Как часто мы задумываемся над тем, какую роль в нашей жизни играют леса? Что представляет собой лес? Какие экологические функции он выполняет? В этой статье попробуем ответить на эти и многие другие вопросы, связанные с лесом как природной экосистемой.
Лес представляет сочетание древесной, кустарниковой и травянистой растительности, произрастающей на твёрдой поверхности планеты, включая животных, микроорганизмов и других составляющих природной среды (почвы, водоёмы и реки, воздушная оболочка) биологически взаимосвязанных между собой. Главными свойствами лесов служат площадь и запасы древесины на корню. Леса произрастают на всех материках, кроме Антарктиды и занимают около 31% поверхности суши. Общая площадь лесного фонда планеты составляет 4 млрд. гектаров, а запасы древесины на корню 527 203 млн. м3.
Рис.1 Карта лесной растительности планеты
Лес – это сложноорганизованная саморегулирующаяся экосистема, в которой постоянно осуществляется круговорот веществ (азота, фосфора, кислорода, воды и др.) и потоков энергии между всеми типами и формами организмов. Все растения приспособлены друг другу, а также к животным организмам, и наоборот, все животные организмы приспособлены к растительным организмам. Они не могут существовать друг без друга. Каждый участок леса имеет выраженную пространственную структуру (вертикальную и горизонтальную), которая включает большое количество взрослых деревьев, кустарников, травянистых растений, подрост основной и сопутствующей породы, а так же мхи и лишайники.
Рис. 2 Вертикальная структура леса
Вертикальная структура леса характеризуется распределением различных форм растений по высоте, а горизонтальная отражает распределение разных видов растений в горизонтальной плоскости. Наряду с большим количеством растений, в лесу огромное количество различных видов без(с)позвоночных, миллионы почвенных организмов, многочисленны насекомые, птицы и звери. Все они вместе образуют экологическую систему, в которой каждое растение и животное выполняет конкретную экологическую функцию, участвуя в круговороте различных химических элементов.
Под воздействием внешних экологических факторов (свет, температура, влага, ветер, течения, различные формы разумной человеческой деятельности и др.) происходят те или иные изменения в лесной экосистеме, которые, как правило, не носят резкого и разрушающего характера, и не приводит к нарушению равновесия в экосистеме. Однако сильно возрастающее воздействие неразумной человеческой деятельности всё чаще и чаще приводит к нарушению экологического равновесия, что выражается в резких и катастрофических изменениях и последствиях. Так, летом 2008 г. на территории Западной Украины в районе гор Карпат, произошло крупнейшее наводнение из-за многочисленных осадков. В результате было затоплено около 40 тыс. домов, размыто почти 700 км дорог, разрушено более трёх сотен мостов .
Одной из причин масштабного наводнения называется вырубка лесов на склонах Карпатских гор, когда на протяжении почти 40 лет была вырублена значительная часть лесного покрова .
Рис.3 Наводнение в районе Карпат, 2008 г. (Западная Украина)
Рис.4 Вырубка лесов в Карпатах
Дело в том, что лес выполняет важную водорегулирующую роль, которая заключается в замедлении поверхностного стока талых и дождевых вод, переводя часть его в землю, уменьшая тем самым разрушительную силу паводков и половодий и, питая тем самым подземные воды. При выпадении дождя кроны и стволы деревьев задерживают часть влаги, что позволяет воде впитываться в лесную подстилку постепенно, а не стихийно. Лесная подстилка удерживает влагу и со временем отдаёт её рекам и подземным водам, а ещё часть влаги используется для питания растений. На открытом участке (например, вырубка) дождевая вода целиком попадает на поверхность земли и не успевает впитываться, так как водопроницаемость лесной подстилки выше, чем на открытом участке, что приводит к стоку большей части воды с поверхности в западину или поверхностный водоток (ручей, река). Иногда открытый участок не пропускает воду вообще и та полностью стекает, образуя мощный поток воды. Немаловажную роль играет лес в распределении зимних осадков и при таянии весной. На открытых участках снежный покров закрепляется немного позже по сравнению с лесом из-за частых оттепелей и распределяется неравномерно по причине дующих ветров. В лесах снег распределяется равномерно, что связано с изменением ветрового режима в приземном слое. В целом на открытых участках снега накапливается больше чем в лесу. Весной под воздействием мощного потока солнечного излучения происходит снеготаяние, которое зависит не только от этого фактора. Различные типы растительности и рельеф играют немаловажную роль в этом процессе. На открытый участок приходит 100% солнечного излучения, а под полог любого древостоя только часть, поэтому снег тает в лесах медленнее. Например, на вырубках снег тает 7-25 дней, а в елово-пихтовом лесу 32-51 день .
Отечественный лесовед Молчанов Александр Алексеевич установил, что коэффициент весеннего стока резко уменьшается с увеличением лесистости (с 0,6-0,9 на безлесой холмистости территории до коэффициента 0,09-0,38 при лесистости 40%) .
При вырубке леса происходит удаление древесного полога и почва утрачивает свойство водопроницаемости, что приводит к нарушению водного режима водотоков, при этом увеличивается поверхностный сток и усиливается процесс разрушения почв. Таким образом, лес выполняет важную роль по регулированию равномерного поступления воды в водотоки, участвует в круговороте воды, препятствует разрушению почв.
Не менее важная по значению свойство растительности связанна с климатообразованием планеты. Лес влияет на такие климатические факторы, как ветер, температуру, влажность и др. Благодаря ветру происходит опыление растений, распространение плодов и семян, усиливается процесс испарения влаги с поверхности листа, а лес в свою очередь уменьшает скорость ветра в приземном слое воздуха, регулируя температуру и влажность. Наличие насаждений изменяет тепловой режим и на прилегающих территориях. Летом более холодный воздух зелёного массива вытесняет более тёплый и лёгкий воздух прилегающей территории, понижая температуру воздуха на этих участках. Степень понижения температуры воздуха зависит от породы насаждения (от прозрачности кроны, отражающей способности листьев, высоты и возраста), от густоты посадки и ряда других характеристик. Крупнолистные деревья являются лучшими защитниками от тепловой энергии. Так, например, осина пропускает через свою листву в 10 раз больше энергии, чем боярышник. В лесу влажность воздуха увеличивается, так как испаряющая поверхность листьев деревьев и кустарников, стеблей трав в 20 и более раз больше площади почвы, занимаемой этими растениями. За год гектар леса испаряет в воздух 1-3,5 тыс. т влаги, что составляет 20-70% атмосферных осадков. Например, увеличение лесистости на 10% может привести к возрастанию суммы годовых осадков на 10-15% . Кроме того, с поверхности листьев испаряется около 90% поступающей воды и лишь 10% идёт на питание растений. Влажность воздуха в средней полосе в лесу или парке летом на 16-36% бывает выше, чем в городском дворе. Зелёные насаждения способствуют и увеличению влажности воздуха на прилегающих открытых территориях.
Рис. 5 Климатические пояса планеты.
Лес принимает деятельное участие в газообмене, в первую очередь, поглощая углекислый газ и выделяя в атмосферу кислород. Это природное явление получило название фотосинтез. Так, гектар леса поглощает в час 8 кг углекислоты (H2CO3), которые выделяют 200 человек. Степень поглощения углекислоты и выделения кислорода сильно зависит от породы насаждений. Так, тополь берлинский в 7 раз, дуб черешчатый в 4,5 раза, липа крупнолистная – в 2,5 раза, а сосна обыкновенная в 1,6 раза эффективнее по газообмену ели обыкновенной.
Рис. 6 Фотосинтез растений
Существенная роль принадлежит лесу и в очистке атмосферы от пыли. Растения скапливают на поверхностях листьев, ветках и стволах пылевые частицы. При этом действие накопления в сильной степени определяется не только температурой, влажностью и скоростью ветра, но и породой насаждений. Так, хвойные породы в 30 раз, а берёза в 2,5 раза больше задерживает пыли, чем осина. Запылённость городских и пригородных парков в 1,5-4 раза ниже, чем в промышленной зоне. Измерения показали, что запылённость воздуха под деревьями на 20-40% ниже, чем на открытых рядом расположенных площадках. За деятельный период жизнедеятельности растения одно взрослое дерево выводит из воздуха: каштан конский – 16 кг, клён остролистый – 28 кг, тополь канадский – 34 кг пыли.
