الدور البيولوجي للغابات في الطبيعة

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

كم مرة نفكر في دور الغابات في حياتنا؟ ما هي الغابة؟ ما هي الوظائف البيئية التي تؤديها؟ سنحاول في هذه المقالة الإجابة على هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى المتعلقة بالغابات كنظام بيئي طبيعي.

الغابة عبارة عن مزيج من النباتات الخشبية والشجيرة والعشبية التي تنمو على السطح الصلب للكوكب ، بما في ذلك الحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والمكونات الأخرى للبيئة الطبيعية (التربة والأجسام المائية والأنهار والغلاف الجوي) مترابطة بيولوجيًا. الخصائص الرئيسية للغابات هي المنطقة ومحميات الأخشاب الدائمة. تنمو الغابات في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية وتحتل حوالي 31 ٪ من سطح الأرض. تبلغ المساحة الإجمالية لصندوق غابات الكوكب 4 مليارات هكتار ، وتبلغ احتياطيات الأخشاب الدائمة 527203 مليون متر مكعب [1].

الغابة هي نظام بيئي منظم ذاتي التنظيم معقدًا يتم فيه تداول المواد (النيتروجين والفوسفور والأكسجين والماء ، إلخ) وتتدفق الطاقة بين جميع أنواع وأشكال الكائنات الحية. تتكيف جميع النباتات مع بعضها البعض ، وكذلك مع الكائنات الحية ، والعكس صحيح ، تتكيف جميع الكائنات الحية مع الكائنات الحية النباتية. لا يمكن أن توجد بدون بعضها البعض. تحتوي كل منطقة غابات على هيكل مكاني واضح (رأسي وأفقي) ، والذي يتضمن عددًا كبيرًا من الأشجار الناضجة والشجيرات والنباتات العشبية وشجيرات الأنواع الرئيسية والمرافقة ، وكذلك الطحالب والأشنات.

يتميز الهيكل الرأسي للغابة بتوزيع أشكال نباتية مختلفة على طول الارتفاع ، بينما يعكس الشكل الأفقي توزيع الأنواع النباتية المختلفة في المستوى الأفقي. إلى جانب عدد كبير من النباتات ، يوجد في الغابة عدد كبير من الأنواع المختلفة بدون (ج) الفقاريات ، وملايين الكائنات الحية في التربة ، والعديد من الحشرات والطيور والحيوانات. يشكل كل منهم معًا نظامًا بيئيًا يؤدي فيه كل نبات وحيوان وظيفة بيئية محددة ، والمشاركة في دورة العناصر الكيميائية المختلفة.

تحت تأثير العوامل البيئية الخارجية (الضوء ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة ، والرياح ، والتيارات ، وأشكال مختلفة من النشاط البشري الذكي ، وما إلى ذلك) ، تحدث بعض التغييرات في النظام البيئي للغابات ، والتي ، كقاعدة عامة ، ليس لها تأثير حاد ومدمّر الطبيعة ، ولا تؤدي إلى اختلال التوازن في النظام البيئي. ومع ذلك ، فإن التأثير المتزايد بشكل كبير للنشاط البشري غير المعقول يؤدي في كثير من الأحيان إلى انتهاك التوازن البيئي ، والذي يتم التعبير عنه في تغييرات وعواقب مفاجئة وكارثية. لذلك ، في صيف عام 2008 في إقليم غرب أوكرانيا في منطقة جبال الكاربات ، كان هناك أكبر فيضان بسبب العديد من الترسبات. ونتيجة لذلك ، غمر نحو 40 ألف منزل ، وجرف ما يقرب من 700 كيلومتر من الطرق ، ودمر أكثر من ثلاثمائة جسر [2].

أحد أسباب الفيضانات واسعة النطاق هو إزالة الغابات على سفوح جبال الكاربات ، عندما تم قطع جزء كبير من الغطاء الحرجي لما يقرب من 40 عامًا [3].

