תפקידם הביולוגי של יערות בטבע

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

באיזו תדירות אנו חושבים על תפקידם של היערות בחיינו? מה זה יער? אילו פונקציות אקולוגיות הוא ממלא? במאמר זה ננסה לענות על שאלות אלו ועוד רבות אחרות הקשורות ליער כמערכת אקולוגית טבעית.

היער הוא שילוב של צמחייה עצי, שיחי ועשבוני הגדל על פני השטח המוצקים של כדור הארץ, כולל בעלי חיים, מיקרואורגניזמים ומרכיבים אחרים של הסביבה הטבעית (אדמה, גופי מים ונהרות, מעטפת אוויר) הקשורים ביולוגית. המאפיינים העיקריים של היערות הם השטח ושמורות העצים העומדות. יערות גדלים בכל היבשות מלבד אנטארקטיקה ותופסים כ-31% משטח היבשה. השטח הכולל של קרן היער של כדור הארץ הוא 4 מיליארד הקטרים, ועתודות העצים עומדות הן 527,203 מיליון מ"ק [1].

יער הוא מערכת אקולוגית מאורגנת בעצמה מורכבת שבה מתבצעת כל הזמן זרימת חומרים (חנקן, זרחן, חמצן, מים וכו') וזרימת אנרגיה בין כל סוגי והצורות של אורגניזמים. כל הצמחים מותאמים זה לזה, כמו גם לאורגניזמים של בעלי חיים, ולהיפך, כל האורגניזמים של בעלי החיים מותאמים לאורגניזמים צמחיים. הם לא יכולים להתקיים אחד בלי השני. לכל אזור יער מבנה מרחבי בולט (אנכי ואופקי), הכולל מספר רב של עצים בוגרים, שיחים, צמחים עשבוניים, סבך של המינים העיקריים והנלווים, וכן טחבים וחזזיות.

המבנה האנכי של היער מאופיין בתפוצה של צורות צמחים שונות לאורך הגובה, בעוד שהאופקי משקף את התפוצה של מיני צמחים שונים במישור האופקי. יחד עם מספר רב של צמחים, ביער יש מספר עצום של מינים שונים ללא (ג) חולייתנים, מיליוני אורגניזמים בקרקע, חרקים רבים, ציפורים ובעלי חיים. כולם יחד יוצרים מערכת אקולוגית שבה כל צמח וחיה ממלאים תפקיד אקולוגי ספציפי, המשתתפים במחזור היסודות הכימיים השונים.

בהשפעת גורמים סביבתיים חיצוניים (אור, טמפרטורה, לחות, רוח, זרמים, צורות שונות של פעילות אנושית אינטליגנטית וכו'), מתרחשים שינויים מסוימים במערכת האקולוגית של היער, אשר, ככלל, אין להם חד והרסני הטבע, ואינם מובילים לחוסר איזון במערכת האקולוגית. עם זאת, ההשפעה הגוברת מאוד של פעילות אנושית בלתי סבירה מובילה לעתים קרובות יותר ויותר להפרה של האיזון האקולוגי, המתבטאת בשינויים והשלכות פתאומיים ואסון. אז, בקיץ 2008 בשטח מערב אוקראינה באזור הרי הקרפטים, היה השיטפון הגדול ביותר בגלל משקעים רבים. כתוצאה מכך הוצפו כ-40 אלף בתים, נשטפו כמעט 700 ק"מ של כבישים, יותר משלוש מאות גשרים נהרסו [2].

אחת הסיבות להצפה בקנה מידה גדול היא כריתת היערות במורדות הרי הקרפטים, כאשר חלק ניכר מכיסוי היער נכרת במשך כמעט 40 שנה [3].

