Контрольная работа по "Лесоведение"

Тюменский лесотехнический техникум

Шифр 66

Контрольная работа № 1

Лесоведение

Студента 3 курса, специальности 35.02.01

Группы № 32

Иванов Иван Иванович

Домашний адрес:

625034, г. Тюмень,

Ул. Судостроителей, д. 13, кв. 16

1. Признаки и особенности леса как растительного сообщества в свете «Учение о лесе » Г. Ф. Морозова, отличительные черты лесной экосистемы.

Георгий Фёдорович Морозов - русский лесовод, ботаник, почвовед и географ конца XIX века — начала XX века, классик российского лесоводства.  
Морозов, определяя лес, показал его и как явление географическое, как составную часть ландшафта. Он писал: «Лес есть стихия и подобно степям, пустыням, тундрам – есть часть ландшафта, часть, стало быть, земной поверхности в силу ее определенных свойств с соответствующими породами» .  
Таким образом, лес в понимании Морозова представляет собой совокупность живых организмов, которые все время меняются и развиваются, что вполне созвучно с современной биологической наукой. Развивая учение Г. Ф. Морозова, русские ученые дали ряд определений леса.  
Профессор М. Е. Ткаченко, исходя из учения о лесе Морозова, дал следующее определение леса: «Под лесом следует понимать своеобразный элемент географического ландшафта в виде большой совокупности деревьев, в своем развитии биологически взаимосвязанных и влияющих на окружающую среду на более или менее обширном земельном пространстве» .  
Академик В. Н. Сукачев, как геоботаник, обобщая понятие о лесе, определил лес как лесной биогеоценоз, т. е. как древесную растительность, находящуюся во взаимодействии с почвой, .климатом, животным миром данного участка поверхности земли. При этом им дано наиболее глубокое понятие о среде леса, включая микрофлору и ее воздействие между собой и лесом в совокупности с другими факторами.

2. Светолюбивые и теневыносливые породы. Их отличительные признаки.

Светолюбивые растения - гелиофиты, растения, произрастающие на открытых местах и не выносящие длительного затенения; для нормального роста им необходима интенсивная солнечная или искусственная радиация. Взрослые гелиофиты, как правило, более светолюбивы, чем молодые экземпляры. К светолюбивым растениям относятся как травянистые (подорожник большой, кувшинка и др.), так и древесные (лиственница, акация и др.) растения, ранневесенние - степей и полупустынь, а из культурных — кукуруза, сорго, сахарный тростник и др. Древесные или кустарниковые гелиофиты образуют обычно разреженные посадки.

Листья – равносторонние, узкие блестящие; побеги короткие; есть волоски. Приспособленность к интенсивному освещению обеспечивается особенностями морфологии и физиологии светолюбивых растений. У них обычно довольно толстые листья с мелкоклеточной столбчатой и губчатой паренхимой и большим числом устьиц, нередко расположенные под большим углом к свету (иногда почти вертикально); лист блестящий (за счёт развитой кутикулы) или с опушением.

У светолюбивых растений гораздо чаще (по сравнению с тенелюбивыми) встречается одревеснение побегов с образованием шипов, колючек. Характерно большое число устьиц, которые сосредоточены в основном на нижней стороне листа; многослойную палисадную паренхиму составляют мелкие клетки. По сравнению с тенелюбивыми растениями у гелиофитов значительно выше содержание хлоропластов в клетках листа - от 50 до 300 на клетку; суммарная поверхность хлоропластов листа в десятки раз превышает его площадь. За счёт этого обеспечивается высокая интенсивность фотосинтеза - отличительная черта гелиофитов. Другим морфологическим отличием от тенелюбивых растений является большее содержание хлорофилла на единицу площади и меньшее - на единицу массы листа.

Светолюбивые растения (гелиофиты) часто имеют побеги с укороченными междоузлиями, сильно ветвящиеся, нередко розеточные. Листья гелиофитов обычно мелкие или с рассеченной листовой пластинкой, с толстой наружной стенкой клеток эпидермы, нередко с восковым налетом или густым опушением, с большим числом устьиц на единицу площади, часто погруженных, с густой сетью жилок, с хорошо развитыми механическими тканями. У ряда растений листья фотометричные, т. е. повернуты ребром к полуденным лучам или могут менять положение своих частей в зависимости от высоты стояния Солнца. Так, у степного растения софоры листочки непарноперистосложного листа в жаркий день подняты вверх и сложены, у василька русского так же ведут себя сегменты перисторассеченного листа.

