Хвойные и лиственные леса - два из трех основных типов лесов. Жизнь в этих лесах развивается по-разному, что объясняется разницей в , как показывают примеры на этой странице.

Человек и лес

Влияние деятельности человека на леса во всем мире огромно. Леса - важная часть экономики многих стран - производителей древесины, бумаги, строительных материалов и мебели. Вмешательство человека в лесов грозит им гибелью. Особенно серьезные проблемы возникают, когда на месте вырубленных лесов насаживают плантации других деревьев - быстрорастущих: они нарушают среду обитания, вытесняют ее обитателей и резко изменяют ландшафт. Плантации - важные источники древесины, но они могут нанести ущерб экосистемам лесов. От громадных лиственных лесов древности до наших дней сохранилось очень немного. Объясняют это распространением земледелия и быстрым ростом городов. Разрушительная деятельность человека, например, кислотные дожди, угрожает последним остаткам лесов. Мы должны помнить об этой опасности и принимать все меры по охране лесов.

Хвойные деревья получили свое название от хвои - зеленых игл, покрывающих их ветви. В холодных и суровых климатических зонах, где лето короткое, а осадков выпадает мало например, в Северной Америке, на севере Европы и Азии, - встречаются громадные еловые, кедровые, сосновые, пихтовые и лиственничные леса. Южнее хвойные деревья растут вперемешку с лиственными в так называемые смешанных лесах. Хвойные деревья вместо листьев покрыты хвоей. Поверхность игл меньше, чем листьев, и она испаряет меньше влаги. Почти все хвойные - вечнозеленые и благодаря хвое могут производить пищу круглый год. Хвойные деревья не могут служить источником питания для животных: их иглы очень жесткие, а ветвей на стволе обычно немного. На грунте в хвойных лесах могут расти лишь немногие виды растений. Это объясняется недостатком солнечного . Поэтому животный мир в таких лесах беден. Там слишком холодно, и большинство бактерий и земляных червей не могут жить и развиваться. Почва остается невзрыхленной, и гумуса образуется совсем немного, а это - причина малой эффективности круговоротов азота минеральных веществ. Некоторые животные приспособились к постоянной жизни в лесу (см. так же статью « «). Так, лоси бродят в чаше в поисках пиши, а медведи и бурундуки впадают на зиму в спячку и живут за счет запасов жира, накопленных летом и осенью. Теплое короткое лето пробуждает все живое к активности. Насекомые быстро размножаются и служат пищей для птиц, возвратившихся на север, чтобы вывести потомство. Хвойные Деревья под обильными солнечными лучами быстро растут.

Хвойные деревья и их хвоя

Взглянув на форму хвоинок, вы легко сможете определить, к какой породе деревьев они относятся. Вот основные породы хвойных:

1. Лиственница . Пучки на 12-20 коротких игл. Осенью опадают.

2. Пихта . Одиночные Иглы с тупыми кончиками.

3. Кедр и можжевельник . Маленькие плоские чешуйчатые листочки.

4. Сосна . Две-три иголки, соединенные у основания.

5. Ель . Острые, твердые четырехгранные иголки.

6. Тисе . Плоские кожистые иголки.

На лиственных деревьях листья распускаются каждый год. Весной или в начале лета большинство из этих деревьев цветет. Лиственные леса встречаются в местах, где климат сравнительно мягкий, а осадков выпадает довольно много. Ими покрыта большая часть территории Европы, Японии, Восточной Азии и восточных штатов США. Там много таких пород, как дуб, береза, клен и ясень. Лиственные деревья покрыты большими, широкими листьями. Они несколько месяцев активно осуществляют процесс фотосинтеза. Поздней осенью листья отмирают и облетают под воздействием сильных ветров и стужи. Каждое дерево - источник пиши для множества видов живых существ. На плодородных почвах, при обилии солнечного света буйно расцветают различные растения. Они дают корм многим видам животных. Ежегодный листопад и деятельность некрофагов способствуют образованию почвы, богатой перегноем, нитратами и минеральными веществами. Зимой животные в лиственных лесах ведут более активный образ жизни, чем в хвойных лесах. Но особенно богата жизнь лиственных лесов весной и летом: там обилие растений, насекомых, птиц, млекопитающих. В Южной Европе, на юго-западе США, в Австралии, Новой Зеландии и на севере Южной Америки многие лиственные деревья приспособились к очень жаркому, засушливому лету. У них появились некоторые черты, общие с хвойными деревьями. Сами они стали вечнозелеными, а их листья - мельче и толще, что позволяет лучше сохранять влагу.

Как измерить высоту дерева

Прикрепите к стволу дерева полоску бумаги на высоте вашего роста и измерьте ее 1 (в см). Отходите от дерева, держа линейку на вытянутой руке, пока верхний край полоски не совместится с отметкой 3 см на линейке. Отметьте, с какой отметкой на линейке совпадет верхушка дерева, разделите это число на 3 и умножьте на высоту вашего роста (например, 21 см: 3 х 150 см дает 1050 см, или 10,5 м).

Лесотундры и хвойные леса

Между зонами тундр и хвойных лесов есть переход - лесотундры. Это неширокая полоса, в которой распределение растительности более всего зависит от местных условий.

На южной границе тундровой зоны в защищенных от ветра и прогреваемых местах появляются сначала кустарники или карликовые формы деревьев, а затем к югу по мере нарастания летних температур и продолжительности вегетационного периода - и деревья, главным образом хвойные. По неблагоприятным для древесной растительности местообитаниям распространены тундровые сообщества южных вариантов: например кустарниковые.

