Лес – лёгкие планеты!

Всем известно, что леса - легкие планеты. Деревья, растущие в лесах, да и любые другие зеленые растения, в процессе фотосинтеза создают органическое вещество, используя в качестве источника углерода углекислый газ, который они поглощают из атмосферы. Обратно же в атмосферу выделяется кислород. На одну молекулу поглощенного растением углекислого газа (соответственно, и на один атом связанного углерода) приходится одна молекула выделенного в атмосферу кислорода. Связанный в процессе фотосинтеза углерод (в составе полученных органических веществ) частично используется растением на строительство собственного организма, частично - возвращается обратно в атмосферу в виде углекислого газа при дыхании растения и при разложении его отмирающих частей (например, опадающих каждый год листьев). Соответственно, тот углерод, который использован растением в течение всей жизни для строительства собственного организма, и составляет эквивалент выделенного в атмосферу этим растением кислорода. Всем известно, что леса - легкие планеты. Деревья, растущие в лесах, да и любые другие зеленые растения, в процессе фотосинтеза создают органическое вещество, используя в качестве источника углерода углекислый газ, который они поглощают из атмосферы. Обратно же в атмосферу выделяется кислород. На одну молекулу поглощенного растением углекислого газа (соответственно, и на один атом связанного углерода) приходится одна молекула выделенного в атмосферу кислорода. Связанный в процессе фотосинтеза углерод (в составе полученных органических веществ) частично используется растением на строительство собственного организма, частично - возвращается обратно в атмосферу в виде углекислого газа при дыхании растения и при разложении его отмирающих частей (например, опадающих каждый год листьев). Соответственно, тот углерод, который использован растением в течение всей жизни для строительства собственного организма, и составляет эквивалент выделенного в атмосферу этим растением кислорода.

Сколько атомов углерода содержится во всех органах взрослого дерева, столько же молекул кислорода (примерно) было выделено этим деревом в течение всей его жизни в атмосферу. Примерно - потому, что на самом деле часть связанного этим деревом углерода находится уже не в нем самом, а в других частях лесной экосистемы (так, например, опадающие на поверхность почвы старые листья, хвоя, отмершие ветки разлагаются не до конца - часть их органического вещества накапливается в лесной подстилке и почве в виде устойчивых или очень медленно разлагающихся органических соединений). После гибели дерева в лесу начинается обратный процесс - при разложении древесины используется кислород из атмосферы, а обратно выделяется углекислый газ. То же самое происходит, если древесина сгорает при лесном пожаре (или, например, сжигается в виде дров). Сколько атомов углерода содержится во всех органах взрослого дерева, столько же молекул кислорода (примерно) было выделено этим деревом в течение всей его жизни в атмосферу. Примерно - потому, что на самом деле часть связанного этим деревом углерода находится уже не в нем самом, а в других частях лесной экосистемы (так, например, опадающие на поверхность почвы старые листья, хвоя, отмершие ветки разлагаются не до конца - часть их органического вещества накапливается в лесной подстилке и почве в виде устойчивых или очень медленно разлагающихся органических соединений). После гибели дерева в лесу начинается обратный процесс - при разложении древесины используется кислород из атмосферы, а обратно выделяется углекислый газ. То же самое происходит, если древесина сгорает при лесном пожаре (или, например, сжигается в виде дров).

Соответственно определяется и роль лесных экосистем в балансе кислорода и углекислого газа в атмосфере Земли. Если в той или иной экосистеме происходит накопление органического вещества, то она способствует уменьшению количества углекислого газа и увеличению количества кислорода. Если количество органического вещества в экосистеме уменьшается - такая экосистема играет в балансе кислорода и углекислого газа обратную роль. На этом основано традиционное для многих представление о роли тех или иных лесов в качестве источника кислорода. Представление это состоит в том, что молодые леса являются источником кислорода: они растут, накапливая органическое вещество, и интенсивно поглощают углекислый газ. Старые же леса, в соответствии с этим представлением, уже не являются источником кислорода, а часто даже наоборот, поскольку прирост древесины и вообще живых частей растений в них прекращается (точнее - он компенсируется отмиранием старых деревьев, или даже, на каких-то этапах жизни старого леса, отпад превышает прирост). Соответственно определяется и роль лесных экосистем в балансе кислорода и углекислого газа в атмосфере Земли. Если в той или иной экосистеме происходит накопление органического вещества, то она способствует уменьшению количества углекислого газа и увеличению количества кислорода. Если количество органического вещества в экосистеме уменьшается - такая экосистема играет в балансе кислорода и углекислого газа обратную роль. На этом основано традиционное для многих представление о роли тех или иных лесов в качестве источника кислорода. Представление это состоит в том, что молодые леса являются источником кислорода: они растут, накапливая органическое вещество, и интенсивно поглощают углекислый газ. Старые же леса, в соответствии с этим представлением, уже не являются источником кислорода, а часто даже наоборот, поскольку прирост древесины и вообще живых частей растений в них прекращается (точнее - он компенсируется отмиранием старых деревьев, или даже, на каких-то этапах жизни старого леса, отпад превышает прирост).

