บทบาททางชีวภาพของป่าไม้ในธรรมชาติ

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

เรานึกถึงบทบาทของป่าในชีวิตบ่อยแค่ไหน? ป่าคืออะไร? มันทำหน้าที่อะไรในระบบนิเวศน์? ในบทความนี้เราจะพยายามตอบคำถามเหล่านี้และคำถามอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับป่าไม้ในฐานะระบบนิเวศทางธรรมชาติ

ป่าไม้เป็นส่วนผสมของไม้พุ่ม ไม้พุ่ม และไม้ล้มลุกที่เติบโตบนพื้นผิวแข็งของโลก รวมถึงสัตว์ จุลินทรีย์ และส่วนประกอบอื่นๆ ของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ (ดิน แหล่งน้ำ และแม่น้ำ เปลือกอากาศ) ที่เชื่อมโยงกันทางชีววิทยา คุณสมบัติหลักของป่าไม้คือพื้นที่และป่าสงวนยืนต้น ป่าไม้เติบโตในทุกทวีป ยกเว้นแอนตาร์กติกา และครอบครองประมาณ 31% ของพื้นผิวดิน พื้นที่ทั้งหมดของกองทุนป่าไม้ของโลกคือ 4 พันล้านเฮกตาร์และป่าไม้สำรองอยู่ที่ 527,203 ล้าน m3 [1]

ป่าไม้เป็นระบบนิเวศที่ควบคุมตนเองอย่างซับซ้อนซึ่งมีการหมุนเวียนของสาร (ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ออกซิเจน น้ำ ฯลฯ) และพลังงานที่ไหลเวียนระหว่างสิ่งมีชีวิตทุกประเภทและทุกรูปแบบอย่างต่อเนื่อง พืชทุกชนิดได้รับการปรับให้เข้ากับแต่ละอื่น ๆ เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตของสัตว์ และในทางกลับกัน สิ่งมีชีวิตของสัตว์ทั้งหมดได้รับการปรับให้เข้ากับสิ่งมีชีวิตในพืช พวกเขาไม่สามารถอยู่ได้โดยปราศจากกันและกัน พื้นที่ป่าแต่ละแห่งมีโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่ชัดเจน (แนวตั้งและแนวนอน) ซึ่งรวมถึงต้นไม้ที่โตเต็มที่ พุ่มไม้ ไม้ล้มลุก พุ่มไม้หลักและชนิดข้างเคียง มอสและไลเคนจำนวนมาก

โครงสร้างแนวตั้งของป่ามีลักษณะโดยการกระจายของรูปแบบพืชต่างๆ ตามความสูง ในขณะที่โครงสร้างแนวนอนสะท้อนถึงการกระจายพันธุ์พืชต่างๆ ในระนาบแนวนอน นอกจากพืชจำนวนมากแล้ว ในป่ายังมีสายพันธุ์ที่แตกต่างกันจำนวนมากโดยไม่มี (c) สัตว์มีกระดูกสันหลัง สิ่งมีชีวิตในดินนับล้าน แมลง นก และสัตว์มากมาย ทั้งหมดรวมกันเป็นระบบนิเวศที่พืชและสัตว์แต่ละตัวทำหน้าที่ทางนิเวศวิทยาเฉพาะ โดยมีส่วนร่วมในวัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ

ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมภายนอก (แสง อุณหภูมิ ความชื้น ลม กระแสน้ำ กิจกรรมของมนุษย์ที่ชาญฉลาดในรูปแบบต่างๆ ฯลฯ) การเปลี่ยนแปลงบางอย่างเกิดขึ้นในระบบนิเวศของป่าไม้ซึ่งตามกฎแล้วไม่มีความเฉียบแหลมและการทำลายล้าง ธรรมชาติและไม่ก่อให้เกิดความไม่สมดุลในระบบนิเวศ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบที่เพิ่มขึ้นอย่างมากจากกิจกรรมของมนุษย์ที่ไม่สมเหตุผลมากขึ้นเรื่อยๆ นำไปสู่การละเมิดสมดุลทางนิเวศวิทยา ซึ่งแสดงให้เห็นในการเปลี่ยนแปลงและผลที่ตามมาอย่างฉับพลันและเป็นหายนะ ดังนั้นในฤดูร้อนปี 2551 ในดินแดนของยูเครนตะวันตกในภูมิภาคของเทือกเขาคาร์เพเทียนมีน้ำท่วมใหญ่ที่สุดเนื่องจากการตกตะกอนจำนวนมาก เป็นผลให้บ้านเรือนประมาณ 40,000 ถูกน้ำท่วม ถนนเกือบ 700 กม. ถูกชะล้าง และสะพานมากกว่าสามร้อยแห่งถูกทำลาย [2]

สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดน้ำท่วมใหญ่คือการตัดไม้ทำลายป่าบนพื้นที่ลาดของเทือกเขาคาร์เพเทียน ซึ่งเป็นพื้นที่สำคัญของป่าที่ปกคลุมไปเกือบ 40 ปี [3]

ความจริงก็คือ ป่าไม้มีบทบาทในการควบคุมน้ำที่สำคัญ ซึ่งก็คือการชะลอการไหลบ่าของผิวน้ำที่หลอมละลายและน้ำฝน ถ่ายโอนส่วนหนึ่งของป่าลงสู่พื้นดิน ซึ่งจะช่วยลดแรงทำลายล้างของน้ำท่วมและอุทกภัย และด้วยเหตุนี้ จึงเป็นการป้อนน้ำบาดาล เมื่อฝนตก ครอบฟันและลำต้นของต้นไม้จะเก็บความชื้นไว้บางส่วน ซึ่งช่วยให้น้ำถูกดูดซึมเข้าสู่เศษซากของป่าทีละน้อย แทนที่จะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เศษซากป่าเก็บความชื้นและปล่อยไปตามแม่น้ำและน้ำบาดาล เมื่อเวลาผ่านไป ความชื้นบางส่วนจะใช้เป็นอาหารพืชในพื้นที่เปิดโล่ง (เช่น การตัดโค่น) น้ำฝนจะตกลงสู่พื้นโลกทั้งหมดและไม่มีเวลาดูดซับ เนื่องจากปริมาณน้ำที่ซึมผ่านของเศษซากป่าจะสูงกว่าพื้นที่เปิดซึ่งนำไปสู่ การไหลของน้ำส่วนใหญ่จากพื้นผิวสู่ลุ่มน้ำหรือสายน้ำผิวดิน (ลำธาร แม่น้ำ). บางครั้งพื้นที่เปิดโล่งไม่อนุญาตให้น้ำไหลผ่านเลยและไหลออกจนหมด ก่อตัวเป็นกระแสน้ำที่ทรงพลัง ป่ามีบทบาทสำคัญในการกระจายปริมาณน้ำฝนในฤดูหนาวและระหว่างการละลายในฤดูใบไม้ผลิ ในพื้นที่เปิดโล่ง หิมะปกคลุมจะได้รับการแก้ไขช้ากว่าในป่าเล็กน้อยเนื่องจากการละลายบ่อยครั้งและมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอเนื่องจากลมพัด ในป่ามีการกระจายหิมะอย่างเท่าเทียมกันซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงระบอบลมในชั้นผิวน้ำ โดยทั่วไป หิมะจะสะสมในพื้นที่เปิดมากกว่าในป่า ในฤดูใบไม้ผลิภายใต้อิทธิพลของการไหลของรังสีแสงอาทิตย์อันทรงพลังหิมะก็เกิดขึ้นซึ่งไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับปัจจัยนี้เท่านั้น พืชพรรณและการบรรเทาทุกข์ประเภทต่างๆ มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ พื้นที่เปิดโล่งได้รับรังสีดวงอาทิตย์ 100% และมีเพียงบางส่วนภายใต้ร่มเงาของต้นไม้ใดๆ ดังนั้นหิมะจึงละลายในป่าช้ากว่า ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่โล่ง หิมะจะละลายเป็นเวลา 7-25 วัน และในป่าสนที่มีต้นสนชนิดหนึ่งเป็นเวลา 32-51 วัน [4]

นักวิทยาศาสตร์ด้านป่าไม้ในประเทศ Aleksandr Alekseevich Molchanov พบว่าค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่าของฤดูใบไม้ผลิลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อพื้นที่ป่าเพิ่มขึ้น (จาก 0, 6-0, 9 บนพื้นที่เนินเขาที่ไม่มีต้นไม้เป็นค่าสัมประสิทธิ์ 0, 09-0, 38 ที่มีป่าปกคลุม 40%) [6].

