Дождевые тропические леса

     Особенность этих биоценозов состоит в том, что  почти вся масса химических элементов, необходимых для питания растений, содержится в самих растениях  и только благодаря этому не вымывается обильными атмосферными осадками. При вырубании дождевого тропического леса, атмосферные осадки очень быстро размывают верхний тонкий плодородный почвенный слой и под сведенным лесом остаются бесплодные земли.

2.7. Растительность 

     Ярусность тропического леса обусловливает особенности его фауны. Верхний ярус, практически не различимый снизу, представляет собой отдельные деревья, площадь кроны которых превышает иногда полгектара. У основания стволов этих гигантов, на высоте примерно с 10м, отходят в стороны плоские боковые выросты. Имея высокую прочность, они помогают деревьям переносить тропические бури и придают дереву высокую устойчивость. Дополнительную устойчивость придают лианы, некоторые из них могут достигать длины до 300м, связывая кроны деревьев друг с другом. В тропическом лесу слабо развит подлесок вследствие слабого освещения нижнего яруса. Ведь до земли доходит всего 1% света по отношению к открытому пространству и в тропическом лесу всегда сумерки. Исключение составляют узкие полосы вдоль рек, где порой не представляется возможности выйти на берег. Эта зона не превышает 10-и метровой ширины и состоит из так называемых фотофитов – светолюбивых растений. Следует заметить, что центральная часть крон верхнего яруса свободна от эпифитов и является сложной «дорожной» сетью. Именно здесь обитает основная часть фауны тропического леса. До начала массовых вырубок леса считалось, что обезьяны могут без труда пройти по этим «тропам» от Колумбии до Аргентины, ни разу не спустившись на землю. В верхнем ярусе кишат разнообразные животные, которые никогда не спускаются на землю. Конечно, это, в основном, насекомые и другие мелкие животные, но встречаются и крупные позвоночные, например орангутаны. По оценкам ученых в тропическом лесу могут обитать до 10 млн видов животных, большая часть из которых еще не описана. 

     Ниже  гигантских деревьев расположен следующий  ярус, состоящий из теневыносливых растений с плотно соприкасающимися кронами. Отсюда одно из названий леса – сомкнутый лес. Здесь можно  встретить значительную часть растений, которые прижились в зимних садах и на окнах наших квартир: драцена, низкорослые пальмы, филодендрон, и многие другие. Столь популярные для наших цветочных магазинов бромеливые, иногда сотнями украшают гигантские ветви деревьев, используя их как опору и не питаясь за их счет. В их корнях поселяются муравьи, которые и приносят в свой «дом» продукты растительного и животного происхождения, которыми приходится делиться с приютившим их растением. 

      Классификация лесов во влажных тропиках проводится преимущественно на уровне растительных формаций с различением таксонов не по флористическому составу, а только по физиономическим и структурным признакам. По интенсивности и характеру роста растения делятся на 3 группы. К первой группе относятся быстро растущие, но недолго живущие виды. Это светолюбивые растения, прекращающие рост примерно через 20 лет, например бальсовое дерево, некоторые виды цекропии и др.  У деревьев второй группы  период быстрого роста продолжительнее, длительность их жизни составляет не одно столетие. К ним относятся наиболее характерные деревья первого яруса, например виды свитении (тропическая Америка), кайи, энтанддрофрагмы (тропическая Африка), среди них много хозяйственно ценных. Третью группу составляют теневыносливые виды растений, медленно растущие и долго живущие, например окумея, или габонское красное дерево; они имеют тяжелую и твердую древесину

      Среди доминирующих видов, встречаются лианы. В любом тропическом дождевом лесу их очень много. Они имеют  тонкие молодые побеги с длинными междоузлиями, которые быстро тянутся к свету вдоль любой подходящей опоры, будь то молодое или старое дерево. Ствол лианы резко утолщается только после того, как ее крона станет получать достаточно света. Многие лианы начинают свою жизнь как эпифиты, а некоторые сохраняют эту жизненную форму до конца своих дней. Лианы либо обвивают опору, либо зацепляются за нее листьями, усиками, воздушными корнями. Побеги таких лазающих лиан могут достигать в длину 400м. Они перекидываются с дерева на дерево, создавая высоко над землей укрытия для обезьян, птиц и других животных.