העובדה היא שהיער ממלא תפקיד חשוב של ויסות מים, שהוא להאט את הנגר העילי של מי נמס ומי גשמים, להעביר חלק מהם לקרקע, ובכך להפחית את כוח ההרס של שיטפונות ושיטפונות, ובכך להזין את מי התהום. כאשר גשם יורד, כתרי עצים וגזעי עצים שומרים על חלק מהלחות, מה שמאפשר למים להיספג אל פסולת היער בהדרגה, ולא באופן ספונטני. פסולת היער שומרת על לחות ולאורך זמן מעניקה אותה לנהרות ולמי תהום, וחלק מהלחות משמשת להאכלת צמחים.בשטח פתוח (למשל, כריתה), מי גשמים נופלים לחלוטין על פני האדמה ואין להם זמן להיספג, שכן חדירות המים של פסולת היער גבוהה יותר מאשר בשטח פתוח, מה שמוביל ל- זרימת רוב המים מפני השטח לתוך שקע או נחל עילי (נחל, נהר). לפעמים שטח פתוח אינו מאפשר למים לעבור כלל והוא מתנקז לחלוטין ויוצר זרם מים עוצמתי. ליער תפקיד חשוב בהפצת משקעי החורף ובמהלך ההפשרה באביב. בשטחים פתוחים, כיסוי השלג מקובע מעט מאוחר יותר מאשר ביער עקב הפשרות תכופות והוא מתפזר בצורה לא אחידה בגלל הרוחות הנושבות. ביערות, השלג מופץ באופן שווה, מה שקשור לשינוי במשטר הרוחות בשכבת פני השטח. באופן כללי, יותר שלג מצטבר בשטחים פתוחים מאשר ביערות. באביב, בהשפעת זרימה חזקה של קרינת שמש, מתרחשת הפשרת שלגים, אשר תלויה לא רק בגורם זה. סוגים שונים של צמחייה ותבליט ממלאים תפקיד חשוב בתהליך זה. שטח פתוח מקבל 100% מקרינת השמש, ורק חלק מתחת לחופה של כל דוכן עצים, לכן שלג נמס ביערות לאט יותר. לדוגמה, בקרחות שלג נמס במשך 7-25 ימים, וביער אשוח אשוח למשך 32-51 ימים [4].

מדען היערות המקומי אלכסנדר אלכסייביץ' מולצ'נוב מצא שמקדם הנגר האביבי יורד בחדות עם עלייה בכיסוי היער (מ-0, 6-0, 9 באזור גבעה ללא עצים למקדם של 0, 09-0, 38 עם כיסוי יער. של 40%) [6].

כשכורתים יער מסירים את חופת העץ והאדמה מאבדת את תכונת חדירות המים שלה, מה שמוביל להפרה של משטר המים של מקווי המים, בעוד הנגר העילי מתגבר ותהליך הרס הקרקע מתעצם. לפיכך, ליער תפקיד חשוב בוויסות זרימת המים האחידה לאפיקי המים, משתתף במחזור המים ומונע הרס קרקע.

תכונה חשובה לא פחות של הצמחייה קשורה להיווצרות האקלים של כדור הארץ. היער משפיע על גורמים אקלימיים כמו רוח, טמפרטורה, לחות וכו'. הודות לרוח, הצמחים מואבקים, הפירות והזרעים מתפשטים, תהליך אידוי הלחות מפני העלים מוגבר, והיער, בתורו, מפחית מהירות הרוח בשכבת האוויר העילי, ויסות את הטמפרטורה והלחות. נוכחותם של מטעים משנה את המשטר התרמי בשטחים הסמוכים. בקיץ, האוויר הקר יותר של הגוש הירוק עוקר את האוויר החם והקל יותר של הטריטוריה הסמוכה, ומוריד את טמפרטורת האוויר באזורים אלה. מידת הירידה בטמפרטורת האוויר תלויה במיני השתילה (בשקיפות הכתר, השתקפות העלים, גובה וגיל), בצפיפות השתילה ובמספר מאפיינים נוספים. עצים בעלי עלים גדולים הם המגנים הטובים ביותר מפני אנרגיית חום. אז, למשל, אספן עובר דרך העלווה שלו פי 10 יותר אנרגיה מאשר עוזרד. ביער, הלחות באוויר עולה, שכן פני השטח המתאדים של עלים של עצים ושיחים, גבעולי הדשא גדולים פי 20 או יותר משטח הקרקע התפוס על ידי צמחים אלה. במשך שנה, דונם של יער מתאדה לאוויר 1-3, 5 אלף טון של לחות, שהם 20-70% מהמשקעים האטמוספריים. למשל, גידול של 10% בכיסוי היער יכול להביא לעלייה בכמות המשקעים השנתית ב-10-15% [5]. בנוסף, כ-90% מהמים הנכנסים מתאדים מפני השטח של העלים, ורק 10% משמשים להזנת צמחים. לחות האוויר באזור האמצעי ביער או בפארק בקיץ גבוהה ב-16-36% מאשר בחצר עירונית. שטחים ירוקים תורמים גם לעלייה בלחות האוויר בשטחים הפתוחים הסמוכים.

