Состав воздуха и его значение в жизни леса кратко

Обновлено: 04.07.2024

В воздухе содержатся важные для растения газы: углекислота и кислород, обусловливающие – первый – фотосинтез, второй – дыхание. Особую роль в жизни леса играет углекислота, хотя в составе воздуха ее и не так много (0,03%). Углекислота, имеющаяся в воздухе, используется лесом: при фотосинтезе; при нефотосинтетическом связывании СО2. Не вся углекислота, поглощаемая лесными растениями, поступает из атмосферы. Важным ее источником является почва, особенно лесная. В индустриальных и урбанизированных районах в составе воздуха имеются различные примеси, в том числе газы, вредные для человека, животных и растительности. Леса в этих местах ослабляются, страдают от отравления, отмирают деревья и даже целые лесные участки. Существенным загрязнителем приземного слоя воздуха являются также скопления пыли. Загрязнение атмосферы и вредное воздействие его на древесную растительность в немалой степени связано также с горючими веществами. В избыточных количествах и углекислота может отрицательно влиять на лесную растительность, что бывает обычно при выделении ее вместе с другими вредными газами. Индустриальная деятельность человека, связанные с нею окислительные процессы все больше нарушают постоянство в атмосфере состава СО2, увеличивая ее содержание. Это, по мнению ряда ученых, вызывает так называемый тепличный эффект.

Загрязняющие вещества закрывают устьица или проникают через них в растения. При выпадении осадков и повышенной влажности воздуха влага с кислотами попадает через раны. В результате газового отравления хвоя или листва утрачивают зеленую окраску, приобретают желтый, желто-бурый, бурый цвет. Деревья начинают обнажаться сверху: образуется суховершинность, в дальнейшем полностью отмирает крона. Деревья поражаются грибными заболеваниями. В результате отмирания деревьев и происходящего вследствие этого осветлении полога в напочвенном покрове разрастается светолюбивая злаковая и исчезает из него лесная растительность.

По газоустойчивости древесные и кустарниковые породы можно разделить на пять классов: к 1-му классу относятся породы наиболее, к 5-му – наименее устойчивые. 1 класс: ильм, дуб красный, спирея; 2 класс: лиственница европейская, Сукачева, сибирская, тис, дуб черешчатый, вяз, ива серая, сирень; 3 класс: ель колючая, дугласия, ясень, липа; 4 класс: сосны Веймутова, крымская, каштан конский, бук, черемуха, береза; 5 класс: пихта, ель.

Атмосферный воздух, как экологический фактор, влияющий на лес. Отношение древесных пород к загрязнению воздуха.

Лес является составной частью биосферы Земли, занимая определенное пространство в нижней части атмосферы. Атмосферный воздух как экологический фактор влияет на лес двояко: во-первых, обеспечивая физиологичные процессы, и, во-вторых - влияя физически. На физиологичные процессы влияет состав воздуха, а на физические - движение воздуха. Но эти влияния нужно рассматривать совместимо, а также в сочетании с действием других экологических факторов.

Лес и состав воздуха в нем

Известно, что атмосферный воздух состоит из азота (78%), кислорода (21%) и незначительных частиц аргона, гелия, водорода, углекислого газа, а также разных примесей техногенного и растительного происхождения. Известно также, что для роста и развития растений нужен в значительном количестве азот, но высшие растения не могут усваивать газообразный азот из атмосферы. Количество кислорода в атмосфере вполне достаточная для обеспечения дыхания всего живого на Земле. Наиболее важным для высших растений, в том числе и древесных, есть углекислый газ, которого, в среднем, атмосфера имеет 0,03% по объему.

Углекислый газ - СО2 - среди экологических факторов занимает одно из главных мест, поскольку он имеет важнейшее непосредственное влияние на древесные растения, потому что через ассимиляцию углекислого газа образуется органическое вещество, которое на 40-50% состоит из углерода. Поглощение древесными растениями углекислого газа из атмосферы происходит, главным образом, при фотосинтезе. Подсчитано, что леса планеты ежегодно используют 25 млн. т этого газа.

Концентрация углекислого газа в лесу зависит еще от ряда факторов. Она увеличивается ночью, потому что в это время отсутствует фотосинтез и активнее проходит процесс дыхания. Самая низкая концентрация СО2 в воздухе на уровне крон в полдень, когда фотосинтез максимально интенсивен. Увеличение концентрации СО2 имеет место в период дождя и тумана. В это время снижается активность фотосинтеза, уменьшается циркуляция воздуха, а выделение СО2 из почвы продолжается, что и обеспечивает повышение его концентрации в лесном воздухе.

