной медицине. Итого в крае в промышленном масштабе возможна заготовка 50 видов растений, однако ресурсы ряда из них уже истощены. Вызывают беспокойство ресурсы сохранившихся видов. В целом по фаю возможна заготовка в сухом виде около 373 тонн. Наиболее значимы ресурсы Абанского, Богучанского, Большемуртинского, Дзержинского, Емельяновского, Енисейского, Казачинского, Канского, Каратузского, Краснотуранского, Курагинского, Минусинского, Нижнеингашского, Партизанского, Пировского, Шушенского районов [9].

Беспозвоночные животные. Небольшое число видов (в основном насекомых) наносят заметный ущерб лесному хозяйству, растениеводству, животноводству, а также населению. Наиболее изучены насекомые вредители, вспышки численности 55 видов которых представляют особую опасность для лесонасаждений. Так, за время последней вспышки численности сибирского шелкопряда пострадало 782 тыс.га хвойных лесов, из которых 74 тыс.га погибло. Неблагополучными по клещевому энцефалиту, переносчиками которого являются иксодовые клещи, охвачено более половины территории края. Показатели заболеваемости, по сведениям Центра Госсанэпиднадзора, колеблются в пределах 28-39 случаев на 100 тыс. населения. В 1999 году эта величина составила 56 на 100 тыс. населения. Ежегодно от клещевого энцефалита умирает 10-16 человек.

Из 375 видов птиц промысловое значение имеют несколько десятков представителей курообразных, гусеобразных, ржанкообразных и некоторых других отрядов. Однако осенняя численность гусей, населяющих центральные районы края, по экспертным оценкам специалистов не превышает 400 особей, и требуется их всемерная охрана. Общее поголовье различных видов уток составляет 24-30 тыс. особей, но и они находятся в сложном положении, так как их ежегодное охотничье изъятие превышает 10% осенней численности, а места их обитания подвергаются различным формам антропогенного воздействия.

Ресурсы курообразных птиц являются более значительными, и даже послепромысловая численность их превышает 2 млн. особей. Заметное увеличение тетеревов и обыкновенного перепела вызвано сокращением масштабов землепользования, а также сокращением объемов применения химических препаратов в сельском хозяйстве. Сокращение численности курообразных вблизи крупных населенных пунктов обусловлено гибелью молодняка из-за хищничества многочисленных ворон и бродячих собак.

Млекопитающие. Охотничьи угодья в крае в 2001 году занимали площадь 69,1 млн. га, которую населяли 32 вида млекопитающих, относящихся к охотничьим зверям, среди них наибольшую ценность имеют пушные виды, дикие копытные и бурые медведи. Однако серьезные опасения вызывает продолжающееся сокращение поголовья марала, акклиматизированного европейского подвида кабана и других животных», вызванное неблагоприятными природными условиями и браконьерством в любые сезоны года [9].

Промысловое значение в ихтиофауне бассейна р.Енисей имеют 22 вида рыб. Ценной частью ихтиофауны являются: осетр сибирский, стерлядь сибирская, таймень, ленок, голец, нельма, муксун, чир, ряпушка, омуль, пелядь, тугун, сиг, корюшка и сибирский хариус. В ихтиофауне рек Чулыма и Кети, относящихся к Обскому бассейну, промысловое значение имеют 11 видов рыб, принадлежащих к семействам карповых, омулевых, щуковых.

Промысел рыбы в Красноярском крае составлял: в 1988 г. - 2309 т, в 1992 г. -1152 т, в 1997 г. - 420 т. Следует отметить, что уровень неучтенного вылова ежегодно увеличивается. Промысловый учтенный вылов рыбы в 2000 г. представлен в таблице 75. В бассейнах рек улов рыбы за 2000 г. сократился с 606,5 до 535,8 тонн и с 21,2 до 17,5 тонн в озерных хозяйствах (ОТРХ). Основной промысловый улов 67,5 % составляет мелкий частик (окунь, плотва) и крупный частик (лещ, щука и др.) - 18,6 %. Лишь 11,3 % улова составляют ценные виды рыб. Запасы групп частиковых рыб (плотва, елец, окунь, лещ, язь и др.) достаточно устойчивы и составляют основу уловов в крае. Состояние запасов сибирского хариуса оценивается как удовлетворительное. Состояние ресурсов муксуна и пеляди - удовлетворительное, а нельмы, омуля, чира, ряпушки, сига-пыжьяна и сига речного оценивается как напряженное. Численность тайменя и ленка не достигает промысловой и продолжает сокращаться. Запасы осетровых сократились до критического уровня, что обусловлено нерациональным промыслом и негативными факторами антропогенного воздействия на экосистему Енисея. Промысел их с 1998 года повсеместно запрещен, и предпринимаются меры по восстановлению численности енисейского осетра и стерляди [8].

Экологические проблемы, связанные с использованием того или иного ресурса, и возможные пути их решения

Сохранению биоразнообразия способствуют ежегодное увеличение площадей лесов 1 группы и наличие в крае особо охраняемых природных территорий (3,2 млн. га -4,2 % общей площади территории). Однако ограничения по рубкам главного пользования и сокращение объема рубок на всей площади лесного фонда приводят к увеличению доли перестойных насаждений и, соответственно, к понижению качественного состава леса.

