Орман экологиясы

1. 
   Жарықтың өсімдіктер қауымындағы негізгі қызметі қандай?
   
2. 
   Жарық сүйгіш ағаштарды атаңыз?
   
3. 
   Көлеңке сүйгіш ағаштарды атаңыз?
   

1. 
   Орман тіршілігіне жылудың маңызы
   
2. 
   Ағаш түрлерінің жылуға қатынасы
   
3. 
   Ағаш түрлеріне температураның әсері
   
4. 
   Орманның ауа мен топырақ температурасына әсері
   

Орман тіршілігіне жылудың маңызы. Жылу – экологиялық фактор ретінде орманның өсіп-өну жағдайларын анықтайды. Жылу жағдайлары бүтіндей орманның өзіне, сондай-ақ, оның жекелеген компоненттріне әсер етеді.

Жылудың негізгі көзі күн радиациясы болып табылады. Сонымен қатар, жылу жер маңындағы атмосфераға радиоактивтік заттардың ыдырауы, органикалық қалдықтардың шіруі нәтижесінде жердің терең қабаттарынан, сондай-ақ, басқа жылу көздерінен келеді.

Дамудың түрлі кезеңдерінде (сөл жүрудің басы, бүршіктердің ашылуы, тұқымдардың жарылуы, гүлдеу, түйіндердің құрылу, жемістердің пісуі, фотосинтездің басы, өсу) сүректі өсімдіктерге белгі жылу жағдайлары қажет. Сүректі өсімдік тамырларының қызметі топырақ температурасы 5 С-тан жоғарылағанда басталады, фотосинтез температура О-ден 40-50 С-қа дейін болады, 25-360 С-та жоғары шегіне жетеді

Ағаш түрлерінің тыныс алуы О С-тан төмен температурада да болады, бірақ, оңтайлысы 45-50 С, ал 55 С-та тыныс алу тоқтайды.

Көптеген өсімдіктердің тұқымы О-ден аздап жоғарылаған температурада өне бастайды, сабақ пен жапырақтар +6 С температурада пайда болса, ал +15 С-та гүлдей бастайды. Суық ауа райы гүлдеуді, жемістің пісуін тежейді, ал кейде олардың құрып кетуіне әкеліп соғады. Топырақ температурасының көтерілуімен микрофлора қызметінің қарқыны күшейеді, ол сүректі өсімдіктердің азот, фосфор және басқа заттарды жақсы сіңіруіне көмектеседі.

Сүректі өсімдіктер жас кезінде жылуды біршама қажет етеді және шеткі температура әсеріне сезімтал келеді. Жылудың қажеттілігі маусым бойынша өзгеріп тұрады: көктемде және жаздың басында қарқынды өсу кезінде – ол көбірек қажет.

Ауаның орташа тәуліктік температурасы 10 С, ал топырақтікі 5 С-қа жеткен уақыт вегетациялық кезеңінің шекарасы иретінде қабылданады.

Осы негізде Г.Ф. Морозов жылу сүйгіш ағаш түрлерінен бастап, қысқа төзімділерімен аяқтай отырып, мынадай шкала жасады: талшын, емен, шаған, шегіршендер, кәдімгі қарағай, шетен, қандыағаш, қайың, майқарағай, шырша, самырсын, балқарағай.

П.С. Погребняк ағаш түрлерінің жылуға қатынасын сипаттайтын шкаланы ұсынды:

I. Өте жылу сүйгіштер: қиыр шығыс қарағайы, тоз қатпарлы емен, сауырағаш, секвойя.

II. Жылу сүйгіштер: талшын, айлант, қара жаңғақ ағашы, грек жаңғақ ағашы, үлпек емен, ақ қараған, қармала.

III. жылуды аз қажет ететіндер: қызыл емен, үйеңкі, қарағаш, тау емені, шаған.

IV. жылуды қажет етпейтіндер: көктерек, қайың, сұр қандыағаш, шетен, шырша, сібір майқарағайы, кәдімгі қарағай, балқарағай

Ағаш түрлеріне температураның әсері. Ағаш түрлеріне температуралық ауытқулар әсері әр түрлі болып келеді, бірақ, әсіресе, тым төмен және тым жоғары температуралардың зияны көп.

Тым төмен температураларда мыналар орын алуы мүмкін:

-өркендердің, гүлдердің, жапырақтардың үсікке ұрылуы;

-қысқы суықтар кезеңінде өсімдіктердің үсіп кетуі;

-аяздан шытынаулар мен ойық жарылулардың пайда болуы.

