Экологические функции растительного покрова

Растительность, являясь компонентом природных систем, выполняет разнообразные функции: экологические, ресурсные, социальные. Экологическая роль растительности проявляется в средообразующих функциях, к которым можно отнести: защитные, стабилизирующие и формирующие.

К группе защитных относятся те функции растительности, благодаря которым значительно ослабляются процессы разрушения субстрата, уменьшаются его подвижность и динамика рельефа. Одна из наиболее значимых защитных функций — противоэрозионная, которая заключается в уменьшении поверхностного стока и смыва почвы. Эта функция особенно важна на участках с выраженным рельефом. В горных регионах растительность выполняет противоденудационную и противолавинную функции. Лесам, произрастающим на наветренных берегах и склонах, свойственна ветрозащитная функция, которая на легких почвах проявляется и как противодефляционная.

Не менее важны и стабилизирующие функции растительности. Вся растительность (особенно лесная) выполняет важнейшую газообменную функцию (выделение кислорода и поглощение углекислого газа), поддерживая жизненно важный для живых организмов баланс газов в атмосфере. Все леса осуществляют стоко- и водорегулирующую функции, которые заключаются в уменьшении поверхностного стока и поддержании постоянного уровня грунтовых вод и влажности почвы, а также общих запасов воды в речных бассейнах. Леса, произрастающие в условиях избыточного увлажнения, являются «гидромелиораторами», замедляя процессы заболачивания благодаря высокой десукционной (всасывающей) способности древесных растений. В северных и высокогорных регионах растительность поддерживает термическую регуляцию между почвой и атмосферой, осуществляя почвотерморегулирующую и мерзлотостабилизирующую функции. В южных регионах растительность выполняет галомелиоративную функцию, поддерживая солевой режим почв.

Растительность является и важным средоформирующим компонентом биосферы. Травянистая растительность и опад лиственных пород (особенно широколиственных) способствуют образованию богатых гумусом почв. Растительные сообщества луговых и настоящих степей характеризуются черноземопочвоформирующей функцией, сухих степей — каштановопочвоформирующей. Болотная растительность, как известно — источник образования торфа, а болотные экосистемы в целом накапливают и удерживают большие количества чистой пресной воды.

Картографирование экологических функций растительности основывается на анализе природных факторов, обусловливающих закономерности распределения растительных сообществ, и на установлении обратных связей, заключающихся во влиянии фитоценозов на свойства экотопов и регулировании динамики природной среды. Основой для создания карты экологических функций растительности России послужили Карта растительности СССР масштаба 1:4 000 000 и Ландшафтная карта СССР того же масштаба [114, 143]. Кроме того, были использованы Карта растительности европейской части СССР, Карта растительности Западно-Сибирской равнины, Корреляционная эколого-фитоценотическая карта Азиатской России, а также некоторые региональные карты функций растительности [18, 106, 112, 113, 126, 141]. Помимо картографических источников проанализированы имеющиеся материалы комплексных стационарных, а также индикационных исследований для некоторых типов растительных сообществ [41, 82, 142, 244, 245 и др.]. На основе указанных выше материалов проведена оценка различных категорий растительных сообществ с точки зрения их функциональной значимости и составлена карта экологических функций растительности России.

Легенда к карте содержит информацию как о самой растительности, так и о свойственных каждому выделу экологических функциях (наиболее значимых). Типологические подразделения растительности объединены по принципу общности главнейших функций. На карте показана естественная растительность, а также территории, используемые в качестве сельскохозяйственных угодий, где растительность была уничтожена или сильно изменена. Для этих территорий используется штриховка и показаны потенциальные функции восстановленной на их месте растительности. Растительные сообщества в легенде сгруппированы по основным типам (или подтипам) растительности, расположенным по зональному принципу. Аналогичные типы растительности на равнинах и в горах различаются по своему функциональному значению, поэтому показаны самостоятельными номерами.

Тундровая растительность подразделена на пять категорий, различающихся по набору основных средообразующих функций. Наиболее важными функциями тундровой равнинной растительности являются почвотерморегулирующая и противоэрозионная. Как известно, растительные сообщества в тундровой зоне существуют в условиях сезонной смены периодов промерзания и оттаивания самого верхнего слоя почвы, под которым находится постоянно мерзлый грунт. Своим присутствием растительность в некоторой степени ослабляет контрастность дневных и ночных температур поверхностного слоя почвы, выполняя терморегулирующую функцию, а также ослабляя солифлюкцию и уменьшая тем самым интенсивность эрозионных процессов. Для кустарниковых тундр характерна и снегонакопительная функция, а для кочкарных — торфообразующая. Растительные сообщества горных тундр выполняют очень важную водосборную роль, они являются хранилищем и источником конденсационной дождевой и снеговой влаги. Влага просачивается в глубь каменистых россыпей и питает стекающие с них ручьи, которые обычно являются истоками многих рек, берущих начало в высокогорьях. Наиболее сомкнутые горные тундровые сообщества выполняют, кроме того, и противоденудационную функцию, ослабляя постоянно идущие процессы разрушения субстрата на склонах гор.