Еще южнее начинается зона хвойных лесов, которую часто называют тайгой. Первоначально это название принадлежало только лесам , но потом перешло и на хвойные леса других регионов умеренного пояса Северного полушария. Южная граница тайги в Евразии идет от 60-61°с. ш. на Скандинавском п-ве к устью р. Нарвы, затем р. Оки, далее южнее истоков р. Камы, через Уральские горы; в Западной Сибири она расположена примерно на 54-й параллели и далее проходит через юг Средней Сибири к тихоокеанскому побережью, по югу Сихотэ-Алиня и о. Хоккайдо. В Северной Америке она тянется от о. Ванкувер через Кордильеры к истокам р. Маккензи, озеру Виннипег, севернее Великих озер, до устья р. Св. Лаврентия. Условия существования органического мира в этой зоне разнообразны, различны и биоценозы.

В пределах территории зоны средние температуры самого теплого месяца - 10-19°С, самого холодного могут быть как относительно высокими, даже положительными (до 3°С), так и очень низкими (до -40°С). Вегетационный период довольно короткий, а с температурами выше 10°С продолжается от месяца до четырех. Снежный покров держится на всем протяжении зимы. Осадки превышают испарение, так что увлажнение избыточное. В зоне довольно широко распространена многолетняя мерзлота, что способствует переувлажнению верхних слоев грунта. При избыточном увлажнении растения находятся в условиях физиологической сухости из-за низких температур и кислой реакции почвенных вод.

Растительность и почвы

Лесообразующие породы деревьев обладают некоторыми общими свойствами: они имеют хвою, как правило, не опадающую на зиму, у большинства из них поверхностная корневая система. Однако при разном строении рельефа и на различных грунтах условия почвообразования и обитания растений неодинаковы. Отсюда - огромное разнообразие лесных сообществ внутри зоны.

В европейской тайге на ледниковых и водно-ледниковых отложениях преобладают ельники и сосняки. Еловые леса различных типов преимущественно с елью европейской в верхнем ярусе растут, главным образом, на глинистых и суглинистых грунтах в нормальных условиях увлажнения. Эти леса темные, под их пологом обитают теневыносливые растения с преобладанием вегетативного размножения, много вечнозеленых или зимнезеленых видов, нет эфемеров. В подлеске обычны можжевельник, ивы, смородина, рябина, в травяном покрове - кислица, грушанка, майник двулистный, седмичник, папоротники, кустарнички: черника, брусника. Много зеленых мхов, а на заболоченных участках господствует сфагнум. Сосняки произрастают на песчаных грунтах. Сосны могут расти даже на скалах, закрепляясь в трещинах горных пород, и на заболоченных землях. Сосна обыкновенная с ее мощной корневой системой может жить там, где погибают другие породы, та же ель, у которой корневая система поверхностная. Зато проростки сосны не выносят затенения, поэтому легко вытесняются другими деревьями. В светлохвойных сосновых лесах преобладает мохово-лишайниковый покров и обычны кустарнички, ксерофиты (например, кошачья лапка, молодило) и псаммофиты - цмин песчаный и др. На заболоченных грунтах древесный покров угнетен, но все же выживает. В европейской тайге есть примесь мелколиственных деревьев, а на месте вырубок и пожарищ вырастают вторичные ольшаники, березняки, осинники.

В Западной Сибири на плохо дренированных низменных равнинах преобладают елово-пихтовые темные леса. Доминируют здесь ель сибирская и пихта с довольно большой примесью кедровой сосны. Средняя Сибирь почти полностью занята холодостойкими светлыми лиственничными лесами, теряющими на зиму мягкую хвою. Лиственницы лучше других пород растут в условиях многолетней мерзлоты и резко континентального климата. Преобладают два вида лиственницы: сибирская и даурская. На Дальнем Востоке распространена, в основном, горная тайга с господством аянской ели и белокорой пихты. Еще больше здесь зарослей кедрового стланика - стелющейся формы особого вида из семейства сосновых. Они покрывают склоны гор и сопок сплошным ковром.

В Северной Америке таежная зона тянется тоже от океана до океана. Ее северная граница достигает на востоке материка 48-й параллели, а южная спускается значительно южнее, чем где бы то ни было в Евразии. Породный состав американской тайги значительно разнообразнее евразийской.

К тем родам, которые обычны в Евразии, прибавляются более теплолюбивые тсуги, псевдотсуги, туи, секвойи. Некоторые из них встречаются в Восточной Азии и Гималаях, что говорит об их прежней флористической связи с североамериканскими районами. Ели, сосны, пихты, лиственницы представлены, как правило, своими особыми видами. Много в этой тайге деревьев мелколиственных пород, также принадлежащих к эндемичным видам.

Кордильеры служат существенным барьером для распространения растений и животных. Хотя зона хвойных лесов в горах не прерывается и представляет собой горную тайгу с условиями, характерными для всей зоны, но леса тихоокеанского побережья резко отличаются от восточной, так называемой канадской тайги. Здесь сказываются как разобщенность регионов на последних этапах развития органического мира после образования горного барьера, так и различия в современных условиях существования жизни.

Канадская тайга весьма схожа с северными лесами Евразии.

Доминируют здесь ели канадская (белая) и черная, американская лиственница, близкая к даурской. Из мелколиственных пород обычны бумажная береза и американская осина. Как видно, лесообразующие породы деревьев те же, что и в Евразии, но представлены эндемичными видами. Из типично американских деревьев растут бальзамическая пихта, канадская тсуга (восточный хемлок), восточная туя. На песчаных почвах в сосняках преобладает сосна Банкса. В кустарниковом ярусе и травяном покрове наблюдается очень большое сходство с лесами Евразии.