Тым жоғары температура (аптап ыстық) тамыр мойнының күйіп кетуін, дің қабығы мен жапырақтардың күюін туғызады, олар сеппелер мен ағаштарға теріс әсер етеді.

Кеш түскен көктемгі және ерте түскен күзгі үсіктер ағаштарға аса зиянды. Күздің басындағы күтпеген үсіктер сүректенбеген өркендердің жойылуына әкеліп соғады.

Үсіктерге шаған, шырша, шамшат, майқарағай сезімтал, ал қайың, қарағай шетен, балқарағай, қандыағаш төзімді келеді.

Аяздан дің бойымен шытынаған жарылулар біршама жиі кездеседі. Бұл құбылыс- жер бетінде температураның шұғыл төмендеуінің нәтижесі. Ағаш сүрегінің жэылу өткізгіштігі төмен болу салдарынан, сыртына қарағанда ішкі бөлімінде аз қысылады, содан діннің сыртқы бөлігі тік бағытта жарылуы пайда болады. Аяздан болған жарылулар көбіне аз майысқақ қабықты ағаштарды (емен, шаған, шамшат, шегіршіндер) көбірек кездеседі. Мұңдай сүректің техникалық сапасы төмендейді, жарылуларды зиянды жәндіктер мекен етіп, ағаш бүлдіретін саңырауқұлақтардың споралары түседі. Қар аз түскен жылдары, ұзақ қатты аяздар (-40 С-қа дейін) кезінде ересек шырша ағаштарының қылқандары қызарып кетеді, содан соң жерге түсіп қалады. Егер шыршалар қылқанының 60 пайызға жуығын жоғалтса, олар құриды.

Әсіресе, тегіс қабықты жас ағаштар (шырша, граб, майқарағай) үшін ең көп тараған екі зақым түрі қауіпті: қабық күйігі және тамыр мойының күйіп кетуі. Қабық күйгенде камбий қабаты өледі және қабық діңнен сылынып қалады. Бұл саңырауқұлақ ауруларын туғызады. Күйік бәрінен жиірек жұқа, тегіс, қабығы қощқыл қара түсті ағаш түрлерінде (майқарағай, шаған, шамшат және т.б) байқалады. Топырақ үстінің жоғары температурасында (50-60С) тамыр мойнының күйіп түсуі орын алады.

1. 
   Орман тіршілігіндегі жылудың маңызы неде?
   
2. 
   Вегетациялық кезең дегеніміз не?
   
3. 
   Ағаш түрлерін жылу сүйгіштігі бойынша бөлу. Жылу сүйгіштік шкалаларын атаңыз?
   

Ормандағы температура режимі ол жердің географиялық орнына, рельеф формасына, беткейдің экспозициясына жəне фитоценоздың ерекшелігіне бағынышты. Мысалы, Солтүстік жарты шарда 600 ендікте тіктігі 300 оңтүстік беткейлер жылуды жазық жермен салыстырғанда 50% артық алады. Орман фитоценоздары оптикалық қасиеттеріне байланысты вегетация мерзімінде 20-дан 45% дейін күн радиациясын жинақтай алады. Жинақталған энергия жүйенің тіршілігін қамтамасыз етуге мынадай теңеуге сəйкес жұмсалады:

Мұндағы,

Ф – энергияның фотосинтезді қамтамасыз етуге жұмсалуы (5%

артық емес),

И – жылудың крона бетінен, тірі жер бетінен жəне топырақтан булануына кеткен шығыны (10-нан 30% дейін),

Т – энергияның транспирацияға жұмсалуы (40-60%).

Жылу өсімдіктің өсуін, дамуын, гүлденуін жəне жемістенуін қамтамасыз етеді. Жылуға қатысты өсімдіктерді екіге бөледі:

1) Жылу сүйгіштер

2) Суыққа төзімділер деп.

Жылуға қатысты өсімдіктердің классификациясын П. С. Погребняк (1968) жасаған.

Өсімдіктер төмен жəне жоғары температуралармен жарақаттанады. Төмен температура жағдайында өсімдіктерде суықтан жарықтар пайда болады, қылқандар жəне жапырақтар, осы жылғы өркендер жарақаттанады. Жоғары температура да орманға зиянын тигізеді. Олардың əсері əсіресе ылғал жеткіліксіз жағдайда күштірек болады. Өсімдіксіз құрғақ құм топырақтар беті күн түскенде температурасы 620

С-қа дейін көтеріледі. Мұндай температурада ағаштың қабығы күйіп, тамыр мойны жарақаттанады, əдетте күйіктен қабығы жұқа (көлеңкеге төзгіш) породалар (шамшат, граб, шырша, самырсын жəне т.б.) зиян көреді. Мұндай жағдай орманның шетінде, ағаштарды сиреткен учаскелерде болады.Ормандағы температура режимі бірдей емес, ол фитоценоздардың тік жəне көлденең құрамы ерекшеліктеріне байланысты.

