В лесной зоне преобладает умеренный климат с холодными зимами и сравнительно теплым летом. Вследствие большой протяженности с запада на восток и с севера на юг здесь наблюдаются большие колебания температур. Среднегодовые температуры на севере зоны 2 °C, на юге 5–6 °C, средняя температура самого теплого месяца 12–14 °C. Количество осадков составляет от 500 до 700 мм в год. Западные районы зоны характеризуются более мягким климатом при наличии довольно значительного количества осадков (700 мм).
По мере движения на восток климат становится все более континентальным – увеличивается амплитуда температур, уменьшается количество атмосферных осадков. Для зоны характерно выпадение около 40–50 % осадков в летнее время. Однако сумма осадков превышает суммарное испарение влаги. Поверхность лесной зоны получает небольшое количество солнечного тепла. Суммарная солнечная радиация составляет всего 70–100 ккал/см. Конечно, приток тепла в течение года неравномерен – 70–90 % его приходится на летний период года. Солнечная энергия определяет относительно невысокий расход влаги на испарение и транспирацию растений. Относительная влажность воздуха самого теплого месяца не обнаруживает больших колебаний при перемещении с запада на восток и равна 60–70 %.
Континентальность, которая непрерывно нарастает при движении от Атлантического к Тихому океану, достигает высшего предела в районах Якутска и Верхоянска, где годовая амплитуда температур составляет около 100 °C.
В лесной зоне наиболее распространены подзолистые, дерново-подзолистые, подзолисто-глеевые, болотные и перегнойно-карбонатные почвы. В свою очередь, перечисленные типы почв классифицируют по характеру почвообразования на группы и разновидности.
Лесную зону подразделяют на три крупные подзоны – хвойную тайгу, смешанные и широколиственные леса.
Хвойная тайга не представляет собой однородного ландшафта. При прохождении с запада на восток существенно изменяется ее облик, происходит меридиональная дифференциация. На западном и восточном флангах под влиянием теплых океанических течений формируются смешанные леса. Значительная часть таежных лесов произрастает в районах многолетней мерзлоты, толщина пласта которой у Якутска достигает 116 м.
Важная особенность хвойных лесов – очень небольшое число видов, которые в совокупности создают хвойный таежный лес. Среди главнейших лесообразующих видов можно назвать следующие:
– Ель европейская – занимает основную площадь европейской тайги;
– Ель сибирская – доминирует на севере и северо-востоке европейской части России, замещая ель европейскую уже за Волгой. Далее она распространена по всей Сибири (но не доходит до Дальнего Востока); северная граница распространения этого вида совпадает с границей распространения древесной растительности;
– Ель аянская встречается от Амура до Приморья, на Охотском побережье, Колыме и Камчатке;
– Лиственница европейская представлена в Западной Беларуси и лесах Украинских Карпат;
– Лиственница сибирская – лесообразующий вид на обширных территориях Сибири;
– Лиственница даурская замещает Лиственницу сибирскую на востоке Сибири;
– Сосна обыкновенная занимает территорию от Балтики до Тихого океана;
– Сосна сибирская, или "кедр сибирский", – широко распространенный вид, ареал которого простирается от северо-востока европейской части России через всю Сибирь до Забайкалья и северной Монголии; являясь холодоустойчивым видом "кедр сибирский" поднимается высоко в горы;
– Сосна корейская замещает Сосну сибирскую на Дальнем Востоке;
– Пихта сибирская распространена от северо-восточной части Европейской России до Восточной Сибири, причем ареал ее охватывает и горные области Казахстана, Северо-Западного и Северо-Восточного Китая, т, е. регионы, относящиеся к Алтайско-Саянской горной стране; в горах Южной Сибири (Западный Алтай, Кузнецкий Алатау, Салаир, Хамар-Дабан) Пихта сибирская играет основную роль в формировании так называемой черневой тайги.
4.2.3. Биомы болот
Болото – участок земной поверхности, постоянно или большую часть года насыщенный водой и покрытый специфической болотной растительностью. Соответствующая экосистема характеризуется накоплением в верхних горизонтах субстрата мертвых неразложившихся растительных остатков, со временем превращающихся в торф.