 
   Теневыносливые растения - растения (древесные, многие травянистые под пологом лиственных пород, тепличные и др.), выносящие некоторое затенение, но хорошо развивающиеся и на прямом солнечном свету. С возрастом, а также в высоких широтах, горах, в более сухом климате теневыносливость понижается. Ряд растений под пологом леса (например, копытень, сныть и др.) ранней весной, до распускания листьев древесного яруса, физиологически светолюбивы, а летом, при сомкнувшемся пологе, - теневыносливы. Физиологически теневыносливые растения характеризуются относительно невысокой интенсивностью фотосинтеза.

Теневыносливые растения (сциофиты) - постоянно находятся в условиях сильного затенения. При освещенности 0,1–0,2 % могут расти только мхи и селягинеллы. Плауны довольствуются 0,25-0,5 % полного дневного света, а цветковые растения встречаются обычно там, где освещенность в пасмурные дни достигает не менее 0,5–1% (бегонии, недотрога, травы из семейств имбирные, мареновые, коммелиновые).

Листья теневыносливых растений имеют ряд анатомо-морфологических особенностей: слабо дифференцирована столбчатая и губчатая паренхима, характерны увеличенные межклеточные пространства - клетки содержат небольшое число (10-40) хлоропластов, величина поверхности которых колеблется в пределах 2-6 см2на 1 см2 площади листа. Эпидермис довольно тонкий, однослойный, клетки эпидермиса могут содержать хлоропласты (чего никогда не встречается у гелиофитов). Кутикула обыкновенно тонкая. Устьица обычно размещены на обеих сторонах листа с несущественным преобладанием на оборотной стороне (у светолюбивых растений, как правило, на лицевой стороне устьица отсутствуют или расположены преимущественно на оборотной стороне). По сравнению с гелиофитами у теневыносливых растений значительно ниже содержание хлоропластов в клетках листа — в среднем от 10 до 40 на клетку; суммарная поверхность хлоропластов листа ненамного превышает его площадь (в 2—6 раз; тогда как у гелиофитов превышение составляет в десятки раз). Для некоторых теневыносливых растений характерно образование антоциана в клетках при произрастании на ярком солнце, что придаёт красноватую или буроватую окраску листьям и стеблям, нехарактерную в естественных условиях местообитания. У других при произрастании при прямом солнечном освещении отмечается более бледная окраска листьев. Листья теневыносливых растений тонкие, клетки и хлоропласты в них крупные. 
   У лиственных теневыносливых древесных пород и кустарников (дуба черешчатого, липы сердцевидной, сирени обыкновенной и др.) листья, расположенные по периферии кроны, имеют структуру, сходную со структурой листьев гелиофитов, и называются световыми, а в глубине кроны – теневые листья с теневой структурой, сходной со структурой листьев сциофитов. 

Изменения в отношении растений к свету

Факультативные гелиофиты, или теневыносливые растения, в зависимости от степени теневыносливости имеют приспособительные особенности, сближающие их то с гелиофитами, то со сциофитами. К этой группе можно отнести некоторые луговые растения, лесные травы и кустарники, растущие и в затененных участках леса, и на лесных полянах, опушках, вырубках. На осветленных местах они разрастаются часто сильнее, однако оптимальное использование ФАР у них происходит не при полном солнечном освещении. 
   У деревьев и кустарников теневая или световая структура листа часто определяется условиями освещения предыдущего года, когда закладываются почки: если закладка почек идет на свету, то формируется световая структура, и наоборот. 
   Если в одном и том же местообитании закономерно периодически изменяется световой режим, растения в разные сезоны могут проявлять себя то как светолюбивые, то как теневыносливые. 
   Весной в дубравах под полог леса проникает 50–60 % солнечной радиации. Листья розеточных побегов сныти обыкновенной имеют световую структуру и отличаются высокой интенсивностью фотосинтеза. В это время они создают основную часть органического вещества годичной продукции. Листья сныти летней генерации, появляющиеся при развитом древесном пологе, под который проникает в среднем 3,5 % солнечной радиации, имеют типичную теневую структуру, и интенсивность фотосинтеза их значительно ниже, в 10–20 раз. Подобную двойственность по отношению к свету проявляет и осока волосистая, светолюбивая весной и теневыносливая летом. По-видимому, это свойственно и другим растениям дубравного широкотравья. 
   Отношение к световому режиму меняется у растений и в онтогенезе. Проростки и ювенильные растения многих луговых видов и древесных пород более теневыносливы, чем взрослые особи. 
   Иногда у растений меняются требования к световому режиму, когда они оказываются в иных климатических и эдафических условиях. Так, обычные теневыносливые растения хвойного леса – черника, седмичник европейский и некоторые другие – в тундре приобретают особенности гелиофитов.