الحقيقة هي أن الغابة تلعب دورًا مهمًا في تنظيم المياه ، وهو إبطاء الجريان السطحي لمياه الذوبان والأمطار ، ونقل جزء منه إلى الأرض ، وبالتالي تقليل القوة المدمرة للفيضانات والفيضانات ، وبالتالي تغذية المياه الجوفية. عندما يسقط المطر ، تحتفظ تيجان الأشجار وجذوعها ببعض الرطوبة ، مما يسمح بامتصاص الماء في نفايات الغابة تدريجيًا ، وليس تلقائيًا. تحتفظ نفايات الغابات بالرطوبة ، وبمرور الوقت تضفيها على الأنهار والمياه الجوفية ، ويستخدم بعض الرطوبة لتغذية النباتات.في منطقة مفتوحة (على سبيل المثال ، قطع) ، تسقط مياه الأمطار بالكامل على سطح الأرض وليس لديها وقت لامتصاصها ، نظرًا لأن نفاذية المياه في نفايات الغابة أعلى منها في المنطقة المفتوحة ، مما يؤدي إلى تدفق معظم المياه من السطح إلى منخفض أو مجرى مائي سطحي (مجرى ، نهر). في بعض الأحيان ، لا تسمح المنطقة المفتوحة بمرور الماء على الإطلاق ويتم تصريفها تمامًا ، مما يشكل تيارًا قويًا من الماء. تلعب الغابة دورًا مهمًا في توزيع هطول الأمطار في الشتاء وأثناء الذوبان في الربيع. في المناطق المفتوحة ، يتم إصلاح الغطاء الجليدي في وقت متأخر قليلاً عن الغابة بسبب ذوبان الجليد المتكرر ويتم توزيعه بشكل غير متساو بسبب هبوب الرياح. في الغابات ، يتم توزيع الثلج بالتساوي ، وهو ما يرتبط بتغيير في نظام الرياح في الطبقة السطحية. بشكل عام ، يتراكم الثلج في المناطق المفتوحة أكثر من الغابات. في الربيع ، تحت تأثير التدفق القوي للإشعاع الشمسي ، يحدث ذوبان الجليد ، والذي لا يعتمد فقط على هذا العامل. تلعب أنواع مختلفة من الغطاء النباتي والتضاريس دورًا مهمًا في هذه العملية. تستقبل المنطقة المفتوحة 100٪ من الإشعاع الشمسي ، وجزء فقط تحت مظلة أي حامل شجرة ، لذلك يذوب الثلج في الغابات بشكل أبطأ. على سبيل المثال ، في المقاصة ، يذوب الثلج لمدة 7-25 يومًا ، وفي غابة التنوب لمدة 32-51 يومًا [4].

وجد عالم الغابات المحلي ألكسندر ألكسيفيتش مولتشانوف أن معامل الجريان السطحي في الربيع يتناقص بشكل حاد مع زيادة الغطاء الحرجي (من 0 ، 6-0 ، 9 في منطقة جبلية خالية من الأشجار إلى معامل 0 ، 09-0 ، 38 مع غطاء حرجي من 40٪) [6].

عندما يتم قطع الغابة ، تتم إزالة مظلة الشجرة وتفقد التربة خاصية نفاذية المياه ، مما يؤدي إلى انتهاك نظام المياه في المجاري المائية ، بينما يزيد الجريان السطحي وتكثف عملية تدمير التربة. وبالتالي ، تلعب الغابة دورًا مهمًا في تنظيم التدفق المنتظم للمياه في المجاري المائية ، وتشارك في دورة المياه ، وتمنع تدمير التربة.

ترتبط خاصية لا تقل أهمية للنباتات بتكوين مناخ الكوكب. تؤثر الغابة على العوامل المناخية مثل الرياح ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة ، وما إلى ذلك. بفضل الرياح ، يتم تلقيح النباتات ، وتنتشر الثمار والبذور ، وتعزز عملية تبخر الرطوبة من سطح الورقة ، وتقلل الغابة بدورها سرعة الرياح في طبقة الهواء السطحية ، وتنظيم درجة الحرارة والرطوبة. وجود المزارع يغير النظام الحراري في المناطق المجاورة. في الصيف ، يعمل الهواء الأكثر برودة في الكتلة الصخرية الخضراء على إزاحة الهواء الأكثر دفئًا والأخف في المنطقة المجاورة ، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة الهواء في هذه المناطق. تعتمد درجة انخفاض درجة حرارة الهواء على نوع الزراعة (على شفافية التاج ، انعكاس الأوراق ، الطول والعمر) ، على كثافة الزراعة وعدد من الخصائص الأخرى. الأشجار ذات الأوراق الكبيرة هي أفضل المدافعين عن الطاقة الحرارية. لذلك ، على سبيل المثال ، يمر الحور الرجراج عبر أوراق الشجر بطاقة 10 مرات أكثر من الزعرور. في الغابة ، تزداد رطوبة الهواء ، نظرًا لأن السطح المتبخر لأوراق الأشجار والشجيرات ، فإن سيقان العشب أكبر 20 مرة أو أكثر من مساحة التربة التي تشغلها هذه النباتات. لمدة عام ، يتبخر هكتار من الغابات في الهواء 1-3 ، 5 آلاف طن من الرطوبة ، وهو 20-70 ٪ من هطول الأمطار في الغلاف الجوي. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي زيادة الغطاء الحرجي بنسبة 10٪ إلى زيادة كمية الأمطار السنوية بنسبة 10-15٪ [5]. بالإضافة إلى ذلك ، يتبخر حوالي 90٪ من المياه الواردة من سطح الأوراق ، ويستخدم 10٪ فقط لتغذية النبات. رطوبة الهواء في المنطقة الوسطى في الغابة أو الحديقة في الصيف أعلى بنسبة 16-36٪ من فناء المدينة. كما تساهم المساحات الخضراء في زيادة رطوبة الهواء في المناطق المفتوحة المجاورة.

