Лес, совокупность биологических (деревья, кустарники, живой напочвенный покров, животные и микроорганизмы и др.) и абиотических (почва, материнская порода, атмосферный воздух) компонентов на определённом участке земной поверхности. Представляет собой развивающуюся и саморегулирующуюся экологическую систему, в которой все компоненты в силу тесной взаимной зависимости влияют друг на друга, создают специфическую среду как внутри себя, так и на прилегающих пространствах.

Для леса характерно наличие множества деревьев, расположенных на каких-либо территориях земной поверхности и представляющих собой ландшафты или их части. Деревья должны располагаться достаточно плотно и влиять друг на друга. Кроме деревьев, в сложении леса участвуют кустарники, травяно-кустарничковая растительность, мхи, лишайники, микрофлора, различные живые организмы (звери, птицы, насекомые, черви, нематоды и др.), почва и материнская порода.

Лес представляет собой многокомпонентное образование, в котором все составляющие находятся между собой во взаимосвязях и во взаимном влиянии, в том числе и конкурентном. Таким образом, лес ­– сложная система, в которой изменение одного или нескольких компонентов вызывает изменение других компонентов. Лес – система постоянно функционирующая, в которой наблюдается постоянный поток вещества и энергии. Без экстремальных воздействий, когда могут возникнуть необратимые разрушительные процессы, лес существует бесконечно долго, что обусловлено самовозобновляемостью всех компонентов системы, её устойчивостью (гомеостазом) и саморегуляцией.

Распространение лесов

Общая площадь лесов в мире составляет 40,6 млн км² (что составляет 31% от общей площади суши), однако они неравномерно распределены по поверхности Земли. Наибольшая часть лесов (45%) находится в тропическом поясе, далее следуют бореальный (27%), умеренный (16%) и субтропический (11%) пояса. Более половины (53,9%) лесов мира приходится на 5 стран: Российскую Федерацию (20,1%), Бразилию (12,3%), Канаду (8,5%), США (7,6%) и Китай (5,4%).

Смешанный лес.Смешанный лес.93% (37,5 млн км²) площади лесов мира составляют естественные, а 7% (2,9 млн км²) – искусственные леса. Площадь плантационных лесных культур и искусственных насаждений составляет 131 млн га, или 3% от общей площади лесов мира и 45% от общей площади искусственных насаждений. Плантационные леса создаются из быстрорастущих пород в странах с благоприятными лесорастительными условиями. Наиболее велика доля плантационных лесов в Южной Америке, где они составляют 99% от общей площади искусственных и 2% общей площади лесов. В Европе доля плантационных лесных культур составляет 6% от всех искусственных и 0,4% от общей площади лесов. В Северной и Центральной Америке плантационные насаждения создаются преимущественно из местных древесных пород, а в Южной Америке – почти полностью из интродуцированных. В целом в мире 44% всех плантационных лесных культур создано из интродуцированных пород.Лиственный лес на острове Манитулин (Онтарио, Канада).Лиственный лес на острове Манитулин (Онтарио, Канада).

Площадь девственных лесов, где отсутствуют явно выраженные признаки антропогенной деятельности и естественные процессы существенно не нарушены, составляет 11,1 млн км². Более половины (61%) девственных лесов мира приходится на Бразилию, Канаду и Российскую Федерацию.

Распределение лесов на материках подчиняется законам широтной зональности, а в горах – вертикальной поясности, обусловленных главным образом количеством поступающей на поверхность земли солнечной энергии, а также влажностью. В Северном полушарии доминируют хвойные леса (тайга) и производные от них лиственные леса. Они характеризуются относительной простотой структуры и бедностью видового состава. С продвижением на юг увеличивается доля широколиственных пород, постепенно заменяющих хвойные. Усложняется структура лесов, увеличивается видовое разнообразие растительности.

Тропический лес в биосферном заповеднике Кучильяс-дель-Тоа (Куба).Тропический лес в биосферном заповеднике Кучильяс-дель-Тоа (Куба).Влажно-тропические (дождевые) леса, формирующиеся в тропическом поясе по обеим сторонам экватора, в условиях высокой влажности и температуры 25–30 ^оС, отличаются исключительным разнообразием видового состава. Для них характерны высокоствольные деревья, сложная многоярусная мозаичная структура; значительная часть древесных пород здесь относится к вечнозелёным; среди растений много лиан и эпифитов, растущих на стволах деревьев.

