Реферат: Основные свойства фитомасс
Суммарное количество фитомассы
Фитомасса и ее продукция уже давно являются предметом специальных исследований экологов, биогеоценологов и геоботаников: Этому вопросу посвящена обширная литература, из которой в первую очередь надо отметить обстоятельные сводки Л. Е. Родина и Н. И. Базилевич, Н. И. Базилевич, О. С. Гребенщикова, А. А. Тишкова, Н. Lieth, а также многочисленные работы, посвященные результатам Международной биологической программы и Программы "Человек и биосфера". Таким образом, фитомасса является наиболее изученной геомассой.
С чем это связано? Во-первых, с тем, что фитомасса — это ресурсная геомасса, т. е. является ресурсом, знание количества которого абсолютно необходимо для таких отраслей народного хозяйства, как сельское (продуктивность пастбищ и сенокосов) и лесное (запас древесных насаждений). Во-вторых, немаловажную роль играет тот факт, что выделение фитомассы не представляет большой сложности и поэтому относительно легко подсчитать ее количество на единицу площади .
В научной литературе имеется много попыток объяснить подобное распределение фитомассы и ее продуктивности на земном шаре. А. М. Рябчиков вывел специальное соотношение гидротермического коэффициента с продуктивностью, которое неплохо объясняет глобальное широтное распределение фитомассы и ее продуктивности. М. И. Будыко пытался увязать количество фитомассы и ее продуктивность с радиационным балансом и радиационным индексом сухости.
В общих чертах можно сказать, что количество фитомассы и ее продукция (при рассмотрении этих величин на уровне географических поясов и крупных зон) тесно связаны с тремя факторами: 1) радиационным балансом (или термическим режимом территории); 2) осадками; 3) историей развития территории.
Последнее имеет немаловажное значение, так как в условиях одного и того же радиационного баланса и количества осадков в Колхиде наблюдаются листопадные леса с вечнозеленым подлеском, а в южной части Японии, п-ова Корея и Китая полностью вечнозеленые субтропические леса. О том, что современные климатические условия Колхиды благоприятны для произрастания вечнозеленых деревьев, свидетельствуют успешные опыты по интродукции представителей южно-японской и южно-китайской флоры на Черноморском побережье Кавказа. Однако последнее в четвертичное время испытало влияние оледенения, в результате которого исчезли многие представители вечнозеленой растительности или же они трансформировались в вечнозеленый колхидский подлесок. Этого неблагоприятного влияния не наблюдалось в Японии, п-ове Корея и Китае, поэтому там сохранились вечнозеленые тропические леса.
А. И. Перельман (1975) считает, что фитомасса и ее продуктивность являются важнейшими геохимическими показателями ландшафта. Особенно важны соотношения между фитомассой (Ф) и ее продукцией (П).
По этому соотношению все ландшафты четко разбиваются на пять групп:
1. Лесные ландшафты с большим количеством фитомассы (более 100—200 т/га), которая намного превышает ежегодную продукцию.
2. Степи, луга, саванны с относительно небольшой фитомассой (30—40 т/га), но большой продукцией.
3. Пустыни с небольшой продукцией и фитомассой. Количество продукции соизмеримо с количеством фитомассы.
4. Тундры с незначительной фитомассой и низкой (в несколько раз ниже, чем фитомасса) продукцией.
5. Примитивно-пустынные ландшафты с крайне незначительной фитомассой и продукцией (меньше 1 т/га).
Таким образом, глобальные закономерности распределения фитомассы изучены довольно хорошо. Не меньший интерес представляет и внутриландшафтный анализ распределения количества фитомассы. Исследования показали, что в пределах ландшафта они могут различаться на.значения того же порядка, что и фитомасса разных географических зон.
Например, в предгорно-степных ландшафтах окрестностей Марткопского стационара надземная сухая фитомасса в отдельных фациях опускается ниже 1 т/га, а в других — поднимается до 20 т/га и выше. Столь резкие контрасты в количестве фитомассы характерны не только для предгорно-степных ландшафтов, отличающихся большим разнообразием природно-территориальных комплексов, но и для многих ландшафтов горных регионов. Так, на Ковалукской возвышенности, в Пицундско-Мюссерском заповеднике (Абхазия), где распространены предгорно-холмистые ландшафты с колхидскими полидоминантными лесами на днищах и с дубовыми лесами на гребнях, количество суммарной сухой фитомассы в отдельных фациях колеблется в пределах 200—600 т/га. Даже в среднегорных колхидских ландшафтах с буково-темнохвойными лесами с вечнозеленым подлеском, отличающихся, казалось бы, монотонностью, количество фитомассы меняется в пределах 100—1000 т/га. Об этом свидетельствует гистограмма распределения фитомассы в этих ландшафтах.