היער לוקח חלק פעיל בחילופי גזים, בעיקר על ידי ספיגת פחמן דו חמצני ושחרור חמצן לאטמוספירה. תופעת הטבע הזו נקראת פוטוסינתזה. אז, דונם של יער סופג 8 ק ג של פחמן דו חמצני (H2CO3) לשעה, שנפלטים על ידי 200 אנשים.מידת הספיגה של פחמן דו חמצני ושחרור החמצן תלויה מאוד בסוג המטע. לפיכך, הצפצפה הברלינאית היא פי 7, אלון העמודים פי 4.5, הלינדן גדול העלים פי 2.5, והאורן הגלקסי יעיל פי 1.6 מבחינת חילופי גז של אשוח סקוטי.

היער ממלא גם תפקיד משמעותי בניקוי האטמוספרה מאבק. צמחים צוברים חלקיקי אבק על פני העלים, הענפים והגזעים. במקרה זה, השפעת ההצטברות נקבעת במידה רבה לא רק על ידי טמפרטורה, לחות ומהירות הרוח, אלא גם על ידי מיני המטעים. אז, עצי מחט 30 פעמים, ליבנה 2, 5 פעמים יותר אבק שומר מאשר אספן. תכולת האבק בפארקים עירוניים ופרבריים נמוכה פי 1.5-4 מאשר באזור התעשייה. מדידות הראו כי אבק האוויר מתחת לעצים נמוך ב-20-40% מאשר באזורים הפתוחים הסמוכים. במהלך התקופה הפעילה של חיי הצמח, עץ בוגר אחד מסיר מהאוויר: ערמון סוס - 16 ק"ג, מייפל נורבגי - 28 ק"ג, צפצפה קנדית - 34 ק"ג אבק.

היער מעורב גם בניקוי האוויר מזיהומים גזים. אוויר קר יותר, יוצר זרמים אנכיים ומהירויות רוח נמוכות יותר באזור השטחים הירוקים, תורמים לתנועת זיהומים גזים לאטמוספירה העליונה. זה מוביל לירידה במספרם באזור השטחים הירוקים ב-15-60%. למיני עצים שונים עמידות שונה לזיהום אטמוספרי תוך שמירה על יכולתם ללכוד זיהומים רעילים מהאטמוספירה. לפיכך, שיטה לבנה לוכדת תרכובות גופרית ופנול מהאטמוספירה, מבלי לפגוע קשות בעלווה שלה. מ-(ג) המעקב הראה כי דו תחמוצת הגופרית פוגעת קשות בצמחייה.

ליד מפעלים כימיים, פני העלים של טיליה, ליבנה ואלון נשרפים ב-75-100%, ורוואן - ב-25-65%. מיני עצים לא עמידים בפני זיהום אטמוספרי הם: ערמון סוס, מייפל נורבגי, אשוח ואורן מצוי, אפר הרים, לילך, שיטה צהובה ועוד. העמידים ביותר הם: צפצפה שחורה, שיטה לבנה, צפצפה גדולה עלים, אדר פנסילבניה, קיסוס מצוי..