      Так же в зоне дождевых тропических лесов  огромное количество фикусов. Существует около 1000 видов. Среди них есть лианы и эпифиты, баньяны и фикусы-удушители. Что такое баньян? Когда молодому фикусу удается вынести свою крону в верхний ярус леса, на концах его нижних ветвей отрастают воздушные корни. Стоит любому из них коснуться земли, он быстро ветвится - так образуется новая корневая система. Потом конец ветви резко утолщается и разрастается в отдельную крону, а сам воздушный корень со временем становится частью нового ствола, который поддерживает эту крону. В результате одно дерево превращается в целую рощу, которая может занимать площадь до 2га. Фикус-удушитель начинает свою жизнь в кроне лесного гиганта как обычный эпифит, у которого быстро развиваются воздушные корни, они растут вниз и закрепляются на коре хозяина с помощью корневых волосков. У разросшегося фикуса воздушные корни дотягиваются до почвы, образуют нормальную корневую систему, а над почвой разветвляются и срастаются. Вскоре он затеняет хозяина, а непрестанно утолщающиеся воздушные корни сдавливают ствол хозяина так сильно, что он погибает. Теперь на месте хозяина благоденствует гость. Позже многие фикусы-удушители превращаются в баньяны.

Рис.1 График Уиттикера

       Если присмотреться к графику, то с увеличением количества осадков, каждый год увеличивается чистая первичная продукция. Это говорит о том, что в зонах, где большое количество осадков, то, следовательно, растительности будет больше на квадратный метр, нежели в зонах, таких как тундровых или таежных.

2.8. Животный мир 

      Во  влажных тропических лесах встречаются  неполнозубые (семейства ленивцев, муравьедов и броненосцев), широконосые  обезьяны, ряд семейств грызунов, рукокрылые, ламы, сумчатые, несколько отрядов птиц, а также некоторые пресмыкающиеся, земноводные, рыбы и беспозвоночные. На деревьях живут многие животные с цепкими хвостами — цепкохвостые обезьяны, карликовые и четырехпалые муравьеды, опоссумы, цепкохвостые дикобразы, ленивцы. Очень много насекомых, особенно бабочек  и жуков; много рыб (целых 2000 видов). Обезьяны помогают деревьям. Они срывают эпифиты в поисках съедобных личинок и насекомых.  

      В ходе вековой эволюции животные приспособились к условиям, господствующим в тропическом дождевом лесу. Каждый вид занял свою экологическую нишу. Экологические ниши двух видов никогда не совпадают полностью, что существенно ослабляет межвидовую конкуренцию. Соперничество за корм может происходить и между животными одного вида. Поэтому крупные животные ведут одиночный образ жизни и объединяются в пары или группы только в период спаривания или воспитания потомства. Взаимоотношения между отдельными видами животных или животных и растений чрезвычайно сложны. Однако можно сказать, что, если в результате вмешательства человека в тропическом лесу прекратит существование какое-либо животное или растение, то вслед за этим потянется цепочка катастроф для всех, прямо или косвенно, зависящих от них видов. 

      В тропическом лесу пища есть круглый год, хотя и приходится ее искать. Теплую погоду особенно любят насекомые и другие беспозвоночные, поэтому здесь они достигают гигантских размеров. Наземные травоядные в тропическом лесу редки - в сумраке леса им мало еды. Следовательно, редки и охотящиеся на них хищники. Здесь не водятся животные с длинными рогами, которые мешали бы их обладателям бродить по лесу, все передвигаются медленно. Летающим и лазающим животным живется легче, так как они без труда проникают в изобилующие яствами кроны деревьев. Поэтому ловкие обезьяны больше всего распространены именно в тропическом лесу. Они путешествуют в пологе леса по постоянным тропинкам и почти не спускаются на землю. У некоторых южноамериканских обезьян развился хватательный хвост, служащий им, так сказать "пятой конечностью".