3. Влияние фауны на почву, на состав и возобновление леса. Приведите примеры.

   Крупные растительноядные животные обгрызают ветки, кору и листья деревьев, чем причиняют им ущерб. Мелкие животные вредят деревьям больше - они в массе уничтожают опавшие на землю семена этих растений и тем самым препятствуют появлению всходов.  
Влияние животных и насекомых на смену состава древостоя многообразно. Оно проявляется в повреждениях, заболеваниях и отмираниях отдельных деревьев и в разрушении всего древостоя, и как следствие - в смене пород. Так, например, чистые сосновые древостои, подвергаясь воздействии сосновой пяденицы, часто сменяются березовыми.

Животный мир и, прежде всего, дикая фауна является по отношении к лесу, как внешним биотическим фактором, так и составной частью леса.  
Лес оказывает влияние на фауну, видовой состав, которой зависит от состава, характера древостоя, приуроченности лесной растительности к элементам географического ландшафта, формам рельефа, типам почв и т. д.  
     Одни виды животных предпочитают светлохвойные, другие - темнохвойные леса, третьи - смешанные хвойно - лиственные, четвёртые - лиственные. Так, в сосняках обычно обитают глухарь, рябчик (реже белка, куница) . В черной тайге хвойных лесов чаще всего встречаются медведь, соболь, белка (а из птиц - рябчик) . Темнохвойные смешанные леса Восточной Сибири и Дальнего Востока дают приют соболю, белке, рябчику, кедровке. Из млекопитающих наиболее характерными для черно пихтово-широколиственных лесов Дальнего Востока является пятнистый олень, леопард, красный волк, для кедровников - изюбрь, уссурийский кабан, черный медведь, дальневосточный лесной кот, амурский тигр и амурский барсук. Лось встречается не только в тайге и смешанных хвойно - лиственных лесах, но и в широколиственных лесах и лесостепи, предпочитая заросшие лесной растительностью вырубки и гари.  
    Каждый вид животных обладает определённой избирательностью к составу пищи. Среди животных встречаются виды, которые питаются одним видом растений или животного (монофаги) , многими видами (полифаги) , а также ограниченным ассортиментом кормов (широкие или узкие олигофаги)  
    Для каждого вида животных характерна определённая экологическая ниша (место в среде и вцепи питания) . Одни виды животных, находящие для себя в определённых формациях леса (еловых, сосновых и т. д. ) и типах леса кормовую базу, являются пищей для других животных. За косулей и дикими свиньями охотится волк, за белкой - куницы, горностай и соболь, за пищухой - колонок и горностай, за мышами, белкой - лисица. Планировать лесоводственные мероприятия следует так, чтобы можно было максимально использовать положительную роль фауны, сводить к минимуму отрицательные её последствия.

4. Техника учета естественного возобновления леса. Правила заполнения ведомости учета возобновления.

Целями учета и оценки естественного возобновления леса являются:  
         1) изучение динамики естественного возобновления в различных лесорастительных условиях, влияния на него пожаров и других природных факторов;  
         2) определение количества подроста хозяйственно ценных пород в спелых насаждениях и показателей его состояния в эксплуатационных лесах;  
         3) оценка влияния на ход лесовосстановления хозяйственных мероприятий: мер содействия возобновлению, способов рубок, оставление семенников, очистки лесосек, пастьбы скота, а также техники и технологии лесозаготовок (в том числе и с сохранением подроста).  
      Учет естественного возобновления леса должен проводиться преимущественно выборочно-перечислительным методом, который включает и элементы глазомерного учета.  
      Глазомерный метод был разработан на кафедре лесоводства Л.И. Яшновым, М.В. Колпиковым при обследовании обширных гарей, возникших после катастрофических лесных пожаров 1921 года на территории нынешних Республики Марий Эл и Удмуртской республики. При этом оценка делается на основании покрытия площадей подростом. Градации между оценками достаточно большие.