เมื่อตัดไม้ทำลายป่า หลังคาของต้นไม้จะถูกลบออกและดินสูญเสียคุณสมบัติการซึมผ่านของน้ำ ซึ่งนำไปสู่การละเมิดระบอบการปกครองของน้ำในแหล่งน้ำ ในขณะที่การไหลบ่าของผิวดินเพิ่มขึ้นและกระบวนการทำลายดินรุนแรงขึ้น ป่าไม้จึงมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการไหลของน้ำสู่แหล่งน้ำอย่างสม่ำเสมอ มีส่วนร่วมในวัฏจักรของน้ำ และป้องกันการทำลายดิน

คุณสมบัติที่สำคัญไม่แพ้กันของพืชพรรณนั้นสัมพันธ์กับการก่อตัวของสภาพอากาศของโลก ป่าไม้ส่งผลต่อปัจจัยภูมิอากาศ เช่น ลม อุณหภูมิ ความชื้น ฯลฯ เนื่องจากลมทำให้พืชผสมเกสร ผลไม้และเมล็ดกระจาย กระบวนการระเหยความชื้นจากผิวใบเพิ่มขึ้น และป่าไม้ก็ลดลง ความเร็วลมในชั้นอากาศผิวดิน ควบคุมอุณหภูมิและความชื้น การปรากฏตัวของสวนเปลี่ยนระบอบความร้อนในดินแดนที่อยู่ติดกัน ในฤดูร้อน อากาศที่เย็นกว่าของเทือกเขาสีเขียวจะแทนที่อากาศที่อุ่นกว่าและเบากว่าของอาณาเขตที่อยู่ติดกัน ทำให้อุณหภูมิของอากาศในพื้นที่เหล่านี้ลดลง ระดับของอุณหภูมิอากาศที่ลดลงนั้นขึ้นอยู่กับชนิดพันธุ์ที่ปลูก (ขึ้นอยู่กับความโปร่งใสของมงกุฎ การสะท้อนแสงของใบ ความสูงและอายุ) ความหนาแน่นของการปลูกและลักษณะอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ต้นไม้ใบใหญ่เป็นเกราะป้องกันพลังงานความร้อนที่ดีที่สุด ตัวอย่างเช่น แอสเพนเดินผ่านใบไม้พลังงานมากกว่า Hawthorn ถึง 10 เท่า ในป่า ความชื้นในอากาศเพิ่มขึ้น เนื่องจากพื้นผิวระเหยของใบของต้นไม้และพุ่มไม้ ลำต้นหญ้ามีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่ดินที่พืชเหล่านี้ครอบครอง 20 เท่าหรือมากกว่า เป็นเวลาหนึ่งปีที่ป่าไม้ 1 เฮกตาร์ระเหยไปในอากาศ 1-3 ความชื้น 5,000 ตันซึ่งเป็น 20-70% ของปริมาณน้ำฝนในบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มขึ้นของพื้นที่ป่า 10% อาจทำให้ปริมาณน้ำฝนรายปีเพิ่มขึ้น 10-15% [5] นอกจากนี้ประมาณ 90% ของน้ำที่เข้ามาระเหยออกจากผิวใบและมีเพียง 10% เท่านั้นที่ใช้สำหรับธาตุอาหารพืช ความชื้นในอากาศในโซนกลางในป่าหรือสวนสาธารณะในฤดูร้อนจะสูงกว่าในลานเมือง 16-36% พื้นที่สีเขียวยังช่วยเพิ่มความชื้นในอากาศในพื้นที่เปิดที่อยู่ติดกัน

ป่าไม้มีส่วนสำคัญในการแลกเปลี่ยนก๊าซ โดยหลักแล้วโดยการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจนสู่ชั้นบรรยากาศ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นพื้นที่ป่าหนึ่งเฮกตาร์จึงดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ 8 กิโลกรัมต่อชั่วโมง (H2CO3) ซึ่งปล่อยออกมาจากคน 200 คนระดับการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์และการปล่อยออกซิเจนขึ้นอยู่กับประเภทของสวนเป็นอย่างยิ่ง ดังนั้นต้นไม้ชนิดหนึ่งในเบอร์ลินคือ 7 เท่า, ต้นโอ๊ก pedunculate 4.5 เท่า, ต้นไม้ดอกเหลืองใบใหญ่ 2.5 เท่า, และต้นสนสกอตมีประสิทธิภาพมากกว่า 1.6 เท่าในแง่ของการแลกเปลี่ยนก๊าซของสก๊อตช์สปรูซ