Лес также участвует в очистке воздуха от газообразных примесей. Более холодный воздух, создающий вертикальные потоки, и меньшие скорости ветра в районе зелёных насаждений, способствуют перемещению газообразных примесей в верхние слои атмосферы. Это приводит к уменьшению их количества в зоне зелёных насаждений на 15-60%. Разные породы деревьев обладают разной устойчивостью к атмосферным загрязнениям при сохранении своей способности улавливать из атмосферы ядовитые примеси. Так, белая акация улавливает из атмосферы соединения серы и фенола, не сильно повреждая при этом свою листву. Из(с)следования показали, что сернистый газ сильно повреждает растительность.
Вблизи химических комбинатов поверхность листьев у липы, берёзы и дуба бывает сожжена на 75-100%, а рябины – на 25-65%. Нестойкими породами деревьев к атмосферным загрязнениям являются: каштан конский, клён остролистый, ель и сосна обыкновенные, рябина, сирень, акация жёлтая и др. Наиболее стойкими являются: осокорь, белая акация, тополь крупнолистный, клён пенсильванский, плющ обыкновенный.
Растения выделяют биологически активные вещества (фитонциды), которые обладают высокой физиологической деятельностью при небольших количествах по отношению к определённым группам живых организмов. Биологически активные вещества убивают болезнетворные бактерии или задерживают развитие микроорганизмов. Эффективность биологически активных веществ различных растений неодинакова. Так, кедр атласский через 3 мин выделений вызывает гибель бактерий, черёмуха обыкновенная – через 5 мин, смородина чёрная – через 10 мин, лавр благородный – через 15 мин.
Велико участие лесных территорий и в снижении уровня шума от транспортных магистралей и предприятий. Кроны лиственных деревьев поглощают 26% падающей звуковой энергии, а отражают и рассеивают 74%. Два ряда липы способны уменьшить уровень шума в 2,5-6 раз в зависимости от ширины полосы посадки без листвы и в 7,7-13 раз, когда растения были с листвой. Степень звукоизоляции зависит от породы, высоты и схемы посадки деревьев и кустарников. Шум на высоте человеческого роста на застроенной высокими домами улице лишенной зелёных насаждений в 5 раз превышает на этой же улице, обсаженной деревьями за счёт отражения шума движущегося транспорта от стен зданий.
Таким образом, лес играет важную роль на планете по поддержанию благоприятных условий существования всех живых организмов, в том числе и человека. Лес как природная экосистема участвует в климатообразовании и осадкообразовании, поддерживает газовый состав атмосферы, даёт дом и пищу для многих видов и форм растений и животных. Однако на сегодняшний день существует серьёзная проблема сохранения лесов.
Основная часть лесных экосистем приходится на такие страны как Россия (809 млн. га), Бразилия (520 млн. га), Канада (310 млн. га), США (304 млн. га), Китай (207 млн. га), Демократическая республика Конго (154 млн. га) .
Причем наиболее ценными для поддержания экологического равновесия на планете являются таёжные и тропические леса. Тропические леса обладают достаточно высоким биологическим разнообразием, которые содержат до 70-80% всех известных науке животных и растений. По оценке Госдепартамента США потери лесов ежегодно составляют равными четырём площадям Швейцарии (41 284 км²) .
Для того, чтобы представить масштабы вырубки лесов эту площадь можно ещё сравнить с территорией Московской области (44 379 км²). Главными причинами сокращения лесов являются неконтролируемая вырубка леса под сельскохозяйственные угодья – 65-70% и лесозаготовка – 19% (рис.7, 8, 9).
Рис.7 Участок леса, ранее расчищенный под плантации, Индонезия
Рис. 8 Выжигание джунглей для освобождения земли под посевные поля, южная Мексика
Рис. 9 Незаконная вырубка Розового дерева на острове Мадагаскар в Национальном парке Масоала
Большинство тропических стран уже сейчас утратили более половины своих естественных лесов. Например, на Филиппинах вырублено около 80% лесов, в Центральной Америке площадь лесов сократилась на 60%. В таких тропических странах как Индонезия, Таиланд, Малайзия, Бангладеш, Китай, Шри-Ланка, Лаос, Нигерия, Ливия, Гвинея, Гана площадь лесов сократилась на 50% .
Подводя итог, можно сказать, что сохранение и увеличение площади лесных экосистем является важнейшей задачей человечества, выполнение которой обеспечит ему выживание в благоприятной окружающей природной среде. Иначе человечеству просто не выжить, так как только гармоничное развитие земной цивилизации с природой даёт шанс на жизнь и развитие человечества в целом.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Автор : Вагина Людмила Геннадьевна, МБОУ «COШ №92», учитель начальных классов, г. Новокузнецк, Кемеровская областьЗанимательные вопросы о растениях с ответами для учеников начальной школы можно использовать в качестве подготовки к олимпиаде по окружающему миру, экологии. А также как дополнительный материал на уроках, вопросы викторины или выпуск познавательной газеты вместе с детьми.1. Какие растения могут жить без воды? (Таких растений нет)2. Дерево — чемпион Сибири по скорости роста? (Тополь)3. Как называются листья можжевельника? (Хвоя)4. Из какого дерева делают спички и почему? (Осина, мало смолистых веществ)5. Какие леса называют тайгой? (Хвойные с примесью березы и осины)6. Как размножаются цветковые растения? (Семенами, черенками, клубнями, отводками, усами, частями корня или корневища, луковицами)7. Растения, от которых люди плачут? (Лук, хрен)8. Какие особенности имеют растения тундры? (Низкорослые, с короткими корнями, коротким периодом цветения, очень медленным ростом)9. Растения, у которого лист с одной стороны гладкий, а с другой шершавый (Мать и мачеха, бодяк разнолистный)10. Какое растение цветет весной без листьев? (Мать — и — мачеха, прострел или сон - трава)11. Какого цвета ствол у осины? (Зеленого)12. Из каких растений получают сахар? (Сахарная свёкла, сахарный тростник, сахаристые георгины)13. Какое дерево в Кемеровской области цветет последним в году? (Липа в июле)14. Какой кустарник самый долговечный? (Можжевельник, до 1000 лет)15. Как называется сок медоносных растений? (Нектар)16. Как называется земляной орех (Арахис)17. Как называются листья хвойных растений? (Хвоя)18. Растения, из семян которых получают масла (Конопля, подсолнечник, маслины, облепиха, соя, хлопок, рапс и т. д.)19. Хвойное растение, шишки которого не свисают с веток, а подняты вверх (Пихта, лиственница)20. Растение, давшее название церковному празднику (Верба - вербное воскресение)21. Растения, носящие женские имена (Марьин корень, роза, вероника, лилия, анютины глазки, виктория и др.)22. Растения, носящие мужские имена (Иван — чай, василек, ванька — мокрый и др.)23. Какого цвета цветы у растения Иван-да-Марья? (Марья - желтые, Иван - сине-фиолетовые)24. Цветок жемчужина? (Маргаритка)25. Цветок солнца в Японии и Китае? (Хризантема)26. Цветок, который по преданию вырос из пылинки, упавший со звезды? (Астра - в переводе с латыни звезда)27. Какое растение сначала было ватой, а потом стало рубахой? (хлопок)28. Какое поле летом «снегом» покрыто? (хлопковое, одуванчиковый луг)29. Как можно записать словом в четыре буквы — «душистая трава»? (Сено, мята)30. Из семян какого растения научились делать молоко сосиски, конфеты, бензин и т. д.? (Соя)31. Какая ягода самая большая? (Тыква, арбуз)32. Как можно узнать по пню возраст дерева? (Сосчитать кольца на древесине)33. Почему заготовленные зимой дрова ценятся больше заготовленных летом? (Зимой дрова сухие)34. Растения, в названиях которых есть нота «до» (Водосбор, подорожник, донник, адонис, водокрас