Показатели оценки естественного лесовозобновления при глазомерном методе

5. Достоинства и недостатки чистых и смешанных, простых и сложных, одновозрастных и разновозрастных насаждений

Одним из основных вопросов при создании культур является выбор их состава.

Чистые и простые культуры по многим лесоводственным и экономическим показателям уступают смешанным по составу и сложным по форме насаждениям и эффективны только при целевом назначении. Например, чистые культуры дуба закладывают для получения дубильных экстрактов и древесного угля, культуры тополей — для использования древесины в целлюлозно-бумажной промышленности, кустарниковых ив — для изготовления плетеной мебели и т. д. Чистые культуры создают также в экстремальных лесорастительных условиях, где устойчив только один определенный вид древесных пород (например, культуры сосны обыкновенной в борах на очень бедных и сухих почвах).

Смешанные по составу и сложные по форме насаждения полнее используют естественные условия и, как следствие, более продуктивны. Многоярусные насаждения поглощают больше солнечной энергии, чем одноярусные. Насаждения, в состав которых входят породы с глубоко проникающей в почву (дуб черешчатый, липа мелколистная) и с поверхностной корневой системой (ясень обыкновенный, клен остролистный), лучше используют запасы питательных веществ и влагу из почвы.

В смешанных насаждениях в течение вегетационного периода создается более благоприятный режим питания. Так, в свежих дубравах в дубово-ясеневых культурах деревья дуба черешчатого поглощают больше азота и фосфора в первой половине, а ясеня обыкновенного — во второй половине вегетационного периода. В сосново-дубовых культурах дуб черешчатый потребляет больше азота в первой, а сосна обыкновенная — во второй половине вегетационного периода.

Чистые насаждения односторонне влияют на почву и могут ухудшать условия корневого питания, например, чистые еловые или сосновые насаждения, опад которых образует грубый гумус. Плотная подстилка ели является плохой средой для дождевых червей, поэтому в почве под чистыми еловыми насаждениями их мало и представлены они мелкими видами. Малая плотность заселения почвы дождевыми червями и поверхностная корневая система ели способствуют сильному уплотнению почвы в еловом лесу. Под чистыми еловыми насаждениями происходят процессы оподзоливания в верхних горизонтах почвы и образуется орштейн в горизонте вмывания, тогда как примесь лиственных пород в них делает подстилку более рыхлой и создает благоприятные условия для жизнедеятельности беспозвоночных животных. Такой органический опад быстрее разлагается и в почву поступает больше питательных веществ.

Формирование естественных смешанных насаждений зависит от условий среды и свойств древесных пород. Если под влиянием каких-то природных явлений или антропогенных факторов образуются чистые насаждения, нередко — с течением времени они превращаются в смешанные. При закладке чистых культур сосны в Полесье и Лесостепи после жерднякового возраста под пологом поселяются лиственные древесные растения, которые затем образуют второй ярус. Изменение состава насаждения наблюдается и в дубравах. В чистые дубовые и ясеневые насаждения с конца жердняковского возраста подселяются более теневыносливые древесные породы — граб, клен, липа и другие.

Следует однако заметить, что при создании смешанных насаждений необходимо тщательно подбирать состав древостоя. Береза бородавчатая, лиственница сибирская, акация белая, гледичия, бархат амурский и другие древесные породы, развивающие ажурную крону, являются плохими компонентами для ясеня обыкновенного, а клены ясенелистный и серебристый — для дуба черешчатого.

6. При каких условиях и по каким причинам происходит смена сосны дубом и обратное восстановление сосны.

Смешанные сосново-дубовые насаждения широко распространены в пределах дубового ареала, особенно в южной полосе таежной зоны и в Лесостепи.

