Ekosystem lasu

LASY IGLASTE
Naturalne obszary lasów iglastych rozciągają się na półkuli północnej. Na półkuli południowej nie spotyka się borów, ponieważ lądy nie sięgają tak daleko w stronę bieguna, jak na północy. Nie ma tam więc naturalnych zbiorowisk roślinnych o takim charakterze, jak na półkuli północnej. Lasy, które występują w Nowej Zelandii, Tasmanii i w południowej części Ameryki Południowej są w istocie lasami mieszanymi strefy umiarkowanej, gdzie spotyka się tylko niektóre gatunki drzew i krzewów iglastych. Aby jakiś las został określony mianem boru, co najmniej 80% drzew w nim rosnących musi należeć do jednego z gatunków szpilkowych.
Pasmo drzew
W Eurazji lasy szpilkowe tworzą pasmo ciągnące się od Skandynawii, na wschód przez Rosję po północne Chiny. Sięgają one nieznacznie za koło podbiegunowe, a na południu w Chinach do równoleżnika 50˚ szerokości geograficznej. Znaczne połacie lasów iglastych znajdują się w łańcuchu Himalajów, na Kaukazie, w Alpach i Pirenejach.
W Ameryce północnej pierwotne zbiorowiska iglaste rozciągają się pasem od wschodu na zachód kontynentu, od równoleżnika 40˚ na północy po Zatokę Hudsona na południu. Linię koła podbiegunowego przekraczają na Alasce i w okolicy ujścia rzeki Mackenzie. Bory rosną też na tym kontynencie w Górach Skalistych.
Na północy lasy szpilkowe graniczą z tundrą i pustynią lodową, a na południu w Azji ze stepem i pustyniami. Określenie „tajga” ma różne znaczenia. Słowem tym określa się przede wszystkim bory północne. Dla niektórych ludzi słowo „tajga” jest synonimem lasu szpilkowego, a dla innych północną granicą pomiędzy lasem a tundrą. Granica ta nazywana jest lasotundrą lub lasem porostowym. Las występuje tu w zagłębieniach i dolinach rzek. Ta północna granica lasu nie jest ostra, często ma charakter parkowy i jest miejscem występowania wielu gatunków zwierząt.
Typy borów
Są dwa główne typy naturalnych borów świata: lasy szpilkowe północne, czyli borealne i bory górskie. Las borealny tworzy pasmo okalające kulę ziemską na północy i występuje w chłodniejszych rejonach strefy umiarkowanej. Jest on zdominowany przez gatunki drzew szpilkowych. Las górski spotyka się w tropikach i na średnich szerokościach geograficznych, czyli w rejonie Himalajów i Gór Skalistych. W borach północnych Ameryki Północnej i Azji występuje o wiele więcej gatunków roślin niż w lasach szpilkowych Europy. Rosną tam między innymi pięcioigłowa sosna amerykańska i dwuigłowa sosna Banksa. Niektóre gatunki północnoamerykańskie. jak Pinus longarea i Pinus aristota, należą do grupy najstarszych drzew świata.
Dominującym gatunkiem drzew w horach jest sosna (rodzaj Pinus, która ma długie igły zebrane w kępki. Jodły, świerki i jałowce mają szpilki krótkie i ostre, a tujeżywotniki, cyprysy i cyprysiki mają liście w postaci łusek.
Przystosowania chroniące przed zimnem i pożarami
Rośliny szpilkowe są dobrze przystosowane do surowego klimatu na północy, gdzie przez sześć do dziewięciu miesięcy w roku temperatura nie przekracza 6˚C. Ich gałęzie zwisają w dół nadając drzewom stożkowy kształt i dlatego śnieg, którego przeciętne opady roczne sięgają 380-635 milimetrów, nie zatrzymuje się na gałęziach i nie powoduje uszkodzenia koron. Ich liście mają kształt szpilek lub łusek i są pokryte kutykulą, która chroni komórki przed zamarznięciem. Modrzew europejski, modrzew japoński oraz metasekwoja chińska z Azji i cypryśnik błotny z Ameryki Północnej to jedyne gatunki drzew szpilkowych zrzucające corocznie liście na zimę.
