Орман биогеоценозы ашы жне динамикалы жйе
Ашыты аз жекеленгендігімен, айын шекараларыны жотыымен жне барлы компоненттеріні сырты ортамен тікелей тыыз байланысымен тсіндіріледі. Орман экожйесіні сырты серге оны ішінде шаруашылы шараларына жауабын дл болжау иын. Уаыттаы жне кеістіктегі динамикалы тсіндіруді ажет етпейді.
Экожйелерді салыстырмалы баалауды жалпы тсілдері бар, мысалы, кн энергиясын пайдалануды ПД-і (пайдалы сер коэффициенті) бойынша. Бл тсіл бойынша, орман биогеоценозы, сіресе тайгада крсеткіші теріс: лі сректі жиналуы, топыраты ышыл німдер серінен ыдырауы, тсенішті жиналуына арай биоайналысты баяулауы жне т.б. Біра та бл жадайда орманды жоюды теріс сері оны биосферадаы лкен рлі жне леуметтік ызметі есептелмейді.
Биогеоценология – табиатты зерттеудегі ылыми тсілі, мнда негізгі кіл блінетін нрсе ол - функционалды жйелік байланыстар жне оны ерекшеліктері. Бл - рине демелі, алдыы тсіл. Біра оны зіні иыншылытары бар, мысалы, кеістік - уаыт арама-айшылыы, оны тек ландшафты негізде ана жеуге болады.
Географиялы ландшафт деп - зара байланысан тіркестерді геологиялы рамы, рельеф формасы, жер бетіндегі жне жер астындаы сулары, микроклиматы, топыратаы сімдіктер, фитоценоздары, зооценоздары зады жне типтік айталанып тратын генетикалы біркелкі территория.
Ландшафт оны морфологиялы бліктеріні жер, шатал, фация, зады тіркестігімен згешеленеді. Фация - ландшафты арапайым бірлігі жне биогеоценоз тсінігіне сйкес келеді. Ірі ландшафт бірлігі туралы тсінік, табии шекаралары бар территориялар – шатал, орман массивіне жаын. Тек ландшафты трыдан ана биогеоценоздар арасындаы байланысты жне оларды бір-біріне серін зерттеп баалауа болады.
Орман дегеніміз – географиялы ландшафты элементі, ол зіні дамуында биологиялы зара байланысан, бір-біріне жне сырты ортаа сер ететін доминант рліндегі ааштар жиынтыынан, бталардан, топыра бетіндегі абаттан, жануарлардан жне микроорганизмдерден трады. Биогеоценотикалы негізде ысаша анытама беруге болады:
Орман – биогеценоз, онда доминант, эдификатор жне негізгі ндіруші ааштар жиынтыы болып табылады.
Орман экологиясы
1. Орман жне климат
Климат дегеніміз белгілі бір жерге тиісті жне оны географиялы жадайымен аныталатын ауа-райыны кпжылды режимі. Климат кн радиациясыны (жары жне жылу) атмосфераны зара серіні нтижесі болып табылады. Ылал айналымы лкен рл атарады.
сімдіктер айматарыны таралуы климат белдеулерімен корреляцияда болады.
Климат радиациялы баланс крсеткіштері жиынтыымен немесе комплекстік крсеткіштерімен сипатталады. Радиациялы баланс крсеткіштер жиынтыына кіретіндер:
1) Вегетациялы кезе затыы, ол температура топырата +50С-тан кем емес, ал ауада +100С-тан кем емес, кндері санымен аныталады. Бл заты мысалы, солтстік тайгада 80-100 кн, ал отстік тайгада 120-130 кн.
2) Вегетациялы кезедегі белсенді температуралар жиынтыы (100С-тан кем емес) ормандар аймаында ол 900-ден 25000 дейінгі аралыта болады.
3) Жыл бойындаы немесе вегетациялы кезедегі жауын-шашын млшері тайга аймаында 600-ден 300 мм дейін жыл бойында згеріп отырады.
4) Радиациялы баланс дегеніміз – 1 см2 бір жылдаы кило Джоуль (солтстік тайгада – 50, ал орманды далада – 170).
Климат радиациямен атмосфера ылалдылыыны зара серіні нтижесі боландытан, оны сипаттауа комплекстік крсеткіштер сынылан:
1. Ылалдану коэффициенті немесе жауын-шашын млшеріні булану млшеріне атынасы (Г.Н. Высоцкий) ол жеткілікті деп 1,0-1,5 коэффициент боланын санады. Ол тайга аймаына тн.