В структуре биомов тундры и тайги растительность болот играет огромную роль, часто определяя эту структуру, например в Западной Сибири, на северо-востоке Европейской России, в Восточной Фенноскандии. Болота представляют собой крайне своеобразные экосистемы, растительность которых контролируется в первую очередь количеством и трофностью воды и характеризуется бедностью флористического состава, гетерогенностью и комплексностью сложения. К северу тундровой области приурочены полигональные болота, южнее располагаются бугристые болота. С югом тундровой области и тайгой связано распространение грядово-мочажинных травяно-гипново-сфагновых болот (аапа – безлесный тип болота на севере Евразии). В таежной области оптимального развития достигают сфагновые болота. Следует отметить асимметрию в распространении растительности болот на Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинах: северная граница растительности бугристых болот в Европе почти совпадает с северной границей северной тайги, а в Западной Сибири они еще широко распространены в северной тайге, то есть границы верховых болот в Сибири сдвинуты к югу. Полигональные болота, широко распространены на севере Азиатской части России. В восточноевропейской (Малоземельской) тундре западной границей их распространения является река Нерута.
Болота возникают при зарастании озер, в результате переувлажнения почвы, при неглубоком залегании грунтовых вод и т. д. Болотные воды обогащены природными органическими веществами. Различают верховые, низинные и переходные болота. По преобладающей растительности различают лесные, кустарничковые, травяные, моховые болота; по микрорельефу различают бугристые, плоские и выпуклые болота.
Болотные почвы – почвы, формирующиеся в условиях длительного или постоянного избыточного увлажнения (заболачивания) под влаголюбивой болотной растительностью. Обычно болотные почвы формируются в лесной зоне умеренных поясов. После осушения на болотных почвах выращивают сельскохозяйственные культуры, добывают торф. Болотные почвы распространены в Российской Федерации, Белоруссии, Украине, Канаде, США, Бразилии, Аргентине, Индонезии и др. Болотные почвы подразделяются на торфяные и торфяно-глеевые.
Болотным массивом именуют часть земной поверхности, занятой болотом, границы которой представляют замкнутый контур и проведены по линии нулевой глубины торфяной залежи.
Болотный микроландшафт – часть болотного массива, однородная по характеру растительного покрова, микрорельефу поверхности и водно-физическим свойствам деятельного горизонта и представленная одной растительной ассоциацией, группой близких по флористическому составу и структуре растительных ассоциаций или комплексом различных растительных ассоциаций, закономерно чередующихся в пространстве.
По своим гидрологическим свойствам болота отличаются и от водоемов, и от суходолов, однако резкой границы между болотом и суходолом, а также между болотом и озером провести нельзя. Гидрологически болото характеризуется двояко: это или озеро, но со связанной водой, или суша, но содержащая более 90 % воды и менее 10 % сухого вещества. Эта двойственная природа болот вызывает интерес к ним специалистов многих научных дисциплин (болотоведов, геоботаников, почвоведов, геологов, гидрологов, гидрогеологов, географов, экологов, мелиораторов и др.). Этим же, в основном, и объясняется большое количество определений понятия "болото". Наиболее емкое из них и отражающее суть болотообразовательного процесса, такое "…болото есть растущий торфяник".
Его характеристики: 1) обильное застойное или слабопроточное увлажнение верхних горизонтов почвогрунтов; 2) специфическая болотная растительность с господством видов, приспособленных к условиям обильного увлажнения и недостатка кислорода в почвенном субстрате; 3) процесс накопления торфа и толщина отложившегося торфа такова, что живые корни основной массы растений не достигают подстилающего минерального грунта. Специалисты болотоведы рассматривают болото как своеобразный живой организм, который, пока происходит процесс торфонакопления, растет и развивается, увеличиваясь в размерах. Прекращается процесс торфонакопления, и болото "умирает", превращается в торфяник (месторождение торфа).
Процессы водообмена и физические закономерности движения воды на болотах изучает гидрология болот. Исследуются сток и испарение с болот, водный баланс болотных массивов, их водно-тепловой режим. По характеру растительности, местоположению и режиму питания различают болота низинные (эвтрофные), верховые (олиготрофные) и переходные (мезотрофные).
Низинные болота обычно располагаются по долинам рек, берегам озер; к ним близко подходят грунтовые воды, богатые минеральными солями как элементами минерального питания растений. Растительность на них, как правило, богатая (разные виды Осоки, Рогоз широколистный, Тростник обыкновенный, Белокрыльник болотный, Зеленые мхи, Ольха серая и другие виды).
Верховые болота на территории нашей страны по площади и запасам торфа преобладают над всеми другими типами болот (40 % всех торфяных болот мира). На верховых болотах растительность отделена от минерального ложа уже накопившимся слоем торфа; скудное минеральное питание она получает только с атмосферными осадками, причем осадки преобладают над испарением; вода удерживается и накапливается сфагновыми мхами; грунтовые воды располагаются близко к поверхности. Мощность торфяного слоя на верховом болоте может достигать 3–4 м и даже больше. Обычно по мере накопления торфа низинное болото постепенно превращается в верховое. При этом торфяная залежь растет медленно – в среднем на 1 мм в год.