Отношение древесных пород к загрязнению воздуха

Вредные примеси в атмосферном воздухе могут закрывать устья на листьях или хвое, проникать через них в растение. При высокой влажности воздуха кислые соединения также могут попадать в растение непосредственно или через почву. В результате газового отравления хвоя и листья теряют зеленую окраску, становятся желто-бурыми, бурыми или бордовыми, после чего опадают. Если отравление растений происходит систематически, то наблюдается деформация побегов и почек. Многолетняя хвоя, например, в ели изменяется на 2-3-летнюю или однолетнюю. Это характерный признак газового отравления хвойных пород. Деревья начинают обнажаться из верхней части, образуется суховершинность и потом засыхают. Понятно, что на ослабленные деревья нападают вредители.

От загрязнения воздуха страдают не только деревья, но и растения из надпочвенного покрова. В первую очередь, страдают лишайники. Исчезают не только теневыносливые представители флоры, но и растения со световой экологией.

Газоустойчивость древесных растений нужно обязательно учитывать при создании уличных посадок в городах и вдоль автомобильных путей.

Воздух влияет на лес как физиологический, биохимический фактор. Эти факторы проявляются взаимосвязано.

СОСТАВ ВОЗДУХА И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В ЖИЗНИ ЛЕСА

Воздух как газообразная среда состоит из углекислоты- 0,03%, водорода-0,01%, кислорода-21%, аргона- 1%, азота-78%. В воздухе до 4% водяных паров.

О₂ в воздухе достаточно и лес существенно не изменяет его концентрацию. В год растения потребляют азота 3%, углекислого газа от общего запаса. Углекислый газ выделяют растения при дыхании, от сжигания, действия вулканов, разложение (гниение), лесная подстилка.

Большое влияние на состав воздуха и растения оказывают индустриальные выбросы. Вредные выбросы отравляют деревья, вымирают целые лесные массивы (пример). Вредно влияют хлор, этилен, фтор, окисли азота, выбросы аммиака и др. выбросы, пыль.

В избыточном количестве углекислый газ тоже вреден, кроме того, создается парниковый эффект. От избытка углекислого газа листва приобретает желтый, бурый, бордовый цвет, уменьшается и опадает, происходит деформация побегов и почек. Деревья суховершинят, снижают прирост на них, нападают грибы и вредные насекомые. Отравляется и напочвенный покров особенно лишайники. Поэтому многие растения могут служить индикаторами загрязнения воздуха.

Действие загазованности на лес зависит не только от количества и качества газа, а также времени года, погоды, почвы, состава древостоя, полноты, сомкнутости структуры, расстояние до источника отравления.(примеры)

По газоустойчивости древесно-кустарниковые породы делятся на 5 классов: для хвойных исключается первый, а лиственных пятый. Хвойные более чувствительны, чувствительность возрастает с возрастом.

Газоустойчивость обусловлена биологическими морфолого-анатомическими и физиологическими особенностями, а также продолжительностью жизни листьев.

Газоустойчивость древесных растений

Подверженность отравлению	Породы	Класс газоустойчивости
хвойные	лиственные
Очень сильная	Пихта, ель, сосна обыкновенная	---------
Сильная	Сосны Веймутова, крымская, кедр сибирский	Каштан конский, бук, рябина, тополя белый осокорь и мариландика, черемуха, береза, клен полевой, акация белая
Средняя	Ель колючая, дугласия, можжевельник обыкновенный	Ясень обыкновенный, клены татарский и остролистный, тополь бальзамический, липа
Слабая	Лиственницы европейская, Сукачева, сибирская и японская, можжевельник казацкий, туя, тис	Дуб черешчатый, тополь канадский, ясень зеленый, вяз, ивы козья и серая, яблоня, груша, желтая акация, сирень, самшит
Очень слабая	-------	Ильм, дуб красный, ольхи черная и серая, каркас, шелюга красная, спирея, лох узколистный

ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА СОСТАВ ВОЗДУХА

В лесу содержание углекислого газа может отличаться в 2 раза, по сравнению с полем. В лесу наибольшая концентрация двуокиси углерода в приземном слое 0,07-0,08%. Это связано с его высоким удельным весом, пополнением из почвы, ассимиляций из крон.

После листопада углекислого газа в кроне выше, под плотным пологом его больше. Углекислый газ в древостоях различного состава: если в поле 100% Ос-167%, Б-185%, смешанном- 155%, Е-137%, С-139%.

