Экосистема леса — характеристика, структура и типы

Лесная экосистема — это функциональная единица или система, состоящая из почвы, деревьев, кустарников, трав, грибов, микроорганизмов, насекомых, животных, птиц и человека в качестве взаимодействующих единиц. Лес является крупной и сложной экосистемой, которая поддерживает большое видовое разнообразие.

Кроме того, лес намного более стабилен и устойчив к негативным изменениям по сравнению с небольшими экосистемами, такими как водно-болотные угодья и луга.

Экосистема леса, как и любая другая экосистема, также состоит из абиотических и биотических компонентов. Абиотические факторы включают элементы неживой природы, такие как воздух, вода, солнечный свет, почва и т.п. Биотические факторы включают живые организмы, которые принято разделять на три основные группы: продуценты, консументов и редуценты.

Эти компоненты взаимодействуют друг с другом и взаимосвязь между ними делает природную экосистему самодостаточной.

Структурные особенности лесной экосистемы

Двумя основными структурными особенностями экосистемы леса являются:

• Видовой состав — это определение и подсчет видов растений и животных в лесной экосистемы.
• Ярусность — это вертикальное распределение различных видов, занимающих разные уровни в экосистеме леса. Каждый организм занимает место в экосистеме в зависимости от источника питания. Например, в лесной экосистеме деревья занимают первый ярус, кусты — второй, а травянистые растения — третий.

В ярусах леса обитают разные организмы. Они взаимодействуют друг с другом и своим окружением. У каждого есть своя роль или ниша в поддержании экосистемы.

Одни организмы обеспечивают пищу для других организмов, другие предоставляют убежище или контролируют популяции посредством хищничества.

Продуценты (производители)

Все живые организмы потребляют энергию, чтобы выжить. В лесной экосистеме деревья и другие растения получают энергию от солнечного света. Растения сами производят пищу в виде углеводов с помощью фотосинтеза. Поэтому они называются продуцентами, поскольку они производят основные продукты питания для других организмов в пищевых цепях и пищевых сетях. Фотосинтез — это химическая реакция, которая позволяет растениям производить себе пищу.

Консументы (потребители)

Животные не могут производить себе еду. Они должны питаться другими организмами для получения энергии, необходимой им для выживания. Все животные, включая млекопитающих, рыб, земноводных, рептилий, насекомых и птиц, называются консументами. Они полагаются на растения и других животных как на источник пищи.

Консументы 1 (первого) порядка включают травоядных животных, которые питаются только растениями. К консументам 2 (второго) порядка принадлежат хищники, питающиеся травоядными животными. Консументы 3 (третьего) порядка — это хищники, которые едят других плотоядных животными. Всеядные животные питаются как растениями, так и животными.

Редуценты (деструкторы)

Листья, иголки и старые ветки падают на лесную подстилку вместе с отмершими деревьями. В конце концов все растения и животные умирают. Так что же происходит со всем этим растительным и животным материалом? Он вечно лежит на лесной подстилке? К счастью, нет. Вся отмершая органика разлагается червями, микроорганизмами, грибами, муравьями и другими насекомыми.

Редуценты перерабатывают органический материал на самые маленькие первичные элементы, чтобы растения могли использовать их снова. Деструкторы важны тем, что они поддерживают круговорот питательных веществ в экосистемах.

Поток энергии и круговорот питательных веществ

Энергия течет в одном направлении. Сначала растения улавливают солнечную энергию, а затем передают ее консументам и редуцентам. Организмы разных трофических уровней связаны друг с другом пищевыми или энергетическими отношениями и, таким образом, образуют пищевую цепочку.

Энергетическая пирамида всегда находится в вертикальном положении, потому что энергия перетекает с одного трофического уровня на следующий трофический уровень, при этом процессе часть энергии всегда теряется в виде тепла на каждом этапе.

Круговорот питательных веществ относится к хранению и перемещению питательных элементов через различные компоненты экосистемы. Существует два типа круговорота питательных веществ: газообразный и осадочный.

Для газообразного цикла (т. е. азота, углерода) резервуаром является атмосфера или гидросфера, тогда как для осадочного цикла (т. е. фосфора) резервуаром является литосфера.

Люди являются частью лесной экосистемы?

Люди — потребители. Мы берем продукты питания и материалы из лесов. Поэтому мы являемся частью лесной экосистемы. Человеческое потребление изменяет лесные экосистемы. Наше вмешательство может быть необходимо для поддержания лесных экосистем в условиях возрастающего давления со стороны человека.

Виды лесных экосистем

Выделяют четыре основных вида лесов — хвойные, широколиственные, смешанные и тропические. Они классифицируются в зависимости от доминирующего видового состава растительности, а также географического положения.

