Le rôle biologique des forêts dans la nature

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

À quelle fréquence pensons-nous au rôle des forêts dans notre vie ? Qu'est-ce qu'une forêt ? Quelles fonctions écologiques remplit-il ? Dans cet article, nous essaierons de répondre à ces questions et à bien d'autres liées à la forêt en tant qu'écosystème naturel.

La forêt est une combinaison de végétation ligneuse, arbustive et herbacée poussant sur la surface solide de la planète, comprenant des animaux, des micro-organismes et d'autres composants de l'environnement naturel (sol, plans d'eau et rivières, enveloppe d'air) biologiquement interconnectés. Les principales propriétés des forêts sont la superficie et les réserves de bois sur pied. Les forêts poussent sur tous les continents à l'exception de l'Antarctique et occupent environ 31 % de la surface terrestre. La superficie totale du fonds forestier de la planète est de 4 milliards d'hectares, et les réserves de bois sur pied sont de 527 203 millions de m3 [1].

Une forêt est un écosystème autorégulé d'une organisation complexe dans lequel s'effectuent en permanence des circulations de substances (azote, phosphore, oxygène, eau, etc.) et des flux d'énergie entre tous les types et formes d'organismes. Toutes les plantes sont adaptées les unes aux autres, ainsi qu'aux organismes animaux, et vice versa, tous les organismes animaux sont adaptés aux organismes végétaux. Ils ne peuvent pas exister l'un sans l'autre. Chaque zone forestière a une structure spatiale prononcée (verticale et horizontale), qui comprend un grand nombre d'arbres matures, d'arbustes, de plantes herbacées, de sous-bois des espèces principales et associées, ainsi que des mousses et des lichens.

La structure verticale de la forêt est caractérisée par la répartition des différentes formes végétales le long de la hauteur, tandis que l'horizontale reflète la répartition des différentes espèces végétales dans le plan horizontal. Outre un grand nombre de plantes, il existe dans la forêt un grand nombre d'espèces différentes sans (c) vertébrés, des millions d'organismes du sol, de nombreux insectes, oiseaux et animaux. Tous ensemble forment un système écologique dans lequel chaque plante et animal remplit une fonction écologique spécifique, participant au cycle de divers éléments chimiques.

Sous l'influence de facteurs environnementaux externes (lumière, température, humidité, vent, courants, diverses formes d'activité humaine intelligente, etc.), certains changements se produisent dans l'écosystème forestier, qui, en règle générale, n'a pas un impact net et destructeur nature et n'entraînent pas de déséquilibre dans l'écosystème. Cependant, l'impact fortement croissant des activités humaines déraisonnables conduit de plus en plus souvent à une violation de l'équilibre écologique, qui se traduit par des changements et des conséquences brusques et catastrophiques. Ainsi, à l'été 2008 sur le territoire de l'Ukraine occidentale dans la région des montagnes des Carpates, il y a eu la plus grande inondation due à de nombreuses précipitations. En conséquence, environ 40 000 maisons ont été inondées, près de 700 km de routes ont été emportés, plus de trois cents ponts ont été détruits [2].

L'une des raisons des inondations à grande échelle est la déforestation sur les pentes des montagnes des Carpates, lorsqu'une partie importante du couvert forestier a été abattue pendant près de 40 ans [3].

Le fait est que la forêt joue un rôle important de régulation de l'eau, qui consiste à ralentir le ruissellement de surface des eaux de fonte et de pluie, en en transférant une partie au sol, réduisant ainsi la force destructrice des crues et des inondations, et alimentant ainsi les eaux souterraines. Lorsque la pluie tombe, les cimes et les troncs des arbres retiennent une partie de l'humidité, ce qui permet à l'eau d'être absorbée dans la litière forestière progressivement, plutôt que spontanément. La litière forestière retient l'humidité et, au fil du temps, la transmet aux rivières et aux eaux souterraines, et une partie de l'humidité est utilisée pour nourrir les plantes. Dans un terrain découvert (par exemple, une abattage), l'eau de pluie tombe entièrement à la surface de la terre et n'a pas le temps d'être absorbée, puisque la perméabilité à l'eau de la litière forestière est plus élevée qu'en terrain découvert, ce qui conduit à la écoulement de la majeure partie de l'eau de la surface dans une dépression ou un cours d'eau de surface (ruisseau, rivière). Parfois, une zone ouverte ne permet pas du tout à l'eau de passer et elle s'écoule complètement, formant un puissant jet d'eau. La forêt joue un rôle important dans la répartition des précipitations hivernales et lors du dégel au printemps. Dans les zones ouvertes, le manteau neigeux se fixe un peu plus tard qu'en forêt en raison des dégels fréquents et est inégalement réparti en raison des vents soufflants. Dans les forêts, la neige est répartie uniformément, ce qui est associé à un changement du régime des vents dans la couche de surface. En général, plus de neige s'accumule dans les zones ouvertes que dans les forêts. Au printemps, sous l'influence d'un puissant flux de rayonnement solaire, la fonte des neiges se produit, qui ne dépend pas seulement de ce facteur. Divers types de végétation et de relief jouent un rôle important dans ce processus. Une zone ouverte reçoit 100% du rayonnement solaire, et seulement une partie sous la canopée de tout peuplement d'arbres, par conséquent, la neige fond plus lentement dans les forêts. Par exemple, dans les clairières, la neige fond pendant 7 à 25 jours et dans une forêt d'épicéas et de sapins pendant 32 à 51 jours [4].