2. Гидротермиялы коэффициент (Г.Т. Селянинов) ГК = жауын-шашын млшері жиынтыыны /сол мезгілдегі температура 100С-тан жоары боландыы жиынтыына атынасына те. атынас 10 рет лкейтілген жеткілікті коэффициент деп 1,0-1,5 саналады. Егер де ГК 1-2 арасында болса, табии ылалдану анааттанарлы деп саналады. Егер 1-ден аз болса жеткіліксіз деп саналады. Егер 1,6-1,3 болса ылалды, 1,3-1,0 болса лсіз уа, 1,0-0,7 болса уа, 0,7-0,4 те уа, ‹ 0,4 болса ра.
3. ратылыты радиациялы индексі (М.И. Будыко) немесе наыз радиациялы балансты булануа ажетті жауын-шашына атынасы. Оптимальді млшері 1-ге те. Тайга аймаында ол бірден аз, ал орманды далада арты.
суді климата баыныштылы моделі (жобасы) бар. Бл жобаларды негізінен теориялы маызы бар. Е белгілі индекстер, ол - Век, Парде жне Патерсон индекстері. Мысалы, С. Патерсон индексі былай берілген:
J = TvPGE/Ta 12.100.
Мндаы
Tv – е жылы айды орташа температурасы
Ta – е салын айды орташа температурасы
P – орташа бір жылдаы жауын-шашын млшері
G – вегетациялы кезені затыы
E – булану, %
Индекс млшері 0-ден (полюсте) 2000-а (экваторда) дейін згереді.
Ормандарды таралу шекаралары, оларды рамы жне німділігі климат факторларымен аныталады. Мндай байланыс орман айматы, географиялы былыс деп санауа ммкіншілік береді. Соан байланысты негізгі климат факторларыны орман тіршілігіндегі рлін, оларды географиялы згергіштігін зерттеу те ажет.
Ормана сер ететін негізгі климат факторларына жары, жылу жне жауын-шашын жатады.
Климат айматарына жне топыратар типтеріне сйкес брыны КСРО территориясында табии айматар блінген:
1. Арктика
2. Тундра
3. Орманды тундра
4. Орман
5. Орманды дала
6. Дала
7. Шл
8. Субтропика
Географиялы немесе табии айматар (В.В. Докучаев бойынша – табии-тарихи айматар) – бл ерекше климатымен, жануарлар лемімен, сімдіктер жабынымен жне топыратарымен ландшафты бірлік.
2. Орман жне жары
Кн сулесі энергиясы маызды факторларды бірі болып саналады. Кн сулесіні негізгі блігін толын зындытары 170-тен 4000 нм дейінгі сулелер райды. Бл сулелер спектрді крінетін (400-710 нм) блігін - 48% инфраызыл сулелерді (740-4000 нм) - 45%, ультраклгін сулелерді (100-400 нм) - 7% амтиды. Рентген сулелері жне гамма сулелену (100 нм дейін) 1% шамасында болады.
Кн сулесі толыныны 380-740 нм аралыындаы блігі фотосинтетикалы белсенді радиациясы болып табылады (ФБР). ФБР – спектрді крінетін блігін жне шамалы ультраклгін жне инфраызыл сулеленуін амтиды. Сулелерді едуір блігі жапыратан шаылады. Клгін, кк, ызылт жне ызыл сулелер фотосинтезге кбірек сер етеді (Лархер, 1978) жасыл сулелер белсенділігі тмен.
Ааш шымылдыына тсетін жары радиациясы айтарлытай згереді. В.А. Алексеевті (1975) мліметі бойынша, араайлытарда 4-6% шаылады, 60% сііріледі, ал 35% жары аыны тменгі ярустара теді.
Шыршалытар (Казимиров, 1971) тек 3-8% ана ткізеді. Шыршалытарда кроналарыны тыыздыына байланысты кн радиациясыны ерекше режимі алыптасады. Ашы кндері жер бетіні жарытылыы крона бетімен салыстыранда 30-40 рет аз, кн энергиясыны 60-80% шымылдыты жоары штен бір блігі сііреді. Блыыр кндері крсеткіштер амплитудасы 2 есе аз.