Давайте рассмотрим каждый вид экосистем леса подробней:

Экосистема хвойного леса

Хвойный лес — это лесная экосистема, расположенная в регионах с умеренным климатом, с теплым летом и прохладной зимой, а также с достаточным количеством осадков для поддержания деревьев. Хвойные леса в основном состоят хвойных деревьев, например, сосен, пихт, елей, кедров, кипарисов, секвой, тисов, лиственниц, каури и др. Для хвойных деревьев характерны мелкие игольчатые или чешуйчатые листья, и большинство из них остаются зелеными в течение всего года. Они также способны выдерживать низкие температуры и кислые почвы.

Хвойные леса расположены в северном полушарии и покрывают большие просторы Северной Америки от Тихого до Атлантического океана, всей Европы, России, Азии, Монголии, Китая и Японии. Хвойные деревья хорошо себя чувствуют в климате с продолжительной холодной зимой, сильными снегопадами и коротким летом.

Доминирующей растительностью в этой экосистеме являются вечнозеленые хвойные деревья. Они растут близко друг к другу, образуя навес над землей, который пропускает лишь небольшое количество солнечного света на землю. Игольчатые листья хорошо выдерживают влагу и суровые холодные ветры каждую зиму. Хвойные деревья также имеют форму конуса, что помогает снегу соскальзывать с их веток. Под пологом деревьев растет очень мало других растений. На некоторых влажных участках встречаются папоротники, осока, мох и ягоды.

Животные хвойных лесов хорошо адаптированы к холодным зимам. Некоторые представитель фауны, например птицы, в холодное время года мигрируют на юг. Насекомые откладывают яйца, которые могут пережить зиму. Одни животные, такие как белки, запасаются едой на зиму, в то время как другие впадают в спячку, погружаясь в долгий глубокий сон.

Хищниками экосистемы хвойного леса являются рыси, росомахи, ястреб Купера и волки. Другие животные включают — лосей, зайцев, оленей, медведей, бурундуков, летучих мышей и дятлов. У обитающих здесь животных есть определенные характеристики, которые помогают им выжить, такие как густой мех или перья. Многие животные хвойного леса имеют острые когти и умеют лазить по деревьям. У них большие ступни, что позволяет ходить по снегу, не утопая. Некоторые виды меняют цвет меха на белый зимой и коричневый — летом, чтобы слиться с окружающей средой.

Пищевые цепи в хвойных лесах относительно короткие, к примеру, растение (ягоды) — травоядное животное (лось) — плотоядное животное (волк).

Если вмешательство людей в экосистему хвойного леса минимально, то в ней осуществляется саморегуляция: животные одного вида не смогут полностью истребить популяцию другого вида. Поэтому этот вид лесной экосистемы весьма устойчив.

Экосистема широколиственного леса

Широколиственные леса — это лесная экосистема, которая переживает четыре сезона, а деревья теряют свою листву каждую осень и зиму. Поскольку деревья в лиственных лесах ежегодно теряют листья, животные и другие растения в этих регионах выработали особые способы борьбы с отсутствием или наличием листьев над ними. Из-за разного количества солнца и тени в течение года вся экосистема разработала множество адаптаций — от зимней спячки до сезонного цветения.

Широколиственные леса встречаются по всему миру, в том числе в Северном и Южном полушариях. Однако самые большие площади леса сосредоточены в Северной Америке, Европе и некоторых частях России, Китая и Японии. В некоторых частях Австралии, Южной Азии и Южной Америки также есть широколиственные леса, хотя животный мир в этих регионах обычно отличается от обитателей северных регионов.

Изменение цвета листьев деревьев — одна из самых заметных особенностей широколиственных лесов, так как, когда осенью начинает холодать, деревья высасывают хлорофилл из своих листьев, чтобы хранить его для использования в холодные и темные зимние месяцы.

Широколиственные леса делятся на разные ярусы в зависимости от высоты растений. Очевидно, что высокие деревья будут иметь больший круглогодичный доступ к солнцу, чем кустарники и травы.

Высокие деревья формируют полог — самый высокий ярус. Они тянутся к солнцу и конкурируют друг с другом, чтобы получить как можно больше солнечного света для жизни и роста. Основу этого яруса составляют такие породы деревьев, как дуб, клен, бук, береза, вяз, гикори, грецкий орех, ясень, липа, сикамор, тополь и др.

Второй ярус (подлесок) немного ниже полога — его формируют небольшие молодые деревьев, которые меньше деревьев полога, но выше кустарников.

Третий ярус ближе к земле и состоит из кустарников. Они ниже, чем самые маленькие деревья, поэтому в течение года им необходимо адаптироваться к разному количеству света. Этот ярус составляют такие растения, как азалии, рододендроны, первоцвет, азиатский женьшень, даурская роза, ежевика, ядовитый дуб и др.

Четвертый ярус состоит из многолетних травяных растений и папоротников. Здесь растут следующие растения: женский папоротник, полевые цветы, ягоды, смилакс, фиалки, орхидеи, триллиум и др.

Лесная подстилка — последний нижний ярус, который включает все что находиться на уровне земли широколиственного леса. Этот ярус также состоит из грибов, лишайников, плаунов, мхов, опавших листьев, веток и разлагающегося органического вещества.