и т. д.)35. Какое дерево самое распространенное в лесах нашей страны? (Лиственница. Занимает большие площади в Восточной и Западной Сибири)36. Какая трава нашей страны вырастает выше деревьев? (хмель)37. Какое ядовитое растение носит название птичьего глаза? (Вороний глаз)38. Меняют ли вечнозеленые хвойные растения листья? (Да. Меняют в течение нескольких лет в зависимости от вида растения)39. Что образуется из бутона? (Цветок)40. Что образуется из цветка? (Плод)41. Какие приспособления есть у растений пустыни для обитания в жарком сухом климате? (Листья видоизменились в колючки или совсем отсутствуют; листья могут, быть узкими, сильно опушенными; длинные корни; стебли видоизменяются для выполнения функции запаса воды и фотосинтеза)42. Какие растения зимуют с листьями? (Хвойные)43. Хвойное листопадное дерево, сбрасывает листья на зиму? (Лиственница)44. Самое морозоустойчивое растение? (Лиственница)45. У какого растения самое длинное детство? (У пихты)46. Какое травянистое растение растет быстрее всех? (Бамбук)47. Цветок какого растения использовали придворные дамы французской королевы как украшение для своей прически? (Картофель)48. У каких растений золотой цветок дает белый пушок? (Одуванчик, мать — и — мачеха, осот)49. Самый страшный враг леса? (Пожар)50. Какое растение лучше других переносит пожары? (Баобаб)51. Растения, из которых получают ткань? (Хлопок, лен, конопля)52. У какого дерева лист желтеет первым? (Береза)53. Какой цветок четыре раза меняет свой цвет? (Медуница. Распускается розовым, через несколько дней становится пурпурным, потом фиолетовым, а когда отцветает - синеет)54. Какие сельскохозяйственные культуры самые распространенные в мире? (Зерновые)55. Какое растение жжется? (Крапива)56. Какая крапива не жжется? (Яснотка белая глухая крапива)57. Дерево лесов Южной Америки, из плодов которого получают масло, молоко, сахар, вино и многое другое? (Кокосовая пальма)58. Плоды, какого субтропического растения употребляют в пищу и для изготовления масла? (Маслины)59. Дерево пустыни — тонет в воде, при ударе разбивается как стекло (Саксаул)60. Самая высокая трава (Бамбук)61. Какое растение является самым мощным насосом? (Эвкалипт)62. «Королева» пустыни — держит голову в огне, а ноги в воде? (Финиковая пальма)63. Как называется обособленный от основного лесного массива участок, состоящий из одновозрастных деревьев? (Роща)64. Какое растение бегает? (Перекати - поле)65. Как называется сушеный виноград? (Изюм)66. Какие соцветия встречаются у злаков? (Сложный колос, метелка, початок)67. Как называется коллекция засушенных растений? (Гербарий)68. Как называется растение — никто не пугает, а вся дрожит? (Осина)69. Какие леса средней полосы испаряют больше всего воды? (Лиственные леса)70. Почему в рыхлой почве быстрее прорастают семена? (Росткам легче пробраться к солнцу, а корешкам к влаге)71. Почему сорное растение пастушья сумка так назвали? (Семена похожи на сумку пастуха)72. Какое дерево наших лесов называется «кормильцем», деревом — коровой? (Сосна сибирская)73. Как называется растение — в сенокос горька, а в мороз сладка? (Рябина)74. Какая ягода не боится снега? (Клюква, брусника, калина, рябина)75. Как называется самое музыкальное дерево? (Ель, так как из нее делают музыкальные инструменты)76. Какое дерево оставляет свой осенний наряд на зиму? (Дуб)77. В какое время года бывает листопад - хвоепад у ели? (ранней весной)78. Когда береза разбрасывает свои семена? (Зимой)79. Орехи какого дерева самые маленькие? (Ольхи, липы)80. Какое дерево в воде тонет, но не гниет? (Лиственница)81. На каком хвойном растении спеют «ягоды»? (Можжевельник - у него шишкоягоды, кипарис)82. Корни какой травы называют кошачьей радостью? (Валериана)83. Почему даже в ночь под праздник Ивана Купала люди не могут найти легендарный цветок папоротника? (Папоротники не цветут, так как размножаются спорами)84. Растет ли дерево зимой? (Нет, оно «спит»)85. Какие растения называются подснежниками? (Которые появляются ранней весной из — под снега; у них короткий цикл развития и начинается он под снегом)86. Какие цветы появляются самыми первыми? (Верба, мать — и - мачеха)87. Куда обращена «голова» подсолнуха в поддень? (К солнцу, т. е. на юг)88. Лист какого дерева украшает герб и флаг Канады? (Клён)89. Дерево, которое называют «легкими» города? (Тополь)90. У какого растения самые большие:— листья (Виктория амазонская, диаметр более 2 м)— цветы (Раффлезия Арнольда, диаметр 1 м, масса 6 кг)— плоды (Хлебное дерево из Юго-Восточной Азии, масса 6 кг)— семена (Сейшельская пальма, длина 0,5 м, масса 30 кг)91. Растения хищники наших мест (Росянка, пузырчатка)92. Какие растения самые:— высокие (Эвкалипт — 162 м)— толстые (Баобаб — до 50 м в обхвате)— длинные (Ротанговая пальма — 440 м)93. Какие растения считаются:— главным хлебом мира (Пшеница)— кормильцем Востока (Рис)— основным овощем мира (Капуста)94. Какие растения считают символом:— Мира (Олива)— Солнца (Лотос)— Неприступности (Эдельвейс)— Навязчивости (Лопух)95. Почему дуб чаще других деревьев подвергается воздействию молнии? Дуб называют «Перуновым деревом», почему? (Корневая система дуба уходит глубоко и достигает грунтовых вод, а вода является хорошим проводником тока. Молния обычно попадает в высокие предметы, в том числе и в дуб. Перун — бог грозы).96. Знаменитый Саксонский смешанный лес в Германии из-за вырубок в конце XVIII века пришел в упадок. Решили посадить только ель. Чтобы хвоя не пропадала даром, её из-под деревьев выгребали и убирали. Стечением времени ель не только перестала расти, но и стала погибать. В чем причина? (Опавшая листва после гниения возвращает почве питательные вещества взятые ранее. Удаление листвы из-под деревьев означает их полную потерю и, как следствие этого, снижение плодородия почв).97. В средней полосе России широко распространено одно лиственное дерево, в честь которого названо 3 города на евроазиатском континенте. Назовите дерево и города. (Липа — Липецк, Лейпциг, Лиепая)98. Какой кустарник способен изгонять крыс, мышей и тараканов? (Бузина)99. Какие деревья являются непревзойденными чемпионами по очистке воздуха от углекислого газа? (Одно дерево тополя с мая по сентябрь связывает 44 кг углекислого газа; дуб — 28 кг)100. Веточки какого дерева, поставленные воду, за короткое время очищают её от вредных бактерий, а вода эта долго стоит и не портится? (Рябина)101. Какое имя в древней Греции носила богиня плодородия и урожая? (Деметра)102. Какие деревья обладают фитонцидными свойствами? (Тополь, береза, сосна)103. Стоит дерево — цветом зелено. В этом дереве четыре угодья: первое — больным на здоровье, второе — от тьмы свет, третье — дряхлым пеленанье, четвертое — людям колодец. Что это? (Береза)104. Какое дерево называют «царем тайги»? (Кедр, сосна сибирская или кедровая)105. Какое растение имеет самые крупные плоды в мире? (Тыква)106. Какое овощное растение боится жары и ветра, холода и дождя? Это растение спасает от морской болезни, а в огне дает удушливый едкий дым? (Перец)107. Какое цветковое растение самое мелкое на Земле? (Вольфия бескорневая — около 1 мм)108. Какое цветковое растение самое мелкое в Кузбассе? (Ряска)Скачать >>
Метки к статье: Олимпиада, Начальные классы, Окружающий мир
Развиваясь и изменяясь, лес вносит в окружающую природу много различных перемен. Причины этих перемен могут быть естественные, независимые от человека, или вызванные человеком. Рассмотрим, как лес влияет на окружающую природу независимо от деятельности человека. Вот несколько примеров такого влияния. Влияние леса на окружающую природу.