Не меньшие различия наблюдаются и между отдельными ландшафтами Кавказа. Наибольшая суммарная фитомасса характерна для среднегорных буково-темнохвойных ландшафтов с колхидским (430 т/га) или кустарниковым подлеском (490), а также для Гирканских ландшафтов с широколиственными лесами (350—440 т/га). Среднегорные ландшафты с буковыми лесами имеют 320—400, среднегорные и нижнегорные колхидские— 190—260 т/га. Сухая суммарная фитомасса для предгорных ландшафтов с аридными редколесьями равна 50—150 т/га, с шибляком — 20, степной растительностью — 6—13, а на равнинных ландшафтах с полупустынной растительностью она составляет 16 т/га.
Приведенные данные противоречат некоторым имеющимся в научной литературе данным. Например, считалось, что наибольшей фитомассой на Кавказе должны обладать предгорно-холмистые ландшафты с колхидскими лесами, которые характеризуются наиболее благоприятными климатическими условиями. Однако количество фитомассы в них почти в 2 раза ниже, чем в среднегорных ландшафтах с буково-темнохвойными лесами; наименьшую фитомассу имеют не полупустынные ландшафты, а сухие степи и т. д.
Как уже говорилось, глобальные закономерности распределения количества фитомассы и связь этого количества с физико-географическими параметрами изучены сравнительно хорошо. Этого нельзя сказать о региональных и внутриландшафтных закономерностях. Анализ этой связи будет произведен на основе обширного эмпирического материала, собранного на Кавказе.
А. Г. Тедиашвили (1984) произвел весьма интересный эксперимент — попытался найти зависимость между количеством фитомассы в ПТК Марткопского стационара и среднемноголетней продолжительностью тех стексов, во время которых продуцируется эта фитомасса — т. е. гумидных состояний создания, усложнения и стабилизации фитогенной структуры. При этом не учитывались зимние и осенние состояния, в которых не наблюдается прирост фитомассы, а также семиаридные и плювиальные стексы, во время которых если и происходит прирост фитомассы, то крайне незначительный. Как видно из графика, связь между количеством сухой фитомассы и продолжительностью тех стексов, во время которых она продуцируется, очень тесная.
Большая разница в количестве фитомассы в различных природно-территориальных комплексах предгорно-степных ландшафтов объясняется тем, что, несмотря на то что эти ландшафты находятся приблизительно в одинаковых термических условиях и в них выпадает приблизительно равное количество осадков, отдельные фации из-за разной крутизны и экспозиции склона, а также разного положения в каком-либо микро- или мезорельефе сильно отличаются друг от друга условиями тепло- и влагообеспечения. Эти условия определяют существование наиболее приспособленных к ним растительных группировок. Последние, в свою очередь, имеют свой набор феносостояний, подчиненный не только внешним факторам, но и жизненному циклу отдельных растений.
Совокупность феносостояний, погодных условий, а также состояний почвы обусловливает наличие определенных стексов. Исследования показали, что в пределах одного ландшафта продолжительность стексов сильно различается от фации к фации. Так как с этой продолжительностью связано количество фитомассы, нет ничего удивительного в том, что фитомасса сильноразличается даже в пределах одного ландшафта.
Казалось бы, сложней должно обстоять дело с природно-территориальными комплексами с лесной растительностью. Однако это не так. Связь количества фитомассы с продолжительностью стексов, во время которых они продуцируются ("продукционных стексов"), в близких по характеру ПТК довольно тесная, и многие "странные" результаты, полученные при детальных исследованиях фитомассы ландшафтов Кавказа, легко объясняются. Например, то, что в среднегорных буково-темно-хвойных колхидских ландшафтах фитомассы больше, чем в лежащих ниже них ландшафтах с буковыми лесами (находящихся в более оптимальных условиях сочетания тепла и влаги), объясняется большей продолжительностью в них стексов, во время которых продуцируется фитомасса за счет более активного использования весенних и осенних периодов. В ландшафтах с буковыми лесами в эти сезоны года фитомасса не формируется, так как листовой аппарат или еще не образовался, или, напротив, уже разрушился. Определенное значение имеет и большое количество плювиальных стексов в ландшафтах с буковыми лесами. Во время этих состояний, если и происходит образование фитомассы, то относительно низкими темпами.
Длительно временные состояния ПТК еще слабо изучены. Но, вероятно, они будут зависеть от накопленного (аккумулированного) набора более кратковременных состояний и, в частности, от суммарного количества "продукционных" стексов. Поэтому логично ожидать не только качественную, но и количественную связь фитомассы с продолжительностью продукционных стексов, а через них — с еще не выявленными длительно временными состояниями ПТК (природно-территориальных комплексов).
Литература
1. Беручашвили Н.Л. Четыре измерения ландшафта. – М., 1986
2. Будыко М.И. Глобальная экология. – М., 1997
3. Зубов С.М. Основы геофизики ландшафта. – Минск, 1985
4. Исаченко А.Г. География сегодня. – М., 2003