Шыршалыты шымылдыы жары уаытыны затыын сіресе тменгі абаттарда айтарлытай ысартады.
Жарыталанды режиміне кронаны ртрлі блігіндегі ыланны биометриялы крсеткіштері баынышты (28 кесте).
28 кесте
Кронаны ртрлі жадайындаы шырша ыланыны крсеткіштері
(Сенов, Грязькин, 2006)
| Кронадаы жадайы | Салыстырмалы жарытылы, % | ыландарды крсеткіштері | |||
| Орташа зындыы, мм | 1 грамдаы саны | Бйірлік беті 1 гр см2 | Ылалдылы % | ||
| Жоары блігі | 100-80 | 13,8 | 40,2 | ||
| Ортаы блігі | 40-20 | 13,6 | 39,7 | ||
| Тменгі блігі | 10-4 | 11,9 | 38,7 |
Кронада жарытылыты азаюы ыланны орташа зындыыны жне оны массасыны азаюына, бір ыланны бйірлік бетіні артуына алып келетіндігі аныталан (1 кесте). ыландарды ылалдылыы аз згереді.
Шыршалытарда ыландар жне бтатарды 60%-дан астамы тік профильді жоары жартысында шоырланан. Демек, радиацияны сііру негізінен осы жерде жреді.
Жарыты арындылыы орман шін те маызды рл атарады. йткені ол сімдіктер ауымыны німділік дрежесін анытайды. Ол яни жарыты арындылыы климат белдеуіне (кнні биіктігіне) баынышты жне 30-40 (солтстік ендікте) 100-110 мы люкске дейін экваторда згереді.
Жарыты сімдіктер ауымындаы негізгі ызметі – фотосинтезді амтамасыз ету.
6CO2 + 6H2O + 2820 кДж = C6H12O6 + 6O2
Онтогенезді ртрлі стадияларында жарыа талап згеріп отырады. Ювенильдік стадиясында жарыа талап аз, ал жасы скен сайын талап кшейеді, сосын артаюына байланысты бірте-бірте тмендейді.
Жарыа ажеттілік сімдікті шыу-тегіне де байланысты. Вегетативтік жолмен пайда болан ааш тымдарыны жарыа талабы тымнан пайда боландара араанда тмен.
Ааш породаларыны (тымдарыны) жарыа ртрлі талабы эволюция барысында алыптасан жне ол тек морфологиялы емес, сонымен бірге ол сімдікті анатомиялы, физиологиялы жне фенологиялы белгілерімен крінеді.
Барлы ааш тымдары (порода) шартты трде екі топа блінеді. Жары сйгіштер жне клекеге тзімділер болып.
Жары сйгіш ааш тымдары за клекелікке шыдай алмайды, ал клекеге тзімді ааш тымдары жары жеткіліксіз шымылды астында за уаыт се алады. Осыны негізге алып зерттеушілер жары сйгіштік шкаласын жасады. Жары сйгіш дрежесіні тмендеуіне байланысты ааш тымдары былай орналасады:
Балараай (Larix - лиственница)
отыр айы (Betula pendula - береза бородавчатая)
Кктерек (Populus tremula - осина)
араааштар (Ulmaceae - Ильмовые)
Кдімгі араай (Pinus silvestris - сосна обыкновенная)
йекі (Acer - Клен)
андыааш (Alnus - ольха)
лпек айы (Betula pubescens - береза пушистая)
Шаан (Fraxinus - ясень)
Емен (Quercus - дуб)
Жке ааш (Tilia - липа)
Граб (Caprinus)
Шамшат (Fagus - Бук)
Шырша (Picea - ель)
Самырсын (Abies - пихта)
Жары сйгіш породаларды (балараай, араай, айы) клекеге тзімділерден айырмашылыы біріншілеріні жары лесі толыынан 10-15%, ал екіншілерінікі 1-3%.
сімдіктерді клекеге тзімділігін немесе жары сйгіштігін анытайтын кптеген дістер мен тсілдер бар: этиолдау, фотометриялы, таксациялы жне т.б. Мысалы, ондай тсілдерді М.К. Гурский (1881), И.И. Сурота (1891), И. Визнер (1907), Я.С. Медведев (1910), В.А. Алексеев (1975) сынды жне баса да тсілдер бар. Оларды толы тізімін И.С. Мелехевті (1980), С.В. Беловты (1983) ебектерінен табуа болады.
