Лиственные или широколиственные леса умеренного пояса представляют собой разновидность лесов умеренного пояса , в которых «доминируют» лиственные деревья , которые теряют листву каждую зиму. [1] Они представляют собой один из основных биомов Земли, занимая 9,69% площади суши. [2] Эти леса встречаются в районах с отчетливыми сезонными колебаниями, которые чередуются с теплым влажным летом, холодной зимой и умеренными осенними и весенними сезонами. [3] Чаще всего они встречаются в Северном полушарии , с особенно большими регионами в восточной части Северной Америки , Восточной Азии и значительной части Европы , хотя меньшие регионы лиственных лесов умеренного пояса также расположены в Южной Америке. Примеры деревьев, обычно растущих в лиственных лесах Северного полушария, включают дуб , клен , липу , бук и вяз , тогда как в Южном полушарии в этом типе леса доминируют деревья рода Nothofagus . [1] Лиственные леса умеренного пояса предоставляют несколько уникальных экосистемных услуг , [4] включая среду обитания для разнообразных диких животных, и они сталкиваются с рядом естественных и антропогенных нарушений , которые регулярно меняют их структуру. [5]
Расположенные ниже северных бореальных лесов , [6] лиственные леса умеренного пояса составляют значительную часть суши между тропиком Рака (23 ° с.ш.) и 50 ° северной широты, а также районы к югу от тропика Козерога (23 ° с.ш.). °С). [7] Канада, США, Китай и несколько европейских стран имеют наибольшую площадь суши, покрытую лиственными лесами умеренного пояса, [7] меньшие части присутствуют по всей Южной Америке, особенно в Чили и Аргентине. [1]
Умеренные условия относятся к циклу четырех различных сезонов , который происходит в районах между полярными регионами и тропиками. В этих регионах, где встречаются лиственные леса умеренного пояса, циркуляция теплого и холодного воздуха объясняет характерные сезонные колебания биома. [8]
В лиственных лесах умеренного пояса наблюдаются сезонные колебания температуры: от -30 °C в самые холодные зимние дни до 30 °C в самые жаркие летние дни. [3] Среднегодовая температура обычно составляет около 10 °C, хотя это зависит от региона. [8] Из-за затенения полога микроклимат лиственных лесов умеренного пояса обычно примерно на 2,1 °С холоднее, чем окружающая среда, тогда как зимние температуры в лесах на 0,4–0,9 °С теплее в результате изоляции от растительных слоев . [9]
Ежегодно в лиственных лесах умеренного пояса выпадает от 750 до 1500 миллиметров осадков . [8] Поскольку здесь нет четко выраженного сезона дождей, осадки распределяются относительно равномерно в течение года. [1] Снег составляет часть осадков, выпадающих в лиственных лесах умеренного пояса зимой . Ветви деревьев могут перехватывать до 80% снегопада, влияя на количество снега, который в конечном итоге достигает лесной подстилки и тает. [10]
Определяющим фактором лиственных лесов умеренного пояса является потеря листьев при переходе от осени к зиме, адаптация, которая возникла как решение проблемы недостаточного солнечного света и очень низких температур. [1] В этих лесах зима — это время покоя растений, [8] когда широколиственные лиственные деревья сохраняют энергию и предотвращают потерю воды, а многие виды животных впадают в спячку или мигрируют. [1] Зиме предшествует плодоносящая осень, время, когда листья меняют цвет на различные оттенки красного, желтого и оранжевого, поскольку распад хлорофилла приводит к образованию антоцианов, каротина и ксантофиловых пигментов. [1]
Помимо характерной красочной осени и безлистной зимы, лиственные леса умеренного пояса имеют длительный вегетационный период в весенние и летние месяцы, который обычно длится от 120 до 250 дней. [6] Весна в лиственных лесах умеренного пояса — это период наземной растительности и сезонного роста трав, процесс, который начинается в начале сезона, еще до того, как деревья отрастут свои листья, и когда доступно достаточное количество солнечного света. При достижении подходящей температуры в середине-конце весны также начинается бутонизация и цветение высоких лиственных деревьев. Летом, когда полностью развитые листья занимают все деревья, умеренно густой полог создает тень, повышая влажность лесных массивов. [1]