Жаз айларында ашық жермен салыстырғанда орманда ауаның температурасы төмен, ал қыста жоғары. Жазғы айырмашылығы 1,50С, ал қыста 0,50С жетеді. Сонымен орман жазда салқындататын, ал қыста жылытатын əсер етеді. Бірақ та ауаның орташа жылдық температурасы ашық жермен салыстырғанда орманда шамамен 10С-қа төмен.

Фенологиялық бақылаулардың негізінде, жылуды өте сүйгіштен бастап, ағаш тұқымдастарынан жылу сүйгіш дәрежесіне қарай қатар түзіңіз 6- кесте бойынша.

1. 
   Ағаш түрлеріне өте төмен және өте жоғары температуралардың әсері қандай?
   
2. 
   Төмен және жоғары температуралардың орман шымылдығының әсері қандай?
   
3. 
   Ауа мен топырақ температурасына орман шымылдығының әсері қандай?
   
4. 
   Ормандағы температуралық режимді қандай шаруашылық шараларымен реттейді?
   

1. 
   Желдің орманға ықпалы
   
2. 
   Орманның желге ықпалы
   

Желдің орманға ықпалы. Желдің жылдамдығы 2-3 м/сек дейін болғанда, фотосинтездің тиімділігі артады және ылғалды молырақ болғанда, көміртегі ассимиляциясы 4-5 есе өседі. Жел қыс кезінде ағаш желегін қар жабындысынан босатады, сол арқылы олардың желге орнықтылығын арттырады. Жел ағаш түрлерінің тозаңдануына, олардың тұқымдарының таралуына жағдай жасайды, бұл кезде жел орман тұқымын себушісінің рөлін атқарады.

Күшті желдер топырақ бетінен ылғалдың булануын арттырады және орман өрттері шыққанда олардың қарқынын ұлғайтады, төмендегі өрттердің жоғары көтерілуіне жағдай жасайды.

Бефорт шкаласы бойынша күші 6 және онан жоғары баллды желдер үлкен ауданда ағаштың жел сұламалары мен дауылдан сынуын тудыра отырып, орманға зор зиян келтіреді. Кейде жел орманның таралуын тежейтін фактор ретінде қабылданады. Ол жел жағдайымен анықталатын орман шекарасы анемохоры-орман анемохоры деп аталады.

Желге төзімді орман қабырғасы – орманды жел сұламасынан қорғауға арналған орман алқабы. Негізінен тамыр жүйесі терең жалпақ жапырақты ағаш түрінен құрылады, олар мықты желек дамытуға қабілетті болып келеді.

Алқа ағаштар ішіне жел ене отырып, өз күшін біртіндепжоғалтады, ол күш ауаның діңдерге, жапыраққа және бұтақтарға соғуына, сондай-ақ, оларды теңселтуге жұмсалады.

Жел жылдамдығының орман ішінде төмендеуіағаш түрлеріне, сүрекдің толымдылығына, биіктігіне, пішініне, ағаштардың жапырақтану дәрежесіне байланысты болады.

Желдің орман ішіндегі ең үлкен жылдамдығы ағаштар желегі үстінде байқалады, оған жақындағанда азаяды, оның ішінде тіпті басылып қалады және топырақ бетінде ол жоқ деуге болады ( нөлге жақындайды).

Мысалы, түйіскен ағаш желектерінде жел жылдамдығы ағаш үстіндегі жылдамдықтың 50 пайызын, желек астында 40, ал 2 м биіктікте 30 пайызын құрайды.

1. 
   Жел дегеніміз не?
   
2. 
   Желдің орманға тиімді және кері әсері қандай?
   
3. 
   Желдің ағаштың тамыр жүйесіне және топырақтың ауа режимі әсері қандай?
   

Жел орманға жақсы да, жаман да əсер етуі мүмкін. Желдің көмегімен көптеген ағаш тұқымдары тозаңданады (қайың, шамшат, граб, емен, шырша, қараағаштар, орман жаңғағы, балқарағай, қандыағаш, самырсын, қарағай, терек, шаған). Жел - өсімдіктер тұқымдарын таратудың тиімді құралы (анемохориялық өсімдіктер – орман түзуші тұқымдардың мол бөлігі).