Целый ряд промежуточных болотных форм, встречающихся в природе, получил общее название переходных болот.
Торфяная залежь болот разделяется на верхний (деятельный) и нижний (инертный) горизонты, различающиеся по водно-физическим свойствам. Высокая водопроводимость деятельного слоя обуславливает его особую роль во всех гидрологических процессах. Доля стока с верховых болот через деятельный горизонт составляет до 99 % от общего стока. Именно в этом горизонте наиболее активно протекают процессы влаго– и теплообмена с окружающей средой, и в первую очередь с атмосферой. Поэтому так важно изучение водно-физических свойств именно этого горизонта.
Разработана классификация однородных по строению и генезису участков болот. Эти болотные микроландшафты однородны по характеру растительного покрова, микрорельефу поверхности, физическим свойствам верхних горизонтов торфяной залежи и водному режиму.
По характеру растительного покрова, отражающему условия среды обитания растений, можно судить об их водно-минеральном питании, уровне воды относительно поверхности болота и проточности, о тепловом режиме, что одновременно является характеристикой гидрологического режима данного болотного микроландшафта.
О бедности болотной почвы можно судить по облику сосны обыкновенной, произрастающей на болоте. Если сосна вне болот имеет раскидистую шаровидную крону и может достигать большой высоты, то при выходе на болото деревья становятся ниже, растут реже. Затем начинают встречаться невысокие сосны с плоской зонтиковидной или шаровидной кроной, напоминающие сосны на японских картинах. На верховых болотах растут взрослые деревья немногим выше человеческого роста, а иногда и ниже его, имеют кипарисовый облик, ветви у них начинаются почти от земли. На наиболее обводненных участках болотного массива в грядово-мочажинном комплексе с увеличением увлажнения высота деревьев еще уменьшается, а нижние ветви у сосен снова пропадают, крона снова становится шаровидной, а размер шишек уменьшается. Мелкие сосенки высотой по колено, но все обсыпанные маленькими шишками (им может быть и тридцать, и пятьдесят лет!) называют рямовыми. Трудно поверить, что из семян, собранных у болотных сосен, на богатой почве могут вырасти обычные деревья. Самыми удивительными соснами выглядят сосны, растущие на грядах в самом центре болота, весь ствол которых и ветви погружены в мох, словно старые ветвящиеся корни, и лишь кончики ветвей длиной по 10 сантиметров выходят на поверхность болота. Таким образом, привычное нам высокое дерево на болотах может стать совсем маленьким. Вот наглядное подтверждение скудности питания растений болот.
Самый известный из болотных кустарничков – клюква болотная. Она растет и на грядах, и в мочажинах, и местами образует сплошной покров. По всему болоту чаще растет обычная клюква болотная, ягоды ее отличаются и размером, и формой (и круглые, и грушевидные, и крупные, и помельче), но иногда на высоких кочках встречается и клюква мелкоплодная. У нее совсем маленькие ягоды и мельче цветы.
Есть на болотах и еще кустарничек с ягодами – Водяника или вороника черная. Она растет на грядах и по заболоченным соснякам на окраинах болотного массива. Водяникой ее называют за безвкусные ягоды, которые, впрочем, хорошо утоляют жажду.
Два других удивительных болотных кустарничка – Подбел белолистник и Болотный мирт, не обладают вкусными плодами. Подбел называют так за белые снизу листья, а листья Болотного мирта напоминают настоящий мирт, растущий значительно южнее. Эти растения встречаются только на болотах.
Багульник болотный растет не только на болотах, но и в заболоченных сосняках на песках. Он сильно и пьяняще пахнет.
Водный и тепловой режимы болотных микроландшафтов хорошо коррелируют с метеорологическим режимом даже на прилегающих к ним суходолах. Поэтому по полученным на суходольных метеостанциях данным можно рассчитать уровень болотных вод, температуру торфяной залежи, теплопоток, промерзание, испарение и сток с болота.
Наибольшего распространения болота достигают в тундре, лесотундре и тайге. В тундрах средняя заболоченность составляет не менее 50 % общей площади, например, в северной и средней части Карелии она равна 40–50 %, в западно-сибирской тайге возрастает местами до 70–80 % (Сургутская низина, Кондинская, Васюганье). В лесостепной зоне заболоченность резко падает, особенно на Восточно-Европейской равнине. В степной зоне, полупустыне и пустыне заболоченность крайне мала. Резкое снижение заболоченности в южных районах – следствие сухого континентального климата. Здесь болота приурочены в основном к долинам рек. В горах площади болот невелики. Травяные пойменные болота в дельтах Дона, Волги, Кубани называют плавнями.