Większość gatunków roślin szpilkowych jest odporna na silne wiatry, gdyż posiadają one stosunkowo gąbczaste włókna pozwalające na zwijanie się i płożenie pnia. Dzięki nim pień nie pęka. Cecha ta jest najlepiej zauważalna u sekwoi i mamutowców, które posiadają także odporną na działanie ognia korę. Właściwość ta jest bardzo korzystna, gdyż przez lasy szpilkowe przechodzą regularnie pożary. Ognioodporną korą charakteryzuje się też sosna biała i sosna Banksa. Nie wszystkie drzewa są tak zabezpieczone przed ogniem, mimo to niektóre z nich odnoszą korzyść w razie pożaru. U sosny Pinus attenuata szyszki otwierają się tylko pod wpływem ognia. Ogrzane przez pożar, czasem nawet trzydziestoletnie szyszki, uwalniają nasiona, które kiełkują w bogatej w związki węgla glebie pogorzeliska. Nowe sadzonki szybko rosną i pokrywają zielenią czarną ziemię. Tak więc dosłownie z prochów drzewa, które może być całkowicie spalone przez pożar, wyrastają nowe rośliny.
Gleba w borach szpilkowych ma zwykle odczyn kwaśny. Przyczyną tego jest odkładanie się żywicznych igieł i opóźniony rozkład martwych szczątków organicznych, który szybciej zachodzi w lasach liściastych.
Mimo to w borach występują rośliny, które wyrastają spod dywanu suchych igieł. Są nimi na przykład przylaszczki (Hepatica) o ciemnoniebieskich kwiatach i siódmaczek (Trientalis). Duże połacie dna lasu pokrywają mchy i widłaki (Lycopodium), a między leżącymi kłodami drzew rosną wysokie paprocie.
W starych borach sosnowych i świerkowych występują nie tylko mchy, widłaki i paprocie, lecz także rośliny kwiatowe. Są nimi przede wszystkim borówki: brusznica, czarna i bagienna, żurawina, wrzos i powojnik alpejski. W wilgotnych lasach szpilkowych rosną takie grzyby jak sromotnik bezwstydny, którego nieprzyjemny zapach roznosi się w większości lasów sosnowych. Pomiędzy igłami sosen rosną też grzyby jadalne: podgrzybki, borowiki i inne.
Całoroczny wzrost
Ponieważ rośliny szpilkowe są wiecznie zielone. są one w stanie przeprowadzać fotosyntezę i rosnąć przez cały rok wykorzystując nawet bardzo małe ilości energii świetlnej. W chłodnym klimacie daje im to przewagę nad roślinami liściastymi. Posiadają one ponadto płytkie systemy korzeniowe, co jest zasadniczą cechą dla utrzymania się w miejscach, gdzie głębsze warstwy gleby są zamarznięte. Na dalekiej północy wieczna zmarzlina może sięgać 550 metrów głębokości i liczyć kilka tysięcy lat. Na Alasce 85 procent powierzchni głębszych warstw gleby formuje wieczna zmarzlina. Na rosyjskiej Syberii, mającej powierzchnię 10 milionów kilometrów kwadratowych, dwie trzecie powierzchni lądu jest wieczną zmarzliną.
Ogólnie rzecz ujmując, świat zwierząt żyjących w borach charaktery/uje się stosunkowa małą liczbą gatunków przy równocześnie dosyć dużej liczebności ich populacji. Niegościnne na pierwszy rzut oka lasy szpilkowe tajgi są miejscem bytowania łosi, reniferów – karibu, które żyją w Europie, Azji i Ameryce Północnej. Są to ssaki roślinożerne: łoś w zimie zjada zdrewniałe części roślin, a w lecie - rośliny wodne. Karibu natomiast żywi się trawami w lecie, a porostami w zimie.
Stosunkowo mało zanieczyszczone środowiska lasów borealnych są dobrym miejscem dla występowania wielu nadrzewnych porostów, będących pokarmem karibu. Dobrze odżywiony dorosły samiec karibu może osiągać długość 2,1 metra, ważyć 817 kg i nosić 23-kilogramowe poroże.