Желдің жаман əсерінің мысалы ретінде теңіз жағалауында үлкен көлдер жағасында, үлкен ашық аудан кеңістігінің параметрінде өсетін ағаштарда жалау тəрізді кронасының қалыптасуы. Жалау тəрізді кронаның қалыптасуы сүректің сапасының нашар болып қалыптасуына алып келеді.

Соғатын желдің күшімен ағаштардың өнімділігі арасында тікелей байланыс бар екендігі дəлелденген. Соғатын жел күшейген сайын өсімдіктер формациясы өнімділігі нашарлай береді. Тұрақты қатты жел соғып тұратын жағдайда діңдері аласа (қисық) кейде тіпті төселіп өсетін формалары қалыптасады, ұзындыққа өсуі нашарлайды (Иванов, 1936).

Орман экожүйелеріне қатты желдер (дауыл, теңіз дауылы) өте теріс əсер етеді. Ағаштарды құлатып кетеді. Мысалы, 1967 жылы Латвияда бірнеше сағаттың ішінде 130 мың гектар жердегі ормандарды қиратып кетті, ал 1970 жылы ФРГ-да 3 сағаттың ішінде 120мың гектар орманды құлатып кетті. 2011 жылы Іле Алатауында да сондай жағдай болды.

Қатты желдің əсерінен ағаштар қозғалып оның майда тамырлары үзіледі, соның нəтижесінде қоректенуі нашарлайды. Өсімдіктің қорғаныс қызметі нашарлайды, зиянкестер орналасып алып ағаштың өлуіне алып келеді.Ағаштардың желге төзімділігі оның тамыр жүйесінің құрылысына байланысты. Тамыр жүйелерінің 3 типін ажыратады:

1) Негізгі тамыр жүйесі (қарағай, емен, қайың);

2) Үстірт тамыр жүйесі (топырақтың үстіңгі қабаттарында) (шырша, самырсын);

3) Өтпелі (орман түзуші ағаштардың көбісі).

Негізгі тамыр жүйесі бар ағаштар басқаларға қарағанда қатты желден азырақ зақымданады. Үстірт тамырлы ағаштар желден көбірек құлайды.

Орман өз кезегінде желдің ағынын өзгертеді, соның нəтижесінде мекен еткен территориясының климатына əсер етеді. Орман массиві қар тоқтатады, нəтижесінде эрозияны болдырмайды. Орман ценоздарының бұл қасиетін егістіктерде жəне топырақ қорғау алқаптарында пайдаланады.
Тапсырма:

Орман бөрікбасынан әртүрлі қашықтағы пайыздағы желдің жылдамдығын санаңыз. Орманның қабырғасына жел перпендикуляр соғады. Ашық алаңда желдің жылдамдығы 6,8 м/с. Алынған мәліметтер бойынша график құрыңыз. Масштабы теңдей алынады: абсцисс осі бойынша – 1 см=100м,ординат осі – 1 см =10%.

1. 
   Орманның желге әсері қандай?
   
2. 
   Желдің әсеріне төзімді ағаш түрлерін атаңыз, олардың төзімділігінің себебі неде?
   
3. 
   Сүрекдің құрамының, пішінінің және жасының орман ішіндегі, орман сыртындағы жел жылдамдығын төмендетуге әсері қандай?
   

1. 
   Атмосфера және ауа құрамы
   

Атмосфера және ауа құрамы. Орман және оттегі. Атмосфера – жердің газ тәрізді қабығы. Өсімдіктердің бәрі атмосферадан тыныс алу және қоректену үшін қажетті көмірқышқыл газы мен оттегін алатын болғандықтан, ол орман тіршілігіндегі маңызды фактор болып саналады. Жер беті маңындағы құрғақ атмосфералық ауа құрамында көлемі бойынша 78,1% азот, 21,1% оттегі (0,000001 % озон), 0,9% аргон және 0,03% көмірқышқыл газы бар, 0,01%-ын сутегі, неон, гелий, криптон, ксенон, аммиак және басқалар құрайды.

Оттегі – жерде көп тараған элемент. Атмосфералық оттегінің мөлшері 1,5*10¹⁵т-ны құрайды. Оның негізгі тіршілік процесі – тыныс алу үшін қажет, соның нәтижесінде организм сырттан оттегін алады және қышқылдану өнімін бөледі ( көмірқышқыл газы және су буы). Атмосферадағы оттегінің тыныс алу, шіру және жану салдарынан азайып, фотосинтез кезінде бөлінетін оттегімен қалпына келеді, бұл процесте өсімдіктер күн сәулесі энергиясын пайдалана отырып, көміртегі диоксидін ассимиляциялайды және оттегін бөліп шығарады.