На самом деле это представление ошибочно. То есть, безусловно, в большинстве случаев лесные экосистемы рано или поздно достигают той стадии развития, при которой устанавливается равновесие между поглощением углекислого газа из атмосферы при фотосинтезе и выделением его обратно при дыхании всех живых организмов, входящих в экосистему, и разложении имеющегося в ней органического вещества. Но равновесие это достигается вовсе не тогда, когда объем древесины живых деревьев достигает максимума (т.е. растущий лес по хозяйственным меркам достигает возраста спелости), а намного позже. Иными словами, лесная экосистема в целом продолжает накапливать в себе органическое вещество и выделять в атмосферу кислород в течение очень длительного времени даже после того, как объем древесины в живых деревьях перестает увеличиваться. На самом деле это представление ошибочно. То есть, безусловно, в большинстве случаев лесные экосистемы рано или поздно достигают той стадии развития, при которой устанавливается равновесие между поглощением углекислого газа из атмосферы при фотосинтезе и выделением его обратно при дыхании всех живых организмов, входящих в экосистему, и разложении имеющегося в ней органического вещества. Но равновесие это достигается вовсе не тогда, когда объем древесины живых деревьев достигает максимума (т.е. растущий лес по хозяйственным меркам достигает возраста спелости), а намного позже. Иными словами, лесная экосистема в целом продолжает накапливать в себе органическое вещество и выделять в атмосферу кислород в течение очень длительного времени даже после того, как объем древесины в живых деревьях перестает увеличиваться.

Дело в том, что древесина и другие части живых деревьев - это большой, но отнюдь не главный компонент экосистемы, в котором накапливается органическое вещество. В среднем в лесах нашей страны лишь около трети связанного органического вещества приходится на древесину и другие части живых деревьев. Остальное приходится на отмершие части растений, еще не успевшие разложиться, на лесную подстилку, на органические вещества почвы. Равновесие между поступлением органического вещества и его разложением в этих компонентах лесной экосистемы достигается значительно медленнее, чем среди живых зеленых растений. Дело в том, что древесина и другие части живых деревьев - это большой, но отнюдь не главный компонент экосистемы, в котором накапливается органическое вещество. В среднем в лесах нашей страны лишь около трети связанного органического вещества приходится на древесину и другие части живых деревьев. Остальное приходится на отмершие части растений, еще не успевшие разложиться, на лесную подстилку, на органические вещества почвы. Равновесие между поступлением органического вещества и его разложением в этих компонентах лесной экосистемы достигается значительно медленнее, чем среди живых зеленых растений.

Так, например, полное разложение крупных стволов отмерших хвойных деревьев в таежных лесах может занимать несколько столетий (на Севере - более пятисот лет). А значит, тот углерод, который был связан этими деревьями при жизни, будет возвращаться в атмосферу в течение нескольких столетий - и в течение всего этого времени какая-то его часть все еще будет находится внутри лесной экосистемы. Рано или поздно и в этом компоненте лесной экосистемы будет достигнуто равновесие, но это будет через десятки или даже сотни лет после того, как подобное равновесие будет достигнуто среди живых растений. Так, например, полное разложение крупных стволов отмерших хвойных деревьев в таежных лесах может занимать несколько столетий (на Севере - более пятисот лет). А значит, тот углерод, который был связан этими деревьями при жизни, будет возвращаться в атмосферу в течение нескольких столетий - и в течение всего этого времени какая-то его часть все еще будет находится внутри лесной экосистемы. Рано или поздно и в этом компоненте лесной экосистемы будет достигнуто равновесие, но это будет через десятки или даже сотни лет после того, как подобное равновесие будет достигнуто среди живых растений.