Лес уравновешивает температуру воздуха
Каждому известно, что в жаркий летний день в лесу прохладней , чем в поле, а ночью, наоборот, теплее . Это объясняется тем, что на открытой местности днем нагревание почвы, а значит и воздуха идет быстрее, чем в лесу, защищенном от солнца кронами деревьев. Кроме того, кроны испаряют много влаги, а это также понижает температуру, так как на испарение тратится тепло. Наступила ночь - и открытая местность быстро отдала это тепло, а в лесу те же зеленые кроны уменьшают теплоотдачу. Известно, что когда по соседству возникают разные температуры, то происходит уравновешивание их. Точно так же влияет лес на прилегающие к нему местности с более высокой температурой, лес уравновешивает температуру воздуха . Вот почему в условиях избытка в поле тепла (при недостатке влаги) соседство леса будет благотворно влиять на развитие полевых культур. Таким образом, если в данной местности имеется достаточно большая зеленая площадь, она не может не оказывать влияния на климат в сторону его большей умеренности. Лесоводы считают, что результаты этого влияния будут значительнее, если зеленая площадь будет состоять из многих небольших участков, например в виде полезащитных лесных полос.Лес хранитель и регулятор вод
Очень большое значение имеет лес как хранитель и регулятор вод . Недаром есть пословица:лес и вода - брат и сестра.Вода постоянно находится в движении - в атмосфере, в почве.
Лес как хранитель и регулятор вод.
В почве текут подземные реки
, которые можно сравнить с морскими течениями, но движение их на много медленнее, чем движение воды в океане. Уровень их то повышается, то понижается. Мы видим эти перемены, когда наблюдаем, например, что ключ, вытекавший из земли в течение многих лет, стал иссякать, а то и вовсе исчез. Мы это замечаем и по колебаниям уровня воды в колодце.
Часто понижение подземных вод связано с обезлесением местности. Но иногда вырубка леса повышает уровень подземных рек и вызывает заболачивание обезлесенных участков.
Чем же обусловливается колебание этого уровня?
Делаем предположение, что причина - неравномерное выпадание атмосферных осадков. Конечно, количество осадков влияет на уровень подземных вод, но это временные колебания. Часто же наблюдается довольно устойчивое понижение уровня. Причиной такого оскудения вод является исчезновение лесов.
Атмосферные осадки
приходят к нам из мирового океана. Огромные массы воды, испаряющиеся с поверхности океанов, превращаются в водяные пары, и часть этой воды, в зависимости от рельефа местности и господствующих ветров, проливается на землю дождем, падает снегом, оседает в виде тумана, инея, изморози.
Ученые подсчитали, сколько влаги приходит с океана на ту или иную территорию. Так, в средней полосе Европейской части в год приносится с Северного Ледовитого и Атлантического океанов слой воды толщиной несколько больше 200 миллиметров. А фактически же осадков выпадает в среднем 484 миллиметра, то-есть примерно в 2,3 раза больше.
Откуда такое большое увеличение?
Лес увлажняет атмосферу
Оказывается, что причина увеличения - работа зеленых растений и прежде всего лесов. Выпавшая из атмосферы вода частично стекает снова в океан, частично впитывается в почву, пополняя запасы подземных вод, частично испаряется и снова уходит в атмосферу. Часть воды, впитавшейся в землю, усваивается зелеными растениями. Но лишь ничтожная частица из этого количества идет на построение органического вещества и участвует в жизненных процессах организма. Остальное испаряется листьями, то-есть снова попадает во влагооборот: снова выпадает дождем, снегом или в виде других осадков. Дерево действует как мощный насос. Итак, капелька воды, принесенная с облаком из океана на сушу, может несколько раз поступать в растения, испаряться и снова падать на землю. Благодаря этому почти в любом месте осадков выпадает на много больше, чем приносится влаги с океанов. И главная причина - леса. Больше лесов - больше в воздухе влаги .Образование болота
В лесу можно наблюдать, например, такое явление. Сосновый лес на неровной площади. Много деревьев недавно вырублено. И в западинках, еще поросших лесом, выступила вода. Постепенно она, поднимаясь выше, в течение некоторого времени затопляет деревья, образует болотце .
Сосны, оказавшиеся в воде, впоследствии гибнут: их корневая система, развивавшаяся в других условиях, не перенесет создавшейся большой влажности. Что же произошло?
Секрет прост: зеленый насос после вырубки многих деревьев ослабил свою работу. Уровень подземных вод поднялся там, где зеленый насос прекратил свою работу, и здесь вода выступила на поверхность.
Перестал работать насос, и это отразилось на влажности воздуха.
С гибелью леса установившийся водный подземный режим нарушился, а в результате нарушился и атмосферный. Если лесов вырублено много, то где-то меньше выпадет влаги.
Таковы последствия бесхозяйственной вырубки лесов.
Уменьшение зеленой площади влечет за собой и другие последствия. Обнаженная земля попадает под прямое действие солнца. Быстрее будут таять снега весной, быстрее побегут ручьи по еще нерастаявшей земле, быстрее и выше поднимется вода в реках, превратив их в бурные потоки. Меньше задержится влаги в почве и больше уйдет в моря, уровень подземных вод понизится.
Кто видел ручьи и речки в лесной местности, например в верховьях Печоры, Камы, тот знает, как полноводны и постоянны они в своем уровне в течение года. Зато уровень рек безлесных равнин, наоборот, очень непостоянен.
С исчезновением лесов нарушается, таким образом, круговорот воды и в земле, и на поверхности, и в воздухе. И все эти изменения - не на пользу народному хозяйству.
Лес в борьбе с ветрами
Велика сила ветра . Как таран, бьет он, когда достигает ураганной силы, крошит в песок твердые породы, и если он, вдобавок, сух, - иссушает все живое. Таковы суховеи, ветры с закаспийских пустынь и полупустынь. Даже жители центральной Европейской части иногда убеждаются в губительном действии этих ветров на растительность. Иное дело, когда такие ветры встречают зеленые щиты деревьев: они ослабляют силу удара, ветер становится менее иссушающим, а пройдя ряд таких препятствий или значительные лесные массивы, вовсе теряет свои губительные для растений свойства. Для борьбы с ветрами особенно хороши негустые лесные посадки . Ветер, встретив преграду, не поднимется над деревьями, а пройдет между ними, теряя свою силу. Поэтому наши лесоводы рекомендуют в местах, где заметно действие суховеев, высаживать неплотные, пропускающие ветер лесные защитные полосы, получившие название ажурных.
Песчаная акация - используется для борьбы с ветрами в лесных посадках.
Некоторые деревья и кустарники (например, песчаная акация, саксаул и другие) имеют большое значение для закрепления песков, борьбы с оврагами.
Деревья - лучшие санитары
Наконец, нельзя не напомнить об оздоровительном значении лесов, . Деревья - лучшие санитары . Они очищают воздух от пыли и других посторонних примесей. В местах посадок деревьев и кустарников воздух благодаря наличию в нем влаги и повышенному содержанию кислорода свеж и ароматен. Недаром озеленение является общенародным делом, принявшим широкие размеры. Лес является колоссальной материальной ценностью - каждому понятно значение его для промышленных строек, сельского хозяйства, строительства жилищ и т. д. Лес всегда был другом человека. Но, человек далеко не всегда был другом леса. Есть яркие примеры тяжелых последствий, которые вызывались неразумным уничтожением лесов в частных интересах. Так, в Месопотамии, в Малой Азии, в Древней Греции выкорчевывание лесов и превращение лесных площадей в пашни привело к изменению климата этих стран и резкому уменьшению плодородия. На острове Куба по склокам гор были уничтожены леса для разбивки кофейных плантаций. Это вызвало смыв плодородного слоя земли со склонов гор и превращение их в обнаженные скалы. Беспорядочная вырубка лесов, а главное - плохое их восстановление ведет к превращению миллионов гектаров плодородных земель в пустыни.
Вырубка леса - путь к превращению плодородных земель в пустыни.
С уничтожением леса значительно ухудшается климат, усиливаются ветры, вызывающие в сухое время страшные черные бури
.