Тихоокеанские хвойные леса приурочены к западным подножиям Кордильер и распространены в нижнем ярусе гор. Они сильно отличаются от канадской и евроазиатской тайги. В северной части у этих лесов есть, некоторое сходство с лесной растительностью Восточной Азии.

Здесь господствуют лиственничники с аляскинской лиственницей, близкой к даурской. Южнее, в условиях очень влажного климата с мягкой зимой и прохладным летом, распространены своеобразные «дождевые» леса, оригинальные как по структуре, так и по видовому составу. Несмотря на обильное увлажнение, здесь почти нет застоя вод, так как рельеф расчленен. В лесах доминируют крупные хвойные породы: ситхинская ель, дугласия (дугласова «пихта», или псевдотсуга), западный хемлок (тсуга), туя гигантская (складчатая, красный «кедр»). К ним часто присоединяются бальзамическая пихта, красная ель, желтая и мурреева сосны и некоторые широколиственные породы: клен, липа, вяз. Леса многоярусные, обычно полидоминантные, с густым кустарниковым и травяным покровом. Поваленные стволы и ветви деревьев часто образуют своеобразный настил в двух-трех метрах над землей. С деревьев свисают мхи и лишайники, и по внешнему облику эти леса иногда напоминают влажные тропические, особенно их горный вариант. Деревья верхнего яруса - долгожители и могут достигать гигантских размеров: высота дугласии - до 75 м (отдельные экземпляры - и до 100 м), складчатой туи - до 60 м, диаметр ствола тсуги - до 6 м. Весь верхний ярус имеет, как правило, высоту 50-70 м. Во второй ярус выходят более низкорослые хвойные и лиственные породы. К югу эти леса доходят до 40-50° с. ш. По термическому режиму здесь должны были бы расти уже широколиственные породы, но в условиях большого количества осадков в верхнем ярусе доминируют хвойные, а широколиственные занимают нижние ярусы. К уже перечисленным породам присоединяются белая пихта, сахарная сосна, ладанный кедр, на самом юге - вечнозеленая секвойя. В горах Сьерра-Невада на высоте 1500 м сохранились рощи секвойядендрона гигантского (мамонтова дерева, веллингтонии), принадлежащего, как и секвойя, к древнему семейству таксодиевых. Эти деревья живут до 1500 (а может, и более) лет и достигают высоты до 100 м и диаметра ствола до 15-18 м. Рощи мамонтовых деревьев сейчас тщательно охраняются, каждое дерево взято на учет и под наблюдение.

Флора американских хвойных лесов обладает высокой степенью эндемичности. Присущи только им 50 видов ели, 30 из 40 - пихты, 80 из 100 - сосны. Максимально богаты эндемичными и реликтовыми видами леса западного побережья.

Под хвойными лесами обоих материков формируются чаще всего подзолы.

Они отличаются наличием с поверхности или на очень небольшой глубине горизонта вымывания, белого цвета, состоящего из тонкодисперсного кремнезема. Горизонт вмывания - плитчатый плотный, красно-бурого цвета, обогащен окислами железа. Такие почвы формируются на грубообломочных корах выветривания кристаллических пород, на моренных суглинках, флювиогляциальных песках при разреженном травяном покрове под хвойным опадом. При разложении хвойного опада образуются кислоты, и реакция почвенного раствора в подзолистых почвах кислая. Подвижные фульвокислоты способствуют вымыванию веществ из верхних горизонтов в нижние, где они переходят в неподвижное состояние. Гумус не накапливается. Только при наличии лиственного опада нижних ярусов и подлеска, развитии травяного покрова в некоторых типах хвойных лесов формируются дерново-подзолистые почвы с более или менее мощным гумусовым горизонтом. Под лесами тихоокеанского побережья благодаря лиственному опаду нижних ярусов могут образовываться и бурые лесные почвы с темноцветным сравнительно мощным гумусовым горизонтом.

Значительные пространства в пределах зоны хвойных лесов заняты заболоченными землями и болотами. Здесь распространены все их типы. Для темнохвойной тайги особенно характерно развитие сфагновых болот. В напочвенном покрове поселяются сфагновые мхи. Они образуют плотные скопления. Мхи обладают гигроскопичными свойствами, аккумулируют влагу, и в местах их произрастания образуются верховые болота с торфяниками.

Животный мир

Фауна хвойных лесов достаточно однородна по всей зоне. Большинство животных обладает густым мехом, так как им необходимо иметь защиту от холода зимой. Их относят к категории пушных зверей. Многие запасают корм или впадают в спячку на зиму. Грызуны и птицы питаются в том числе и семенами хвойных деревьев. Их численность зависит от урожая этих семян, потому что зимой и ранней весной это практически единственный вид корма. Таковы , бурундуки, лесные полевки и мыши, зайцы, из птиц - кедровки, щуры, клесты. Колебание их количества влечет за собой изменение количества питающихся ими хищных: куниц, соболей, рысей. В тайге живут крупные копытные - лоси, летом заходят сюда олени из более южных, а зимой - из северных зон. Есть хищники: волки, лисицы, рыси, росомахи, норки, медведи. В водоемах обитают бобры. Все эти животные есть в хвойных лесах обоих материков, но представлены разными видами, подвидами или разновидностями, которые обычно мало отличаются друг от друга по образу жизни и внешнему виду. Есть на каждом материке и эндемики. Наиболее богаты ими леса Северной Америки, особенно тихоокеанские. В подсемействе барсучьих эндемичен скунс, из грызунов - ондатра или мускусная крыса. Древесный дикобраз - иглошерст (поркупин) в Евразии живет в субтропиках, а в Северной Америке - ив тайге. В заповедниках Северной Америки сохранились лесные бизоны, а в Евразии - зубры, которые были в искусственных условиях с трудом спасены от полного исчезновения путем многократного скрещивания единичных сохранившихся экземпляров с американским бизоном и дальнейшего отбора по унаследованным от зубров признакам.