Основными консументами в экосистеме широколиственного леса являются млекопитающие (лисы, волки, тигры, медведи, ежи, еноты, кабаны, зайцы, белки), птицы (соловьи, снегири, чижи, глухари, кукушки, аисты), рептилии, амфибии и рыбы.

К редуцентам относятся грибы, жуки-могильщики, черви и микроорганизмы.

Широколиственные леса являются довольно устойчивой экосистемой. Наиболее уязвимой она становиться с наступлением холодов, когда с деревьев опадает листва и останавливается фотосинтез. В это время основную роль выполняют редуценты, которые перерабатывает отмерший органический материал в неорганические соединения.

Экосистема смешанного леса

Смешанные леса — лесная экосистема, характеризующаяся смешиванием лиственных и хвойных пород деревьев. Эти леса также имеют выраженную вертикальную структуру. К солнцу тянутся тополя, сосны и ели. Под ними располагаются клены, вязы, липы и дубы. Ярус кустарников составляют боярышни, шиповник, малина, ежевика и др. Подстилка состоит из низких трав, лишайников, мхов и различного органического материала. Деревья в смешанных лесах лучше переносят холодный климат, чем в более южных широколиственных.

В Евразии смешанные леса встречаются на юге Скандинавии, на территории Русской и Западно-Сибирской равнин, на Дальнем Востоке, в Карпатах, на Кавказе, в умеренном климате гор Юго-Восточной Азии. В Северной Америке произрастают в Аппалачах, Калифорнии, возле Великих озёр. В Южной Америке и в Новой Зеландии область смешанных лесов распространена среди лесных массивов умеренного пояса.

Обитатели смешанных лесов пользуются ресурсами всех ярусов как для пропитания, так и в качестве убежища. Семена хвойных привлекают птиц, грызуны питаются орехами, личинки жуков в коре деревьев служат пищей для некоторых птиц. Здесь можно повстречать косуль и диких кабанов. Зубры и благородные олени встречаются в основном в заповедной зоне. Распространенным хищником экосистемы смешанных лесов является лиса. Белки, барсуки, норки, сони, куницы, лесные кошки, бурые медведи представляют основу животного мира смешанных лесов. Среди птиц распространены дятлы, глухари, дикие голуби, зяблики и зарянки.

Консументами экосистемы смешанных лесов выступают различные животные: млекопитающие, птицы, рыбы, амфибии и насекомые. Замыкают пищевую цепь редуценты: черви, личинки, грибы, микроорганизмы.

Основой устойчивости экосистемы смешанного леса является способность полного замещения одного вида деревьев другим. В случае исчезновения популяции какого-либо вида, ее место будет занято другими возросшими породами деревьев.

Экосистема тропического леса

Тропический лес является одной из самых интересных экосистем на планете Земля. Он наполнен высокими деревьями, уникальными растениями, гигантскими насекомыми и всевозможными животными. Тропические леса расположены в тропиках, недалеко от экватора (между 10° с. ш. и 10° ю. ш.). В большинстве тропических лесов выпадает не менее 2000 мм, а во многих районах — более 2500 мм. Поскольку они расположены близко к экватору, большую часть года температура держится от 24 до 28° С.

В мире есть три основных области тропических лесов:

• Африка — в центральной части континента, где протекает река Конго. Также тропические леса произрастают в Западной Африке и на Мадагаскаре.
• Азия — большая часть Юго-Восточной Азии считается частью экосистемы тропического леса, простирающийся от Мьянмы до Новой Гвинеи.
• Южная Америка — здесь расположен самый большой тропический лес в мире, охватывающий северную часть Южной Америки, а также южную часть Центральной Америки. Этот район часто называют бассейном Амазонки, и через него протекают реки Амазонка и Ориноко.

Тропический лес обладает наибольшим биоразнообразием из всех наземных экосистем. Несмотря на то, что экосистема покрывает лишь около 6% поверхности Земли, по оценкам ученых, около половины видов животных и растений на планете обитают в тропических лесах.

Тропические леса можно разделить на три основных яруса: полог, подлесок и лесная подстилка. В каждом ярусе живут разные животные и растения. Полог — это верхний ярус деревьев высотой не менее 30 метров. Их ветви и листья образуют зонтик над остальными ярусами. Здесь обитают обезьяны, птицы, насекомые и рептилии различных видов. Некоторые животные могут прожить всю свою жизнь, не покидая полога и не касаясь земли.

Подлесок состоит из более низких деревьев и кустарников, но в основном это стволы и ветви деревьев полога. Этот ярус является домом для некоторых крупных хищников, таких как змеи и леопарды. Здесь также обитают совы, летучие мыши, насекомые, лягушки, игуаны и другие животные.

Из-за плотности полога очень мало солнечного света попадает на лесную подстилку. Этот ярус служит домом для множества насекомых и пауков, а также некоторых крупных животные.

Невероятное биоразнообразие экосистемы тропических лесов обеспечивать их большую устойчивость, так как всегда найдутся популяции, которые смогут приспособится к изменениям среды обитания и выжить.