За пределами тропического пояса произрастают субтропические и умеренно-субтропические леса; они занимают значительную часть площади Южной Бразилии, Северной Мексики, Африки, Азии (южные склоны Гималаев) и Австралии. К числу основных типов лесного покрова относятся также жестколистные («лавровые»), муссонные, мангровые (на заболоченных территориях), саванные и саксауловые леса (в пустынях Центральной Азии); на степных территориях отдельными лесными массивами представлены колки и галерейные леса.

Лес как планетарное явление

Как одна из главнейших составных частей биосферы, леса существенно влияют на формирование климата и погоды отдельных географических зон и районов, регулируя циркуляцию атмосферного тепла и влаги. Лес оказывает благотворное влияние на климат, делая его более мягким и влажным. Леса выступают не только как физические системы, влияющие на радиацию, турбулентный обмен воздушных масс, но и как биологические образования, живые сообщества которых в процессе обмена веществ постоянно изменяют химические, гидрологические и микробиологические свойства окружающей среды. Интегральный эффект и регуляторная способность лесов проявляется тем сильнее, чем больше площадь они занимают. Лесные растения являются одними из основных создателей органического вещества (биомассы) на суше. В лесах планеты сосредоточено примерно 1060 млрд т сухого органического вещества. Кроме того, 800 млрд т органического вещества аккумулировано в лесной подстилке и валежнике и около 2050 млрд т – в почвенном гумусе. Ежегодно наблюдается увеличение биомассы лесов на 70 млрд т сухого органического вещества. Леса представляют собой важное хранилище углерода в биосфере, а их значение в круговороте О₂ и СО₂ сопоставимо только со значением в этих процессах Мирового океана. В среднем на 1 т образования органического вещества лес поглощает из атмосферы 1,5–1,9 т СО₂ и выделяет при этом в результате фотосинтеза до 1,4–1,5 т О₂.

Глобальные экологические проблемы (усиление парникового эффекта, загрязнение воздуха, вод, почвы и т. д.) не могут быть решены без участия лесов. Снижение до определённого уровня лесистости в тропической зоне не может не отразиться на всей биосфере. Сведение сухих редкостойных лесов субтропической зоны неизбежно сопровождается опустыниванием и ветровой эрозией почв. Серьёзную опасность для биосферы может представлять сокращение площади бореальных лесов Северного полушария, особенно в районах многолетней мерзлоты.

Лес и окружающая среда

Лес, как тип растительности, зависит, прежде всего, от климатических и почвенных условий. Видовое разнообразие древесных растений обусловливает формирование лесов в очень широкой амплитуде лесорастительных условий. Леса произрастают в жёстких аридных условиях пустыни при высоких летних температурах и недостатке влаги, а также на многолетней мерзлоте при зимних температурах воздуха до −60 ^оС. Самые значительные площади на равнине занимают тропические леса, произрастающие во влажном тёплом климате, и леса лесной зоны умеренного климата (бореальные леса), растущие в условиях достаточной влажности при дефиците тепла. В однородных по климатическим факторам условиях, различия в характере лесов определяются рельефом и почвенными особенностями (наличие элементов питания, водный режим и др.).

Играя важную роль в биосферных процессах, лес влияет на климат. Это влияние осуществляется как путём биологического (фотосинтез, дыхание, водообмен и обмен минеральных веществ), так и биофизического (отражение и поглощение солнечной радиации, перераспределение атмосферных осадков, изменение ветрового режима, регулирование водного баланса территории и др.) воздействия на среду. Степень влияния леса на среду зависит в первую очередь от лесистости территории, пространственного размещения лесов, концентрации в них живого органического вещества.

Лес смягчает тепловой режим Северного полушария Земли за счёт защиты от холодных северных ветров, увлажняет прилегающие территории, изменяет направление и скорость движения воздушных масс.

Лес поддерживает уровень грунтовых вод, снижает поверхностный сток, переводя его во внутрипочвенный, препятствует размыву берегов рек и водохранилищ, регулирует речной сток, полноводность рек и их температурный режим. Благодаря процессам транспирации и конденсации водных паров лес изменяет частоту выпадения осадков на прилегающих к нему территориях. Влияние лесов на климатические показатели прилегающих территорий определяется, прежде всего, показателем лесистости.

Лес формирует под своим пологом специфический микроклимат, отличающийся по всем факторам от такового на открытых пространствах. Под пологом древостоев летом более прохладно и влажно, а зимой теплее, чем на прилегающих полях и других открытых пространствах. Лес создаёт акустический комфорт, служит биологическим фильтром воздуха, выделяет фитонциды, убивающие болезнетворные микроорганизмы, создаёт эстетически привлекательную для человека цветовую гамму. Всё это делает леса исключительно привлекательными для рекреантов (отдыхающих).