Еще в царской России передовые русские ученые лесоводы и почвоведы В. В. Докучаев, Г. Ф. Морозов, Г. Н. Высоцкий и другие вложили много труда в изучение
Значение леса многообразно. Он положительно влияет на задержание атмосферных осадков, на распределение их по поверхности почвы, уменьшает испарение почвенной воды, способствует более равномерному поверхностному стоку атмосферных осадков, оказывает заметное влияние на уровень стояния грунтовых вод. Всем хорошо известна большая роль леса в социалистическом народном хозяйстве и в быту.
Задержание осадков пологом леса . Пологом леса задерживается значительное количество атмосферных осадков. В лесных насаждениях накапливается значительной толщины снеговой покров, мощность которого связана с составом насаждений: ельники накопляют наименьшее количество снега, сосняки больше и березняки еще больше; смешанные многоярусные насаждения дают более мощный слой снега, чем насаждения простые и одноярусные. Лес способствует продолжительности удержания снежного покрова, что также зависит от состава насаждения, препятствует сползанию снега со склонов, сдуванию его с открытых полей; все это обеспечивает более равномерное накопление запаса влаги почвой.
Испарение с поверхности почвы в лесу . Незадержанные пологом насаждения атмосферные осадки впитываются в почву и частично испаряются с ее поверхности. Испарение с поверхности в лесу в полтора-два раза меньше, чем с поверхности открытых мест. Это объясняется более пониженной температурой воздуха и почвы в лесу, более ослабленной силой ветра, чем на открытых местах, и наличием лесной подстилки, препятствующей испарению почвенной влаги. Поэтому испарение с поверхности лесных водоемов обычно незначительно и отличается постоянством; колебания воды в них как многолетнего, так и суточного уровня по сезонам невелики. Это делает лесные водоемы непересыхающими в засушливые годы, что имеет важное значение и для лесопарков.
Внутренний и поверхностный стоки воды в лесу . Проникнувшая сквозь полог насаждения атмосферная вода, достигнув почвы, частично впитывается в нее и подземным путем направляется затем в реку (внутренний сток), а частично стекает в реку непосредственно с поверхности почвы (поверхностный сток). Количество воды, даваемой поверхностным стоком, определяется площадью, ограниченною водораздельной линией, проходящей через возвышенные точки. Эта площадь называется водосбором или бассейном данной реки.
Размер среднего стока воды с бассейна называется коэффициентом стока; он выражается в процентах от средней многолетней суммы осадков и служит для оценки роли леса в водном режиме данной местности.
В лесных местностях средний коэффициент поверхностного стока незначителен (13%), тогда как на пахотных землях и на лугах он много больше (28-32%), а на выпасах, имеющих уплотненные почвы, достигает еще большей величины (49%).
Влажность почвы . Вода выпадающих осадков в значительном количестве расходуется на увлажнение почвы, пропитывая ее на значительную глубину.
В степной полосе в засушливые годы глубина увлажняемого слоя почвы уменьшается до 1-1,5 м, а во влажные увеличивается до 3-4 м.
В Московской области влажность почвы под хвойно-лиственными насаждениями уменьшалась, сравнительно с влажностью почвы под вырубками, на небольшую глубину даже в период засух 1938-1939 годов, не более чем на 0,8 м; на этой глубине обеспечение водой корневых систем происходит за счет поднятия запасов грунтовых вод из нижних горизонтов, не доходя иногда до самых верхних горизонтов.
Транспирация воды лесом . Атмосферные осадки, поступившие в почву, частью испаряются растениями, усиливая влагооборот. Процесс испарения растениями влаги называется растительной транспирацией. Способность к транспирации у разных пород древесных растений различна. Хвойные породы расходуют на транспирацию воды меньше, чем лиственные; колебания в количестве испаряемой воды по видам у хвойных также меньше, чем у лиственных. Однако засухоустойчивость многих степных пород - дуба, ильмовых, белой акации, клена, яблони, груши, шелковицы - не связана с меньшей способностью их к испарению, а объясняется глубокою корневою системою, способною использовать влагу глубоких горизонтов почвы.
Количество испаряемой воды находится в зависимости от степени светолюбия породы и связано с анатомическим строением листа; чем светолюбивее порода и, следовательно, чем сквозистее ее крона, тем более она испаряет воды. Например, прозрачная крона лиственницы испаряет большее количество влаги, чем породы с густою кроною (теневые).
По способности пород к испарению их можно расположить примерно в следующем нисходящем порядке: береза, ясень, дуб, клен остролистный, хвойные. Различия эти не имеют, однако, существенного значения при суждении об общей транспирации всего насаждения в целом. На процесс транспирации целого насаждения больше влияет размер неиспользованной насаждением почвенной влаги к концу предшествующего вегетационного периода (на 1 октября) и метеорологические условия предыдущих зимы и осени. Это означает, что то или иное количество осадков в данном году способно оказать влияние на расход воды насаждением лишь в следующем году, что резко отливает лес от поля, где колебания в запасах почвенной влаги сказываются на урожае того же года.
Недостаток почвенной влаги сказывается на уменьшении прироста деревьев. Для регулирования почвенной влаги в насаждениях их прореживают. При этом следует учитывать, что чрезмерное удаление деревьев при прореживании насаждения увеличивает сток воды, создает условия задернения почвы, в результате чего запасы почвенной влаги в насаждении могут оказаться даже меньшими, чем до его прореживания.
Влияние леса на уровень грунтовых вод . Под почвой насаждения находится так называемый грунт, подстилаемый водоупорными породами. На первом водонепроницаемом слое грунта скопляются просачивающиеся сквозь почву талые и дождевые воды, которые называются грунтовыми, а область распространения их под почвою - водоносным слоем.
В увлажненной почве почвенная вода опускается до соединения с водоносным слоем; при пересыхании почвы почвенная вода поднимается. Близкое к земной поверхности залегание грунтовых вод часто связано с заболачиванием почвы. В лесопарках необходимо принимать соответствующие меры для устранения заболоченности.
Колебания в мощности водоносного слоя зависят от количества выпадающих осадков, барометрического давления и сезонов года. Вследствие того, что изменчивость годового уровня грунтовых вод незначительна, обеспечивается равномерное питание водой рек, ручьев и водоемов.
Влияние влажности почвы на рост насаждений . Недостаток влаги в почве, так же как и избыток ее, сказываются на внешних признаках деревьев, растущих на таких почвах.
Временный недостаток почвенной влаги весною вызывает укорачивание годичных побегов, а летом - уменьшение ширины годичных колец и преждевременное засыхание листьев. При резком недостатке влаги деревья суховершинят. Временный недостаток почвенной влаги может вызвать физиологическую сухость почвы, т. е. такое состояние влажности почвы, когда расход влаги на усиленное испарение деревьями превышает поступление ее в почву, хотя абсолютное количество атмосферных осадков при этом и является достаточным. Это явление наблюдается при сильных ветрах и резком повышении температуры воздуха; оно вредно отражается на окраинных деревьях опушек и одиночных деревьях, оставляемых на лесосеках для их обсеменения.
Признаками постоянного недостатка почвенной влаги являются редкий древостой насаждения и низкорослость деревьев в нем, что наблюдается в полосе между лесом и степью.
Избыточная влажность почвы при недостатке в ней воздуха ведет к загниванию вертикальных корней и к усиленному развитию горизонтальных; это вызывает низкорослость деревьев и уменьшение их способности противостоять ветровалу. Избыточная влажность почвы наблюдается, главным образом, в северной средней частях СССР.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Роль воды в жизни леса. Вода играет важную роль в жизни древесных и кустарниковых пород, она растворяет минеральные вещества почвы, участвует в фотосинтезе, транспирации, является составной частью клетки. Основная часть влаги поглощается растениями из почвы. Вместе с водой растения потребляют минеральные питательные вещества, необходимые для жизни леса. Отдавая влагу через листовую поверхность, деревья регулируют свой температурный режим. Вода входит в состав клеток и тканей животных и растений, почвы, атмосферы, в зависимости от состояния и концентрации изменяет температуру воздуха и почвы, делает доступными для растений питательные вещества, ослабляет солнечную радиацию, усиливает или замедляет процессы роста и развития леса.