تلعب الغابة دورًا نشطًا في تبادل الغازات ، وذلك في المقام الأول عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. هذه الظاهرة الطبيعية تسمى التمثيل الضوئي. لذلك ، فإن هكتارًا من الغابات يمتص 8 كجم من ثاني أكسيد الكربون (H2CO3) في الساعة ، والتي تنبعث من 200 شخص.تعتمد درجة امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين بشدة على نوع المزرعة. وبالتالي ، فإن حور برلين يبلغ 7 مرات ، والبلوط المائل 4.5 مرة ، والزيزفون ذو الأوراق الكبيرة 2.5 مرة ، والصنوبر الاسكتلندي أكثر كفاءة 1.6 مرة من حيث تبادل الغاز من خشب التنوب الاسكتلندي.

تلعب الغابة أيضًا دورًا مهمًا في تنظيف الغلاف الجوي من الغبار. تتراكم جزيئات الغبار في النباتات على أسطح الأوراق والأغصان والجذوع. في هذه الحالة ، يتم تحديد تأثير التراكم ليس فقط من خلال درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح ، ولكن أيضًا من خلال أنواع المزارع. لذلك ، الصنوبريات 30 مرة ، و 2 ، يحتفظ غبار البتولا 2 ، 5 مرات أكثر من الحور الرجراج. محتوى الغبار في المتنزهات الحضرية والضواحي أقل بمقدار 1.5-4 مرات منه في المنطقة الصناعية. أظهرت القياسات أن نسبة الغبار في الهواء تحت الأشجار تقل بنسبة 20-40٪ عن المناطق المجاورة المفتوحة. خلال الفترة النشطة من حياة النبات ، تزيل شجرة واحدة بالغة من الهواء: كستناء الحصان - 16 كجم ، القيقب النرويجي - 28 كجم ، الحور الكندي - 34 كجم من الغبار.

وتشارك الغابة أيضًا في تنظيف الهواء من الشوائب الغازية. يساهم الهواء البارد ، الذي يخلق تيارات عمودية ، وانخفاض سرعة الرياح في منطقة المساحات الخضراء ، في حركة الشوائب الغازية في الغلاف الجوي العلوي. وهذا يؤدي إلى انخفاض عددها في منطقة المساحات الخضراء بنسبة 15-60٪. تتمتع أنواع الأشجار المختلفة بمقاومة مختلفة للتلوث الجوي مع الحفاظ على قدرتها على التقاط الشوائب السامة من الغلاف الجوي. وهكذا ، فإن الأكاسيا البيضاء تلتقط مركبات الكبريت والفينول من الغلاف الجوي ، دون الإضرار بأوراقها بشكل خطير. من (ج) أظهرت المتابعة أن ثاني أكسيد الكبريت يلحق أضرارًا بالغة بالنباتات.

بالقرب من المصانع الكيميائية ، يتم حرق سطح أوراق الزيزفون والبتولا والبلوط بنسبة 75-100 ٪ والروان - بنسبة 25-65 ٪. أنواع الأشجار غير المقاومة للتلوث الجوي هي: كستناء الحصان ، القيقب النرويجي ، الراتينجية والصنوبر الشائع ، الرماد الجبلي ، الليلك ، الأكاسيا الصفراء ، إلخ. الأكثر مقاومة هي: الحور الأسود ، الأكاسيا البيضاء ، الحور كبير الأوراق ، القيقب البنسلفاني ، اللبلاب الشائع.