Биологическая продуктивность хвойных лесов выше, чем тундр и лесотундр, но она значительно варьирует в пределах зоны. Самые продуктивные биоценозы находятся в южной части тихоокеанских лесов Северной Америки. По этому показателю они не уступают широколиственным лесам. Продуктивны и дальневосточная, и западноевропейская тайга на южных окраинах зоны - до 100 ц/га. Но на большей части территории хвойных лесов биологическая продуктивность колеблется от 40 до 80 ц/га.

Хвойные леса обоих континентов значительно изменены человеком. Они издавна вырубались, страдали от пожаров. И по естественным причинам, и по вине людей ежегодно выгорают сотни и тысячи гектаров лесных массивов. Способствуют этому сухие летние погоды, которые часто подолгу продолжаются в условиях континентального климата. Восстановление же таежных биоценозов идет медленно. Сначала на вырубках и гарях вырастают березняки, осинники, ольшаники. Под их пологом довольно хорошо, хоть и медленно возобновляется еловый лес, а светолюбивую сосну приходится выращивать искусственно, ухаживая за посадками. Культура лесного хозяйства, в том числе и лесовозобновления, высока в Канаде, Швеции, Финляндии. В пределах нашей страны лесное хозяйство ведется не вполне рационально. Часто на вырубках остаются ветки и непригодные к использованию стволы, что затрудняет работы по лесовосстановлению и защите от лесных пожаров. Сокращение площади хвойных лесов ведет к исчезновению многих полезных растений и животных и наносит непоправимый ущерб всему природному комплексу этих территорий. Однако появляются и новые лесные массивы, созданные человеком. Разведение лесов преследует разные цели, главная из них - получение древесины. Иногда сосновые леса сажают для закрепления песков. Именно поэтому возникли большие участки сосняков в Ландах на Бискайском побережье Франции, где нужно было остановить подвижные пески дюн. Такого же происхождения великолепные сосновые леса на дюнах Куршской косы и побережья Рижского залива.

Пресная вода - важнейший компонент континентальных ландшафтов. Без нес невозможны почти все формы жизни на суше, в том числе жизнь человека и его хозяйственная деятельность.

Для жизнедеятельности человеческого организма в среднем требуется 1 т, для удовлетворения бытовых нужд одного человека - 36…180 т воды в год. Еще большего количества воды требует сельское хозяйство. На выращивание 1 т сухой растительной массы ежегодно расходуется 500…1500 т воды. Огромное количество воды потребляется промышленностью. Для выработки 1 т кокса требуется 3 т воды, 1 т стали - 20 т, 1 т искусственного шелка - 950 т, 1 т высокосортной бумаги - 3000 т.

Запасы пресной воды на земном шаре невелики и составляют 30,5 млн. км 3 . Из этого объема на долю воды, пригодной для практического использования (находящейся в почве, реках, озерах), приходится лишь 3%.

Наша страна по запасам пресной воды занимает первое место. На ее территории насчитывается около 6 млн. рек, ручьев, озер, крупных прудов, искусственных водохранилищ с общим запасом воды 31,5 тыс. км 3 . Большие запасы пресных вод аккумулированы в ледниках (11 тыс. км 3). Запасы воды в болотах составляют примерно 3 тыс. км 3 , а ресурсы подземных вод составляют 1 тыс. км 3 .

Свыше 80% ресурсов пресных вод в нашей стране сосредоточено в отдаленных малоосвоенных районах европейского Севера, Восточной Сибири, Дальнего Востока. В наиболее населенных промышленных и сельскохозяйственных районах нашей страны ощущается растущий дефицит пресной воды. Самый высокий дефицит водных ресурсов наблюдается в засушливых районах юга и юго-запада.

Во многих районах проблема пресной воды связана не с количественным дефицитом, а с ухудшением ее качества. Загрязнение пресной воды происходит в результате сброса в реки, озера, водохранилища различных промышленных и бытовых отходов. Сброс 1 м 3 сточных вод делает непригодным и для потребления 40…60 м чистых вод. В результате сброса отходов и сточных вод; крупнейшие реки Европы и США загрязнены на всем своем протяжении. Объем воды, загрязненный промышленными бытовыми отходами, составляет 16% общего речного стока на земном шаре.

Истощение и загрязнение водных ресурсов нарушает баланс целых географических ландшафтов и экосистем более низкого ранга. В результате изменяется общий облик ландшафтов и экосистем, снижается качестве местообитаний и продуктивность биогеоценозов, ухудшаются условия для всех видов хозяйственной деятельности.

Во всех развитых странах мира люди пришли к пониманию важности использования природных вод с учетом сохранения равновесия географических ландшафтов и экосистем более низкого порядка. Осуществить это можно только при точном знании водного баланса того или иного района, ландшафта, экосистемы.

По сравнению с большинством природных ресурсов, например, с каменным углем, железной рудой, природным газом и другими полезными ископаемыми, вода имеет преимущество, заключающееся в способности самовосстановления. Считается, что запасы воды на земном шаре практически неизменны, но находятся в непрерывном кругообороте, который принято называть водным балансом.

Под водным балансом понимается количественное соотношение между элементами круговорота воды любой территории. Основное уравнение водного баланса имеет следующий вид:

О = СП + СГ + И,

где О - средняя многолетняя сумма жидких и твердых осадков, мм; СП - средняя многолетняя величина поверхностного стока, мм; СГ - средняя многолетняя величина подземного стока, мм; И - средняя многолетняя величина суммарного испарения (физическое испарение + транспирация), мм.