Специфика лесного опада и микроклимата под пологом леса обусловливают формирование характерных для лесных насаждений типов почв (подзолистые, серые лесные, бурые и др.). В то же время от почвенных условий (влажность, физические и химические свойства, тепловой режим, мощность и др.) зависят состав, структура, производительность и устойчивость лесов. На рыхлых, хорошо прогреваемых, умеренно влажных и достаточно плодородных почвах корни деревьев могут проникать на глубину нескольких метров, а формирующиеся древостои характеризуются повышенной производительностью и устойчивостью, в частности против ветра. На почвах с высоким уровнем залегания грунтовых вод, на мелких почвах, формирующихся на плотных материнских породах и в условиях многолетней мерзлоты, а также над кристаллическими или карбонатными горными породами у деревьев формируются поверхностные корневые системы, что способствует ветровалам и повышенному отпаду деревьев при низовых лесных пожарах.

Специфическим компонентом леса является лесная подстилка. От её мощности, состава, влажности и особенностей минерализации во многом зависят процессы формирования почвы, лесовозобновления, производительности древостоев. Замедление разложения лесной подстилки приводит к её накоплению, что повышает пожарную опасность, усложняет накопление подроста и в северных районах ухудшает тепловой режим почв.

Леса служат местообитанием большого разнообразия специфических представителей животного мира – зверей, птиц, пресмыкающихся, червей и многих других. Они оказывают многостороннее влияние на лесную растительность и лесные почвы, поддерживая сложные трофические связи, составляют органическую часть лесного биогеоценоза. В значительной степени животные влияют на состав древостоя и других компонентов леса. Они участвуют в опылении многих лесных растений, распространении их семян, нередко служат причиной массового уничтожения молодых и ослабленных взрослых деревьев, что изменяет структуру и состав лесных сообществ. Например, лоси и другие копытные животные в ряде регионов страны из-за повышенной численности наносят существенный вред лесному хозяйству. Кедровка является основным распространителем семян сосны кедровой сибирской, а сойка – желудей дуба. В последние годы существенное влияние в таёжной зоне на состав древостоев и водный режим почв стали оказывать бобры.

Длительное существование лесов и формирование их на не покрытых лесной растительностью площадях во многом зависит от успешности возобновления, которое, в свою очередь, определяется биологически особенностями древесных пород, и прежде всего периодичностью плодоношения (семеношения) и способом рассеивания семян. Древесные растения с мелкими семенами способны плодоносить практически ежегодно, в то время как виды с крупными семенами характеризуются чётко выраженной периодичностью семенных лет. С увеличением количества поступающей в кроны солнечной радиации промежуток между семенными годами уменьшается.

Формирование подроста зависит также от способности семян к прорастанию и длительности сохранения этой способности. Большинство видов пород лесообразователей распространяют семена при помощи ветра, но некоторые виды можно отнести к зоохорным, поскольку их семена распространяются животными (сосны кедровые сибирская и корейская, кедровый стланик и др.).

Важное значение имеют лесорастительные условия, которые складываются на непокрытых лесной растительностью землях. В мощной лесной подстилке или в дернине злаковых растений семена древесных пород «зависают», не достигая поверхности почвы. Некоторые древесные породы способны занимать открытые пространства (например, берёза, сосна, лиственница и др.). Всходы и подрост этих пород устойчивы против заморозков. В то же время другие породы (ель, сосна сибирская кедровая, пихта) формируют свой подрост только под защитой мелколиственных древостоев и создают коренные насаждения через смену пород. Так, сосна сибирская кедровая формирует кедровые насаждения без вмешательства человека, пройдя стадии мелколиственных и темнохвойных (из ели и пихты) насаждений.

В коренных темнохвойных насаждениях при отсутствии антропогенного воздействия и стихийных природных бедствий (пожары, ветровалы) формируются девственные леса, которые веками произрастают на одной территории, постепенно меняя свои поколения. Такие насаждения разновозрастные и молодые поколения деревьев в них выходят в верхний ярус после отмирания деревьев старших возрастов. Разновозрастные древостои с вертикальной сомкнутостью древесного полога более устойчивы против ветра и характеризуются значительным биологическим разнообразием. Однако указанные насаждения, как правило, уступают по производительности простым одновозрастным насаждениям и особенно плантационным лесным культурам из тех же древесных пород.

