Дипломная работа: Лісові системи та їх вивчення в шкільному курсі біології

Загалом у лісовій зоні зростає майже 62,2 % лісів країни, з них 20 % в Українських Карпатах, де лісистість становить близько 55 %. У сучасному лісовому покриві Українських Карпат 40 % зайнято молодняками, 33,4 % середньовіковими, решта — стиглими та пристиглими деревостанами. Верхня межа лісу знизилася на 200—300 м. Ценофонд лісів Українських Карпат складається із 801 асоціації, які належать формаціям Abieta albae, Acereta pseudoplatanis, Alneta glutinosae, A. incanae, Betuleta pendulae, Carpineta betuli, Fageta sylvaticae, Fraxineta excesioris, Piceeta abietis, Pineta cembrae, P. sylvestris, Querceta petraeae, Q. roboris, Tilieta argenteae, T. platyphyllae, T. cordatae [30].

Лісистість Українського Полісся становить 30 %. Тут панують хвойні (соснові) ліси (64 %), питома вага твердолистяних порід лише 9,7 %, березових — 13 %. Ценофонд лісів Українського Полісся становить 409 асоціацій десяти формацій: Alneta glutinosae, Betuleta pendulae, B. pubescentis, Carpineta betuli, Piceeta abietis, Pineta sylvestris, Populeta nigrae, P. tremulae, Querceta roboris, Saliceta albae [30].

Лісистість подільської частини лісової зони становить близько 25 %, причому найбільш лісистою є її західна частина. Переважають твердолистяні породи. Ценофонд лісів подільської частини лісової зони становить 246 асоціацій, які належать формаціям: Abieta albae, Alneta glutinosae, A. incanae, Betuleta pendulae, B. pubescentis, Carpineta betuli, Fageta sylvaticae, Fraxineta excelsioris, Piceeta abietis, Pineta sylvaticae, Querceta petraeae, Q. roboris.

Лісистість лісостепової зони становить 12—13 %. Вона найвища у його західній частині. Ліси із твердолистяних порід займають 63,6 %. До початку освоєння тут було 50 % лісів, у 4—5 разів скоротилися площі заплавних лісів. Ценофонд лісів Лісостепу становить 405 асоціацій, які відносяться до 13 формацій: Alneta glutinosae, Betuleta pendulae, Carpineta betuli, Fraxineta excelsioris, Fageta sylvaticae, Pineta sylvestris, Populeta albae, P. nigrae, P. tremulae, Saliceta albae, Querceta roboris, Tilieta cordatae, Ulmeta laevis.

У степовій зоні лісистість становить 3—4 %, під усіма типами лісів і посадками загалом 11,4 % цієї території. Ценофонд лісів степової зони представляють 380 асоціацій, що належать до 18 формацій: Acereta campestris, Alneta glutinosae, Betuleta borystenicae, B. pendulae, B. pubescentis, Carpineta betuli, Fraxineta excelsioris, Pineta sylvestris, Populeta albae, P. nigrae, P. tremulae, Querceta pubescentis, Q. roboris, Saliceta albae, Tilieta cordatae, Ulmeta carpinifoliae, U. glabrae, U. laevis.

У Гірському Криму лісистість становить 36 %. Ценофонд лісів цього регіону представлений 278 асоціаціями, які відносяться до 13 формацій: Acereta steveni, Alneta glutinosae, Arbureta andrachnis, Carpineta betuli, Fageta sylvaticae, Fraxineta excelsioris, Junipereta excelsioris, Pineta kochianae, P. pallasianae, P. pityusae, Pistacieta muticae, Querceta petraeae, Q. pubescentis.

Структура лісового фонду України, навіть попри недостатню лісистість, у поєднанні із 6450 функціонуючими об'єктами природно-заповідного фонду площею 1664,9 тис. га та зарезервованими для подальшого заповідання 300 тис. га лісових природних комплексів є підґрунтям для збереження видової та ценотичної різноманітності у лісових екосистемах. Науковою основою збереження ценотичної різноманітності лісів є созологічна оцінка їх ценофонду, синфітосозологічна класифікація, визначення режимів охорони і природокористування.

1.4 Функціонування та роль лісових систем

Рекреаційна роль лісів тісно пов'язана з їх абіотичними і біотичними факторами (рис. 1.) [30].

Рис. 1. Корисні функції лісу

Кліматопокращуючі функції лісу. Вплив на вітровий режим. Суттєвий трансформуючий вплив лісу на вітер залежить від просторового розміщення насаджень, їх будови, віку, повноти та інших показників. Встановлено, що під прикриттям деревостоїв середньомісячна швидкість вітру зменшується в 3-8, а річна - в 5 разів у порівнянні з відкритою місцевістю. Найменша швидкість вітру в порівнянні з відкритою місцевістю спостерігається в ялинкових, кедрових, соснових і листяних деревостанах.

В міських умовах на вітровий режим суттєво впливають зелені насадження, знижуючи швидкість вітру в 2-3 рази.

Вплив лісу на сонячну радіацію. Сонячна радіація - джерело енергії для фотосинтезу, в процесі якого вона "консервується" зеленими рослинами. Приблизно тільки 0,1% енергії, яку отримує Земля від Сонця, зв'язується в процесі фотосинтезу, причому лісові біогеоценози в цьому процесі найбільш продуктивні.

