Среди работников леса, и даже в лесной научной среде, широко распространен миф о том, что лес, достигнув возраста спелости, практически перестает поглощать углекислый газ и выделять кислород, и теряет свою роль в поддержании должного баланса этих двух газов в атмосфере Земли. Из этого иногда делается такой радикальный вывод, что старые леса, даже дикие, уже не играют большой роли как "легкие Земли", и чтобы эту роль им вернуть - надо их вырубить и заменить молодыми.
Этот миф далек от реальности, особенно если речь идет о лесах северных стран (таежных и близких к ним). Старый лес, растущий на минеральной почве (не на торфянике), рано или поздно в процессе своего развития действительно достигает такого состояния, при котором связывание углекислого газа в процессе фотосинтеза уравновешивается его выделением при дыхании живых организмов и разложении мертвого органического вещества. С кислородом происходит то же самое, поскольку поглощение или высвобождение лесной экосистемой одной молекулы углекислого газа из атмосферы соответствует высвобождению или поглощению одной молекулы кислорода. Но это равновесие наступает не тогда, когда древостой достигает возраста хозяйственной спелости, а на столетия позже, а если лес растет на торфянике или торфянистой почве - то не достигается вовсе.
Связано это с тем, что поглощение или выделение лесом углекислого газа (и, соответственно, выделение или поглощение кислорода) пропорционально накоплению или сокращению количества углерода, запасенного в составе органических веществ всей лесной экосистемы, а не одного только древостоя. В процессе развития лесной экосистемы органическое вещество накапливается и сохраняется не только в живых растениях (в лесу - в основном в деревьях) и других организмах, но и в их медленно разлагающихся остатках (в лесу - в основном в сухостойных деревьях и валеже), в лесной подстилке и почве. Органическое вещество образуется только живыми зелеными растениями, но по мере отмирания или поедания этих растений переходит в другие компоненты лесных экосистем и накапливается в них, постепенно трансформируясь и разлагаясь.
В таежных лесах порядка двух третей запасенного экосистемой органического вещества приходится на мертвое вещество, накопленное в почве и на ее поверхности, причем, как правило, чем дальше на север - тем доля такого вещества выше.
Накопление органического вещества в разных компонентах лесной экосистемы в ходе ее развития происходит совершенно по-разному, и, соответственно, в совершенно разное время эти компоненты достигают стадии равновесия, на которой поступление новых порций органики уравновешивается разложением старых. В простейшем случае - если новый молодой лес развивается на свободном участке минеральной почвы, бедной мертвым органическим веществом - на ранних стадиях развития основная масса органического вещества накапливается в древесине живых деревьев. Постепенно скорость накопления органического вещества в живой части древостоя снижается - сначала за счет естественного самоизреживания, а потом и за счет смены поколений деревьев. В конце концов, хотя и не сразу (поскольку смена поколений деревьев в одновозрастном древостое часто происходит путем быстрого распада), в древостое устанавливается равновесие, при котором накопление органического вещества молодыми и здоровыми деревьями компенсируется гибелью старых и больных.
Однако, если лесная экосистема развивается сама по себе, без каких-то внешних воздействий (пожаров, рубок), при гибели старых деревьев накопленное ими органическое вещество не исчезает бесследно и не разлагается немедленно на углекислый газ, воду и минеральные вещества. Оно сохраняется сначала в сухостое, ветровальных и буреломных деревьях, потом - в их медленно разлагающихся остатках (валеже). Скорость разложения валежин сильно различается в зависимости от климатических условий местности, типа леса, породы и диаметра, и многих других обстоятельств. В лесах умеренного пояса крупные валежины могут разлагаться до стадии древесной трухи за одно-два десятилетия, а в лесах Севера тот же процесс может занимать до нескольких столетий. Постепенно связанный в валеже углерод высвобождается в виде углекислого газа, но этот процесс в естественных лесах происходит довольно медленно, и в старом диком северном лесу количество органического вещества в валеже может быть сравнимым с его запасами в древесине живых деревьев, или даже превосходить их. Равновесное количество органического вещества в мертвой древесине, накапливающейся в лесной экосистеме, достигается на многие десятки лет позже, чем в древесине живых деревьев.
Но и разложением отмерших деревьев до стадии древесной трухи дело не заканчивается. Труха эта, вместе с опадом хвои и листьев, всевозможными ветками, шишками и тому подобными органическими остатками, а также с живыми и отмирающими частями живого напочвенного покрова, образует лесную подстилку, в которой могут накапливаться огромные запасы органического вещества, также вполне сопоставимые с его запасами в живых деревьях, или даже большие. Лесная подстилка, постепенно разлагаясь и теряя часть запасенного в ней углерода, обогащает мертвым органическим веществом почву - причем это вещество может быть представлено уже очень устойчивыми соединениями, сохраняющимися в течение столетий и даже тысячелетий. Особенно большие запасы мертвого органического вещества в подстилке и почве накапливаются в лесах Севера, где полное разложение растительных остатков происходит или за очень большое время (на минеральных почвах), или не происходит вовсе (на торфяниках). Для достижения равновесия между поступлением нового органического вещества в лесную подстилку и почву и разложением старого могут требоваться столетия, а если лес растет на органической почве (торфянике), то такое равновесие и вовсе не достигается никогда.
Общее накопление или сокращение запасов органического вещества в лесной экосистеме в первом приближении определяется суммой всех вышеперечисленных процессов (кроме них, разумеется, есть и другие - перенос части органики животными и водой и другие, но их значение в большинстве случаев невелико). Если молодой лес развивается на месте старого (от которого сохраняются определенные запасы ранее накопленной органики в почве и на поверхности), если в лесу ведутся выборочные рубки, древостой повреждается вредителям, болезнями и ветром, торфяные почвы осушаются - все это вносит свои существенные поправки в общую картину накопления или сокращения органического вещества в лесной экосистеме. Но на главный вывод это принципиально не влияет: лесная экосистема в процессе своего развития достигает равновесия между поглощением углекислого газа при фотосинтезе и его выделением при дыхании гораздо (обычно - на столетия) позже, чем это равновесие достигается в отдельно взятом древостое. А в таежных ландшафтах, в состав которых практически всегда входит то или иное количество лесов на торфяниках и безлесных болот, это равновесие в условиях межледниковья и при отсутствии катастрофических внешних воздействий не достигается никогда.