Основные черты природы влажных тропических лесов
Влажные тропические леса всех типов сходны не только по экологии, но и по общему облику. Ствол у деревьев стройный и прямой, корневая система поверхностная. Характерной особенностью многих пород являются досковидные или ходульные корни. Кора обычно светлая и тонкая. Деревья не имеют годичных колец, их максимальный возраст — 200—250 лет. Кроны небольшие, ветвление начинается ближе к вершине. Листья большинства деревьев среднего размера, кожистые, нередко очень жесткие. Многим видам (около 1000) свойственна каулифлория—образование цветков, а затем и плодов на стволах и толстых ветвях. Цветки обычно невзрачные. Вертикальная структура леса также своеобразна. Древостой образует сплошной полог на высоте около 35 м. Над ним возвышаются отдельные очень высокие (до 80 м) деревья — эмердженты.
Сам полог не разбит на ярусы, деревья, образующие его, имеют разную высоту и заполняют все вертикальное пространство. Причины плохой выраженной ярусности—оптимальные условия роста и древность этого биоценоза: в течение длительного времени деревья разных видов приспособились к совместному проживанию. Число видов древесных растений, способных совместно произрастать, велико: одну ассоциацию могут образовывать несколько десятков и, возможно, сотен видов. Кустарниковый ярус отсутствует, подрост представлен невысокими деревцами. Травяной покров редкий, его формируют тенелюбивые растения: папоротники, бегонии и широколиственные злаки, а также сапрофитные и паразитные растения (раффлезия). Нижние ярусы становятся густыми только там, где в пологе возникают просветы. Огромные территории Африки, Азии, Америки и ряда островов, лежащие по обе стороны от экватора, заняты тропическими лесами. Животный мир этих лесов богат и многообразен. На различных материках фауна тропических лесов формировалась самостоятельно и изолированно и потому имеет свои отличительные черты.
В то же время очень сходные условия обитания привели к тому, что на этих разобщенных территориях сложился единый тип фауны.
В этих лесах отмечается самое большое биологическое разнообразие: здесь обитает свыше 50%сех видов всего живого на нашей планете. Основная причина такого многообразия и богатства природы- оптимальные для жизни температура и влажность. В сухой сезон (зимой) многие деревья сбрасывают листву. Почвы преимущественно красные. Несмотря на бурную растительность, качество почвы в таких лесах оставляет желать лучшего. Быстрое гниение, вызванное бактериями, мешает накоплению гумусного слоя. Концентрация оксидов железа и алюминия вследствие латеризации почвы (процесс уменьшения содержания кремнезёма в почве с одновременным увеличением окисей железа и алюминия) окрашивает почву в ярко-красный цвет и иногда образует месторождения минералов (например бокситов).
На молодых образованиях, особенно вулканического происхождения, почвы могут быть довольно плодородными. Влажные тропические леса, вечнозеленые, многоярусные, труднопроходимые, отличаются обилием видов, множеством внеярусных видов растений (лианы и эпифиты). Деревья в таких лесах стройны, достигают высоты 80 м и 3—} я в диаметре, со слаборазвитой корой (гладкой, блестящей, нередко зеленого цвета), иногда с досковидными корнями у оснований стволов. Листья у деревьев большие, кожистые, блестящие. Стволы деревьев, как правило, густо обвиты лианами, которые создают непроходимые “сети” в тропических лесах. Травянистый покров во влажных тропических лесах отсутствует и развит только по опушкам и полянам. Приведем краткое описание тропического леса на острове Суматра по В. Фольцу. “Высокие деревья перемешаны с низкими, тонкие— с толстыми, молодые — с древними. Они растут ярусами, достигают высоты 70—80 м и больше. Идя по лесу, трудно осознать их колоссальный рост.
Только когда река, змеясь по лесу, открывает вверху просвет или дерево, падая, пробивает в чаще брешь, получаешь представление о высоте деревьев. Стволы, высящиеся стройными колоннами, так широки, что пять-шесть человек едва могут их обхватить. Сколько видит глаз, на них нет ни одного сучка, ни одной ветки, они гладки, как мачты чудовищного корабля, и только на самом верху увенчаны лиственной кроной. Некоторые стволы, расчленившись, снова начинают расти книзу и, опираясь на пучкообразные корни, образуют огромные ниши... Листья умопомрачительно разнородны: одни нежные, тонкие, другие—грубые, похожие на тарелки; одни ланцетовидные, другие — острозубчатые. Но все имеют общий признак—все темно-зеленого цвета, толстые и блестящие, как будто кожаные. Земля густо заросла кустарником... Через сплошную заросль нельзя пробраться без помощи ножа. Не удивительно, что большей частью почва в лесу гола и покрыта сгнившими листьями. Густую траву можно увидеть очень редко, чаще мхи, лишаи и цветущие сорные травы. Малейшие промежутки между стволами заполнены лианами и ползучими растениями.