Различают двухъярусные сосново-дубовые насаждения, состоящие из сосны в верхнем и дуба во втором ярусе или в подлеске, а также, на более богатых почвах, многоярусные насаждения, где, кроме сосны и дуба, еще ниже располагается ярус липы, граба, черешни, клена остролистного, ильма и рябины, а еще ниже — ярус подлеска из лещины, бузины, бересклетов и др. Первые обычно носят название простых суборей, вторые — сложных суборей, или сугрудков, судубрав, сураменей и т. п. На востоке и в Поволжье встречается также «бор с липовым подлеском», представляющий собой своеобразный вариант суборей, по всей вероятности, не только эдафического, но и климатического порядка.

В местах, исторически давно заселенных, особенно в Лесостепи, сосново-дубовые насаждения зачастую превращены в чистые дубняки с единичной примесью березы. Подобные смены происходят в результате сплошных рубок, а также многовековой рубки на прииск, объектом которой являлась более дефицитная в местных условиях сосна. В отдаленные времена эта порода ценилась выше, чем дуб, так как ее древесина легче обрабатывалась примитивными орудиями. В сельских местностях сосна и в наше время осталась самой излюбленной породой для строительства.

Сплошные рубки, исторически сменившие рубки на прииск, продолжили то же направление смен пород в условиях «упорядоченного» дореволюционного лесного хозяйства. В Лесостепи на супесчаных почвах речных террас, на месте относительно не так давно существовавших сосново-дубовых насаждений (100—200 лет назад), есть обширные районы дубовых лесов, где ни одной естественной сосны уже не осталось. Так, к примеру, крупные лесные массивы на песчаных террасах р. Южного Буга, в районе Винницы, и р. Роси, в районе Белой Церкви, представлены низкопроизводительными порослевыми дубняками с примесью березы, изредка липы. Местами среди них можно встретить сфагновые болота, чернику, даже заросли вереска, но сосны естественного происхождения нельзя найти, за исключением немногих экземпляров сомнительного происхождения. А между тем еще живут старики, помнящие времена, когда были срублены последние естественные сосновые насаждения. В этих местах, вслед за вырубкой последних старых сосен, рубке подвергались молодые сосны в том возрасте, который еще не обеспечивал плодоношения, что и явилось причиной полного истребления сосны вплоть до единичных (уникальных) ее экземпляров. Не столь древние церковные здания были построены в этих местах зачастую из крупномерной сосны. О том же свидетельствуют названия сел Сосны, Сосновка, Боровка, Подборье, Заборье и т. п. в тех местах, где сейчас нет ни естественной сосны, ни, зачастую, даже ее посадок, но господствуют дубовые леса на супесчаных почвах.

Процесс смены сосны дубом в суборях проходит исключительно как процесс, связанный с деятельностью человека. Сплошные рубки чаще всего застигали сосну «врасплох», не подготовленной к смене поколений, так как обычно в рубку шли насаждения, не достигшие той стадии, когда под изреженным пологом сосны появляется ее надежный подрост. Кроме того, в процессе валки материнских деревьев и их последующей вывозки этот подрост, если он был в наличии, выбивался и вытаптывался. Дубовая же поросль, появлявшаяся после рубки, благодаря свойственному ей быстрому росту заглушала более молодые сосенки, появившиеся из семян последнего плодоношения или сохранявшиеся под мягким снежным покровом от выбивания и вытаптывания при валке и вывозке деревьев.

В начале нынешнего столетия вокруг взаимоотношений сосны и дуба в естественных лесах среди ботаников и лесоводов возник научный спор, аналогичный описанным выше дискуссиям о сменах дуба и сосны елью. Если внимательно ознакомиться с содержанием ранее охарактеризованных дискуссий, то уже «а priori» нетрудно установить взгляды фитоценологов на вопрос о «смене сосны дубом». Фитоценологи, неизменно следуя Коржинскому, в смешанных сосново-дубовых насаждениях видят печать обреченности, так как сосна — порода несколько более светолюбивая, чем дуб, и, следовательно, без воздействия человека и факторов среды она в силу своих «жизненных свойств» принуждена будет уступить свое место дубу.

7. Сущность обобщенной системы типов леса по В.Н. Сукачеву

   Нам остается  рассмотреть классификации типов  леса, появившиеся позже нашей  классификации.