W tajdze na obu półkulach żyją też niedźwiedzie brunatne, drapieżne wilki i rysie oraz roślinożerne bobry, wiewiórki i lemingi.
Dużym ssakiem charakterystycznym dla lasów Ameryki Północnej jest puma zwana też kuguarem lub lwem górskim. Dawniej intensywnie polowano na nią, a w Stanach Zjednoczonych wyznaczano nagrody za głowę tego kota. W rejonie Azji typowym kotem leśnym jest tygrys syberyjski. Niestety liczebność jego populacji stale maleje i obecnie jest niebezpiecznie niska.
Najprawdopodobniej najbardziej rozpowszechnionym i widocznym gatunkiem małego ssaka lasów tajgowych jest wiewiórka ruda, która żywi się nasionami sosen i świerków. W miejscach żerowania pozostawia duże stosy ogryzionych szyszek.
Owady leśne
W lasach szpilkowych w okresie wiosny i lata pojawiają się liczne owady, które zimę spędzają w stanie diapauzy. Mrówki, takie jak mrówka rudnica, budują z igieł wielkie mrowiska w nasłonecznionych miejscach. Wyglądają one jak kopce i osiągają wysokość l metra.
Typowym mieszkańcem lasów szpilkowych jest rusałka żałobnik, której gąsienice żerują na wierzbach, a dorosłe osobniki zimę spędzają w stanie diapauzy. Tego dużego, ładnego motyla można łatwo zobaczyć w pobliżu leśnych dróg i na brzegach lasów. W borach występują też ćmy, takie jak: strzygonia choinówka, paproch cetyniak, barczatka, sosnówka i brudnica mniszka. Niektóre motyle borów górskich wydają się być mało aktywne. Gromadzą się w zagłębieniach terenu na stokach południowych lub pełzają po ziemi, zamiast latać. Gdyby latały, mogłyby być porwane ze swych środowisk przez wiatr i zginąć.
Niższe piętra lasów szpilkowych są uboższe w gatunki niż lasy liściaste. Jest tak dlatego, że bory są często zacienione i mroczne. Niewiele światła przenika niżej i dlatego praktycznie nie istnieje podszyt. Przy braku dużej różnorodności roślin, występuje też stosunkowo mało gatunków owadów, które mogłyby być pokarmem dla wielu innych zwierząt. Zacienione miejsca nie są atrakcyjnym środowiskiem życia i dlatego jedyną liczniejszą grupą owadów są niektóre gatunki chrząszczy, których larwy żerują w drewnie powalonych, martwych pni.
Ptaki leśne
Dziuple w starych sosnach są miejscem gniazdowania dzięciołów i sów. W borach dzięcioły są w stanie znaleźć odpowiednio dużo pokarmu, aby wychować potomstwo. W Ameryce Północnej na drzewach gniazdują karolinka i gągoł północny. Ten ostatni gatunek wykorzystuje głównie dziuple po dzięciołach.
Korony drzew są lepszym miejscem dla ptaków, gdyż tam znajdują się szyszki z nasionami. Krzyżodzioby świerkowe i krzyżodzioby sosnowe żywią się nasionami drzew szpilkowych. Kiedy krzyżodziób karmi swe młode, wypluwa z dzioba kilkaset nasion, które zgromadził w czasie swych wypraw po pokarm. W warstwie koron w borach można też spotkać sikory czubatki, sosnówki i czarnogłowe. W dzikszych rejonach świata wśród runa leśnego borów można natrafić na głuszce i jarząbki.
Wpływ człowieka na bory
Pierwotne lasy szpilkowe świata powstały w wyniku naturalnych procesów ewolucyjnych. Człowiek wykorzystuje gospodarczo te obszary, tak więc w wielu częściach świata dokonuje się wyrębów i postępuje niszczenie lasów, czyli deforestacja. Lasy wycina się z wielu powodów: aby utworzyć tereny rolnicze, aby pozyskać drewno, aby uzyskać teren dla założenia osiedli mieszkaniowych i pod budowę dróg.