С ветки на ветвь, со ствола на ствол тянутся они, заползают в каждую щель, поднимаются до самых верхушек. Они бывают тонкие, как нитки, едва покрытые листьями, толстые, как канаты, как эластичные стволы. Они свешиваются с деревьев узлами и петлями, цепко обвивают деревья узкими спиралями, сжимают так крепко, что душат их, и, глубоко впиваясь в кору, обрекают на смерть. Ползучие растения заткали сплошными зелеными пестроцветными коврами сучья, стволы и ветви”. Растительность тропических лесов на разных материках весьма различна. Для влажных тропических лесов Африки, например, характерны деревья из семейства бобовых, комбретовых, ананасовых и др. В подлеске — дерево кофе, а также лекарственная лиана —строфант, каучуконосная ландольфия и из эпифитов —папоротники. Широко распространена масличная пальма, алеуритес; из лиан — пальма ротанг, ломонос, жасмин, сассапариль, текома; из эпифитов — разные виды орхидей и папоротников. В бескрайнем море зелени тропических лесов, богатых сочными и вкусными плодами, обитает множество чрезвычайно разнообразных животных.
От исполинского слона до едва заметного насекомого — все находят себе здесь убежище, уют и пищу.
Географическое распространение влажных тропических лесов
В экваториальных районах, где выпадает не менее 400 мм осадков и держатся высокие температуры, распространены богатейшие влажные тропические леса. В Африке влажные тропические леса растут по берегам Гвинейского залива до гор Камеруна. В Африке в западном тропическом районе наиболее ценны влажные экваториальные вечнозеленые леса. Они сосредоточены на двух крупных участках вдоль берегов Гвинейского залива и занимают юго-западные и южные части территорий Сенегала, Гамбии, Гвинеи-Бисау, Гвинеи, Сьерра-Леоне, Либерии, Берега слоновой кости, Ганы, Того, Бенина, Нигер ии, Комеруна, ЦАР, а также северные части Конго, Заира и Анголы. По исследованиям А. Обревилля, девственные вечнозеленые леса сохранились только в трудно доступных горных районах Камеруна, в бассейнах верхних притоков Конго(Заир) вдали от дорог. В Южной и Центральной Америке - в бассейне р. Амазонки. Тропические дождевые леса распространены в экваториальном поясе, а также на север до 25 ° с.ш. и на юг до 30 ° ю.ш.
Крупнейшие тропические дождевые леса распространены в бассейне реки Амазонки (тропический лес Амазонии или сельва), в Центральной Америке от Колумбии до юга полуострова Юкатан, на островах Вест-Индии и некоторых участках на территории США, в экваториальной Африке от Камеруна до Демократической Республики Конго, в многих районах Юго-Восточной Азии от Мьянмы до Индонезии и Папуа-Новой Гвинеи, на востоке провинции Квинсленд в Австралии.
В Азии эти леса распространены по долинам рек Ганга и Брамапутры, по восточному побережью Бенгальского залива, на полуострове Малакка, на островах Цейлон, Суматра и Ява. В Австралии влажные тропические леса встречаются по Тихоокеанскому побережью. а Австралийском материке влажные тропические (дождевые) леса произрастают только к северу от 20° ю.ш., занимая наибольшую площадь на восточном побережье полуострова Кейп-Йорк, где выпадают, обильные и регулярные осадки.
На севере Австралии по долинам рек влажный тропический лес проникает в область распространения саванн и редколесий, покрывающих водоразделы.