3. Орман жне жылу
Ормандаы температура режимі ол жерді географиялы орнына, рельеф формасына, беткейді экспозициясына жне фитоценозды ерекшелігіне баынышты. Мысалы, Солтстік жарты шарда 600 ендікте тіктігі 300 отстік беткейлер жылуды жазы жермен салыстыранда 50% арты алады. Орман фитоценоздары оптикалы асиеттеріне байланысты вегетация мерзімінде 20-дан 45% дейін кн радиациясын жинатай алады. Жинаталан энергия жйені тіршілігін амтамасыз етуге мынадай тееуге сйкес жмсалады:
Б = Ф + И + Т
Мндаы:
Ф – энергияны фотосинтезді амтамасыз етуге жмсалуы (5% арты емес),
И – жылуды крона бетінен, тірі жер бетінен жне топыратан булануына кеткен шыыны (10-нан 30% дейін),
Т – энергияны транспирацияа жмсалуы (40-60%).
Жылу сімдікті суін, дамуын, глденуін жне жемістенуін амтамасыз етеді. Жылуа атысты сімдіктерді екіге бледі:
1) Жылу сйгіштер
2) Суыа тзімділер деп.
Жылуа атысты сімдіктерді классификациясын П.С. Погребняк (1968) жасаан.
Жылуды те сйгіштер – эвкалипт, кипарис, кедр, сексеуіл (Haloxylon - саксаул), емен (Quercus - дуб);
Жылу сйгіштер – каштан, Грек жааы (Juglans regia - орех грецкий), а акация (Robinia psedoacacia - белая акация), терек, (тополь серебристый);
Жылуды орташа талап ететіндер – кдімгі емен (Quercus robur - дуб черешатый), граб (Caprinus), йекі (Acer - клен), ильм (Ulmus), араааш (Ulmus - вяз), жке ааш (Tilia - липа), Амур бархаты (Phellodendron amurense - Бархат Амурский), шамшат (Fagus - бук), жабыса андыааш (Alnus glutinosa - ольха черная);
Жылуды аз талап ететіндер – кктерек (Populus tremula - осина), айы (Betula - береза), араай (Pinus - сосна), Сібір кедрі (кедр сибирский), балараай (Larix - лиственница), шырша (Picea - ель), бальзам терек (Populus balsamifera - тополь бальзамический), самырсын (Abies - пихта), андыааш (Alnus incana - ольха серая).
сімдіктер тмен жне жоары температуралармен жарааттанады. Тмен температура жадайында сімдіктерде суытан жарытар пайда болады, ыландар жне жапыратар, осы жылы ркендер жарааттанады. Жоары температура да ормана зиянын тигізеді. Оларды сері сіресе ылал жеткіліксіз жадайда кштірек болады. сімдіксіз ра м топыратар беті кн тскенде температурасы 620С-а дейін ктеріледі. Мндай температурада аашты абыы кйіп, тамыр мойны жарааттанады, детте кйіктен абыы жа (клекеге тзгіш) породалар (шамшат, граб, шырша, самырсын жне т.б.) зиян креді. Мндай жадай орманны шетінде, ааштарды сиреткен учаскелерде болады.
Ормандаы температура режимі бірдей емес, ол фитоценоздарды тік жне клдене рамы ерекшеліктеріне байланысты.
Жаз айларында ашы жермен салыстыранда орманда ауаны температурасы тмен, ал ыста жоары. Жазы айырмашылыы 1,50С, ал ыста 0,50С жетеді. Сонымен орман жазда салындататын, ал ыста жылытатын сер етеді. Біра та ауаны орташа жылды температурасы ашы жермен салыстыранда орманда шамамен 10С-а тмен.
Орманны тік профиліні абатында ауа-райы ашы кндері блыырмен салыстыранда ауа температурасыны згеру диапазоны жоары (29 кесте).