К ним прежде всего относятся так называемая «обобщенная система типов леса» В. Н. Сукачева и классификация Л. Г. Раменского («Координатная схема распределения лесной и болотной растительности по градациям увлажнения и активного богатства почвы», 1938).

«Обобщенная система типов леса» В. Н. Сукачева базируется на ранее составленных им эколого-фитоценологических рядах еловых и сосновых лесов, которые в своем существе представляют собой экологические ряды, состоящие из насаждений одной господствующей породы (ели или сосны), но в одну схему (систему) помещается обычно несколько экологических рядов. Принцип построения схем таков. В качестве центрального (стержневого) принимается тип леса, в котором роль данной породы (ели, сосны) как эдификатора (господствующей породы) выражена наиболее сильно. Для ельников — это ельник-кисличник, для сосняков — сосняк-кисличник. Экологические ряды привязываются к упомянутым кисличникам, и кисличник становится, таким образом, как бы центром пересечения двух ординат: 1) вертикальной ординаты AD, на которой сверху вниз располагаются типы леса в порядке совместного нарастания двух условий — «проточного увлажнения» и богатства почвы — лишайниковые, брусничники, кисличники (центр), приручьевые, и 2) горизонтальной ординаты ВС, на которой располагаются слева направо типы леса в порядке уменьшения влажности, увеличения аэрации и богатства почвы — сфагновые болота, долгомошники, черничники, кисличники (центр), липовые, дубовые, известняковые и меловые. Таким образом, кисличник является как бы исходной точкой для четырех экологических рядов, радиально отходящих от него в четыре стороны.

Обобщенная система возникла как совмещение экологических рядов ельников и сосняков, как абстракция от древесных пород, позволяющая более широко охватить классификацию типов леса из разных пород, увязать их между собой. Этим самым В. Н. Сукачев приблизил свою систему к лесоводственным классификациям.

8. Дайте сравнительную оценку ельнику-долгомошнику и сосняку- долгомошнику. Состояние подроста, смена пород, возможные лесохозяйственные мероприятия.

В. Н. Сукачев предложил детальную классификацию сосновых и еловых типов леса, а позже — и обобщенную схему для многих пород. В этих практических схемах свои типы леса он привязал к условиям местопроизрастания (так в лесоводстве называются почвенно-грунтовые условия, характеризующие богатство и влажность почвы; в меньшей степени учитываются и другие условия). Схему идеальной земной поверхности В. Н. Сукачев построил в виде системы координат («креста»). Идущий вверх ряд А представляет собой ряд постепенного увеличения сухости почвы, идущий влево ряд В — увеличение застойного увлажнения, идущий вправо ряд С — увеличение богатства почвы и идущий вниз ряд D увеличение проточного увлажнения. В схеме еловых лесов дополнительно выделен ряд Е — переход от застойного к проточному увлажнению.

Сосновые леса В. Н. Сукачев делит на 6 групп, в каждой из которых выделены отдельные типы леса. Вот их перечень.

I. Сосняки-зеленомошники:

а) сосняки-брусничники

б) сосняки-кисличники

в) сосняки-черничники

II. Сосняки-долгомошники: сосняк-долгомошник

III. Сосняки сфагновые: сосняк сфагновый

IV. Сосняки болотнотравянистые:

сосняк травяной

V. Сосняки сложные:

а) сосняки липняковые

б) сосняки лещиновые

в) сосняки дубовые

VI. Сосняки лишайниковые: сосняк лишайниковый

В еловых лесах выделены следующие группы и типы леса:

I. Ельники: зеленомошники:

а) ельники-кисличники

б) ельники-брусничники

в) ельники-черничники

II. Ельники-долгомошники: ельник-долгомошник

III. Ельники сфагновые:

а) ельник сфагновый

б) ельник осоко-сфагновый

IV. Ельники болотнотравянистые:

а) ельник-лог

б) ельник травяно-сфагновый

V. Ельники сложные:

а) ельник липняковый

б) ельник дубовый.

Некоторые ученые пытались включить в тип леса требование применять однородные хозяйственные мероприятия, неоднократно подчеркивали, что само появление лесной типологии вызвано планированием и проведением таких мероприятий. Однако типы леса для этой цели оказались мелкими, их пришлось объединить в группы, которые и приведены на предложенных выше схемах.