Структура леса

Существование в лесу большого количества видов становится возможным благодаря строгой структурной организации и биологическим особенностям растений, составляющих сообщество: состав растительности изменяется как по вертикали, так и по горизонтали в виде так называемой мозаичности. Изменчивость по вертикали выражается как в ярусности древостоя (формировании сложных многоярусных древостоев), так и в ярусности других компонентов насаждения (подрост, подлесок, живой напочвенный покров). Ярусность обусловлена взаимоотношениями между растениями и условиями освещённости под пологом древостоя. При сквозистости древесного полога под ним «накапливаются» молодые экземпляры пород лесообразователей, выдерживающих затенение (подрост). Подрост представлен обычно материнской породой, но довольно часто – и другими видами лесообразующих пород. Так, в высокополнотных сосняках подрост сосны не выдерживает затенения материнским пологом и погибает в возрасте до 10–15 лет, в то время как подрост ели накапливается под пологом сосняков и в случае вырубки или гибели древостоя может произойти смена пород.

Помимо подроста под пологом древостоя часто формируется подлесок, т. е. деревья и кустарники, не способные в данных лесорастительных условиях сформировать древостой (рябина, черёмуха, смородина, можжевельник и др.). При достаточной освещённости подлесок также формирует ярус растительности.

Ниже подлеска формируется живой напочвенный покров. В лесах он представлен травянистыми растениями, мхами и лишайниками. Ярусность увеличивается с улучшением лесорастительных условий. В благоприятных условиях формируются сложные многоярусные древостои с ярусами подроста, подлеска, травянистой, мохово-лишайниковой растительности.

В жёстких климатических условиях с низкоплодородными песчаными почвами формируются простые чистые насаждения без подроста и подлеска, чаще всего мертвопокровные, т. е. с отсутствием живого напочвенного покрова.

Мозаичность или горизонтальная изменчивость объясняется меняющимся составом растений даже на относительно небольшом участке поверхности. Мозаичность объясняется микрорельефом, естественным отпадом деревьев, биологическими особенностями растений.

К внеярусной растительности относятся лианы, а также растения, живущие на стволах и ветвях деревьев (эпифиты). Наиболее сложно организованные дождевые тропические леса состоят из 7–8 ярусов, образованных главным образом из деревьев, кустарников, мелких пальм и папоротников.

Классификация лесов

Леса классифицируются по географическому положению (притундровые леса, таёжные леса, горные леса и др.); хозяйственному назначению (эксплуатационные, защитные, резервные), при этом защитные леса, в свою очередь, делятся на водоохранные, почвозащитные, рекреационные и другие; по происхождению (естественные и искусственные), по возрасту древостоев (молодняки, средневозрастные, приспевающие, спелые, перестойные); по составу древостоя (хвойные, широколиственные, мелколиственные, чистые, смешанные) и др.

В России традиционной является классификация лесов по преобладающим породам в составе древесного яруса (еловые, сосновые, лиственничные, дубовые, берёзовые и др.), с дальнейшей дифференциацией в зависимости от плодородия и водного режима почв. Указанная классификация носит название лесной типологии. В современной трактовке тип леса – это совокупность участков леса, характеризующихся общим типом лесорастительных условий, одинаковым составом древесных пород, количеством ярусов, аналогичной фауной, требующих одних и тех же лесохозяйственных мероприятий при равных экономических условиях. Основы лесной типологии разработаны Г. Ф. Морозовым. В настоящее время существует достаточно много классификаций типов леса. Наиболее известные из них – это типология Д. В. Воробьёва, Е. В. Алексеева и П. С. Погребняка, получившая название эдафической сетки, фитоценологическая типология В. Н. Сукачёва и географо-генетическая типология Б. А. Ивашкевича, Б. П. Колесникова.

Характерная черта леса – его динамичность, которая определяется, с одной стороны, влиянием внешних факторов (климат, рельеф, пожары, хозяйственная деятельность человека и др.), а с другой – автогенными причинами, обусловленными жизнедеятельностью самого леса. Динамика леса направлена в сторону так называемого подвижного равновесия, при котором состояние леса (видовой состав, структура и др.) в наибольшей степени соответствуют состоянию среды его существования. Происходящие в лесу изменения отслеживаются мониторингом на постоянных пробных площадях и другими наземными и аэрокосмическими методами, что позволяет прогнозировать будущее состояние леса и своевременно предпринимать необходимые меры.