تفرز النباتات المواد النشطة بيولوجيًا (المبيدات النباتية) ، والتي لها نشاط فسيولوجي مرتفع بكميات صغيرة فيما يتعلق بمجموعات معينة من الكائنات الحية. المواد الفعالة بيولوجيا تقتل البكتيريا المسببة للأمراض أو تؤخر تطور الكائنات الحية الدقيقة. فعالية المواد النشطة بيولوجيا من نباتات مختلفة ليست هي نفسها. لذلك ، يتسبب أرز أطلس في موت البكتيريا بعد 3 دقائق من الإفراز ، كرز الطيور - بعد 5 دقائق ، الكشمش الأسود - بعد 10 دقائق ، الغار - بعد 15 دقيقة.

تعد مشاركة مناطق الغابات أيضًا رائعة في تقليل مستوى الضوضاء من طرق النقل السريع والشركات. تمتص تيجان الأشجار المتساقطة 26٪ من الطاقة الصوتية الساقطة ، وتعكس وتبدد 74٪. يمكن لصفين من الزيزفون تقليل مستوى الضوضاء بمقدار 2 ، 5-6 مرات ، اعتمادًا على عرض شريط الزراعة بدون أوراق الشجر و 7 ، 7-13 مرة ، عندما كانت النباتات بأوراق الشجر. تعتمد درجة عزل الصوت على نوع الأشجار والشجيرات وطولها ونمط غرسها. الضوضاء في ذروة النمو البشري في شارع مبني بمباني شاهقة وخالية من المساحات الخضراء أعلى بخمس مرات من نفس الشارع المحاط بالأشجار بسبب انعكاس ضوضاء حركة المرور من جدران المباني.

وبالتالي ، تلعب الغابة دورًا مهمًا على هذا الكوكب في الحفاظ على الظروف المواتية لوجود جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر. تشارك الغابة كنظام بيئي طبيعي في تكوين المناخ والرواسب ، وتحافظ على تكوين الغاز في الغلاف الجوي ، وتوفر المنزل والغذاء للعديد من أنواع وأشكال النباتات والحيوانات. ومع ذلك ، هناك اليوم مشكلة خطيرة تتعلق بالحفاظ على الغابات.

يقع الجزء الرئيسي من النظم البيئية للغابات في بلدان مثل روسيا (809 مليون هكتار) ، البرازيل (520 مليون هكتار) ، كندا (310 مليون هكتار) ، الولايات المتحدة الأمريكية (304 مليون هكتار) ، الصين (207 مليون هكتار) ، جمهورية الديمقراطية الشعبية. الكونغو (154 مليون هكتار) [8].

علاوة على ذلك ، فإن التايغا والغابات الاستوائية هي الأكثر قيمة للحفاظ على التوازن البيئي على هذا الكوكب. تتمتع الغابات الاستوائية بتنوع بيولوجي مرتفع إلى حد ما ، حيث تحتوي على ما يصل إلى 70-80٪ من جميع الحيوانات والنباتات المعروفة للعلم. وفقًا لوزارة الخارجية الأمريكية ، فإن الخسارة السنوية للغابات تساوي أربع مناطق في سويسرا (41،284 كيلومتر مربع) [9].

من أجل تمثيل حجم إزالة الغابات ، لا يزال من الممكن مقارنة هذه المنطقة بإقليم منطقة موسكو (44379 كيلومتر مربع). الأسباب الرئيسية لتدهور الغابات هي إزالة الغابات غير المنضبط للأراضي الزراعية - 65-70٪ وقطع الأشجار - 19٪ (الشكل 7 ، 8 ، 9).

لقد فقدت معظم البلدان الاستوائية بالفعل أكثر من نصف غاباتها الطبيعية. على سبيل المثال ، في الفلبين ، تم إزالة حوالي 80٪ من الغابات ، وفي أمريكا الوسطى ، انخفضت مساحة الغابات بنسبة 60٪. في بلدان استوائية مثل إندونيسيا وتايلاند وماليزيا وبنغلاديش والصين وسريلانكا ولاوس ونيجيريا وليبيا وغينيا وغانا ، انخفضت مساحة الغابات بنسبة 50٪ [9].

بإيجاز ، يمكننا القول أن الحفاظ على مساحة النظم البيئية للغابات وزيادة مساحة الغابات هو أهم مهمة للبشرية ، وسيضمن تحقيقها بقاءها في بيئة طبيعية مواتية. خلاف ذلك ، لن تنجو البشرية ببساطة ، لأن التطور المتناغم للحضارة الأرضية مع الطبيعة فقط هو الذي يعطي فرصة للحياة وتطور البشرية ككل.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.