Виды осадков и их влияние на лес. В природе вода находится в твердом, жидком и газообразном состояниях. На долю Мирового океана приходится около 94% общих запасов влаги. Остальные 6% составляют льды, снега и пресная вода в реках, озерах, почве и атмосфере.
Основные источники влаги в лесу -- снег и дождь. Большая часть осадков стекает поверхностным стоком в реки, озера, моря, частично задерживаясь на поверхности почвы и растительности, а затем испаряется в атмосферу.
Влага, поглощенная корнями растений, используется на фотосинтез и транспирацию. Атмосферные осадки, которые проникают в глубь до водоупорного слоя, образуют горизонт грунтовых вод и стекают внутрипочвенным стоком в реки. Снег -- источник снабжения растений водой. Снежный покров предохраняет молодые растения от низких температур и механических повреждений, а почву от промерзания, обеспечивая тем самым проникновение талых вод в почву. Но зимние осадки могут оказывать на лес и отрицательное действие, вызывая снеголом к снеговал. Снег, задерживаясь на кронах, ломает сучья и вершины. От снеголома страдают главным образом молодые хвойные деревья (сосна, кедр) в возрасте жердняка. Снеговал бывает значителен при большой густоте древостоя и сомкнутости полога. Лиственные породы меньше повреждаются снеговалом, так как сбрасывают на зиму листья и имеют гибкие ветви. Выращивая смешанные хвойно-лиственные насаждения, своевременно изреживая перегущенные молодняки, осушая переувлажненные почвы, можно значительно снизить снеговал и снеголом.
Кроме дождя и снега, источниками влаги являются град, морось, ледяной дождь, роса, иней, изморозь, ожеледь.
Град-- ледяные ядра или кристаллы диаметром 0,5--2 см -- часто сопровождает ливневые дожди и вызывает градобой. От него нередко погибают посевы и посадки леса, обивается кора у деревьев.
Морось -- осадки, выпадающие из слоистых облаков или тумана в виде мелких капелек. Скорость их передвижения очень мала и незаметна на глаз. Проникая всюду, морось смачивает закрытые части кроны дерева, нижние части листьев и ветвей. Мелкие капельки мороси с растворенными в них частицами минеральных веществ -- дополнительное внекорневое питание леса через листья.
Ледяной дождь -- мелкие ледяные шарики диаметром 1-- 3 мм. Они образуются в результате замерзания капелек дождя при прохождении их через более холодные слои воздуха.
Ночью в редком лесу поверхность почвы остывает. Приземной слой воздуха охлаждается. Еще интенсивнее охлаждаются растения и листья деревьев. Если температура приземного слоя понизится н станет ниже точки росы, начинается конденсация водяных паров, и на шероховатой поверхности травянистой растительности и кронах деревьев образуется роса. Если конденсация происходит при отрицательной температуре, образуется иней -- мелкие ледяные кристаллики. Интенсивность образования росы и инея зависит от скорости движения ветра, влажности воздуха, температуры окружающего воздуха и других физических и метеорологических факторов. В течение ночи слой оседающей росы достигает 0,5 мм. Это дополнительная влага для растений. При конденсации паров выделяется скрытая теплота парообразования. Эта теплота препятствует дальнейшему охлаждению приземного слоя воздуха, предупреждая заморозки, наносящие большой ущерб лесокультурному делу.
Изморозь появляется на хвое, листве деревьев, кустарниковых и травянистых растениях. После сильных морозов деревья и кустарники сильно охлаждены. При резком повышении температуры воздуха на промерзших ветвях и хвое деревьев образуется значительная масса длинных ледяных игл, нитей, пластин чатых или призматических кристаллов. Изморозь служит дополнительным источником влаги для леса. В образовавшихся кристалликах льда оседает значительное количество аммиака и других нужных для растений веществ, которые при таянии попадают в почву. Однако изморозь может играть и отрицательную роль, когда ветви деревьев или их вершины обламываются под *ее тяжестью.
Ожеледь -- слой льда на поверхности ветвей и стволов. Образуется при резкой смене морозов оттепелью с дождливой погодой. На ветви, покрытые инеем, попадает влага и превращается в лед. Ожеледью чаще повреждаются насаждения с разомкнутым пологом.
Кроме того, страдают породы с негибкими ветвями (осина, сосна). В течение ночи на небольшом дереве сосны в возрасте 10--15 лет образуется до 180 кг льда. Ветви и вершины, не выдерживая тяжести льда, отламываются. Чтобы предупредить ожеледь, с наветренной стороны создают плотные опушки из устойчивых лиственных пород; формируют смешанные насаждения; повышают сомкнутость древесного полога, особенно на первых этапах жизни насаждений (20--40 лет).
Водный баланс. Распределение осадков в лесу -- водный баланс, т. е. соотношение выпавших осадков и суммы испарившейся влаги и стока, определяют по формуле Г. Н. Высоцкого:
0 = А+С+И+Т,
где О -- общее количество осадков, выпадающих на поверхность суши; А -- поверхностный сток (составляет 15--35% общего количества осадков в зависимости от склона, характера выпадающих осадков и насаждения); С -- подземный сток (15--35%); И -- физическое испарение с кроны и почвы (15--50%); Т -- транспирация, физиологическое испарение (20--40%).
Вода, потребляемая лесом. Вода, являясь наилучшим растворителем и обладая большой теплоемкостью, входит в состав клеток и тканей животных и растений. В молодых растениях ее количество достигает 90--95% их массы. В зависимости от концентрации воды в тканях растений меняется количество поглощаемой углекислоты. В стволах деревьев консервируется 0,5% энергии, 0,04% воды и 22,4% углекислоты. Максимальная ассимиляция происходит при оптимальном содержании влаги. На дыхание растений уходит 0,9% энергии, 0,08% воды и 45% углекислоты. Большая потеря воды растениями, ее недостаток отрицательно сказываются на фотосинтезе всех растений. Благодаря способности к фотосинтезу и ассимиляции растения занимают определяющее место в круговороте веществ в природе.
Зеленые мхи содержат 8--500, сфагновые -- до 3000% влаги. В насаждениях с запасом древесины 500 м3/га вода составляет 200--250 т, а с древесиной ветвей и корней 700 м3/га -- 360 т. .Для образования единицы сухого вещества дерево транспирирует огромные количества воды.
Сильно транспирирующие древесные породы -- береза, ясень, бук и сосна; слабо транспирирующие -- граб, клен остролистный, дуб и ель. Береза в составе хвойного леса, в условиях Валдая например, транспирирует за вегетационный период влаги столько, сколько ее имеется в слое, равном 131 мм, сосна-- 153, ель--137 мм. Это меньше, чем расход воды луговой и полевой растительностью, так как поверхность листьев у трав значительно превышает листовую поверхность деревьев. Для производства 1 кг растительной массы разные растения в неодинаковых условиях расходуют на транспирацию от 150--200 до 800--1000 м3 воды.
Транспирацию леса следует рассматривать как один из важнейших процессов его жизнедеятельности. Этот процесс то ослабляется, то усиливается у деревьев и в целом у лесного полога в зависимости от возрастной структуры леса, его типа, характера почвы и обеспеченности их влагой, уровня грунтовых вод, метеорологических условий, массы листьев и их расположения и многих других факторов.
Отношение древесных пород к влаге. Древесные породы по- разному относятся к влажности почвы и воздуха. Одни из них произрастают только в теплых районах с большой влажностью воздуха (бук), другие могут выдерживать сухой климат (дуб).
Обеспеченность древесных пород влагой зависит от количества осадков и температуры воздуха. Чем выше температура воздуха, тем интенсивнее испарение с поверхности почвы и больше потребность растений во влаге.
У древесных пород, которые произрастают при недостатке влаги в почве и воздухе, корневая система обычно сильно разветвлена, листья или хвоя покрыты кожицей (сосна, дуб, можжевельник). У некоторых растений (саксаул) листья редуцированы в чешуйки.