Наибольшее поступление двуокиси углерода (СО₂) из подстилки при корневом дыхании, происхождении биологических процессов, гниении, хим. процессы.

Из почвы углекислый газ поступает в кроны: при процессах диффузии, температурной конвенцией, ветер, турбулентное движение.

Накоплению углекислого газа способствуют органические удобрения, в то же время лес является фактором, ограничивающим атмосферу от убытка углекислого газа. Так ельник поглощает 33т углекислого газа в год, установлено, что избыток углекислого газа может фиксироваться и наземными тканями.

Кислород входит в состав воздуха как постоянная величина, чему способствует лес. Отличие по количеству кислорода в лесу и в поле не обнаружено. Однако кислород в лесу может нести отрицательный заряд, лесной воздух обогащается потенциальным кислородом, О₃ – озоном.

Лес выделяет различные летучие химические вещества. Состав их зависит от характера леса времени года, суток, погоды (примеры Б, С, Ос). Многие вещества без запаха. В их образовании участвуют терпены, бальзамы, эфирные масла и другие углеводороды, а также летучие витамины.

Кедровый лес выделяет 450-500, сосновый 400-450, березовый 200-250 кг/га. (Протокопов, 1975)

Летучие вещества оказывают влияние на компоненты леса, на состояние и здоровье человека. Среди них есть губительно действующие на насекомых, бактерии, грибы, микроорганизмы. Такие вещества называются фитонцидами.

Фитонцидаминазываются биологически активные вещества, выделяемые в процессе жизнедеятельности растениями способные вызывать физиологические изменения у других организмов.

По фитонцидным свойствам древесно-кустарниковые растения подразделяются следующим образом в порядке убывания:

Дуб, клен, береза, сосна, ель, осина, лещина, черемуха, можжевельник, ясень, липа, ольха, кедр, рябина, акация желтая, вяз, бузина, крушина ломкая.

ЛЕС И ПЫЛЬ

Лес способствует очищению воздуха от пыли и ослабляет действие других вредных примесей. Лес выполняет роль фильтра. Фильтрующая способность леса зависит от состава возраста, структуры, сомкнутости, полноты. Например, Е_СЛБ задерживает в год 32т пыли, С-36,4 тонны, Бк-68 тонн пыли на га.

МОЛНИЯ И ЛЕС

Молния повреждает деревья, вызывает лесные пожары, влияет на рост леса. Атмосфера и лес взаимодействуют через электрическое поле. На сухой листве и побегах собирается отрицательный заряд. Опасность и степень поражения дерева связана с породой, высотой, содержанием влаги. Высокие и одиночные деревья повреждаются чаще. Вода в сосудах ствола от молнии превращается в пар, в результате ствол расщепляется. Сухое дерево обладая большим сопротивлением загорается. От молнии страдают больше хвойные, затем лиственные- тополь, дуб, груша, ясень, ольха, рябина, клен, бук. Наибольший вред от молнии это пожары.

ВЛИЯНИЕ ВЕТРА НА ЛЕС

В первую очередь ветер способствует опылению цветков и распространению семян большинства древесных пород, усиливает приток воздуха, обогащённого углекислым газом и при скорости до 2-3 м/с повышает интенсивность фотосинтеза.

Умеренный ветер при скорости больше 5 м/с примерно усиливает испарение растениями влаги и отрицательно влияет на производительность леса.

При одностороннем действии ветра формируется однобокая крона, т.к. с наветренной стороны молодые побеги усыхают. Этому могут способствовать снежные бури. Если усыхают верхушечные почки, то рост ствола в высоту прекращается, и деревья начинают ветвиться.

Так возникает форма деревьев криволесье. Очень сильные длительные ветры могут привести и усыханию всего дерева. Ветер вызывает также кривизну стволов, при раскачивании в них возникает внутренние трещины, происходят обрывы корней и охлестывание ветвями вершин нижерастущих деревьев.

От ветровала и бурелома в древостое, не тронутом рубкой, больше страдают самые крупные деревья, а в разреженных насаждениях - средние и мелкие.

Ветровал чаще образуется на избыточно увлажненных почвах, где деревья имеют поверхностную корневую систему.

Более ветроустойчивы разновозрастные древостои. Принято считать, что повышенной ветроустойчивостью обладают смешанные насаждения.