ป่ายังมีบทบาทสำคัญในการทำความสะอาดบรรยากาศจากฝุ่นละออง พืชสะสมอนุภาคฝุ่นบนพื้นผิวของใบ กิ่ง และลำต้น. ในกรณีนี้ ผลของการสะสมไม่เพียงแต่กำหนดโดยอุณหภูมิ ความชื้น และความเร็วลมเท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากพันธุ์พืชไร่ด้วย ดังนั้นต้นสน 30 ครั้งและต้นเบิร์ช 2, 5 เท่าเก็บฝุ่นมากกว่าแอสเพน ปริมาณฝุ่นในสวนสาธารณะในเขตเมืองและชานเมืองต่ำกว่าในเขตอุตสาหกรรม 1.5-4 เท่า การวัดพบว่าฝุ่นละอองในอากาศใต้ต้นไม้ต่ำกว่าพื้นที่เปิดโล่ง 20-40% ในช่วงชีวิตของพืช ต้นไม้ที่โตเต็มวัยหนึ่งต้นจะลอยขึ้นจากอากาศ: เกาลัดม้า - 16 กก., เมเปิ้ลนอร์เวย์ - 28 กก., ต้นป็อปลาร์แคนาดา - ฝุ่น 34 กก.

ป่ายังมีส่วนร่วมในการทำความสะอาดอากาศจากสิ่งสกปรกที่เป็นก๊าซ อากาศที่เย็นกว่าทำให้เกิดกระแสน้ำในแนวดิ่งและความเร็วลมที่ต่ำกว่าในพื้นที่สีเขียวมีส่วนทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของก๊าซเจือปนสู่บรรยากาศชั้นบน สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของจำนวนในพื้นที่สีเขียวโดย 15-60% ต้นไม้หลายชนิดมีความต้านทานต่อมลภาวะในชั้นบรรยากาศต่างกันไปในขณะที่ยังคงความสามารถในการดักจับสิ่งสกปรกที่เป็นพิษจากชั้นบรรยากาศ ดังนั้นอะคาเซียสีขาวจึงจับสารประกอบกำมะถันและฟีนอลจากบรรยากาศโดยไม่ทำลายใบไม้อย่างร้ายแรง จาก (c) การติดตามผลพบว่าซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทำลายพืชพันธุ์อย่างรุนแรง

ใกล้โรงงานเคมีพื้นผิวของใบของต้นไม้ดอกเหลือง, ต้นเบิร์ชและต้นโอ๊กถูกเผา 75-100% และโรวัน - 25-65% ต้นไม้ที่ไม่ต้านทานต่อมลภาวะในบรรยากาศ ได้แก่ เกาลัดม้า เมเปิ้ลนอร์เวย์ ต้นสนและต้นสนทั่วไป เถ้าภูเขา ม่วง อะคาเซียสีเหลือง ฯลฯ พันธุ์ที่ต้านทานได้มากที่สุด ได้แก่ ต้นป็อปลาร์สีดำ อะคาเซียสีขาว ต้นป็อปลาร์ใบใหญ่ เมเปิ้ลเพนซิลเวเนีย ไม้เลื้อยทั่วไป.

พืชหลั่งสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (ไฟโตไซด์) ซึ่งมีฤทธิ์ทางสรีรวิทยาสูงในปริมาณเล็กน้อยเมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตบางกลุ่ม สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคหรือชะลอการพัฒนาของจุลินทรีย์ ประสิทธิผลของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของพืชชนิดต่างๆ ไม่เหมือนกัน ดังนั้น Atlas cedar ทำให้เกิดการตายของแบคทีเรียหลังจากการหลั่ง 3 นาที, เชอร์รี่เบิร์ด - หลังจาก 5 นาที, ลูกเกดดำ - หลังจาก 10 นาที, ลอเรล - หลังจาก 15 นาที