На состав и характер древесной растительности большое влияние оказывает разный режим влажности. Например, в горных районах Северного Кавказа, Закавказья и Карпат влажные северные и западные склоны заняты буком, а более сухие южные и восточные -- дубом; на Урале западные склоны заняты елью, восточные -- сосной.
Многие древесные породы плохо реагируют как на недостаток, так и на избыток влаги. Временное затопление переносят дуб, тополь, ива. На увлажненных почвах растут сосны обыкновенная и кедровая сибирская, береза пушистая. Не переносят переувлажнения дуб пушистый, береза бородавчатая и др. Избыточное увлажнение часто приводит к заболачиванию лесов.
Потребность и требовательность к влаге. Количество влаги, необходимое для нормальной жизнедеятельности растения, называют потребностью. Под требовательностью понимают способность растений удовлетворять свою потребность при той или иной влажности почвы. Требовательность древесных и кустарниковых пород к влаге характеризуется шкалами П. С. Погреб- няка и А. Л. Бельгарда.
Шкала требовательности древесных пород к влаге (по А. Л. Бельгарду):
ксерофиты -- сосна обыкновенная, гледичия, белая акация, айлант, дуб пушистый, сосна крымская, тамарикс, можжевельник виргинский;
мезоксерофиты -- берест, роза собачья, крушина слабительная, миндаль степной, вишня степная, терн;
ксеромезофиты -- дуб черешчатый, берест, груша, ясень обыкновенный, яблоня;
мезофиты -- граб, ель лещина, ильм, липа обыкновенная, клен остролистный, гордовина, бересклеты бородавчатый и европейский, сосна веймутоваг лиственница сибирская, клен ложноплатановый;
мезогигрофиты -- тополя черный и белый, осина, береза пушистая, вяз, крушина ломкая, бузина черная, калина;
гигрофиты -- ивы белая, ломкая и серая, ольха черная, черемуха, ясень обыкновенный.
Характеризуя отдельные древесные породы по требовательности к влаге, следует иметь в виду, что некоторые из них имеют широкий ареал и могут быть как ксерофитом, так и мезофитом.
Требовательность древесных растений к влаге учитывается при проектировании лесных питомников, промышленных плантаций, облесении водоемов и т. д.
Испарение влаги с поверхности растений и почвы. Кронами деревьев задерживается значительная доля выпадающих осадков, которые под действием тепловой энергии и движения воздухапревращаются в парообразное состояние и уходят в атмосферу. Теневыносливые породы с густооблиственной кроной, а также хвойные задерживают больше осадков, чем светолюбивые, породы с ажурной кроной. Пихта задерживает в 5 раз больше осадков, чем лиственница. Если на открытых площадях выпадает 500 мм осадков и 100% их достигает почвы, то сосновые насаждения задерживают 35%, буковые -- 40, еловые -- 60, пихтовые--80%.
Значительная часть выпадающих осадков проникает под полог леса, достигает поверхности почвы и испаряется, поступая обратно в атмосферу. При этом испаряется и влага, задерживающаяся в результате различных причин на поверхности почвы и поднимающаяся по капиллярам почвы. Эту влагу транспири- руют напочвенные растения, забирая ее из различных почвенных горизонтов. Интенсивность испарения с поверхности почвы зависит от многих факторов---типа леса, полноты, формы, видового разнообразия напочвенных трав, кустарников и взаимосвязанных с ними влажности воздуха, ветра, солнечной радиации. Кроме того, на испарение с поверхности почвы под пологом леса влияют механический состав почвы, температура и глубина залегания грунтовых вод. В целом почва под пологом леса испаряет влаги меньше, чем почва открытой местности. Это происходит в результате ослабленного ровного движения воздуха в лесу у поверхности почвы, которое возникает благодаря более низким температурам воздуха и почвы летом. Меньшему испарению способствует и рыхлость почвы, изрытой червями, кротами, личинками насекомых.
Поверхностный сток влаги и перемещение снега. Величина и характер поверхностного стока определяются состоянием поверхности почвы, суммой и интенсивностью выпадающих дождевых осадков. Часть выпадающих осадков стекает или сдувается с поверхности почвы, занятой лесом, и попадает в овраги, ручьи, реки, а затем в моря и океаны. Лес переводит 80--100% поверхностного стока во внутрипочвенный и грунтовый при условии, что почва не достигла 100%-ной влагоемкости. Количество и скорость стока зависит от продолжительности и интенсивности дождя, уклона местности, структуры лесной подстилки и других факторов.
Большое значение при формировании поверхностного стока имеют водно-физические свойства почв: инфильтрация, влаго- емкость, объемная плотность, механический состав.
Поверхностный сток в лесу выражен значительно слабее, чем на открытой местности. Под кронами часть воды проходит в почву и мало испаряется с ее поверхности. Это объясняется рыхлостью лесной подстилки, особенно в хвойном лесу, густой сетью корневых разветвлений, пронизывающих почву и способствующих проникновению влаги в почву. В весеннее время снег в лесу тает медленнее, чем в поле.
Полог леса и стволы деревьев снижают скорость снеготаяния и ветра в лесу, задерживая значительную часть прямой и солнечной радиации. Интенсивность снеготаяния наибольшая в разомкнутых и низкополнотных древостоях, причем в березняках и осинниках выше, чем в чистых сосняках. Самая низкая интенсивность снеготаяния наблюдается в смешанных сосново-еловых древостоях, а особенно в сосняках с густым еловым ярусом. Следовательно, влияние леса на таяние снега зависит от густоты древостоя, высоты деревьев и положения деревьев относительно друг друга.
Весенние снегозапасы на вырубках выше на 25%, чем под пологом леса (темнохвойные насаждения). Снегозапасы в лиственных молодняках близки к снегозапасам на вырубках. Интенсивность снеготаяния в лесу по сравнению с вырубкой в 1,5-- 2 раза ниже. Излишек влаги, который не успевает поглотить верхний слой почвы, медленно перемещается по склону вниз. Встречаясь с мелкими взрыхлениями, стволами деревьев, выступающими корнями и гниющим древесным отпадом, он переходит во внутрипочвенный сток. Вместе с тем поверхностный сток уносит с собой плодородную почву и тем интенсивнее, чем реже древостой, достигая максимальных размеров на горных вырубках.
В зависимости от типа леса поверхностный сток воды разный. В сосновом сухом бору на сухих крупнозернистых песках, подстилаемых грунтом с легким механическим составом и маломощной лесной подстилкой, поверхностный сток слабее, чем в сосняках, растущих на суглинистых почвах, подстилаемых покровными суглинками или глинами.
Почвенная влага. В почву просачиваются от 1,5 до 6% выпадающих осадков в год. По наблюдениям Г. Н. Высоцкого, в 25-летнем кленово-ясеневом насаждении влажность почвы была выше там, где поверхность ее более закрыта кронами деревьев. Наименьшая влажность почвы на глубине 0,1--0,5 м оказалась под нераспаханной целиной, затем она возрастала под полем, лесом и черным паром. Наибольшая влажность, а значит, наименьшее иссушение почвы отмечаются после обработки ее под черный пар, так как почвенные капилляры закрыты.
В лесу концентрация влаги в почве и ее распределение иные* чем в обработанном и нетронутом поле. Верхний горизонт почвы может быть влажнее, хотя и иссушается сильнее. Корнеобитаемый слой почвы беднее влагой в результате высасывания ее корнями деревьев и кустарников. В степной зоне лес служит накопителем и хранителем влаги благодаря большому скоплению ее в зимнее время. И хотя лес много расходует влаги, все- таки ее остается больше в глубоких слоях лесной почвы, чем в степи.
Запасы почвенной влаги пополняются в результате инфильтрации дождевой и талой воды. Время преимущественного расходования влаги из почвы разделяется на два периода: весенне-летний, характеризующийся наиболее интенсивным испарением; (2--4 мм в сутки), и летне-осенний (0,5--2 мм в сутки). Влажность почвы влияет на ее промерзание и оттаивание. Замерзает почва при температуре ниже 0°С. Это объясняется тем, что почвенная влага представляет собой раствор различных солей к кислот: чем больше концентрация раствора, тем ниже температура замерзания почвы. Содержание раствора зависит от механического состава почвы и растительности, произрастающей на ней. Рельеф местности также влияет на влажность почв. ?1а возвышениях почва промерзает сильнее, чем во впадинах, где собирается много снега.