Факторы формирования ландшафтов влажных экваториальных и постоянно влажных тропических лесов
Влажные тропические леса подразделяются на первичные и вторичные. Первичный тропический лес вполне проходим, даже несмотря на большое разнообразие древесной растительности и лиан. А вот вторичные леса, расположенные по берегам рек и на местах частых пожаров, образуют труднопроходимые заросли из хаотического нагромождения бамбука, трав, различных кустарников и деревьев, переплетенных многочисленными лианами. Во вторичном лесу многоярусность практически не выражена. Здесь на большом расстоянии друг от друга растут огромные деревья, которые возвышаются над более низким общим уровнем растительности. Такие леса имеют широкое распространение по всем влажным тропикам.
Для влажных тропических лесов характерны следующие геохимические классы ландшафтов:
- кислые;
- кислые глеевые(лесные болота-лапаки);
- сернокислые(на горных породах с сульфидами тяжелых металлов);
- кальциевые(маргалитные ландшафты)- на кальцевосодержащих породах;
- соленосно-сульфидные(мангры)-солоновато водные прибрежные лесные болота.
Кислые ландшафты влажных тропических лесов являются наиболее распространенными. Эти ландшафты формируются на водораздельных поверхностях, сложенных изверженными, метаморфическими и осадочными силикатными породами. Из-за разложения большой массы органических соединении почвенные воды обогащаются СО2 и органическими кислотами. Для их нейтрализации не хватает катионов, грунтовые и почвенные воды имеют кислую реакцию и энергично выветривают горные породы, выщелачивая подвижные соединения на большую глубину. Из почв и коры выветривания выносится кальций, натрии, магний и калий, выщелачиваются также редкие щелочи - литий, барий, стронций, цезий. В результате они относительно обогащаются инертными в данной обстановке элементами - железом, алюминием, остаточным кварцем и редкими элементами из группы инертных - танталом, редкими землями, цирконием. Кальция очень мало - 0,1%. Почвы приобретают характерную красную, оранжевую окраску.
На плоских равнинах, где просачивание атмосферных вод медленное и возможно их застаивание, развиваются процессы оглеения и возникает окислительно-восстановительная зональность: окислительная зона красного цвета сменяется книзу глеевой зоной белого или пестрого цвета. В депрессиях рельефа, в нижних частях склонов, речных долинах и озерных котловинах грунтовые воды застаиваются близко от поверхности и формируются супераквальные ландшафты - лесные болота с кислым оглеением (Н- Fe - класс). Тропические болота имеют низкий рН - менее 4 (до 2), в них наблюдается концентрация сидерита и других минералов железа. Влажные экваториальные леса развиваются в условиях влажного оранжерейного климата, для которого характерно постоянное обилие увлажнения и ровного температурного фона. Солнечная радиация понижена из-за густого облачного покрова, но радиационный баланс высокий. Часть радиационного баланса расходуется на испарение. Средняя месячная температура составляет 27-28 С, суточная амплитуда составляет 10-12 рад.
Средне годовое количество осадков велико, достигает 1000-1200 мм и более. Отличается равномерным распределением. Влажность воздуха также очень высокая составляет 60-70%, (особенно под пологом леса). Влажные тропические леса, как ни один другой ландшафт изменяет климатические условия, формируя свой фито климат под пологом леса. Освещение составляет менее 1% дневной нормы. Леса насыщены фитонцидами. В воздухе содержится много газообразных продуктов гниения. До 50-70% осадков расходуются на сток, годовой слой которого составляет более 1000 мм. Речная сеть густая, реки полноводные с ровным режимом. Активность денудационных процессов сдерживается лесной растительностью. Стабильный в течении последних геологических периодов гидротермический режим с обилием тепла способствовал формированию мощной 15-40( до 120 м) кислой ферраллитной коры выветривания. На ней формируются желтые и красно-желтые ферраллитные почвы, для них характерны:( небольшая гумусность, сильная выщелаченность, кислая реакция, недостаток Са, Р, К накопление полуторных окислов Fe и Al. Почвы имеют слабо дифференцированный профиль и глинистый состав.
Образованные вечнозелеными крупнолистными деревьями, влажные тропические леса отличаются поразительной густотой и разнообразием флористического состава древесных пород. На Калимантане известно не менее 10-11 тыс. видов растений, на Малакке - около 7,5 тыс. Всего здесь насчитывают до 40 тыс. видов высших растений. В систематическом отношении деревья влажного тропического леса представлены преимущественно бобовыми, миртовыми, мальгипиевыми, встречаются также пальмы и древовидные папоротники. Обилие лиан и эпифитов сочетается с отсутствием или слабым развитием травянистого покрова, деревья образуют до 5 ярусов, верхний из которых имеет высоту 35-45 м, но некоторые достигают в Евразии 60м, в Африке - до 80м, в Южной Америке - до 90 м. Верхний ярус не сомкнут, ветвиться они начинают на высоте 25-30 м, ветки растут не горизонтально, а тянутся вверх. Деревья имеют досковидные корни. Деревья среднего яруса образуют сплошной полог из узких сомкнутых крон на высоте 20 - 40м.