การมีส่วนร่วมของพื้นที่ป่าไม้ยังช่วยลดระดับเสียงจากทางหลวงขนส่งและสถานประกอบการได้เป็นอย่างดี มงกุฎของต้นไม้ผลัดใบดูดซับ 26% ของพลังงานเสียงที่ตกกระทบ และสะท้อนและกระจายไป 74% ต้นไม้ดอกเหลืองสองแถวสามารถลดระดับเสียงได้ 2, 5-6 เท่าขึ้นอยู่กับความกว้างของแถบปลูกที่ไม่มีใบและ 7, 7-13 ครั้งเมื่อต้นไม้มีใบ ระดับของฉนวนกันเสียงขึ้นอยู่กับชนิด ความสูง และรูปแบบการปลูกของต้นไม้และพุ่มไม้ เสียงรบกวนที่ความสูงของการเจริญเติบโตของมนุษย์บนถนนที่สร้างขึ้นด้วยอาคารสูงที่ไม่มีพื้นที่สีเขียวนั้นสูงกว่าถนนสายเดียวกันที่เรียงรายไปด้วยต้นไม้ถึง 5 เท่า อันเนื่องมาจากเสียงสะท้อนของเสียงการจราจรที่เคลื่อนตัวจากผนังอาคาร

ดังนั้น ป่าไม้จึงมีบทบาทสำคัญในโลกในการรักษาสภาพที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด รวมทั้งมนุษย์ด้วย ป่าไม้เป็นระบบนิเวศทางธรรมชาติมีส่วนร่วมในสภาพภูมิอากาศและการก่อตัวของตะกอน รักษาองค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศ จัดหาที่อยู่อาศัยและอาหารสำหรับพืชและสัตว์หลายชนิดและหลายรูปแบบ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีปัญหาการอนุรักษ์ป่าไม้อย่างร้ายแรง

ระบบนิเวศของป่าไม้ส่วนใหญ่อยู่ในประเทศต่างๆ เช่น รัสเซีย (809 ล้านเฮกตาร์) บราซิล (520 ล้านเฮกตาร์) แคนาดา (310 ล้านเฮกตาร์) สหรัฐอเมริกา (304 ล้านเฮกตาร์) จีน (207 ล้านเฮกตาร์) สาธารณรัฐประชาธิปไตย คองโก (154 ล้านเฮกตาร์) [8]

นอกจากนี้ สิ่งที่มีค่าที่สุดในการรักษาสมดุลทางนิเวศวิทยาบนโลกคือไทกาและป่าเขตร้อน ป่าเขตร้อนมีความหลากหลายทางชีวภาพค่อนข้างสูง ซึ่งมีถึง 70-80% ของสัตว์และพืชทั้งหมดที่วิทยาศาสตร์รู้จัก ตามรายงานของกระทรวงการต่างประเทศสหรัฐฯ การสูญเสียป่าประจำปีเท่ากับสี่พื้นที่ของสวิตเซอร์แลนด์ (41,284 ตารางกิโลเมตร) [9]

เพื่อแสดงถึงขนาดของการตัดไม้ทำลายป่า พื้นที่นี้ยังคงสามารถเปรียบเทียบได้กับอาณาเขตของภูมิภาคมอสโก (44,379 ตารางกิโลเมตร) สาเหตุหลักของการลดลงของป่าคือการตัดไม้ทำลายป่าที่ไม่มีการควบคุมสำหรับพื้นที่เกษตรกรรม - 65-70% และการตัดไม้ - 19% (รูปที่ 7, 8, 9)

ประเทศเขตร้อนส่วนใหญ่ได้สูญเสียป่าธรรมชาติไปแล้วมากกว่าครึ่ง ตัวอย่างเช่น ในฟิลิปปินส์ มีการเคลียร์ป่าประมาณ 80% ในอเมริกากลาง พื้นที่ป่าลดลง 60% ในประเทศเขตร้อน เช่น อินโดนีเซีย ไทย มาเลเซีย บังคลาเทศ จีน ศรีลังกา ลาว ไนจีเรีย ลิเบีย กินี กานา พื้นที่ป่าไม้ลดลง 50% [9]

สรุปแล้ว เราสามารถพูดได้ว่าการอนุรักษ์และเพิ่มพื้นที่ของระบบนิเวศป่าไม้เป็นภารกิจที่สำคัญที่สุดของมนุษยชาติ ซึ่งการบรรลุผลดังกล่าวจะทำให้แน่ใจได้ว่าการดำรงอยู่ของมันในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่เอื้ออำนวย มิฉะนั้น มนุษยชาติจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ เนื่องจากมีเพียงการพัฒนาที่กลมกลืนกันของอารยธรรมโลกกับธรรมชาติเท่านั้นที่เปิดโอกาสให้ชีวิตและการพัฒนาของมนุษยชาติในภาพรวม

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.