Чтобы не причинить ущерба ландшафту или какой-либо другой экосистеме, использовать воду целесообразно лишь в том объеме, который может быть восполнен естественным путем, т. е. в соответствии с составляющими водного баланса конкретной территории. Количественное и качественное соотношение составляющих водного баланса во многом зависит от основных компонентов ландшафта: рельефа, горных пород и почв, атмосферы, гидросферы, растительного и животного мира, элементов хозяйственной деятельности.

Наукой доказано, что лес - наиболее важный компонент географических ландшафтов, оказывающий самое мощное воздействие на водный баланс. Для точной количественной оценки водорегулирующей роли леса необходимо иметь четкое представление и количественные данные о том, как лесные массивы и насаждения различной структуры влияют на составляющие водного баланса.

Главный элемент водного баланса территории любого порядка - осадки: снег, град, изморось, дождь, роса, иней. Влияние леса на количество выпадающих осадков в местном или более широком масштабе составляет предмет спорных суждений. Существует мнение о том, что там, где есть лес, количество осадков увеличивается. Вначале основным доводом в пользу этого предположения были опытные данные учета осадков в лесу и поле. В лесные осадкокамеры из-за ветровой турбуленции, вызываемой лесным пологом, попадает большее количество осадков, чем в полевые. Впоследствии было доказано, что эти выводы ошибочны из-за несовершенства методов и приборов, используемых для учета осадков. Главным доводом в пользу концепции об увеличении осадков под влиянием леса является тот факт, что над лесными территориями содержание влаги в атмосфере часто бывает выше, чем над безлесными из-за более высокого испарения влаги лесной растительностью, по сравнению с испарением ее растительностью других видов угодий. Однако и это предположение было опровергнуто тем, что осадки местного происхождения даже над большими территориями, как например европейская часть СССР, составляют незначительную величину (13%), по сравнению с теми, которые приносятся с других территорий. Следовательно, если лес и оказывает на общее количество выпадающих над ним осадков какое-либо влияние, то оно ничтожно.

Влияние леса на увеличение количества осадков в основном связывают с горизонтальным их перехватом и перераспределением. В холодных и влажных поясах гор, где часты туманы и облака касаются поверхности земли, лес как бы «вычесывает» облака, конденсируя в виде росы или измороси проходящую парообразную влагу на ветвях, листьях, хвое, стволах. Такое явление называется горизонтальным перехватом . Его можно заметить и в равнинных лесах. В елово-лиственных лесах Подмосковья величина конденсационных осадков составляет в среднем 25…35 мм в год. Наибольших величин такой вид влаги достигает в горах. Так, в отдельные дни на лесных горных вершинах Баварии (ГДР) величины осадков горизонтального перехвата бывают соизмеримы с величинами обычных дождевых осадков.

Явление перераспределения осадков связано с их твердой формой - снегом. В лесу в результате ветровой турбуленции большая часть падающего и переносимого ветром снега попадает в кроны деревьев и межкронное пространство, часто способствуя повышенному снегоотложению внутри леса по сравнению с отложением его на открытых пространствах, где для переноса снега ветром мало препятствий. Наилучшими снегопакопительными свойствами характеризуются древостой, в которых кроны деревьев не образуют сплошного полога, препятствующего падению снега на землю. Такими свойствами характеризуются лиственные насаждения, а также любые древостой с большим количеством прогалин в древесном пологе.

Запасы воды (в мм) в снеговом покрове в зависимости от насаждения распределяются следующим образом (Эйтинген, 1938):

• Еловые насаждения - 77,9
• Сосновые насаждения - 99,4
• Березовые насаждения - 120,9
• Лесные поляны - 131,0
• Поле - 107,4

С явлением перераспределения снега связана также большая снегонакопительная роль защитных лесных полос на сельскохозяйственных и других землях. Накопление снега на лесных опушках и в лесных полосах превосходит его накопление в поле в среднем в 2…6 раз, что для лесостепной зоны и южной части зоны лесов составляет 120…200 мм. Иногда такие скопления в пересчете на слой воды достигают 800…1000 мм и более при снегозапасах в открытой степи 50…60 мм.

Таким образом, на опушках леса и в полезащитных лесных полосах общее годовое увлажнение увеличивается на 30…60% в сравнении с увлажнением на открытых полях и на 25…45% больше, чем в крупных лесных массивах. Из сказанного следует, что леса, расположенные на речных бассейнах в виде отдельных боров, колков, лесных полос и т. д„ больше увлажняют водосборы, чем крупные лесные массивы. Следовательно, и на величину речного стока размещение леса на водосборе может влиять по-разному.

Не менее важное влияние леса на осадки связано с явлением вертикального перехвата . При выпадении дождя или снега над лесом часть осадков задерживается кронами и стволами деревьев. В дальнейшем одна часть их стекает или падает на землю, другая испаряется. Максимальное количество осадков, которое может быть задержано пологом насаждения, получило название емкость влагозадержания полога . Эта величина зависит от состава и сомкнутости древостоев. В сомкнутых хвойных древостоях она составляет 24…46%, в лиственных - 21…24% дождевых осадков. Для снега емкость влагозадержания полога в хвойных насаждениях составляет в среднем 22%. в лиственных - 3%. Фактором вертикального перехвата осадков объясняются низкие снегонакопительные свойства густых хвойных древостоев, в которых осадки в большой степени задерживаются сомкнутым пологом и испаряются. Только из-за различий в задержании осадков кронами во влагооборот почвы под лиственными насаждениями включается примерно на 140…150 мм влаги больше, чем под еловыми, в том числе около 30…35 мм влаги зимних осадков, большая часть которых участвует в формировании стока. Если учесть, что к моменту ухода под снег запасы почвенной влаги в лиственных насаждениях выше, чем в ельниках, на 35…40 мм, можно считать, что лиственные древостой способны заметно увеличить расход воды на подземный сток. Это дает основание рекомендовать создание насаждений из лиственных пород пли с их участием в лесах, имеющих особо важное водоохранное и водорегулирующее значение.