Но и на этом дело не заканчивается. Важнейшим компонентом лесных экосистем, в которых накапливается органическое вещество, является лесная почва. Поскольку большая часть органического вещества почвы приходится на более или менее устойчивые соединения, срок разложения которых исчисляется столетиями и даже тысячелетиями, в этом компоненте лесной экосистемы равновесие достигается за очень длительный срок. Но и на этом дело не заканчивается. Важнейшим компонентом лесных экосистем, в которых накапливается органическое вещество, является лесная почва. Поскольку большая часть органического вещества почвы приходится на более или менее устойчивые соединения, срок разложения которых исчисляется столетиями и даже тысячелетиями, в этом компоненте лесной экосистемы равновесие достигается за очень длительный срок. Большинство наших лесов, даже в малонаселенных и диких районах страны, находится на относительно ранних стадиях восстановления после различных крупномасштабных нарушений - пожаров, сельскохозяйственных расчисток, вырубок (в подавляющем большинстве случаев срок давности этих нарушений не превышает первых нескольких столетий).

А значит - в большинстве лесов еще далеко не достигнуто то равновесное состояние, при котором количество запасаемого всеми компонентами экосистемы (в том числе и почвой, подстилкой, мертвой древесиной) связанного углерода эквивалентно количеству выделяемого всей экосистемой углекислого газа. А значит - в большинстве лесов еще далеко не достигнуто то равновесное состояние, при котором количество запасаемого всеми компонентами экосистемы (в том числе и почвой, подстилкой, мертвой древесиной) связанного углерода эквивалентно количеству выделяемого всей экосистемой углекислого газа. Потому подавляющее большинство наших лесов - в том числе и тех лесов, которые по хозяйственной классификации считаются спелыми или даже перестойными - остается "легкими планеты", то есть продолжает накапливать в своем составе связанный углерод и обогащать атмосферу Земли кислородом. Потому подавляющее большинство наших лесов - в том числе и тех лесов, которые по хозяйственной классификации считаются спелыми или даже перестойными - остается "легкими планеты", то есть продолжает накапливать в своем составе связанный углерод и обогащать атмосферу Земли кислородом.

Болотные леса, равно как и открытые безлесные торфяные болота, тысячелетиями накапливают торф, связывая углекислый газ и выделяя в атмосферу кислород. Запасенный в них связанный углерод остается таковым до тех пор, пока болото не будет осушено и не создадутся условия для доступа кислорода во внутренние части торфяной залежи. После этого начинается обратный процесс - мощный выброс углекислого газа в атмосферу за счет разложения торфа, особенно усиливающийся в случае торфяных пожаров, нередких на осушенных торфяниках. Из легких планеты осушенные болотные леса, особенно те из них, которые растут на мощных торфяных залежах, превращаются в нечто противоположное - мощный источник углекислого газа и потребитель кислорода. Болотные леса, равно как и открытые безлесные торфяные болота, тысячелетиями накапливают торф, связывая углекислый газ и выделяя в атмосферу кислород. Запасенный в них связанный углерод остается таковым до тех пор, пока болото не будет осушено и не создадутся условия для доступа кислорода во внутренние части торфяной залежи. После этого начинается обратный процесс - мощный выброс углекислого газа в атмосферу за счет разложения торфа, особенно усиливающийся в случае торфяных пожаров, нередких на осушенных торфяниках. Из легких планеты осушенные болотные леса, особенно те из них, которые растут на мощных торфяных залежах, превращаются в нечто противоположное - мощный источник углекислого газа и потребитель кислорода.

В заключение остается добавить, что есть лесные экосистемы, которые не достигают баланса между поглощением и выделением углекислого газа даже в более или менее обозримом будущем, продолжая век за веком накапливать большие количества мертвого органического вещества. Это - лесные болота, в почве которых разложению мертвого органического вещества препятствует высокая влажность и (как следствие) нехватка кислорода. В таких болотных почвах мертвое органическое вещество (торф) накапливается слой за слоем, год за годом, постепенно образуя все более и более толстый слой. Мощность (толщина) этого торфяного слоя может достигать нескольких метров - обычно до 3-5, в отдельных случаях до десяти. В заключение остается добавить, что есть лесные экосистемы, которые не достигают баланса между поглощением и выделением углекислого газа даже в более или менее обозримом будущем, продолжая век за веком накапливать большие количества мертвого органического вещества. Это - лесные болота, в почве которых разложению мертвого органического вещества препятствует высокая влажность и (как следствие) нехватка кислорода. В таких болотных почвах мертвое органическое вещество (торф) накапливается слой за слоем, год за годом, постепенно образуя все более и более толстый слой. Мощность (толщина) этого торфяного слоя может достигать нескольких метров - обычно до 3-5, в отдельных случаях до десяти.