     Все животные, обитающие в первом ярусе  леса, должны хорошо видеть, им необходимо точно оценивать расстояние при  прыжках с ветки на ветку. Глаза змей и ящериц расположены по бокам головы. У рептилий мордочка часто заостренная, благодаря этому поля зрения обоих глаз частично перекрываются, и образуется сектор бинокулярного зрения. Отсутствие острого зрения у наземных животных компенсирует чрезвычайно острый слух. Древесные животные, не столь искусно лазающие, приобрели способность летать. Некоторые древесные животные не летают, а планируют благодаря кожистым перепонкам между передними и задними конечностями. Летучие драконы и летяги могут "перелететь" с дерева на дерево или спланировать вниз. У птиц, летающих в вершинах крон, крылья обычно короткие и широкие, что повышает их маневренность, а у птиц, питающихся нектаром цветков, - узкие. В тропических дождевых лесах растут деревья с полыми ветвями, где в качестве постоянных жильцов обосновались муравьи. Колонии этих агрессивных насекомых защищают хозяина от растительноядных животных. Мало того, благодаря муравьям дерево-хозяин получает достаточно света и питательных веществ, так как они пожирают листву лиан, взбирающихся вверх по его стволу, и молодых деревьев, которые слишком близко проросли из семян и могли бы в будущем затенить его. Высокая влажность воздуха в тропических дождевых лесах препятствует обезвоживанию животных. Поэтому здесь пиявки, плоские черви, лягушки и жабы могут жить вдали от воды. Из-за влажности воздуха тропические лягушки, часто очень яркие, прекрасно себя чувствуют в кронах деревьев. 

     В тропических дождевых лесах живут  азиатский слон, несколько редких видов носорога, черно-белый чепрачный тапир, дикие свиньи, олени, а из обезьян - макаки,  гиббоны, орангутаны. К исчезающим видам можно отнести: шимпанзе, лесных слонов, горилл и другими крупных животных.

     В джунглях можно встретить колибри. Эта крошечная птичка (размер от 5,7 до 21,6см; вес от 1,6 до 20 гр.) с длинным  изогнутым клювом способна взмахивать крыльями так часто, что ей удается почти неподвижно висеть в воздухе, высасывая нектар из цветка. Это единственная в мире птица, способная летать назад. 
 
 
 

3. Расчеты. 

     В тропических лесах сосредоточенно больше половины фитомассы Земли, они  дают около 70% всей чистой первичной продукции лесов мира примерно на половине общей площади лесов. Из-за интенсивности промывного режима запас подстилки в тропических лесах составляет 3,4*10⁹ т, что на один порядок меньше, чем в бореальных лесах, хотя опад листьев больше. Круговорот веществ характеризуется большей интенсивностью, особая роль при этом принадлежит грибам и термитам, перерабатывающим более 90% годичного прироста фитомассы. Остальное потребляется фитофагами, за счет которых существуют хищники. В результате при вырубке тропических лесов очень быстро расходуется и вмывается в глубь почвенного профиля весь запас питательных веществ, а земли под сельскохозяйственными культурами нуждаются в постоянном интенсивном удобрении.

     Биоценозы тропических лесов имеют самый высокий уровень биологической продуктивности – до 3500 г/м² в год. Общая годовая продукция дождевых тропических лесов составляет 59,4*10⁹ т.

     3.1 Подсчет чистой  первичной продукции

     Розенцвейг (1968г) доказал, что эвапотранспирация может служить весьма надежным показателем годовой чистой первичной продукции наземных частей и привел следующее уравнение:

           lg Pn = (1,66 ± 0,27)*lg AE – (1,66 ± 0,07),

где Pn - чистая первичная продукция наземных частей (в г/м2)

AE – фактическая годовая эвапотранспирация в миллиметрах,

AE = 500мм, lgAE=2,69.

      Расчеты:

     lg P_n = (1,66 + 0,27)*lgАЕ – (1,66 + 0,07) = 1,93*2,69– 1,73 = 3,46,

     P_n = 2884 г/м² ,

     lg P_n = (1,66 + 0,27)*lgАЕ– (1,66- 0,07) = 1,93*2,69 – 1,59 = 3,6,

     P_n = 3981г/м² , 
 

     lg P_n = (1,66 - 0,27)*lgАЕ– (1,66+ 0,07) = 1,39*2,3 – 1,73 = 2,14,

     P_n = 138 г/м²,

     lg P_n = (1,66 - 0,27)*lgАЕ – (1,66 – 0,07) = 1,39*2,3 – 1,59 = 2,00

     P_n = 100 г/м². 

     Рис. 2

     По  данным, приведенным в книге Пианки Э. Эволюционная экология P_n = 1000-5000 г/м² (Рис.2) Среднее из полученных по формуле и графику значение равно 1775, что соответствует данным, взятым из литературных источников. (Рис.2) 

     3.2 Подсчет годового  баланса

     Мфл_t+1= Мфл_t + Пф_Δt - Вл_Δt - Вx_Δt,

     где Мфл_t+1 и Мфл_t – фитомасса в момент времени t и t+1 (единицы измерения г/м², т/км²).