ТМД елдерінің ормандары жыл сайын 4 млрд. Тоннадан аса оттегін бөле отырып, 5,5 млрд.т. көмірқышқыл газын сіңіреді. Мысалы, қарағай ормандарының 1 гектары жыл сайын 30 т, жалпақ жапырақтылар 16 т, ауыл шаруашылығы өсімдіктері -3-10 т оттегін бөледі. Жоғары өнімді алқа ағштар ( І бонитет класы), оттегіні төмен өнімділерге қарағанда (ІV бонитет класы) 3-4 есе көп бөледі.

Көмірқышқыл газының маңызы. Ол фотосинтез үшін негізігі, әрі бастапқы зат болып табылады ( бір күн бойы 1 га орманның орташа есеппен 120-150 кг жаңа құрғақ өсімдік массасын (фитомасса) құрайды және осы уақытта 220-275 кг СО₂-ні сіңіреді). Ағаштың құрғақ затының 40-50% көміртегіден тұрады. Атмосфераның жер төңірегі қабатында шамамен 0,03 пайыз СО₂ болады.

Тәулік және жыл бойы орманда көмірқышқыл газының шоғырлануы, оның бірқалыпты пайдаланылмауына байланысты, әрі жер бетінің биіктігіне қарацй өзгеріп отырады. СО₂-ның ең аз мөлшері ағаш желегі маңында жаз кезінде байқалады. Күзде оның мөлшері жоғарылайды. СО₂-ның ең көп шоғырлануы ауаның топыраққа жақын қабатында, ең аз мөлшері ағаштардың желек астында байқалады. СО₂-ның ауаның топыраққа жақын қабатында шоғырлануы сүректің ағаш түріне , жасына, желектің түйісуіне, орман түріне , желдің жылдамдығына, жер бедеріне , топырақтың ылғалына тікелей байланысты. Желдің жылдамдығы 2-3 м/сек болғанда, фотосинтездің қарқыны екі есеге өседі, жел жылдамдығының онан әрі күшеюі оған кері әсерін тигізеді.

Орман өнімділігін арттыру мақсатында атмосфералық ауадағы көмірқышқыл газын реттеуге бағытталған көптеген әдістер ( топырақты өндеу, тыңайту және әктеу, оның желденуін жақсарту, жел режимін және шымылдық құрылымыен өзгерту және басқалар) бар.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Атмосфера және ауа құрамын атаңыз.
   
2. 
   Ауаны ластайтындарды атаңыз.
   
3. 
   Көмірқышқыл газы мен оттегінің маңызын айтып беріңіз.
   
4. 
   Ауа құрамындағы көмірқышқыл газының ауытқуы қандай?
   

Атмосфера ауасының негізгі компоненті - азот (78%). Бұл газдың концентрациясы бір дəрежеде сақталады. Оның шамалы бөлігі бұршақ тұқымдас өсімдіктердің қатысуымен биологиялық айналымға қатыстырылады. Көлемі бойынша 21% шамасында оттегі болады. Ол өсімдіктердің, жануарлардың, микроорганизмдердің тыныс алуына қажет. Оттегінің концентрациясының артуы не кемуі барлық тірі организмдердің тіршілік процесіне əсер етеді. Инертті газдар аргон, ксенон, неон, криптон жəне гелий - 1% болады. Өсімдіктер үшін маңызды компонент əрине СО2. Оның концентрациясы бірте-бірте артып келеді жəне ол өсімдіктерге оң əсер етеді.Жылыжай шаруашылықтарында өсімдіктерге СО2

артық концентрациясын үстеме қорек ретінде береді.Ормандарда шымылдық астында СО2 газынан басқа құрамында көміртегі бар газдар бар. Ол - детриттің ыдырауы нəтижесінде пайда болған метан.Шыршалықтардың шымылдығында СО2 газының концентрациясы мөлшері сыртқы ортаға бағынышты. Мысалы, түнде ауа температурасына жəне ылғалдылығына, ал күндіз оларға қосымша жарықтылыққа байланысты болады.Ауа-райы ашық күндері көмірқышқыл газының ең көп мөлшері түнде қылқандар массасы мол болатын қабатта, ал бұлыңғыр күндері тамырлардың тыныс алуы жəне топырақтағы биоталар қызметі есебінен жер бетінде болатындығы анықталған.