Ліси і зелені насадження суттєво трансформують сонячну радіацію (пряму і розсіяну). Встановлено, що кількість і якість променевої енергії, яка проникла під покрівлю, залежить від складу і віку насаджень, їх зімкнутості, ажурності крон, умов проростання, фенологічного стану дерев та інших факторів.

Зниження сонячної радіації в залежності від біометричних показників деревостану коливається у великих межах. Наприклад, пряма і розсіяна радіація в сосновому насадженні складає 45%, в листяному - 30%, в ялинковому -25%. Штучні насадження в міських посадках також значно знижують сонячну радіацію.

Пом'якшення радіаційного режиму лісами і зеленими насадженнями в спекотні дні літа сприяють підвищенню комфортності відпочинку.

Вплив лісу на температурний режим повітря і ґрунтів. Лісові біогеоценози суттєво впливають на температурний режим повітря і ґрунтів. Різні за складом і структурою насадження по-різному трансформують кліматичні ресурси тепла, створюють під покрівлею лісу свої мікрокліматичні умови. В зимовий період різниця між температурою повітря в лісі і на полі невелика. Вона зростає весною і досягає максимуму в спекотні дні літа. Наприклад, в окремі роки в лісі мінімальна температура повітря була на 3-4° вища, а максимальна на 4-6 нижча, ніж на відкритій ділянці.

Говорячи про вплив лісових фітоценозів на температурний режим ґрунтів, слід відмітити їх термоізоляційний вплив. Між температурою ґрунтів і лісистістю є велика залежність, яка проявляється також і в промерзанні ґрунтів. В степовій зоні (лісистість 5-6%) глибина промерзання ґрунтів досягає 180 см, в лісостеповій (лісистість 18%) - 120см, а в лісовій - 50-70 см. Глибоке промерзання ґрунтів негативно впливає на вологонакопичення.

Зелені насадження активно впливають на температурний режим міст. Встановлено, що температура повітря літом серед внутріквартальних зелених насаджень на 7-10°С, а в однорядних вуличних посадках на 2°С нижча, ніж на вулицях і площах, а також у дворах будинків. Температура ґрунту у внутріквартальних насадженнях на 17-24°С, а в однорядних вуличних посадках на 6-10°С нижча, ніж на неозеленених територіях міста.

Виділення лісом кисню і поглинання вуглекислого газу. Ця функція лісу розглядається як санітарно-гігієнічне явище.

Більше 60% кисню постачається рослинністю суші, де ліс є головним її компонентом. В теплі сонячні дні літа 1 га лісу, поглинаючи 220-280 кг вуглекислого газу, виділяє 150-220 кг кисню, достатнього для дихання 40-50 людей. При утворенні 1 т органічної маси виділяється в середньому 1,3-1,5 т кисню.

Найбільшу кількість кисню виділяють середньовікові насадження (від 30 до 60-80 років). Соснові насадження І класу бонітету з повнотою 0,8 виділяють в рік 10,9т/га кисню, березові -10,8, осикові - 9,7 т/га.

На основі даних потреб людини в кисні при диханні розроблені норми зелених зон міст. З врахуванням споживання кисню 165кг/люд. (за 150 днів) і 400 кг/люд. (за 365 днів) встановлені мінімальна і оптимальна норми насаджень на людину, що дорівнюють при II класі бонітету відповідно 0,05-0,06 і 0,12-0,15га.

Вплив лісу на іонний режим повітря. Ступінь іонізації характеризується кількістю позитивних і негативних, легких і важких іонів в 1 см3 повітря. В природних умовах спостерігається невелика перевага позитивних іонів над негативними, а важких - над легкими. їх відношення (коефіцієнт уніполярності) для нижніх шарів атмосфери складає 1,1-1,2.

Для визначення гігієнічного ефекту іонізації особливого значення набуває концентрація легких позитивних і негативних іонів у повітрі. Чим менший коефіцієнт уніполярності, тим чистішим і сприятливішим у гігієнічному відношенні вважається повітря.

Під екологічною функцією лісів, як еколого-економічної системи, розуміють рекреаційну (оздоровчу) цінність лісових масивів, захист ґрунтів від ерозії, підвищення урожайності сільськогосподарських культур, регулювання водостоку, продукування кисню та ін. Лісові біогеоценози впливають на оточуюче середовище як біологічна система, виділяючи в зовнішнє середовище речовину та енергію в процесі фотосинтезу, дихання, транспірації та ін. Крім того, лісові фітоценози - це фізичні тіла, які займають певне місце і мають масу із специфічними для неї властивостями. Вони відбивають і поглинають сонячну радіацію, затримують частину атмосферних опадів, конденсують водяну пару, затримують пил, переводять поверхневий стік у внутрігрунтовий та ін.

Водоохоронні функції лісу різноманітні. Вони впливають на випадання і переміщення рідких і твердих атмосферних опадів, на вологість, покращують водорегулюючу роль, якість води та ін.

Вплив лісу на атмосферні опади і вологість повітря може відбуватися в кількох напрямах:

а) збільшення кількості вертикальних опадів, що випадають над лісом і суміжних ділянках;

б) утворення конденсаційних осадів;

в) затримка кронами і деяке перехоплення рідких опадів;