Лесная экосистема достигает относительной устойчивости (климакса), когда ее биологическое сообщество приходит в равновесие с окружающей средой в течение длительного промежутка времени.
Лесная экосистема постоянно меняется во времени: есть суточные, сезонные, годичные и иные изменения, определяемые циклами активности организмов и популяций, сменой погодных условий, эволюцией.
Динамика лесных экосистем проявляется в зональности и высотной поясности растительности (северная тайга, например, резко отличается от южной), а также дифференциации насаждений.
Существуют критерии устойчивости лесных экосистем (Стороженко В.Г.,1991):
- динамическое равновесие между растительностью, грибами, животными, микроорганизмами, климатом, рельефом, почвой;
- неизменность состава эдификаторов в течение нескольких поколений автотрофов;
- сложность возрастного, горизонтального и вертикального структурного строения сообществ;
- баланс восстановительного и деструктивного процессов;
- постоянство восстановительного и деструктивного процессов;
- постоянство состава и количество зообиоты (с балансом видов по трофическим уровням);
- постоянство сукцессионных процессов;
- наличие микоценоза – сообщества грибов (в том числе дереворазрушающих).
Проявлением неустойчивости лесных экосистем выступает монокультура (культуры чистых насаждений, лесные полосы из одной породы).
Биохимические циклы в лесной экосистеме отличаются своими особенностями. Главная из них заключается в том, что устойчивые лесные экосистемы способны поглощать атмосферные антропогенные загрязнения, причем как газообразные (диоксид углерода, оксиды азота, диоксид серы и др.), так и твердые (тяжелые металлы, пыль и пр.) Леса способны поглощать из атмосферы и длительно хранить огромное количество углерода, серы, азота, свинца, и иных загрязнителей. При этом, участвуя в метаболических процессах, атмосферные примеси утилизируются.
Лесные насаждения вдоль транспортных путей накапливают не только тяжелые металлы, но и радионуклиды, переносящиеся на пылинках, которые оседают в кронах деревьев и накапливаются в лесной подстилке и верхних горизонтах почв.
При нарастании запасов древесины происходит длительное (навеки) закрепление в лесной экосистеме диоксида углерода (СО2) из атмосферного воздуха. В среднем за год леса России «консервируют» около 650 млн. т СО2 (Синицин С.Г., 1993). Регулирование углеродного баланса проводят лесохозяйственными мероприятиями (рубки и т.п.).
Вырубка лесов и особенно сжигание древесины приводит к некомпенсированному выделению в атмосферу диоксида углерода (СО2), образующегося за счет окисления как углерода самой древесины, так и углерода накопленного в лесной почве. Это приводит к возрастанию содержания диоксида углерода (СО2) в атмосфере и развитию парникового эффекта.