Важный элемент водного баланса ландшафтов - испарение. С испарением, особенно в засушливых местностях, связывают «непродуктивный» цикл водного баланса, поскольку испаряющаяся влага исключается из ресурсов поверхностных и грунтовых вод. В водно-балансовых исследованиях испарение, как правило, подразделяют на физическое испарение с различных поверхностей и транспирацию (десукцию) растительным покровом.

Влияние леса на испарение проявляется следующим образом. Часть осадков, выпадающих над лесом, задерживается древесным пологом, другими ярусами растительности и частично испаряется. Осадки, попадающие на почву, также не все пополняют поверхностные и грунтовые воды. Одна часть их расходуется на физическое испарение, другая транспирируется растительностью всех ярусов леса.

Основные потерн запасов почвенной влаги в лесу из-за транспирации деревьями и испарения с поверхности почвы автоматически регламентируются влагонакопительной способностью почв, частотой пополнения запасов почвенной влаги и длительностью засушливого периода. Там, где засушливый период продолжителен, лес может иссушить почву до влажности устойчивого завядания. Прогнозирование скорости и форма кривой расхода представляют значительный интерес для оценки влияния леса на почвенную влагу. В течение продолжительных засушливых периодов, что наблюдается при средиземноморском типе климата, когда продолжительность засухи может превышать 200 дней, - почвы первоначально иссушаются быстро, но постепенно этот процесс замедляется и доходит до ничтожных значений к тому времени, когда содержание почвенной влаги достигнет уровня устойчивого завядания.

Как известно, разные древесные породы характеризуются различной транспирационной способностью. В связи с этим суммарное испарение в лесу в значительной степени определяется составом лесообразующих пород.

В целом результаты исследований на лесных и полевых водосборах, расположенных по-соседству, свидетельствуют, что годовое суммарное испарение в лесу бывает на 5…20% выше, чем в поле.

Различия суммарного испарения с открытых и лесных площадей могут быть эффективно использованы для регулирования водного баланса территорий. В зонах избыточного увлажнения насаждения с повышенной транспирационной способностью предохраняют территории от переувлажнения и заболачивания. Например, в таежной зоне, где количество осадков превышает суммарное испарение, вырубка коренных еловых лесов часто приводит к заболачиванию земель. Восстановление леса на этих площадях прекращает процесс заболачивания. Создание плантаций из эвкалипта, который обладает большой транспирационной способностью, позволило успешно осушить и преобразовать в благодатный край прежде заболоченную и зараженную малярией Колхидскую низменность на Кавказе. В тех природных зонах и странах, в которых остро ощущается дефицит пресной воды, полная или частичная вырубка лесов и замена их луговой и кустарниковой растительностью способствуют увеличению поступления воды в водоемы. Например, в США экспериментально установлено, что вырубкой лесов на водосборах сток воды в водоемы можно увеличить в 1,5…3 раза. В нашей стране, судя по воднобалансовым расчетам, лесные массивы, особенно из дубовых насаждений, в вододефицитных степных и лесостепных районах играют иссушающую роль, и этот отрицательный эффект можно исправить заменой лесных массивов системой лесных полос.

Важнейший элемент водного баланса, формирующий доступные для практического использования ресурсы пресных вод, - сток. Достигшая поверхности почвы и не испарившаяся в результате физического испарения и транспирации растительностью влага дает начало инфильтрации воды в почвенно-грунтовую толщу, почвенному, грунтовому и поверхностному стоку.

Инфильтрация - это процесс поступления влаги в почву. Он подразделяется на два этапа: период впитывания, характеризующийся резким понижением интенсивности инфильтрации, и период фильтрации (просачивания), характеризующийся постоянной интенсивностью инфильтрации.

Интенсивность инфильтрации определяется главным образом размером почвенных пор: чем они крупнее, тем интенсивность выше. Размеры пор зависят в первую очередь от гранулометрического состава почвы: чем он грубее, тем поры больше. В связи с этим наибольшей водопроницаемостью обладают песчаные почвы. В почтах суглинистых и глинистых размеры пор определяются также степенью агрегатированности, т. о. содержанием водопрочных почвенных комочков (агрегатов), склеенных органическими и минеральными соединениями. В гумусовых горизонтах эти агрегаты часто достигают нескольких миллиметров в поперечнике и характеризуются достаточной устойчивостью к размывающему действию воды. В таких горизонтах поры имеют тоже большие размеры, поэтому водопроницаемость их велика.

В горизонтах, содержащих мало гумуса, размер агрегатов (так называемых микроагрегатов) небольшой - сотые доли миллиметра. Водопроницаемость таких горизонтов вследствие малого размера пор значительно меньшая. В пахотных горизонтах почв даже с хорошей естественной структурой крупные агрегаты с течением времени разрушаются при механической обработке, в. результате чего водопроницаемость таких горизонтов, уменьшается. Этому способствует еще размывание агрегатов дождевыми каплями, что ведет к закупориванию почвенных пор глинистыми частицами.

Влияние леса на водопроницаемость ночв заключается в следующем. Песчаные почвы и под лесом и под пашней характеризуются близкими величинами водопроницаемости, так как в таких бесструктурных почвах она зависит главным образом от размера зерен песка. При суглинистом и глинистом гранулометрическом составе почва под лесом всегда обладает хорошей структурой. Даже если она сама по себе недостаточно прочна, она сохраняется в результате густой сетки корней, пронизывающих и скрепляющих почву. На пашне даже хорошая, прочная структура постепенно разрушается механическими обработками и дождевыми каплями. Высокая водопроницаемость лесных почв поддерживается еще и лесной подстилкой, которая сама обладает высокой проницаемостью и, кроме того, погашает живую силу дождевых капель и предотвращает размывание и разрушение почвенных комочков.

Как правило, из-за большей рыхлости высокой водопроницаемостью характеризуется лесная подстилка в хвойных и хвойно-лиственных насаждениях и низкой - в лиственных.

Более высокая водопроницаемость лесной почвы, особенно в начальный период инфильтрации, показана. В начальный момент впитывания влаги водопроницаемость полевой почвы примерно в 4 раза ниже, чем лесной. К. началу фильтрации с постоянной скоростью эти скорости сравниваются. В других случаях большая скорость фильтрации в лесной почве сохраняется и дальше. В целом, во взрослых насаждениях со сформировавшейся почвенной структурой и лесной подстилкой в большинстве случаев все выпадающие летние осадки поглощаются почвой.

Весной водопроницаемость почв в значительной мере зависит от степени и глубины их промерзания. Если осенью осадков было немного и почва ушла под снег более сухой, она даже в мерзлом состоянии сохраняет свою водопроницаемость, и талые воды весной беспрепятственно впитываются и просачиваются в почву. В лесу этому способствует и замедленное таяние снега. Если почва ушла под снег осенью более увлажненной и затем замерзла, ее водопроницаемость становится ничтожной. Особенно снижает ее ледяная корка, которая образуется во время оттепелей, когда вода просачивается до поверхности мерзлой почвы и замерзает на ней.

Влияние леса на водопроницаемость почв заключается в следующем. В связи с тем, что в лесу снежный покров обычно бывает более мощным, чем на поле, а температура воздуха под древесным пологом зимой выше, почва под лесом промерзает менее сильно и менее глубоко. В лесу гораздо чаще, чем на поле, наблюдается оттаивание почвы снизу, которое заканчивается до начала снеготаяния. В результате этого восстанавливается естественная водопроницаемость почвы и инфильтрация талых вод может совершаться беспрепятственно. Исключением из сказанного является процесс таяния в густых темнохвойных лесах, в которых снеговой покров из-за задержки снега на кронах может быть менее мощным, чем в ноле, а промерзание почвы соответственно более сильным и глубоким.

Если интенсивность поступления влаги на поверхность почвы при снеготаянии или при выпадении дождя превышает возможную интенсивность инфильтрации, определяемую водопроницаемостью почвы в данный момент, часть влаги остается на поверхности почвы и начинает по ней стекать, образуя поверхностный пли склоновый сток.

В областях с устойчивым снеговым покровом наибольшее количество влаги поступает в почву чаще всего весной, во время снеготаяния, когда и происходит основное в течение года пополнение запаса влаги в почве. Но есть исключения. Во-первых, в районах с неустойчивым снежным покровом талые воды поступают в почву в течение всей зимы во время оттепелей. Во-вторых, в местностях, где нет устойчивого снежного покрова (например, в восточных районах СССР с господствующим муссонным типом распределения осадков) и количество зимних осадков, а следовательно, и талых вод весной мало, запас влаги в основном пополняется в летнее время, когда выпадает максимум осадков.

Кроме весеннего стока, может быть и летний, возникающий при выпадении сильных и продолжительных ливней. Как в лесной, так и в лесостепной зонах ливневый поверхностный сток под лесом, как правило, не возникает из-за высокой водопроницаемости лесных почв.

На пашнях ливневый сток возникает обычно при дождевых осадках не менее 10 мм.

Поверхностный сток принято характеризовать коэффициентом стока . Под этим термином понимается доля влаги, стекшая поверхностным стоком за какой-либо промежуток времени, от общего количества влаги, поступившей за тот же промежуток времени на данную площадь. Коэффициент стока выражается в долях единицы или в процентах.

Коэффициент весеннего стока на песчаных почвах из-за их высокой водопроницаемости очень невелик и варьирует от 0,01…0,02 до 0,10…0,15. Коэффициенты стока с лесных и нелесных площадей отличаются мало.

На суглинистых почвах коэффициент весен него стока варьирует очень сильно, главным образом в зависимости от степени и глубины промерзания почвы. По наблюдениям в разных точках, он может изменяться от 0, когда вся влага поступает в почву, до 1,0, когда вся снеговая вода стекает поверхностным стоком. Поверхностный сток с лесных площадей на суглинистых почвах в 1,5…3,5 раза ниже, чем с нелесных. На лесных площадях весенний поверхностный сток начинается лишь после образования почвенной верховодки. Бывают годы, когда весь сток талых вод вследствие медленного снеготаяния переходит во внутрипочвенный. Как правило, наименьшими величинами весенний сток характеризуется на водосборах, покрытых хвойными и смешанными хвойно-лиственными насаждениями, из-за замедленного снеготаяния и повышенной инфильтрационной способности лесной подстилки и почвы.

Величина поверхностного стока талых и дождевых вод в большой мере зависит от проводимых в лесу хозяйственных мероприятий. Исследования в различных природных зонах нашей и других стран показывают, что после сплошной вырубки лесов на водосборах коэффициент поверхностного стока возрастает в 4…5 раз и более в первые годы после рубки в зависимости от ширины лесосек, а затем по мере восстановления леса эти различия уменьшаются до полного выравнивания стока. Сплошные рубки в наибольшей степени увеличивают сток в районах с большим удельным весом зимних осадков.