צמחים מפרישים חומרים פעילים ביולוגית (phytoncides), בעלי פעילות פיזיולוגית גבוהה בכמויות קטנות ביחס לקבוצות מסוימות של אורגניזמים חיים. חומרים פעילים ביולוגית הורגים חיידקים פתוגניים או מעכבים את התפתחותם של מיקרואורגניזמים. היעילות של חומרים פעילים ביולוגית של צמחים שונים אינה זהה. אז, ארז אטלס גורם למוות של חיידקים לאחר 3 דקות של הפרשה, דובדבן ציפורים - לאחר 5 דקות, דומדמניות שחורות - לאחר 10 דקות, דפנה - לאחר 15 דקות.

השתתפותם של אזורי יער גדולה גם בהפחתת רמת הרעש מכבישי תחבורה ומפעלים. כתרים של עצים נשירים סופגים 26% מאנרגיית הקול הנכנסת, ומשקפים ומפזרים 74%. שתי שורות של טיליה יכולות להפחית את רמת הרעש פי 2, 5-6, תלוי ברוחב רצועת השתילה ללא עלווה ו-7, 7-13 פעמים, כאשר הצמחים היו עם עלווה. מידת בידוד הרעש תלויה במין, בגובה ובדפוס השתילה של עצים ושיחים. הרעש בשיא הצמיחה האנושית ברחוב הבנוי בבניינים גבוהים נטולי שטחים ירוקים גבוה פי 5 מאשר באותו רחוב עטור עצים עקב השתקפות רעש התנועה הנעה מקירות הבניינים.

לפיכך, היער ממלא תפקיד חשוב על הפלנטה בשמירה על תנאים נוחים לקיומם של כל האורגניזמים החיים, כולל בני אדם. היער כמערכת אקולוגית טבעית משתתף באקלים וביצירת משקעים, שומר על הרכב הגזים של האטמוספירה, מספק בית ומזון למינים וצורות רבות של צמחים ובעלי חיים. עם זאת, כיום יש בעיה רצינית של שימור היער.

החלק העיקרי של המערכות האקולוגיות של היער נמצא במדינות כמו רוסיה (809 מיליון הקטרים), ברזיל (520 מיליון הקטרים), קנדה (310 מיליון הקטרים), ארה"ב (304 מיליון הקטרים), סין (207 מיליון הקטרים), הרפובליקה הדמוקרטית של קונגו (154 מיליון הקטרים) [8].

יתר על כן, היקרים ביותר לשמירה על האיזון האקולוגי על פני כדור הארץ הם טייגה ויערות טרופיים. יערות טרופיים יש מגוון ביולוגי גבוה למדי, המכילים עד 70-80% מכלל בעלי החיים והצמחים המוכרים למדע. לפי משרד החוץ האמריקאי, האובדן השנתי של יערות שווה לארבעה אזורים של שוויץ (41,284 קמ"ר) [9].

על מנת לייצג את קנה המידה של כריתת היערות, עדיין ניתן להשוות אזור זה עם השטח של אזור מוסקבה (44,379 קמ ר). הסיבות העיקריות לירידה ביער הן כריתת יערות בלתי מבוקרת לקרקע חקלאית - 65-70% וכריתת עצים - 19% (איור 7, 8, 9).

רוב המדינות הטרופיות כבר איבדו יותר ממחצית מהיערות הטבעיים שלהן. לדוגמה, בפיליפינים כ-80% מהיערות נוקו, במרכז אמריקה שטח היער ירד ב-60%. במדינות טרופיות כמו אינדונזיה, תאילנד, מלזיה, בנגלדש, סין, סרי לנקה, לאוס, ניגריה, לוב, גינאה, גאנה, שטח היער ירד ב-50% [9].

לסיכום, אנו יכולים לומר כי שימור והגדלת שטח המערכות האקולוגיות של היער היא המשימה החשובה ביותר של האנושות, אשר מילויה יבטיח את הישרדותה בסביבה טבעית נוחה. אחרת, האנושות פשוט לא תשרוד, שכן רק ההתפתחות ההרמונית של הציוויליזציה הארצית עם הטבע נותנת סיכוי לחיים ולהתפתחות של האנושות כולה.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.