В последние годы возросли негативные процессы в сохранении, использовании и воспроизводстве лесных ресурсов. Идет снижение объемов заготовки древесины, и в тоже время растут площади лесов, уничтоженных пожарами. Огромны массивы лесов, уничтоженных шелкопрядом. С 1990 по 1996 гг. лесные территории были пройдены рубками на площади 430 тыс. га (21 %), пожарами - на 840 тыс. га (42 %), шелкопрядом -на 740 тыс. га (37 %).

В России в 1995 г. всплески массового размножения вредных насекомых привели к гибели лесов на площади 172 тыс. га, из которых 135 тыс. га приходится на темнохвойные насаждения Красноярского края.

Пихта, ель и кедр не могут выдержать даже однократной потери хвои. Лиственничные насаждения являются более устойчивыми, так как способны восстанавливать листовой аппарат. [8]

Последствия таких катастроф связаны не только с гибелью коренных древесных пород, но и приводят в последующем к изменению водного режима таежных и подтаежных территорий, а также к превращению некогда высокоэффективных орошаемых сенокосов в низкокачественные пастбища

От выбросов газа и пыли Норильского горно-металлургического комбината погибло или сильно деградировало около 500 тыс. га. Участки леса, страдающего от этих выбросов, расположены на расстоянии до 200 км, а на расстоянии 80-100 км выживаемость почти нулевая. Периодически ущерб, наносимый пожарами, вредителями, болезнями и промышленными загрязнениями в лесостепи и южных таежных лесах края, затрагивает 62-85 % их площади, в результате сохранилось лишь 5-10 % девственных сообществ спелых и перестойных насаждений. Вспышка массового размножения сибирского шелкопряда, который является главным вредителем темнохвойной тайги, в 1994-1997 гг. в районе Ангары и Енисея поразила леса на площади 1 млн. га. Леса погибли на площади 140 000 га, а объем уничтоженного на корню леса составил 50 млн. м³, что в шесть раз превышает объем лесозаготовок 1997 г. и почти равно ежегодной расчетной лесосеке по Красноярскому краю.

Возникновение лесных пожаров в крае обусловлено нарушением правил пожарной безопасности населением (54 %), грозовыми разрядами (30 %). На Приангарье приходится 70-85 % лесных пожаров в крае

Охрана лесов от пожаров была и остается серьезной проблемой. Хотя в фае 43,0 млн. га лесов активно охраняются от пожаров - из них 38,4 млн. га авиационными силами, 38 млн. га контролируется космическим мониторингом, - в настоящее время снижен уровень охраны лесов от пожаров. По причине недостаточного бюджетного финансирования не выдерживаются регламенты патрульных полетов самолетов, пожары обнаруживаются с опозданием и в результате принимают большие размеры. Также слаба техническая база для локализации пожаров, недостаточна лесопожарная пропаганда. А общие затраты на охрану 1 га лесной площади в Красноярском крае на порядок меньше, чем в развитых лесных странах мира.

Идет снижение массы сброса практически по всем основным ингредиентам. Однако уменьшение объемов сброса сточных вод и загрязняющих веществ в водные объекты в 2000 г. не привело к улучшению качества поверхностных вод. Лишь 1,6 % объема сброса сточных вод дают районы края, остальное приходится на города, из которых 10 сбрасывают 96 %. Общий вес загрязняющих веществ в сточных водах, поступивших в водные объекты, составляет почти 300000 тонн. Качество поверхностных вод большинства водных объектов края не отвечает нормативным требованиям. Основными источниками загрязняющих веществ являются сточные воды различных видов производств, предприятий сельского и коммунального хозяйства и поверхностный сток. Поверхностные воды края загрязнены почти повсеместно нефтепродуктами, фенолами, соединениями меди, цинка, железа, алюминия, марганца, мышьяка и т. д. и классифицируются как «грязные» или «очень грязные».

Список использованной литературы

1.Бобринский Н.А. География животных. - М.: Гос. учебно-педагогич. изд-во, 1951.-- 384 с.

2.Буторина Т.Н. Биоклиматическое районирование Красноярского края. - Новосибирск: Наука, 1979. - 232 с.

3.Исаченко А.Г. Ландшафты СССР. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1988. - 350 с.

4.Пармузин Ю.П. Тайга. - Мысль, 1985.-310 с.

5.Поздняков А.К. Продуктивность лесов Сибири // Ресурсы биосферы (Итоги советских исследований по международной биологической программе). - Вып. 1. - Л.: Наука, 1975.-С. 43-55.

6.Природные ресурсы Красноярского края (аналитический обзор)/ Гл.ред. A.M. Якимов. Ред., отв. за выпуск Мирошников А.Е.- Красноярск: КНИИГиМС. -2002.

7.Черепнин Л.М. Растительность Красноярского края // Природные условия Красноярского края. - М.: Изд-во АН СССР, 1961.-С. 160-187.

8.Чеха В.П., Шапарев Н.Я. Ландшафтная характеристика и природные ресурсы Красноярского края. - Красноярск, 2004. - 184 с.

9.Шапарев Н.Я. Природные ресурсы Красноярского края (научный очерк). - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 90 с.

Размещено на Allbest.ru