Огромную роль играют болота как места сосредоточения редких и специфических видов растений и животных, связанных с особыми условиями обитания. Так, например, в Калининградской области на болотах произрастает около 20 редких охраняемых видов сосудистых растений, 11 видов редких мхов, 5 редких лишайников, причем некоторые виды известны в области всего по 1–2 находкам, это – Пухонос дернистый, Росянка промежуточная, Болотный мирт, Эрика крестолистная, Пузырчатка малая; несколько видов Сфагновых мхов – Сфагнумы: черепитчатый, зубчатый, мягкий, блестящий; лишайники из рода Кладония: К. отрубистая, веерообразная, Грэя. Такие виды, как Эрика и Сфагнум мягкий были занесены в Красную книгу СССР.
Помимо сохранения редких видов растений болота важны как места распространения многих доминантов и участников болотных растительных ассоциаций, в частности: Очеретника белого, Осоки топяной, Шейхцерии болотной, Росянок круглолистной и английской, Голубики, Морошки, Сфагнумов – нежного, красноватого, бурого, балтийского. Данные виды произрастают только на болотах и более нигде не встречаются.
4.2.4. Широколиственные леса
Смешанные и широколиственные леса тянутся прерывистой полосой, вклиниваясь в подножье Саянских гор. Для смешанных лесов характерно значительное видовое разнообразие деревьев и кустарников. На западе из широколиственных наиболее обычны Липа мелколистная, Дуб черешчатый, Клен остролистный, Ясень высокий. Из мелколиственных широко распространены Береза, Осина, Тополь черный (осокорь) и др, На востоке среди широколиственных видов можно назвать Липу амурскую и Л. маньчжурскую, Дуб монгольский, Ясень маньчжурский, Вяз лопастной и др.
Лесная зона издавна служит важнейшим резервом сельскохозяйственного производства. На месте сведенных лесов возделывают озимую рожь, озимую и яровую пшеницу, овес, ячмень, горох, гречиху, просо, люпин, клевер, лен-долгунец, картофель, кукурузу, подсолнечник, хмель и др. Получают высокие урожаи свеклы, моркови, капусты, редиса, томатов, огурцов, лука и др. В большом ассортименте выращивают плодовые и ягодные культуры: яблони, груши, сливы, вишни, землянику, смородину красную и черную, крыжовник, облепиху, малину. В южных районах лесной зоны возделывают абрикос, виноград, грецкий орех, кизил и др.
Широколиственный лес характеризуется по сравнению с таежным прежде всего большим разнообразием древесных пород. Древесных пород здесь значительно больше, чем в тайге, – иногда их можно насчитать до десятка. Причина видового богатства деревьев заключается в том, что широколиственные леса развиваются в более благоприятных природных условиях, чем тайга. Здесь могут расти требовательные к климату и почве древесные породы, которые не переносят суровых условий таежных районов.
В дубравах встречаются такие деревья, как дуб черешчатый, липа мелколистная, два вида клена – остролистный и полевой, ясень обыкновенный, ильм, вяз, дикая яблоня, дикая груша.
Для широколиственного леса характерно то, что различные древесные породы, входящие в его состав, имеют разную высоту, образуя как бы несколько групп (ярусов) по высоте. Самые высокие деревья – Дуб и Ясень, более низкие – Клен остролистный, Вяз и Липа, еще более низкие – Клен полевой, Яблоня лесная и Груша обыкновенная. Однако отчетливо выраженных ярусов, хорошо отграниченных друг от друга, деревья, как правило, не образуют. Доминирует обычно дуб, остальные древесные породы чаще всего играют роль спутников.
Достаточно богат в широколиственном лесу и видовой состав кустарников. Встречаются Орешник, два вида Бересклета – бородавчатый и европейский, Жимолость лесная, Крушина ломкая, Шиповник и некоторые другие. Разные виды кустарников тоже могут сильно различаться по высоте. Кусты Орешника, например, нередко достигают высоты 5–6 м, а кустики Жимолости почти всегда бывают ниже человеческого роста.
В широколиственном лесу обычно хорошо развит травяной покров. Многие растения имеют более или менее крупные, широкие листовые пластинки, за что их называют дубравным широкотравьем. Одни из трав, встречающиеся в дубравах, всегда растут одиночными экземплярами, никогда не образуя густых зарослей. Другие, напротив, могут почти сплошь покрывать почву на большом пространстве. Такими массовыми, доминирующими растениями в дубравах Средней России чаще всего оказываются Сныть обыкновенная, Осока волосистая и Зеленчук желтый (о них будет подробно рассказано ниже).