Грунтовые воды. Часть воды, проникшей в почву в результате- перенасыщения верхних слоев под действием своей массы, уходит вглубь и пополняет запас грунтовых вод. Накапливаются они в песчаном каменистом или супесчаном грунте, лежащем на водонепроницаемых глинистых и гранитных пластах материнской породы. Грунтовые воды пополняются преимущественно в весеннее и осеннее время при снеготаянии и интенсивном выпадении осадков. Грунтовая вода, медленно передвигаясь по насыщенным горизонтам, находит выходы на поверхность почвы в виде родников, которые стекают в ручьи, реки, озера и другие водоемы. Поэтому лесные реки всегда полноводнее. Грунтовые воды поднимаются также по капиллярам и заполняют влагой верхние горизонты почвы, в которых развиваются корневые системы деревьев и кустарников. Уровень грунтовых вод под лесом держится ниже, чем на соседних безлесных участках местности. Объясняется это расходом влаги на транспирацию.
В отдельных случаях состояние уровня грунтовых вод в лесу может повышаться или быть одинаковым с уровнем воды на безлесных площадях. Так, на песчаных почвах не отмечается заметной разницы между уровнями грунтовых вод в лесу и вне леса, а колебания их по сезонам года могут быть одинаковыми, что также зависит от выпадающих осадков. В равнинных районах средней и северной полосы европейской части СССР уровень грунтовых вод в лесу находится так же высоко, как и на открытой местности.
Грунтовые воды по-разному расположены в различных типах леса. Например, в сосновом бору они залегают на глубине 2,8--3,5 м, летом их уровень незначительно понижается (на 10 см); при залегании в черничном бору грунтовые воды находятся на глубине 1,4--1,7 м, их уровень понижается на 0,5 м. В еловых насаждениях уровень грунтовых вод снижается заметнее, чем в сосновых, на 20--30 см, так как ель транспирирует влагу интенсивнее и задерживает кронами больше осадков, чем сосна.
Вырубка леса влияет на уровень грунтовых вод. На севере страны часто наблюдается поднятие грунтовых вод после рубки леса и пожаров, что приводит к заболачиванию. Это явление отмечается и в равнинных лесах, произрастающих на слабодренированных почвах, где слаб отток грунтовых вод или его совсем нет. Пополнение грунтовых вод за счет осадков приводит к выходу застойной влаги на поверхность. Тогда деревья, кустарники и напочвенные растения плохо растут, суховершинят и погибают. Плохо переносят постоянный избыток влаги в почве бук, пихта, ель, ясень и др. Успешно растут на почвах, насыщенных проточной водой, болотный кипарис, туя, ветла, сосна, ольха черная и др.
Засухи сопровождаются понижением уровня грунтовых вод, который продолжает снижаться еще в течение 1--2 лет после года засухи. На 2-й и 3-й год после засухи в лесу наблюдаются преждевременное усыхание листьев, особенно на кустарниках, слабый прирост по высоте и диаметру, суховершинность деревьев, а в некоторых случаях массовое усыхание.
Лес и чистота воды. Лес оказывает положительное влияние на чистоту стоковой воды, поступающей в водоемы с водосборных площадей. Лесные насаждения уменьшают щелочность, жесткость, улучшают органолептические свойства воды (прозрачность, цвет, запах и т. д.). Чтобы вырастить богатый урожай, уберечь его от вредителей и сорняков, употребляют все больше минеральных удобрений и химикатов. Часть их с талыми и ливневыми водами попадает в водоемы, и тогда эти вещества становятся опасными. Иногда в воду сбрасывают отходы промышленных предприятий.
Лес -- эффективное препятствие, останавливающее и очищающее загрязненные воды. Пока вода проходит по почвогрунту, она фильтруется, химически вредные вещества вступают в реакцию с элементами почвы и нейтрализуются. Установлено, что количество кишечных палочек вдвое меньше в 1 л воды, прошедшей через лесную полосу шириной 30--45 м, а число бактерий в 1 см3 воды, прошедшей через овражно-балочную, полезащитную и лесную полосы, сокращается в 26 раз. Наиболее существенным показателем загрязнения воды является содержание в ней аммиака. После лесной полосы оно составляет 0,16 мг/л, а до нее -- 0,24 мг/л. Фильтрующий эффект лесополосы зависит от ее ширины.
Насаждения влияют на чистоту и качество воды. Вода, поступающая с безлесной площади, имеет также высокую цветность и жесткость, которые резко снижаются после прохождения через сосновое насаждение, улучшается и прозрачность воды.
Лес изменяет химический состав воды. Атмосферная влага, проникая сквозь древесный полог, обогащается минеральными веществами, качество и количество которых зависят от состава, возраста, полноты насаждения. Количество химических элементов в осадках, проникающих сквозь древесный полог, выше, чем в осадках, выпадающих на безлесный участок. Атмосферные осадки, проникающие через насаждения ясеня, содержат больше химических элементов, чем осадки, проникающие через полог дубового насаждения. Вода, соприкасаясь с лесной почвой, приобретает определенный химический состав. В зависимости от способов рубки леса и очистки лесосек качество воды будет разное. Порубочные остатки, оставленные на перегнивание или сожженные на лесосеке, неодинаково влияют на содержание примесей в почвенной влаге.
Деление лесов по их гидрологическому значению. Лес влияет на количество влаги и характер ее распределения. Над лесом воздух всегда влажный, конденсация водяных паров больше. Водорегулирующая роль лесов зависит от лесистости водосбора и размещения в нем лесных массивов. При равномерном распределении лесов по водосборному бассейну с увеличением лесистости до 40% поверхностный сток уменьшается, при дальнейшем увеличении лесистости сток почти не увеличивается.
В. В. Докучаев -- один из первых русских ученых-почвоведов -- оценил роль леса как гидрологического фактора и научно обосновал значение лесо» разведения в засушливых степных районах, улучшающего водный режим почв и повышающего урожайность сельскохозяйственных культур.
Г. Н. Высоцкий выдвинул гипотезу, по которой транспирируемая северными лесами влага в огромных количествах переносится в южные районы и увлажняет их.
П. С. Погребняк пришел к выводу о том, что лес увлажняет климат и почву, высушивает болота и подпочву. Действительно, в степных районах лес -- увлажнитель, на севере -- осушитель.
Леса выполняют водоохранную и водорегулирующую роль, снижают паводки и предупреждают наводнения. Реки, протекающие среди лесных массивов, круглый год имеют достаточное количество воды, в то время как реки безлесных районов весной выходят из берегов, а летом часто пересыхают. В степных условиях лес является собирателем и накопителем влаги на полях. Лесные массивы и полосы в степях повышают влажность атмосферы и почвы, задерживают снег на полях, способствуют пополнению грунтовых вод, закрепляют почвы, приостанавливают черные бури. В горных условиях лес предохраняет склоны от разрушения потоками воды. В весеннее время снег в лесу тает медленнее. Образовавшаяся влага проникает в почву и пополняет грунтовые воды, а грунтовые воды, в свою очередь, являются источником равномерного пополнения водой горных рек и озер.
М. Е. Ткаченко разделил все леса в зависимости от их назначения и роли на 4 категории: водоохранные, водорегулирующие, защитные и водоохранно-защитные.
Водоохранные леса обеспечивают непрерывное и равномерное поступление воды в реки, озера и другие водоемы и предохраняют естественные и искусственные водоемы от загрязнения и засорения.
Водорегулирующие леса предотвращают наводнение и заболачивание и содействуют лучшему дренажу почв.
Защитные леса предохраняют почву от обвалов, размыва и смыва (водной и ветровой эрозии) и защищают поля и населенные пункты от неблагоприятных последствий атмосферных осадков.
Водоохранно-защитные леса выполняют одновременно и водоохранные, и защитные функции.
Разделение лесов по их роли и назначению носит условный характер, так как леса выполняют все перечисленные функции. Дробные деления лесов по их водоохранному значению даны Б. Д. Жилкиным, И. В. Тюриным и др.