Ветер влияет также на форму поперечного сечения ствола: из круглой она становится овальной. При этом широкие годичные стволы (креновая древесина) образуется у хвойных со стороны крена, а у лиственных пород- на наветренной стороне (тяговая древесина). Наиболее устойчивы к ветровалу деревья с глубокой корневой системой ( Дуб, лиственница, сосна, пихта, ясень, клен, граб), неустойчивы ( Ель, бук, береза, сосна веймутова). Бурелому подвержены породы с мягкой древесиной ( пихта, осина, липа).

ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА ВЕТЕР

Лес в свою очередь также влияет на ветер. На расстоянии, равном 10 высотам древостоя, скорость ветра снижается массы воздуха проникающие в древостой быстро теряют скорость.

Внутри леса на уровне почвы ветра нет. Выше скорость его может незначительно увеличиться, но на уровне расположения крон она снова уменьшается.

После лесного массива, на подветренной стороне, образуется зона пониженного давления, и потоки воздуха опускаются к поверхности земли Г.Н.Высоцкий заметил, что на расстоянии равном 10 высотам древостоя, происходит воздухолод, усиливающий охлаждение и высыхание почвы, вызывающий ее эрозию и сдувание снега.

Считают, что существенное снижение скорости ветра ( до 80%) сохраняется на расстоянии соответствующем 10-20 кратной высоте леса, а полностью она восстанавливается на 50-100 кратном расстоянии.

Ветер внутри леса зависит от состава, сомкнутости, высоты и структуры.

Лес влияет на скорость ветра целых регионов. Если в лесной зоне средняя скорость 3,1-3,4 м/с, то в степной 4,1 м/с.

Лесной воздух является одним из мощнейших средств оздоровления человеческого организма. Он насыщен озоном, максимально очищен от пыли и вредных примесей, наполнен ароматами листвы, трав, хвои. Как только мы попадаем в лес, то сразу ощущаем лёгкость дыхания, поднимается настроение, появляется бодрость. Лесной воздух насыщен фитонцидами. Их количество зависит от вида деревьев, произрастающих в лесу.

Анализ воздуха показал, что наиболее богат фитонцидами воздух соснового и любого другого хвойного леса. Один гектар соснового леса за сутки выделяет в атмосферу до пяти килограммов фитонцидов.

Особенно сильно выделяют фитонциды такие деревья и кустарники, как сосна, кипарис, клен, калина, магнолия, жасмин, белая акация, ольха, береза, граб, ива и тополь. Количество фитонцидов в лесном воздухе зависит от погоды. Так, в пасмурную погоду количество этих веществ уменьшается, в тёплые солнечные дни их гораздо больше. Основное количество растений наиболее щедро выделяют фитонциды в начале лета, гораздо меньше – зимой. Концентрация фитонцидов в лесном воздухе также зависит от времени суток – максимальна она в полдень, минимальна – ночью. Эти вещества уничтожают многие патогенные грибки и бактерии. Учёные, при изучении микрофлоры различных лесов установили, что воздух кедрового и соснового леса практически стерилен. Активные вещества этих деревьев угнетают даже туберкулёзную палочку.

Значение воздуха соснового леса огромно - оно оказывает благотворное влияние на центральную и симпатическую нервную систему человека, повышают общий тонус и иммунитет организма. Замечено, что количество выделения фитонцидов молодыми соснами значительно больше, чем старыми. Оздоравливающее влияние лесного воздуха на человека зависит в первую очередь от концентрации в нём фитонцидов. Эти вещества улучшают окислительные процессы, положительно влияют на деятельность сердечнососудистой и нервной систем организма, улучшают обмен веществ.

В лесном воздухе содержится в три раза больше лёгких отрицательно заряженных ионов, чем в обычном. Количество положительных ионов существенно ниже. Аэроионы лесного воздуха оказывают положительное влияние на состояние здоровья человека: они снимают усталость и стрессовое состояние, восстанавливают работоспособность, стимулируют деятельность всех жизненно важных систем организма, нормализуют артериальное давление, улучшают вентиляцию лёгких.

Люди, у которых наблюдаются различные отклонения в деятельности верхних дыхательных путей и лёгких, лучше всего будут себя чувствовать в хвойном лесу, где воздух насыщен физиологически активными веществами, такими как скипидар, пинены, аэрозоли эфирных масел хвои. Сердечникам, наоборот длительное пребывание в хвойном лесу противопоказано, особенно когда очень жарко. В этом случае у них может возникнуть головная боль, шум в ушах, затруднение дыхания, сердечные боли. Лучше для них подойдёт воздух лиственного и смешанного леса. Противопоказано длительное нахождение в сосновом лесу в летнее время года гипертоникам, страдающим ишемической болезнью сердца и ревматизмом.

Читайте также: