WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

скорость накопления которого изменяется со временем и связанна с накоплением биомассы нелинейно; цикл азота очень экономичен - только приблизительно 5% минерализованного азота теряется на геологический выход.

Почвы северной твердолиственной экосистемы имеют сильный потенциал к нитрифицированию, но в условиях ее восстановления происходит относительно малая нитрификация, а большинство цикла азота приходится на аммоний.

Реорганизация: потеря биотической регуляции. Для изучения воздействия нарушения растительности на биотические и абиотические процессы в экосистеме были проведены экспериментальные рубки: двух видов: 1) удаление стволовой древесины, 2) удаление всей древесной массы – корней, стволов и ветвей.

Разрушение древесной растительности имело следующие результаты:

а) поток солнечной энергии был существенно изменен из-за потери отражающей поверхности полога и прекращения использования энергии в ходе транспирации.

Изменения в потоке энергии имели двойной эффект: увеличение суммарных температур почвы летнего периода, в то время как увеличивается и ее влажность. Недостаточный спад в транспирации при этом вызван увеличенной влажностью в почве;

б) растительный контроль за гидрологией летнего периода был заметно ослаблен. Это явилось причиной увеличенной потери воды из системы и увеличенных скоростей пиковых потоков в паводки;

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1427 htttp://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/118.pdf в) связи между концентрациями питательных веществ в водном потоке и его скоростью, характерные для восстанавливающейся экосистемы, были быстро утеряны после разрушения растительного полога, что ведет к увеличенным концентрациям питательных веществ в воде и заметным повышенным потерям питательных веществ из экосистемы;

г) увеличение скоростей разложения и нитрификации играет важную роль в пищевых связях нарушенной экосистемы;

д) большинство питательных веществ, утерянных из экосистемы исходят из лесной подстилки и освобождены взаимодействиями типа разложение – нитрификация;

е) максимальные концентрации и потери питательных веществ проявляются на второй год после удаления растительности, это, по-видимому, происходит потому, что высоки отношения C/N или элемент / P (фосфор) в мертвом органическом материале, ведущие к увеличенному использованию растворенных питательных веществ микроорганизмами в течение первого года; так как скорости потоков снижены, концентрации растворенных питательных веществ в водном потоке возрастают;

ж) процесс нитрификации, который частично ингибирован в восстанавливающейся экосистеме, ускорен примерно до уровня системы, лишенной растительности;

з) сплошная рубка имеет явный, но отсроченный эффект увеличения скорости специфического выноса вещества в восстанавливающихся лесах. Увеличение в выносе идет прежде всего благодаря росту эродированности, нежели чем из-за увеличения выноса в ливневые пики, происходящие из-за вырубки леса.

Складывается представление, что биогеохимические изменения, следующие за разрушением полога содействуют быстрому восстановлению экосистемы.

Развитие растительности после сплошной рубки: видовые стратегии и динамика растительного сообщества. Северная твердолиственная экосистема содержит виды со многими типами роста и репродуктивных стратегий. Сплошная рубка активизирует репродуктивные стратегии. После вырубки часто появляется смешанная растительность с улучшенным возобновлением и новыми особями, которые возобновляются порослью или прорастанием семян, имеющихся в подстилке на вырубке, а так же и тех, что попадают в подстилку со стороны.

Стратегия почвенного банка семян играет существенную роль для возобновления леса в бассейне Хаббард Брук. Она включает в себя: а) большие количества покоящихся семян в почве; б) их прорастание, вызванное сигналами из окружающей среды, связанными с нарушениями; в) быстрый рост в высоту; г) относительно быстрое половое воспроизводство с образованием банка новых семян. Сплошные рубки ведутся в популяциях различных древесных видов, но примерно одного возраста. За длительный период развития лесной экосистемы в ней доминировали одновозрастные поколения деревьев. Доминирование древесных видов в главном ярусе является результатом их различных стратегий роста, проявившееся сразу после сплошной рубки. Оно переходит от коротко-живущих, быстро-растущих, менее толерантных видов, которые используют эксплуатационную стратегию роста, к более долго-живущим, медленнее растущим, более толерантным видам, использующим консервативную, но более конкурентно-способную стратегию роста.

Однако, концептуальные и имитационные модели генетических процессов в популяциях экосистемы Хаббард Брук пока не созданы; для их построения весьма полезна разработка Штерна и Рохе, выполненная по заказу ФАО [17].

Особи, начинающие рост в момент сплошной рубки, имеют преимущественный потенциал в течении последующего столетия, но на стадии восстановления происходят эндогенные нарушения, вызванные ветровалом, что выступает важным фактором в определении их доминирования в верхнем ярусе. Сначала эндогенное нарушение способствует укреплению позиций видов-толерантов в главном ярусе. Однако, по мере увеличения размера деревьев, местные нарушения системы, последующие за ветровалами Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1428 htttp://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/118.pdf становятся более значащими, промежуточные и даже некоторые не толерантные виды становятся более обильными в главном ярусе. Развитие экосистемы без внешнего нарушения ведет к полидоминантному составу леса, который содержит целый спектр северных твердолиственных видов, включая так называемые раннесукцессионные или пионерные виды. Реализация стратегии видов показана для отдельных водосборов [2,3], она корректируется факторами среды.

Вскоре после сплошной рубки, когда экосистема менее всего стабильна в аспектах гидрологического, биогеохимического потоков энергии, богатство видов находится, повидимому, в максимуме. Напротив, в течение середины стадии восстановления (приблизительно к 80 годами после рубки), когда экосистема имеет максимум контроля над скоростями потока, богатство видов – относительно невысоко.

Реорганизация: восстановление биотической регуляции. Первичная продуктивность северных твердолиственных экосистем быстро восстанавливается после сплошной рубки. Это заметное увеличение продукции в значительной степени основано на ростовом ответе эксплуатирующих видов, использующих ресурсы, сделавшиеся доступными в результате разрушения растительности и ускоренного разложения лесной подстилки.

Биотическое регулирование потерь водных и растворенных питательных веществ установлено в интервале от 3 до 5 лет после рубки, но потери могут превышать таковые в не рубленных лесах за 10 - 20 лет или к концу стадии реорганизации.

Связь между увеличенными количествами доступных питательных веществ после рубки и потоком поднятия питательных веществ, образованным восстанавливающейся растительностью, далеко не полная.

Сравнение вертикального потока питательных веществ вместе с их потерями с дренажными водами с питательными веществами, высвобожденными из лесной подстилки, показывает, что большое количество азота неучтено, и что выщелачиваются значительные количества катионов из минеральной почвы. После быстрого раннего повышения, первичная продуктивность после рубки может снижаться в течение 6 или лет, но затем восстанавливается и повышается в течение нескольких последующих десятилетий. Это повышение может быть вызвано переключением с видов, использующих неэффективно эксплуатационные ростовые стратегии, к тем, которые более эффективно используют консервативные стратегии и постепенно занимают и используют более глубокие горизонты почвы, чему способствует возрастание катионного обмена и водоудерживающей емкости, связанной с ростом массы лесной подстилки.

Стадия восстановления экосистемы - наиболее сильно регулируемая из всех стадий в последовательности их развития. Регулирование имеет сильный компонент обратной связи, обусловленный тесной зависимостью между первичной продуктивностью и доступностью ресурса, вытекающей, в свою очередь, из условия одновозрастной растительности.

Сплошная рубка инициирует сильный гомеостатический ответ, основанный на обратной связи между факторами контролирующими доступность ресурса и теми, что контролируют первичную продуктивность. Этот ответ приводит экспорт питательных веществ и воды под контроль относительно быстро и предотвращает потенциальную эрозию. Восстановление экосистемы после нарушения обходится дорого и оно происходит первоначально за счет энергии и питательных веществ из лесной подстилки.

Лесная подстилка действует как регулятор экосистемной активности, запасающий энергию и питательные вещества во время покоя и реализует их во время стресса.

Модель накопления биомассы в ходе развития из устойчивого состояния после сплошной рубки исходит из нескольких главных аспектов, широко используемых в асимптотических моделях развития экосистемы.