29 кесте
Ауа-райына байланысты шыршалы шымылдыы астындаы ауа температурасыны (0С) туліктік згеруіні ауытуы (Сенов, Грязькин, 2006)
| лшеу биіктігі, м | Ашы | блыыр | ||||
| орташа | max | min | орташа | max | min | |
| 0,1 | 14,8 | 21,5 | 9,0 | 9,6 | 12,2 | 7,6 |
| 3,0 | 16,2 | 24,0 | 8,6 | 9,4 | 12,8 | 7,4 |
| 7,0 | 16,8 | 25,0 | 9,0 | 9,2 | 12,5 | 7,0 |
| 14,0 | 16,3 | 27,0 | 8,5 | 9,4 | 12,0 | 7,2 |
| 21,0 | 16,1 | 27,4 | 8,2 | 9,4 | 12,1 | 7,2 |
4. Орман жне ылал
Органикалы заттарды синтезі жне сімдіктер ауымыны тіршілік етуі сусыз ммкін емес. Биомасса німі фитоценоза келіп тскен суды млшеріне жне пайдаланылуына тура пропорционал.
Орман ылалды кбінесе жауын-шашын есебінен алады. Жауын-шашын млшері табиат-климат жадайына баынышты.
Жауын-шашынны мынадай трлерін ажыратады: жауын, ар, брша, ырау (изморозь, инеи), кк тайа (кк мз), шы, тман. Кбінесе орман экожйесінде сйы жауын-шашын згереді. Бл жауын-шашындар ааштарды, шыбытарды, бталарды кроналарында жне шптесін сімдіктер ярусында кідіреді. Оны айтарлытай блігін орман тсеніші сііреді жне одан рі жер асты суларына айналады. Жауын-шашынны лкен млшері транспирацияа жмсалады. Транспирация – устьица арылы физологиялы булану. Кптеген сімдіктерді жапыратарыны жары жне клеке беттерінде, ал кейбір сімдіктерді тек клеке беттерінде устьицалар болады. Ксерофиттерде устьицалар мезофиттерден аз болады. Мезофиттерді жапыратарыны 1 шаршы мм 600-ден астам, ал ксерофиттерде 60 шамасында устьицалар болады.
Ормандаы су балансын формула арылы былай крсетуге болады:
W = T + E + C + F
Мндаы:
T – суды транспирацияа жмсалуы (барлы суды 60% дейін);
E – топыра бетінен жне фитоценоздардан физикалы булану (40% шамасында);
C – аатын су (су ауы топыра бетінде жне топыра ішінде болуы ммкін);
C = D + S
D – топыра бетіндегі аын су ол орманда кп емес (10% шамасында);
S – жер асты сулары (20%);
F – органикалы заттарды синтезделуіне жмсалатын су (3%).
Ылала атысты ааш породаларын мынадай топтара бледі (П.С. Погребняк, 1968):
- Ксерофиттер – сексеуіл (Holoxylon - саксаул), арша (Juniperus - можжевельник), пыста (Pistacia – фисташка), емен (Quercus - дуб пробковый), араай (Pinus - сосна), жиде (Elaegnus - лох), шырана (Hippophae - облепиха), араааш (Ulmus - вяз мелколистный), ызыл тал (Salix acutifolia – ива красная).
- Мезофиттер – емен (Quercus - дуб черешатый), шынар тсті йекі (Acer platanoides – клен остролистный) жне дала йекісі (Acer campestre - клен полевой), жке (Tilia - липа), граб (Caprinus), балараай (Larix - лиственница), шамшат (Fagus - бук), каштан (Aesculus), айы (Betula - береза повислая), кктерек (Populus pendula - осина), Сібір араайы (Pinus sibirica - сосна сибирская), самырсын (Abies - пихта), ильм (Ulmus), бузина (Sambucus - бузина).
- Гигрофиттер – айы (Betula pubescens - береза пушистая), андыааш (Alnus - ольха серая жне черная), аратерек (Populus nigra - осокорь), тал (Salix - ива козья, серебристая, ломкая), мойыл (Padus - черемуха).
Ормандар ашы жерлермен салыстыранда ылал кп жиналуына байланысты жер бетіндегі аын суларды жер асты суларына ауыстырып зендерді сумен амтамасыз етеді.
Территорияны ормандылыы жоары болан сайын зендердегі суды дегейі жоары болады. Ормандылыты азаюы зен суыны тартылуына алып келеді.
Баса экожйелермен салыстыранда орманда ар кбірек жиналады. арлар жапыраты орманда да молыра болады. ылан жапыраты ормандарда ар азыра жиналады. Мысалы, шыршалытарда ар алы ормандарымен салыстыранда 40%-а аз жиналады.