Здесь преобладают быстрорастущие виды с мягкой древесиной. Нижний ярус представлен медленно растущими теневыносливыми деревьями высотой 10-15 м, чаще с твердой и тяжелой древесиной - эбеновое дерево, санталовое, каучуконосы, пальмы масличная и винная, кофейные деревья (Африка). В Южной Америке нижний ярус представлен густыми, высотой до 2-4 м зарослями из ананасовых, банановых папоротниковых и других растений. Зона экваториальных лесов -это природная зона экваториального пояса, в естественных ландшафтах которой преобладают леса. Занимает главным образом низменности по обе стороны от экватора (в бассейне Амазонки, в Экваториальной Африке, на островах Малайского архипелага и на Новой Гвинее). Характерны мало меняющаяся продолжительность дня, отсутствие сезонных ритмов развития природы, экваториальный климат, мощная кора выветривания. Густые вечнозелёные леса с богатым видовым составом, обилием пальм, лиан и эпифитов. Во внешних частях зоны — леса с примесью листопадных деревьев.. В зоне гилей иногда выделяют две подзоны: постоянно влажных экваториальных лесов и экваториальных лесов с кратким (2—3 мес.) засушливым периодом; последняя распространена во внешних (от экватора) частях пояса и в восточных секторах, попадающих под воздействие континентальных пассатов. Химический состав тропических растений весьма специфичен.
Углеводов в тканях растений тропиков накапливается больше, чем в растениях умеренной зоны. Известно обильное скопление углеводов в стволе саговой пальмы, в плодах бананов, хлебного дерева. Белков в семенах и плодах тропических растений мало. Минеральных веществ растения автономных ландшафтов содержат немного, зольность прироста колеблется от 2,5 до 5% (в тайге 1,6-2,5%). В листьях тропических деревьев среди водных мигрантов первое место принадлежит кремнию - у бамбуков в золе содержится до 90% двуокиси кремния. Поэтому влажные тропические леса относят к кремниевому типу химизма. Влажный и жаркий климат определяет очень быстрое разложение растительных остатков и интенсивный вынос основных биофильных элементов: калия, кремния, кальция на фоне относительного накопления железа и марганца.
Важнейшими водными мигрантами БИКа (биохимический круговорот), являются кремний и кальций, ко второй группе относятся калий, магний, алюминий, железо, к третьей - марганец и сера. Надземные части растений могут поглощать аммиак и окислы азота, выделяемые надземной растительностью и поступающие в приземную атмосферу. Под пологом леса создается таким образом почти замкнутый круговорот газообразных соединений азота. Грунтовые воды ландшафтов влажных тропических лесов относят к глеевому классу, они обогащены железом и марганцем, мигрирующим в виде бикарбонатов или органических комплексов. В местах выхода таких вод на поверхность или их встречи с кислородными водами возникает кислородный геохимический барьер, на котором осаждаются гидроокислы железа и формируются знаменитые кирасы (железный панцирь). Хотя растения влажных тропиков содержат много железа, но человек плохо усваивает этот элемент из растительной пищи, поэтому в этих ландшафтах широко распространено малокровие, вызванное недостатком железа в пище. Недостаток кальция сказывается, вероятно, на росте животных. Так, окапи в экваториальной Африке имеет рост 1,5-2 м, а родственные ему жирафы саванн ( кальциевые ландшафты) - около 6 м. Гиппопотам имеет 1,5 в длину, а в саваннах - 4 м. Малые размеры характерны и для шимпанзе, кур, собак, других диких и домашних животных. Таким образом, происходит приспособление организмов к дефициту кальция. Но благодаря большому количеству ультрафиолетового излучения формирование витамина Д происходит в достаточном количестве и в организм закрепляется кальций и фосфор и рахит редок. Другим приспособлением к дефициту кальция является "кальцефобия" у ряда растений. Эти растения довольствуются очень небольшими количествами кальция и избегают почв, содержащих много кальция (например, чай).