W republikach dawnego ZSRR przed rozpadem znajdowało się 20 procent światowych zasobów drewna. Na samej tylko Syberii znajduje się jedna piąta całkowitej powierzchni leśnej świata. Przez ostatnie 20 lat eksploatowano jednak zasoby leśne w tym regionie w alarmującym tempie.
Chociaż w niektórych rejonach świata (na przykład w Alpach) prowadzi się nowoczesną gospodarkę leśną, to jednak nie wszystkie obszary, które zostały wcześniej ogołocone z borów, mogą być ponownie zalesione.
Mimo to w Europie i w Ameryce Północnej na terenach, gdzie wcześniej nie występowały bory, tylko lasy liściaste, sadzi się drzewa szpilkowe. Wiele dużych kompleksów leśnych powstało w ten właśnie sposób.
Podstawowym celem tworzenia lasów iglastych jest produkcja wystarczającej ilości drewna budulcowego i do produkcji papieru. Plantacje drzew szpilkowych powstawały w ostatnich kilkudziesięciu latach w wielu częściach świata i mimo to nie zaspokoiły zapotrzebowania przemysłu na drewno. Te sadzone ręką człowieka monokultury sosen, świerków i jodeł, często wyłącznie jedno-gatunkowe, są bardzo wrażliwe na ataki owadów, grzybice i kwaśne deszcze. Utrzymanie ich stanowi poważny problem ekologiczny i ekonomiczny, gdyż istnieją one jakby wbrew naturalnym procesom biologicznym. Nieskomplikowana i mało zróżnicowana sieć powiązań pomiędzy organizmami w monokulturach nie jest w stanie skutecznie zapobiec klęskom, które się tutaj pojawiają i nie mają swojego odpowiednika w ekosystemach naturalnych. Przy braku kontroli liczebność niektórych owadów żywiących się roślinami szpilkowymi może wzrosnąć katastrofalnie. Gradacje takich gatunków jak strzygonia choinówka, chrząszcze drwalniki i zakorki mogą wyrządzić wielkie szkody. Cena, którą się dodatkowo płaci za prowadzenie tego rodzaju gospodarki leśnej, jest też utrata innych naturalnych środowisk przyrodniczych i stale zmniejszająca się liczba gatunków typowych dla pierwotnych borów.
Pozostałości po naturalnych borealnych lasach szpilkowych zachowały się w Polsce w Białowieskim Parku Narodowym, w Finlandii, na Syberii i w Kanadzie. Chociaż stare plantacje świerkowe sosnowe w pewnym stopniu mogą przypominać naturalne bory, to jednak pod wieloma względami pomiędzy nimi a borami o charakterze naturalnym występują ogromne różnice.
Kwaśne deszcze
W Skandynawii i środkowej Europie duże obszary leśne uległy zniszczeniu w wyniku opadów kwaśnych deszczy. Wyemitowane do atmosfery w różnych miejscach na kuli ziemskiej zanieczyszczenia chemiczne (tlenki pierwiastków niemetalicznych) łączą się w chmurach z parą wodną i tworzą kwasy, które jako kwaśny deszcz spadają na ziemię. Dzieje się tak często w okolicach górskich (na przykład w Górach Izerskich w okolicy Świeradowa Zdroju), które są pierwszą barierą dla zanieczyszczonych chmur. Najbardziej niszczycielskim składnikiem kwaśnych deszczy jest kwas siarkowy, który niszczy igły drzew szpilkowych. Kwas siarkowy powstaje w wyniku połączenia się tlenków siarki z wodą. Dostają się one do atmosfery w wyniku spalania zanieczyszczonego siarką węgla. Igły sosen i świerków nie są w stanie wytrzymać długotrwałego wpływu tych kwaśnych opadów na swoją powierzchnię.
Kwaśne deszcze przyczyniają się także do alarmującego wzrostu zakwaszenia wód gruntowych i wód strumieni oraz jezior. W wyniku tego w wielu rejonach może wyginąć większość wodnych bezkręgowców i ryb. Obecnie podejmuje się w poszczególnych państwach i na skalę międzynarodową wysiłki, aby rozwiązać ten problem.