Человек и лес

Происхождение и эволюция человека как биологического вида, а также само его существование с древности до настоящего времени тесно связаны с лесом. На заре цивилизации лес служил человеку убежищем, в лесу он собирал плоды, ягоды, коренья, охотился, получал материалы для строительства жилища, создания утвари, одежды, оружия. Многие сотни лет лес оставался для человека источником тепла, ценных продуктов, материалов и сырья. Проживая в лесу, человек изобрёл подсечную систему земледелия, позволившую перейти от собирательства к выращиванию сельскохозяйственной продукции.

Особое значение в течение многих веков человек уделял древесине. Из неё строили жилища, оборонительные сооружения, средства передвижения по рекам и озёрам. Лес служил местом сбора многих растений, использованных для окультуривания (яблоня, груша, слива, смородина, крыжовник, виноград, хмель и др.) и местом отлова лесной фауны для одомашнивания (свиньи, собаки, крупный рогатый скот, тутовый шелкопряд и др.). Практически у всех народов мира существуют мифы, предания, легенды, верования, в которых отразилось благоговейное, чисто мистическое или культовое отношение к лесу и дереву. Так, например, универсальное представление о мире выражает древний и широко распространённый миф о «мировом древе» и его вариантах – «древе жизни», «древе познания» и др. Мировое дерево помещалось в центре мира, служило его осью, космической опорой, организующей вселенское пространство. Позднее появилось представление о священном лесе (священной роще), также широко распространённое в религиях и верованиях различных народов (культ священных рощ и священных деревьев до сих пор сохраняется в ряде мест, в том числе в России). В древней Европе существовал особый лесной календарь. Тема леса как природного феномена и как места действия событий широко представлена в фольклоре разных народов, в литературе, живописи, музыке. Строители и архитекторы воплотили переосмысленные представления о пространственной организации лесов и форме деревьев в элементы архитектурных сооружений.

Переход к оседлому образу жизни, занятие скотоводством и земледелием потребовало открытых пространств, т. е. выжигания насаждений под пашни (подсечная система земледелия), пастбища и сенокосы. Это вело к сокращению площади лесов, дроблению лесных массивов на мелкие участки. Поскольку при подсечном земледелии пашни быстро истощались, население вынуждено было забрасывать их и выжигать новые участки леса. На бывших пашнях формировались более простые по составу и форме производные насаждения.

Рост населения планеты и необходимость удовлетворения его постоянно растущих потребностей (особенно с развитием промышленного производства) в древесине и других лесных ресурсах резко ухудшило состояние лесов, что обусловило их деградацию во многих районах планеты. Деградация лесов проявляется в снижении лесистости территорий, падении комплексной продуктивности, смене коренной растительности на производную, снижении доли высокопроизводительных и увеличении доли низкопроизводительных насаждений, потере способности к самовоспроизводству и др.

Основными экологическими факторами, обусловливающими деградацию лесов, антропогенного, в том числе техногенного, происхождения являются механизированные крупномасштабные сплошнолесосечные рубки, лесные пожары, добыча полезных ископаемых, аэропромвыбросы, рекреационные нагрузки, пастьба скота и др. Значительный ущерб лесам наносят массовые размножения насекомых-вредителей, концентрация диких копытных животных, штормовые ветры, выпадение мокрого снега и другие природные факторы. В результате этих процессов площадь лесов на Земле постоянно сокращается. Только за последние 30 лет (1990–2020) площадь лесов мира сократилась на 1,78 млн км². В десятилетний период (2010–2020) площадь лесов в Африке сокращалась ежегодно на 39 тыс. км², а в Южной Америке – на 26 тыс. км². При этом за период 1990–2020 гг. площадь девственных лесов сократилась на 810 тыс. км².

В то же время благодаря искусственному лесовосстановлению за последние 30 лет на 38 тыс. км² увеличилась площадь лесов в Азии и на 23 тыс. км² – в Европе при сохранении без изменений площади лесов Океании.

Для сохранения наиболее ценных лесов создаются заповедники, национальные парки и природные заказники. В России правовые основы рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, повышения их экологического и ресурсного потенциала устанавливаются Лесным кодексом РФ.

Леса являются источником получения древесины и недревесной продукции леса. Они снижают отрицательное влияние на природу хозяйственной деятельности человека. Поэтому рациональное использование лесов, сохранение, а в ряде случаев и увеличение лесистости, эффективное лесовосстановление, защита от вредителей и болезней, охрана от пожаров являются наиболее острыми проблемами во взаимодействиях человека и биосферы. Леса являются предметом изучения лесоведения, биогеоценологии, дендрологии и других наук.