Le scientifique forestier national Aleksandr Alekseevich Molchanov a constaté que le coefficient de ruissellement printanier diminue fortement avec une augmentation du couvert forestier (de 0, 6-0, 9 sur une zone vallonnée sans arbres à un coefficient de 0, 09-0, 38 avec un couvert forestier de 40 %) [6].

Lorsqu'une forêt est abattue, la canopée des arbres est supprimée et le sol perd sa propriété de perméabilité à l'eau, ce qui entraîne une violation du régime hydrique des cours d'eau, tandis que le ruissellement de surface augmente et le processus de destruction des sols s'intensifie. Ainsi, la forêt joue un rôle important dans la régulation de l'écoulement uniforme de l'eau dans les cours d'eau, participe au cycle de l'eau et empêche la destruction des sols.

Une propriété tout aussi importante de la végétation est associée à la formation du climat de la planète. La forêt affecte des facteurs climatiques tels que le vent, la température, l'humidité, etc. Grâce au vent, les plantes sont pollinisées, les fruits et les graines se propagent, le processus d'évaporation de l'humidité de la surface des feuilles est amélioré et la forêt, à son tour, réduit la vitesse du vent dans la couche d'air de surface, régulant la température et l'humidité. La présence de plantations modifie le régime thermique dans les territoires adjacents. En été, l'air plus froid du massif verdoyant déplace l'air plus chaud et plus léger du territoire adjacent, abaissant la température de l'air dans ces zones. Le degré de diminution de la température de l'air dépend de l'espèce de plantation (de la transparence de la couronne, de la réflectivité des feuilles, de la hauteur et de l'âge), de la densité de plantation et d'un certain nombre d'autres caractéristiques. Les arbres à grandes feuilles sont les meilleurs défenseurs de l'énergie thermique. Ainsi, par exemple, le tremble transmet dans son feuillage 10 fois plus d'énergie que l'aubépine. En forêt, l'humidité de l'air augmente, car la surface d'évaporation des feuilles des arbres et des arbustes, les tiges d'herbe est 20 fois ou plus plus grande que la surface du sol occupée par ces plantes. Pendant un an, un hectare de forêt s'évapore dans l'air de 1 à 3 000 tonnes d'humidité, soit 20 à 70 % des précipitations atmosphériques. Par exemple, une augmentation du couvert forestier de 10 % peut entraîner une augmentation de la quantité de précipitations annuelles de 10 à 15 % [5]. De plus, environ 90 % de l'eau entrante s'évapore de la surface des feuilles, et seulement 10 % sont utilisées pour la nutrition des plantes. L'humidité de l'air dans la zone médiane d'une forêt ou d'un parc en été est de 16 à 36 % plus élevée que dans une cour de ville. Les espaces verts contribuent également à une augmentation de l'humidité de l'air dans les zones ouvertes adjacentes.

La forêt participe activement aux échanges gazeux, principalement en absorbant le dioxyde de carbone et en libérant de l'oxygène dans l'atmosphère. Ce phénomène naturel est appelé photosynthèse. Ainsi, un hectare de forêt absorbe 8 kg de dioxyde de carbone (H2CO3) par heure, qui sont émis par 200 personnes. Le degré d'absorption du dioxyde de carbone et le dégagement d'oxygène dépendent fortement du type de plantation. Ainsi, le peuplier de Berlin est 7 fois, le chêne pédonculé est 4,5 fois, le tilleul à grandes feuilles est 2,5 fois, et le pin sylvestre est 1,6 fois plus performant en termes d'échange gazeux que l'épicéa sylvestre.

La forêt joue également un rôle important dans le nettoyage de l'atmosphère de la poussière. Les plantes accumulent des particules de poussière à la surface des feuilles, des branches et des troncs. Dans ce cas, l'effet de l'accumulation est largement déterminé non seulement par la température, l'humidité et la vitesse du vent, mais aussi par les espèces de plantation. Ainsi, les conifères 30 fois, et le bouleau 2, 5 fois plus de poussière retient que le tremble. La teneur en poussière dans les parcs urbains et périurbains est 1,5 à 4 fois inférieure à celle de la zone industrielle. Des mesures ont montré que la poussière de l'air sous les arbres est de 20 à 40 % inférieure à celle des zones adjacentes ouvertes. Pendant la période active de la vie de la plante, un arbre adulte extrait de l'air: marronnier d'Inde - 16 kg, érable de Norvège - 28 kg, peuplier du Canada - 34 kg de poussière.