Когда экосистема рассматривается как сиситема блоков, то устойчивое состояние есть условие, в котором пропорция блоков в разных состояниях развития остается более или Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1429 htttp://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/118.pdf менее постоянной и все же каждый фрагмент постоянно испытывает последовательность аккумуляции и потерь биомассы; это состояние экосистемы названо динамически– мозаичным устойчивым состоянием.

Тенденции развития, предсказанные моделью аккумуляции биомассы бассейна Хаббард Брук, сравнимы с теми, которые предсказаны и асимптотической моделью.

Имеется множество базовых различий касающихся энергетики, динамики сообществ и типов экосистемного экспорта.

Максимальное количество биомассы в северной твердолиственной экосистеме может поддерживаться в не обнаруживаемом устойчивом состоянии, как предсказано асимптотической моделью, но на более ранней стадии. Максимум поддерживаемой биомассы есть результат синхронного поведения компонентов, составляющих экосистему и их поведение может быть общим во многих лесных формациях.

Вообще, разнообразие местообитаний остается низким в течении этапов развития и затем повышается до максимума в стадии устойчивого состояния.

Видовое богатство растений во всей экосистеме все же самое высокое на недавно вырубленных участках (стадия реорганизации) и на стадии устойчиво-динамической мозаичности и ниже в середине стадии восстановления.

Среднее количество видов на случайно выбранной площадке (1 м2) самое высокое в стадии реорганизации, самое низкое в середине стадии восстановления и среднее в фазе устойчивости.

На выходе из экосистемы, контроль во время ранней фазы восстановления более эффективен, чем на стадии устойчивости. Это обусловлено одновозрастным составом леса, более или менее слабо меняющимся пологом и высокой скоростью аккумуляции биомассы.

Устойчивое состояние как компонент ландшафта. Разрушение структуры экосистемы физическими силами определяется: пожарами, ветром и другими силами, приводящими к выпадению деревьев, а также их естественным вывалом. Эндогенное нарушение - неотъемлемая часть процесса автогенетического развития.

Главные экзогенные силы, огонь, повреждение ветром и сплошные рубки действуют немедленно на уменьшение массы первичной продуктивности, но нет сходства в их воздействии на отношение окисление/ВПП, экспорт питательных веществ, экспорт биомассы и на возрастную структуру сообщества.

В период до поселения европейцев пожары были обычны в большинстве областей, окружающих Белые Горы северного Ньюгэмпшира, но - относительно редки в пределах самих гор. Крупномасштабные циклонические ветры не являются главными нарушающим факторам в большинстве низкогорных урочищ Белых гор, но малые и средние ветра могут действовать как важные агенты нарушения в длительные временные периоды. Лесной регион во влажных горах северной Новой Англии может быть принят за центр, где автогенетическое развитие имеет самую высокую вероятность достижения устойчивых состояний, в то время, как в разных направлениях от него заметно нарастание роли катастрофических нарушений и восстановления экосистем после них.

Рубки леса и управление ландшафтом. Основным нарушающим фактором в лесах признаны рубки древостоя [1], гидрологический режим после которых в лесах Северного Кавказа не восстанавливался до исходного состояния более чем 30 лет.

При разработке планов по заготовке лесной продукции менеджеры леса стоят перед вопросами: будет ли план обеспечивать получение наиболее удовлетворительной прибыли, соразмерной с кратко- и долгосрочными ожиданиями Способствует ли разработанный план получению адекватного урожая новых особей желаемого вида растения Приемлемо ли воздействие на окружающую среду Может ли высокий уровень продуктивности лесной экосистемы быть устойчивым Какова максимальная или оптимальная норма сбора урожая Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1430 htttp://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/118.pdf Та же самая обеспокоенность высказана защитниками природных ресурсов с несколько отличным акцентом: «Влияют ли коротко- и долгосрочные воздействия различных практик сбора урожая в естественных лесах, на плодородие почвы и качество дренажных вод» Изучение экосистемы Хаббард Брук может дать частичные ответы на некоторые из этих вопросов, поскольку оно применено к северным твердолиственным лесам, но, повидимому полезный вклад будет состоять в том, что можно более точно сформулировать вопросы для перспективных исследований и повышения уровня понимания проблемы в целом. На некоторые из этих вопросов отвечают исследования в Финляндии [16], на чем остановимся ниже.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.