Важные ландшафтно-защитные функции в горах выполняет также растительность подгольцового и субальпийского поясов. Кедровый стланик в Сибири и на Дальнем Востоке, березовые криволесья на Кавказе и в других горах препятствуют возникновению снежных лавин, селей, обвалов. Изогнутые стволы, ветви и кроны деревьев, кустарников и стланика оказывают также снегозадерживающее действие и способствуют сохранению влаги в весенние месяцы. В континентальных районах Сибири подгольцовый пояс гор обычно занят лиственничными редколесьями, выполняющими мерзлотостабилизирующую функцию, которая проявляется в сохранении постоянного уровня вечной мерзлоты. Мерзлотостабилизирующая роль редколесий ниже, чем сомкнутых лиственничных лесов, однако сохранение их так же важно, как и лесных сообществ, так как они предотвращают солифлюкцию и термокарстовые явления, которые возникают после протаивания грунтов, которое неизбежно проходит после вырубок или пожаров.

Растительный покров лесотундры, как и равнинных тундр, выполняет, прежде всего, противоэрозионную роль, предотвращая размыв почвы. Отдельно стоящие деревья также способствуют этому, но не несут еще те функции, которые свойственны лесным сообществам.

Все леса, произрастающие на планете, являются наиболее мощными производителями кислорода, они же поглощают большое количество углекислого газа. В этом состоит их основная экологическая функция. Другая важная роль лесов плакорных местоположений заключается в регулировании стока, которое осуществляется благодаря поддержанию растительностью постоянного уровня грунтовых вод и увеличению влажности почвы. Кроме того, каждому типу леса в определенных ландшафтных условиях присуща своя средообразующая роль. Так, сибирские лиственничники, произрастающие на мерзлоте, играют мерзлотостабилизирующую роль, сосняки на песчаных почвах предотвращают ветровую эрозию почв (противодефляционная роль). Заболоченным лесам (как соснякам, так и лиственничникам) свойственна гидромелиоративная функция, которая заключается в замедлении процессов заболачивания благодаря высокой десукционной способности лесных сообществ. Все горные леса обладают большим защитным потенциалом, ослабляя процессы денудации в горах. Особой охране во всех регионах подлежат долинные леса, так как они выполняют водоохранную и водорегулирующую функции, которые заключаются в поддержании полноводности рек и общих запасов воды в речных бассейнах.

Широколиственные леса, как известно, накапливают максимальную для умеренных широт биомассу, а их экосистемам свойствен активный биогенный круговорот. Поэтому велика роль этих сообществ в формировании богатого гумусом дернового горизонта почв. Мелколиственным лесам свойственны сходные с широколиственными функции, хотя интенсивность гумусоформирующей функции в них меньше, чем в последних.

В лесостепи функциональная роль растительного покрова складывается из двух составляющих: лесные острова выполняют существенную стокорегулирующую функцию, препятствуя выносу снега, повышая влажность воздуха и уровень грунтовых вод; лугово-степные сообщества характеризуются, прежде всего, черноземопочвоформирующей функцией. Эта функция, по существу, включает в себя целый комплекс составляющих: создание богатого гумусового горизонта, уменьшение поверхностного стока и регулирование температурного режима почвы (в основном благодаря слою степного войлока). Степным сообществам свойственны черноземопочвоформирующая и каштановопочвоформирующая функции.

Ландшафтно-защитная роль пустынной (Территория Прикаспия, на которой показана пустынная растительность, в системе почвенно-географического районирования относится к зоне полупустыни с бурыми пустынно-степными почвами) и полупустынной растительности, несмотря на незначительную сомкнутость сообществ в надземной части, существенна благодаря развитию корневых систем полукустарничков и кустарников, ослабляющих процесс эрозии почв. В песчаных пустынях, особенно с господством псаммофитных кустарников, растительный покров играет и противодефляционную роль.

Растительность пойменных лугов во всех зонах участвует в образовании аллювиальных почв с хорошо развитым гумусово-аккумулятивным горизонтом, обычно более богатых органическими веществами, чем зональные типы почв. Луговые сообщества в поймах рек выполняют также седиментационную функцию, заключающуюся в аккумуляции и закреплении аллювиальных наносов. Такую же роль играют и тростниковые заросли, часто занимающие большие площади в дельтах рек на юге России. Галофитнолуговой растительности, распространенной в обширных понижениях лесостепной и степной зон, свойственна галомелиоративная функция. Такие фитоценозы осуществляют рассоляющее воздействие на почвы.

Высокогорные луга, так же как и высокогорные тундры, являясь существенной составляющей альпийских и гольцовых ландшафтов, представляют собой мощные водосборы, скапливающие талую воду ледников и снежников.

Особую роль играет болотная растительность, а также болотные экосистемы в целом. Они удерживают и накапливают большое количество чистой пресной воды, являясь огромными резервуарами, а также естественными фильтрами для грунтовых и речных вод. Кроме того, болотные массивы — хранилища торфа.

Карта экологических функций растительности дает качественную оценку различных категорий растительных сообществ с точки зрения их функциональной значимости. При уничтожении естественной растительности происходит существенное нарушение не только ресурсного, но и экологического потенциала растительного покрова.

Е.А. Волкова, И.Т. Федорова

• Экологические функции растительного покрова, масштаб 1:30 000 000