Открытое море и лес являются крайними полюсами экосистем в биосфере в отношении биомассы и относительной роли физической и биологической регуляции.
Упорядоченная и подчас длительная экологическая сукцессия характеризуется травянистыми растениями, часто подготавливающими путь для деревьев. Поэтому в любом лесном районе можно встретить разнообразную растительность, которая представляет фазы сукцессии и приспособлений к различным почвам и условиям их увлажненности. Так как размах температур, при которых могут развиваться леса, чрезвычайно широк, последовательное чередование лесных типов сменяет друг друга в направлении с севера на юг. Влажность является более важным фактором для древесной растительности, однако леса встречаются на довольно обширном градиенте от сухих до чрезвычайно влажных мест.
Рисунок изображает три совершенно разных типа лесов в направлении с севера на юг. Самые северные леса, образующие пояс сразу к югу от пояса тундры, представлены вечнозелеными хвойными деревьями р. Picea (ель) и Abies (пихта); видовое разнообразие невелико, один или два вида образуют подчас древостой. Лиственные леса характерны для более южных районов с большей влажностью и умеренной температурой; эти леса имеют ярко выраженную стратификацию и большее видовое разнообразие. Сосны (р. Pinus) встречаются как в районах северных хвойных лесов, так и в лиственных лесах умеренного пояса. Третий тип: тропические леса, от районов широколистных вечнозеленых влажных лесов с обильными осадками, равномерно распределенными на протяжении всего годового цикла, до тропических лесов, которые сбрасывают листья во время засухи. Особенно характерны для тропических лесов две жизненные формы: это вьющиеся растения (лианы) и эпифиты (растения, поселяющиеся на деревьях); в северных лесах эти жизненные формы редки, и лишь в тропиках они играют заметную роль в биологической структуре экосистемы. Видовое разнообразие достигает максимума во влажных тропических лесах, где на площади в несколько гектаров можно встретить больше видов растений и насекомых, чем во всей флоре и фауне Европы.
Чаппараль считается пожарным типом, у которого в природе наблюдается частая подверженность огню и приспособленность к этому фактору. Леса с умеренной влажностью, например, такие, как находящиеся вдоль побережья от Северной Калифорнии до штата Вашингтон, не дают столь большого видового разнообразия, как тропические леса, но отдельные деревья и общий объем древесины могут быть больше.
Удобным местом, где можно наблюдать образцы лесов в зависимости от климата и почвы, считается заповедник Грейт — Смоки — Моунтенс, расположенный вдоль границы штатов Теннесси и Северная Каролина. Высотное изменение воспроизводит изменение температуры с севера на юг, а распределение долин и гребней гор создает градиент влажности почвы на любой данной высоте. Если держаться уровня моря, надо проехать много сотен километров, чтобы обозреть разнообразие климатов, которое можно встретить на небольшом географическом участке в горах Смоки. Структуру растительности по ходу градиентов лучше всего наблюдать в мае и в начале июня, когда так замечательно проявляются флористические картины, но приспособление лесов к топографии местности и к климату может быть осознано в любое время года.
Леса в горах Смоки варьируют от открытых дубрав и северных сосновых массивов на более сухих теплых склонах на небольшой высоте до северных хвойных лесов из ели и пихты, растущих на холодных, влажных вершинах. Южные сосновые леса тянутся вверх по незащищенным хребтам, а северный тсуговый лес простирается вниз по защищенным ущельям, где влажность и местные температурные условия сходны с таковыми на больших высотах. Максимум видового разнообразия деревьев наблюдается в защищенных (сырых) участках, расположенных в середине температурного градиента.
Причина, по которой некоторые высокие защищенные склоны гор Смоки покрыты зарослями рододендрона или травой вместо деревьев, недостаточно выяснена. Эти «плешины» не являются альпийскими тундрами, так как высота местности недостаточна для образования настоящих безлесных зон. Какова бы ни была причина (возможно, пожар) их первичного поселения, кустарниковое сообщество теперь хорошо обосновалось, что не дает доступа лесной растительности. В этой обстановке можно наблюдать, как целые сообщества, наряду с отдельными особями в них, конкурируют друг с другом. Конечный исход может зависеть от некоторых таких событий, как пожар или буря, которые могут решить исход дела в пользу той или другой экологической системы.
Добыча древесины и лесоводческая практика проходят в две фазы. Первая фаза — сбор чистой продукции, накапливающейся в виде древесины на протяжении многих лет. Когда накопленный рост прошлого уже использован, человек должен приспособить лесоводческую практику к тому, чтобы не рубить леса больше, чем его ежегодно вырастает, если он вообще в дальнейшем рассчитывает на добычу древесины. На северо-западе Соединенных Штатов лесное хозяйство еще переживает первую фазу: ежегодная добыча леса в этом районе почти вдвое превышает годичный прирост. В противоположность этому вторая фаза уже достигнута на юго-востоке Соединенных Штатов. Большая часть старых лесов уже сведена; в итоге лесное хозяйство в основном имеет дело с молодыми лесами, в которых вырубка теперь уравновешивается годовым приростом. Хоть и годовая чистая продукция в молодом лесу часто выше, чем в старом, качество древесины для использования в виде пиломатериалов недостаточно высоко, поскольку древесина быстро растущих молодых деревьев не столь плотна, как древесина медленно растущих старых деревьев. Как и во многих других случаях конечной целью прикладной науки должен быть некоторый компромисс между количеством и качеством.
Человеческая цивилизация пока что достигла вершины своего развития в областях с умеренным климатом, первично покрытых лесом и степями. В итоге большинство лесов и степей умеренного пояса было существенно изменено по сравнению с их первобытным состоянием, но основная сущность этих экосистем отнюдь не изменилась. Человек фактически стремится скомбинировать черты как степей, так и лесов, создав свое окружение, которое можно назвать «опушкой леса». В самом деле, если человек поселяется в степи, он выращивает деревья вокруг своих домов, городов и ферм, в итоге чего участки леса распространяются в такие места, где до сих пор не было никаких деревьев. Сходным образом, поселяясь в лесу, он замещает большую часть лугами и пахотными землями, оставляя небольшие участки первичного леса вокруг ферм и поселков. В результате многие мелкие растения и животные, первоначально жившие как в лесу, так и в степи, приспосабливаются и процветают в близком общении с человеком и с домашними или разводимыми видами. Например, американская малиновка, в прошлом лесная птица, так хорошо приспособилась к опушкам лесных посадок, что не только увеличила численность, но и расширила ареал своего распространения. Большинство туземных видов, сохранившихся в районах, густо заселенных человеком, стали полезными членами экосистемы «опушки леса», созданной человеком, но некоторые сделались вредителями.
Если мы рассматриваем пахотные участки и пастбища как измененные степи первичных типов сукцессии, тогда можно сказать, что человек в отношении пищи связан со степью, но любит жить и развлекаться под покровом леса. Рискуя слишком упростить картину, следует сказать, что человек наряду с другими гетеротрофами ландшафта требует от окружающей природы двух вещей: «продукции» и «укрытия». Однако в отличие от более примитивных организмов он к тому же испытывает эстетическое наслаждение, любуясь красотами природы. Леса дают человечеству не только удовлетворение этих трех потребностей. Во многих случаях денежная ценность древесины, если лес сводится сразу, во много раз меньше, чем ценность девственного леса, который обеспечивает отдых, защиту водоемов, место для жилья и т. д. в дополнение к умеренной и рациональной рубке леса.