Хотя качество почвы лиственных лесов умеренного пояса варьируется по широте : в центральных широтах продуктивность почвы выше, чем в северных или южных, [6] почва в этом биоме в целом очень плодородна. [1] Опавшие листья лиственных деревьев приносят детрит в лесную подстилку, повышая уровень питательных веществ и органических веществ в почве. [1] Высокая продуктивность почв лиственных лесов умеренного пояса подвергает их высокому риску превращения в сельскохозяйственные угодья для использования человеком. [7]
Лиственные леса умеренного пояса характеризуются разнообразием пород лиственных деревьев умеренного пояса, которые различаются в зависимости от региона. [6] Большинство видов деревьев, встречающихся в лиственных лесах умеренного пояса, представляют собой широколиственные деревья, которые теряют листья осенью, [8] хотя некоторые хвойные деревья, такие как сосны ( Pinus ), присутствуют в северных лиственных лесах умеренного пояса. [6] Лиственные леса умеренного пояса Европы богаты дубами рода Quercus , европейскими буками ( Fagus sylvatica ) и грабами (Fagus grandifolia ), в то время как в Азии, как правило, растут клены рода Acer , разновидность ясеня (6). Fraxinus ) и липы ( Tilia ). Как и в Азии, в лесах Северной Америки растут клены, особенно Acer saccharum, и липа, а также гикори (Carya ) и американские каштаны ( Castanea dentata ). [6] Деревья южного бука (Nothofagus) распространены в лиственных лесах умеренного пояса Южной Америки. Вязы ( Ulmus ) и ивы ( Salix ) также можно найти в лиственных лесах умеренного пояса по всему миру. [1] Хотя в биоме лиственных лесов умеренного пояса можно встретить большое разнообразие видов деревьев, разнообразие видов деревьев в каждой отдельной экосистеме обычно умеренное: всего 3–4 вида деревьев на квадратный километр. [3]
Помимо старовозрастных деревьев , которые своими куполообразными кронами образуют полог , пропускающий мало света, присутствует подполог кустарников [ 6] , таких как горный лавр и азалии. [8] Эти другие виды растений, встречающиеся в слоях кроны под взрослыми деревьями высотой 35–40 метров, либо адаптированы к условиям низкой освещенности, либо следуют сезонному графику роста, который позволяет им процветать до формирования кроны с середины -весна-середина осени. [6] Мхи и лишайники составляют значительную часть почвенного покрова, хотя они также растут на деревьях. [1]
В дополнение к характерной флоре, лиственные леса умеренного пояса являются домом для нескольких видов животных, которые используют деревья и другую растительную жизнь в качестве убежища и ресурсов, таких как белки , кролики , скунсы , птицы , пумы , рыси , лесные волки , лисы и черные медведи . [3] Олени также присутствуют в больших популяциях, хотя они являются вырубными, а не настоящими лесными животными. Большие популяции оленей оказывают пагубное воздействие на регенерацию деревьев в целом, а выпас также оказывает значительное негативное воздействие на количество и вид травянистых цветковых растений. Постоянное увеличение популяции оленей и гибель крупных хищников позволяют предположить, что чрезмерный выпас оленей будет продолжаться. [11]
Лиственные леса умеренного пояса обеспечивают ряд обеспечивающих, регулирующих, поддерживающих и культурных экосистемных услуг. [4] Обладая более высоким биоразнообразием , чем бореальные леса, [7] лиственные леса умеренного пояса сохраняют свое генетическое разнообразие, обеспечивая вспомогательную услугу доступности среды обитания для различных видов растений и животных, зависящих от тени. [5] Эти леса играют роль в регулировании качества воздуха и почвы, предотвращая эрозию почвы и наводнения , а также сохраняя углерод в почве. [5] Продовольственные услуги, предоставляемые лиственными лесами умеренного пояса, включают доступ к источникам питьевой воды, [12] кислорода, [13] продуктов питания, древесины и биомассы . [5] Люди зависят от лиственных лесов умеренного пояса в плане культурных услуг, используя их как места для отдыха и духовных практик. [4]