La forêt est également impliquée dans le nettoyage de l'air des impuretés gazeuses. L'air plus froid, créant des courants verticaux, et des vitesses de vent plus faibles dans la zone des espaces verts, contribuent au mouvement des impuretés gazeuses dans la haute atmosphère. Cela conduit à une diminution de leur nombre dans la zone des espaces verts de 15 à 60%. Différentes espèces d'arbres ont une résistance différente à la pollution atmosphérique tout en conservant leur capacité à capturer les impuretés toxiques de l'atmosphère. Ainsi, l'acacia blanc capte les composés soufrés et phénoliques de l'atmosphère, sans endommager gravement son feuillage. D'après (c), le suivi a montré que le dioxyde de soufre endommage gravement la végétation.

Près des usines chimiques, la surface des feuilles de tilleul, de bouleau et de chêne est brûlée de 75 à 100 % et celle du sorbier de 25 à 65 %. Les essences peu résistantes à la pollution atmosphérique sont: le marronnier d'Inde, l'érable de Norvège, l'épicéa et le pin commun, le sorbier, le lilas, l'acacia jaune, etc. Les plus résistantes sont: le peuplier noir, l'acacia blanc, le peuplier à grandes feuilles, l'érable de Pennsylvanie, le lierre commun.

Les plantes sécrètent des substances biologiquement actives (phytoncides), qui ont une activité physiologique élevée en petites quantités vis-à-vis de certains groupes d'organismes vivants. Les substances biologiquement actives tuent les bactéries pathogènes ou retardent le développement des micro-organismes. L'efficacité des substances biologiquement actives de différentes plantes n'est pas la même. Ainsi, le cèdre de l'Atlas provoque la mort des bactéries après 3 minutes de sécrétion, le cerisier des oiseaux - après 5 minutes, le cassis - après 10 minutes, le laurier - après 15 minutes.

La participation des zones forestières est également importante pour réduire le niveau de bruit des autoroutes de transport et des entreprises. Les cimes des arbres à feuilles caduques absorbent 26 % de l'énergie sonore incidente, réfléchissent et dissipent 74 %. Deux rangées de tilleul peuvent réduire le niveau sonore de 2,5 à 6 fois, selon la largeur de la bande de plantation sans feuillage et de 7, 7 à 13 fois, lorsque les plantes étaient à feuillage. Le degré d'isolation acoustique dépend de l'essence, de la hauteur et du mode de plantation des arbres et arbustes. Le bruit au plus fort de la croissance humaine dans une rue constituée d'immeubles de grande hauteur dépourvue d'espaces verts est 5 fois plus élevé que dans la même rue bordée d'arbres en raison du reflet du bruit de la circulation en mouvement depuis les murs des bâtiments.

Ainsi, la forêt joue un rôle important sur la planète en maintenant des conditions favorables à l'existence de tous les organismes vivants, y compris l'homme. La forêt, en tant qu'écosystème naturel, participe à la formation du climat et des sédiments, maintient la composition gazeuse de l'atmosphère, fournit un foyer et de la nourriture à de nombreuses espèces et formes de plantes et d'animaux. Cependant, il existe aujourd'hui un grave problème de conservation des forêts.

La majeure partie des écosystèmes forestiers se trouve dans des pays comme la Russie (809 millions d'hectares), le Brésil (520 millions d'hectares), le Canada (310 millions d'hectares), les États-Unis (304 millions d'hectares), la Chine (207 millions d'hectares), la République démocratique de le Congo (154 millions d'hectares) [8].

De plus, les plus précieuses pour le maintien de l'équilibre écologique de la planète sont la taïga et les forêts tropicales. Les forêts tropicales ont une diversité biologique assez élevée, qui contient jusqu'à 70-80% de tous les animaux et plantes connus de la science. Selon le Département d'État américain, la perte annuelle de forêts est égale à quatre superficies de la Suisse (41 284 km²) [9].

Pour représenter l'ampleur de la déforestation, cette superficie peut encore être comparée au territoire de la région de Moscou (44 379 km²). Les principales raisons du déclin des forêts sont la déforestation incontrôlée des terres agricoles - 65-70% et l'exploitation forestière - 19% (Fig. 7, 8, 9).

La plupart des pays tropicaux ont déjà perdu plus de la moitié de leurs forêts naturelles. Par exemple, aux Philippines, environ 80 % des forêts ont été défrichées, en Amérique centrale, la superficie forestière a diminué de 60 %. Dans des pays tropicaux comme l'Indonésie, la Thaïlande, la Malaisie, le Bangladesh, la Chine, le Sri Lanka, le Laos, le Nigeria, la Libye, la Guinée, le Ghana, la superficie forestière a diminué de 50 % [9].

En résumé, on peut dire que la préservation et l'augmentation de la superficie des écosystèmes forestiers est la tâche la plus importante de l'humanité, dont l'accomplissement assurera sa survie dans un environnement naturel favorable. Sinon, l'humanité ne survivra tout simplement pas, car seul le développement harmonieux de la civilisation terrestre avec la nature donne une chance à la vie et au développement de l'humanité dans son ensemble.

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