Особенности природных условий регионов распространения влажных тропических лесов
Влажные тропические леса распространены в основном, по обе стороны от экватора. Они покрывают обширные территории – особенно в Южной Америке, Юго-Восточной Азии и Африке. Самая крупная из таких областей – низменность бассейна Амазонки и ее притоков. Этот огромный район еще который еще Александр Гумбольдт назвал гилеей (местностью, покрытой лесом), считается своеобразным образцом, эталоном тропического влажного леса. С запада на восток он простирается на 3600 км, а с севера на юг – на 2800 км. Другой крупный район влажных тропических лесов находится на восточном побережье Бразилии. В Азии влажный тропический лес простирается от Бирмы и Таиланда через Малайзию, Индонезию и Филиппины до Северной Австралии. В Африке сплошной массив таких лесов протянулся по прибрежным территориям от Гвинеи до устья Конго. Людям, привыкшим к сменам сезонов года, очень трудно себе представить, что где-то есть места на Земле, где не существует зима и лето, осень и весна. А между тем влажный тропический лес – как раз такое место. Необычайно ровные, слабо колеблющиеся на протяжении года температуры, а также обильные осадки, количество которых почти не меняется независимо от сезонов, – вот те условия, в которых произрастают тропические влажные леса. Однако было бы заблуждением полагать, что климат в этих районах крайне жаркий. Абсолютные максимумы температуры (самые высокие их отметки) находятся между 33ºи 36° С, т.е. едва превышают свойственные нашим средним широтам. Но особенно характерно, что здесь в течение всего года среднемесячные температуры остаются практически неизменными: 24° – 28º С. Почти то же самое можно сказать и об осадках. Вблизи экватора нет и сезонных различий в продолжительности дня, там каждое утро солнце восходит около в ч и поднимается в сияющем голубом небе к зениту. В первой половине дня появляются кучевые облака, и затем, обычно после полудня, разражается гроза с сильным ливнем.
Вскоре небо вновь проясняется, ярко сияет солнце, и температура повышается. Такая смена погоды может ещё раз повториться до захода солнца, которое примерно в 6 ч вечера быстро скатывается за горизонт. И так изо дня в день, практически без исключений, каждый месяц, каждый год. Почвы влажных тропических лесов – это «патриархи» среди почв, исключительно древние образования, возникновение которых часто восходит к третичному периоду. Тысячелетиями вода, воздух, корни растений и лапы зверей разрушали материнские горные породы. Отсюда такая высокая степень их разрушенности: мощность перемолотого ими слоя (коры выветривания) местами достигает 20 метров. Обильные дожди в сочетании с круглогодичным теплом способствуют моментальному вымыванию части химических веществ из почвы, в результате чего почва насыщается окислами железа. Животный мир влажных экваториальных лесов отличается огромным разнообразием видов. Например, в африканском дождевом лесу основная жизнь сосредоточена в кронах деревьев, причем животные обитают на разных «этажах», не мешая друг другу. Во всех ярусах живут термиты, муравьи и другие насекомые. В рыхлой почве и лесной подстилке много беспозвоночных и землероек. В наземном ярусе водятся змеи, ящерицы, грызуны, среди млекопитающих обычны кистеухая свинья, африканский оленёк и антилопы - дукеры. На опушках леса встречается родственник жирафа - окапи. Здесь обитают человекообразные обезьяны - гориллы и шимпанзе, а из крупных хищников - только леопард. В кронах деревьев живут обезьяны колобусы, мартышки, грызуны (шипохвосты, белки, сони), летучие мыши (крыланы) и птицы (бананосды, турако, птицы-носороги). В густой массе листвы и эпифитов находят приют многие виды лягушек, гекконов, хамелеонов и змей. Среди цветущих растений порхают нектарницы. В кронах деревьев обитают виверры и мангусты, на муравьев и термитов охотятся древесные панголины. Африканская масличная пальма высотой до 30 м - самое урожайное из всех масличных растений в мире.
Нектарницы - очень мелкие птички (весом до 20 г) - имеют дугообразно изогнутый клюв, который помогает им добывать нектар и пыльцу из цветов. Обитают в тропических лесах й саваннах Восточного полушария, а похожие на них колибри - в Западном полушарии.