Природные нарушения вызывают регулярное обновление лиственных лесов умеренного пояса и создают здоровую, неоднородную среду с постоянно меняющимися структурами и популяциями. [5] Погодные явления, такие как снег, штормы и ветер, могут вызвать разную степень изменений в структуре лесных пологов, создавая места обитания бревен для мелких животных и места для роста менее теневыносливых видов там, где когда-то стояли упавшие деревья. [6] Другие абиотические источники нарушений лиственных лесов умеренного пояса включают засухи , заболачивание и пожары. [14] Естественные поверхностные пожары особенно важны для воспроизводства сосны . [6] Биотические факторы , влияющие на леса, помимо заражения горным сосняком и короедом принимают форму грибковых вспышек . [14] Эти жуки особенно распространены в Северной Америке и убивают деревья, закупоривая их сосудистую ткань . [13] Лиственные леса умеренного пояса, как правило, устойчивы к незначительным нарушениям, связанным с погодой, хотя крупные заражения насекомыми, широкомасштабные антропогенные нарушения и катастрофические погодные явления могут вызвать вековую последовательность или даже постоянное превращение леса в луга . [6]
В последние годы по мере изменения климата отмечается повышение температуры и усиление засухи в лиственных лесах умеренного пояса . [12] В результате в лиственных лесах умеренного пояса наблюдается более раннее начало весны, [15] а также глобальное увеличение частоты и интенсивности нарушений. [5] Они испытывают меньшую экологическую устойчивость [16] перед лицом растущих мегапожаров, продолжительных засух и сильных штормов. [12] Поврежденная древесина в результате участившихся ураганов обеспечивает среду обитания для жуков, одновременно увеличивая ущерб от короедов. [14] Лесной покров уменьшается из-за постоянных серьезных нарушений, что приводит к утрате среды обитания и снижению биоразнообразия. [13]
Люди полагаются на древесину лиственных лесов умеренного пояса для использования в лесной промышленности, а также для производства бумаги [13] и древесного угля . [17] При лесозаготовках выделяется большое количество углерода, а также возникает эрозия, поскольку меньше корней деревьев обеспечивают поддержку почвы. [13] Во время европейской колонизации Северной Америки поташ , полученный из древесной золы, экспортировался обратно в Европу в качестве удобрения. [18] В это время в истории также проводилась вырубка первоначальных лиственных лесов умеренного пояса, чтобы освободить место для сельскохозяйственного использования, поэтому многие существующие сейчас леса являются вторичными . [1] Более 50% лиственных лесов умеренного пояса подвержены фрагментации , [2] в результате чего небольшие фрагменты расчленяются полями и дорогами; [ нужна цитация ] эти зеленые острова часто существенно отличаются от первоначальных лесов [19] и создают проблемы для миграции видов. [6] Полуестественные лиственные леса умеренного пояса с развитой системой троп служат местами для туризма и рекреационной деятельности, такой как пеший туризм и охота. [13] Помимо фрагментации, использование человеком земель, прилегающих к лиственным лесам умеренного пояса, связано с загрязнением , которое может замедлить темпы роста деревьев. [6] Инвазивные виды , которые вытесняют местные виды и изменяют циклы питательных веществ в лесу , такие как крушина обыкновенная (Rhamnus cathartica) , также завезены людьми. [20] Занос экзотических болезней, в частности, продолжает представлять угрозу для лесных деревьев и, следовательно, леса. [21]
Методом сохранения лиственных лесов умеренного пояса, использовавшимся в прошлом, является тушение пожаров . Процесс предотвращения пожаров связан с накоплением биомассы, что в конечном итоге увеличивает интенсивность случайных пожаров. В качестве альтернативы было введено в практику предписанное сжигание , при котором лесные экосистемы разжигаются регулярными управляемыми пожарами для имитации естественных нарушений, которые играют важную роль в сохранении биоразнообразия. [7] Для борьбы с последствиями вырубки лесов было использовано лесовосстановление . [14]