Введение

Биотические и абиотические факторы влияния на экосистемы. Динамика леса описывает лежащие в основе физические и биологические силы, которые формируют и изменяют лесную экосистему. Постоянное состояние изменений в лесах можно обобщить двумя основными элементами: возмущениями и сукцессией.

Разрушение

Лесные нарушения – это события, вызывающие изменения в структуре и составе лесной экосистемы, помимо роста и гибели отдельных организмов. Нарушения могут различаться по частоте и интенсивности и включают в себя природные бедствия, такие как пожары, оползни, ветер, извержения вулканов, редкие падения метеоритов, вспышки численности насекомых, грибков и других патогенов, воздействие животных, например, выпас и вытаптывание, а также антропогенные нарушения, такие как войны, лесозаготовки, загрязнение, расчистка земель под застройку или сельское хозяйство, и интродукция инвазивных видов. Не все нарушения являются разрушительными или негативными для лесной экосистемы в целом. Многие природные нарушения способствуют обновлению и росту, а также часто высвобождают необходимые питательные вещества. Нарушения малого масштаба играют ключевую роль в создании и поддержании разнообразия и неоднородности в лесу. К нарушениям малого масштаба относятся такие события, как повалы отдельных деревьев, создающие прогалины, через которые свет проникает сквозь полог к подлеску и лесной подстилке. Этот доступный свет позволяет ранним сукцессионным видам, не переносящим затенения, колонизировать и поддерживать популяцию внутри доминирующего леса, формируя сложную пространственную мозаичную структуру, характерную для старовозрастных лесов. Этот процесс известен как динамика пятен или динамика прогалин и описан для многих типов лесов, включая тропические, умеренные и бореальные. Совокупность и закономерности природных нарушений, характеризующих определенную территорию или экосистему, называются режимом нарушений экосистемы. Природные сообщества тесно связаны со своим естественным режимом нарушений. Например, умеренные и бореальные леса обычно характеризуются режимом нарушений, состоящим из частых, но небольших по масштабу событий, что приводит к формированию высокосложного леса, в котором преобладают очень старые деревья. В отличие от них, леса с режимом нарушений, состоящим из высокоинтенсивных событий, приводящих к смене древостоев, таких как частые пожары, как правило, более однородны по структуре и имеют относительно молодые древостои.

Наследование

Лесная сукцессия – это процесс, посредством которого виды восстанавливаются и регенерируются после нарушения целостности экосистемы. Тип нарушения, климат и погодные условия, присутствие колонизирующих видов и взаимодействия между видами влияют на ход сукцессии. Видовое разнообразие и состав изменяются на протяжении всей сукцессии. Классическая модель сукцессии известна как релейная флористика и подразумевает смену доминирующих видов. После нарушения, приводящего к смене древостоев, виды, не переносящие затенения, колонизируют территорию и формируют доминирующий ярус, но из-за своей непереносимости к тени они не могут регенерировать под собственной пологой; подлесок (состоящий из теневыносливых видов) постепенно замещает ярус, и благодаря своей теневыносливости может регенерировать под собственной пологой, становясь доминирующим видом. Зачастую сукцессия не протекает столь последовательно и направленно, как это описывает модель релейной флористики. Виды могут быть умеренно теневыносливыми и выживать, используя небольшое количество света, проникающего сквозь полог, а дальнейшие нарушения могут создавать небольшие прогалины. Эти и другие факторы могут приводить к смешению доминирующих видов и не столь очевидному “окончанию” сукцессии (климаксному сообществу). Многие траектории сукцессии следуют базовой четырехстадийной модели развития. Первая из этих стадий – инициация древостоя – происходит после крупного нарушения и включает в себя прибытие множества видов на территорию с обилием света и питательных веществ. Вторая стадия – исключение стволов – описывает рост и конкуренцию этих видов по мере истощения ресурсов; вероятно, один или несколько видов вытесняют конкурентов и становятся доминирующими. Третья стадия – повторная инициация подлеска – включает в себя дальнейшие нарушения и образование прогалин; на этом этапе развивается стратификация, формируются ярусы: древесный, кустарниковый и травянистый. Последняя стадия, известная как старовозрастный лес, представляет собой развитие и завершение повторной инициации подлеска; формируется сложный многовозрастный и многоярусный лес.

Учитывая изменение климата

Леса чувствительны к климату, и поэтому изменение климата может сильно повлиять на динамику экосистемы. Повышение уровня углекислого газа может увеличить продуктивность и рост деревьев, которые впоследствии снизятся по мере того, как другие питательные вещества становятся лимитирующими. Изменения температуры и количества осадков могут повлиять на успех различных видов и состав видового сообщества. Многие факторы изменения климата также могут повлиять на режим нарушений в экосистеме, делая лес более или менее уязвимым к различным нарушениям и изменяя или даже предотвращая восстановление после них.

Важность

Леса предоставляют множество экосистемных услуг, включая древесину, пресную воду, накопление углерода и места для отдыха. Для сохранения этих услуг, а также естественной среды обитания и биоразнообразия, которые обеспечивают леса, понимание динамики, формирующей и поддерживающей леса, имеет первостепенное значение. Лесохозяйственная и лесоводственная деятельность требует глубокого понимания динамики лесов для реализации эффективных методов управления и охраны.