На почвах различного механического состава влияние леса и сплошных рубок на поверхностный сток не одинаково. На песчаных почвах изменение поверхностного стока в результате сплошных рубок проявляется меньше, чем на суглинистых и глинистых, в связи с различиями в их водопроницаемости. Например, на песчаных почвах в сосновых лесах Белоруссии коэффициент поверхностного стока варьирует от 0,02 до 0,05, а на сплошных вырубках от 0,02 до 0,12.

Период восстановления водорегулирующих свойств леса после сплошных рубок зависит от скорости восстановления растительного покрова на вырубках и его характера. При обильном и быстром порослевом возобновлении выравнивание поверхностного стока в лесу и на вырубках заканчивается через 5…6 лет после рубки. При искусственном восстановлении леса на вырубках, особенно крупномерным посадочным материалом, выравнивание стока может заканчиваться в более короткие сроки. При последующем естественном возобновлении выравнивание стока наблюдается через 15…20 лет. На вырубках с замедленным процессом возобновления леса, заросших травяной растительностью или используемых под пашни, сенокосы, пастбища, выравнивание поверхностного стока может растягиваться на более продолжительный срок, а иногда наблюдается и дальнейшее увеличение стока.

Иначе изменяется поверхностный сток при постепенных и выборочных рубках леса, когда за каждый прием вырубается лишь часть деревьев и площадь сплошь покрыта лесом. При таких рубках водно-физические свойства лесной почвы и поверхностный сток почти не изменяются, за исключением тех случаев, когда в результате рубок сомкнутость древостоев снижается до 0,5 и менее.

На равнинных территориях, не имеющих склонового стока, сплошные рубки лесов в зонах избыточного увлажнения способствуют возникновению другого отрицательного явления - заболачивания, особенно на почвах с тяжелым механическим составом и низкой водопроницаемостью. В процессе восстановления леса на сплошных вырубках заболачивание прекращается. При постепенных и выборочных рубках заболачивания, как правило, не наблюдается.

В верхних горизонтах почвы часто встречаются водоупорные глинистые или суглинистые слои с низкой водопроницаемостью, такие, например, как горизонт B в почвах подзолистого типа, поэтому при интенсивном поступлении в почву влаги весной во время снеготаяния или летом при концентрированном выпадении осадков инфильтрация воды в вышележащие горизонты может превышать водопроницаемость водоупорного горизонта и вода может накапливаться над ним. Такая вода получила название верховодки . На горизонтальных местоположениях верховодка застойна и ухудшает аэрацию почвы. На склонах она стекает в почвенных слоях; над водоупорным горизонтом и может достигать ручьев, рек, озер и т. д. Это явление называется почвенным стоком . Запас влаги в верховодке обычно невелик, поэтому она быстро расходуется на физическое испарение и транспирацию.

Поступление воды в грунтовые горизонты и стенание ее в толще грунта в ручьи, реки, озера называется грунтовым стоком , а суммарная величина почвенного и грунтового стока - почвенно-грунтовым стоком .

Из-за более высокой инфильтрации влаги в почву в лесу по сравнению с инфильтрацией в поле на лесных водосборах величина почвенно-грунтового стока в 1,5 раза больше, чем на полевых. Почвенно-грунтовый сток характеризуется несколько меньшей скоростью, чем поверхностный, поэтому на лесных водосборах колебания суммарного стока наступают на 4…10 дней позже и их амплитуда значительно ниже, чем на полевых. Особенно четко сглаживающее влияние леса на колебания стока проявляется в периоды половодий, паводков и меженей.

В целом влияние леса на сток заключается в уменьшении поверхностного стока и в увеличении количества талых и дождевых вод, просачивающихся в почву и грунтовые воды. В лесу по сравнению с полем большая часть влаги поступает в почвенно-грунтовый сток и не участвует в процессе физического испарения. В результате такой трансформации сток рек увеличивается с увеличением лесистости их водосборов и выравнивается на протяжении всего сезона.

В Заволжье, Подмосковье, западных и северо-восточных районах европейской части нашей страны на каждые 10% увеличения лесистости бассейнов рек увеличивается сток на 9…14 мм. В разных районах страны, включая степные и лесные зоны, с увеличением лесистости речных бассейнов от 0 до 10% увеличение стока составляет 18…28 мм, от 11 до 20% - 7…16 мм, от 21 до 30% - 5…12 мм, от 31 до 60% - 6…11 мм.

Наряду с регулированием поверхностного и почвенногрунтового стока леса играют большую роль в предохранении водных ресурсов от физического, химического, биологического и теплового загрязнения. Известно, что продукты водной эрозии почвы, поступающие со стоком в реки, озера, водохранилища и прочие водоемы, снижают чистоту воды, способствуют заилению и образованию наносов. Ущерб от заиления судоходных рек продуктами эрозии составляет ежегодно 20 млн. руб., а от заиления прудов и водохранилищ - 30 млн. руб. Чистая вода нужна не только человеку, но и промышленным предприятиям. Загрязнение водоемов снижает содержание кислорода в воде, что очень вредно сказывается на жизнедеятельности водной фауны и флоры.

Лесной покров до минимума снижает водную эрозию почвы. После сведения леса смыв почвы может достигать 500…600 м 3 /га. Не защищенные лесом водоемы в результате заиления и образования наносов быстро мелеют. Подобный процесс характерен, например, для Куйбышевского и Цимлянского водохранилищ. Многие водохранилища за несколько лет заиляются на 70% и более.

Поверхность обезлесенных водоемов получает во много раз большее количество солнечной энергии в сравнении с облесенными. В связи с этим температура воды в них может быть на 7…8°С выше. Такое повышение температуры воды в жаркие погодные периоды отрицательно влияет на фауну. Известно, что обмен веществ у рыб зависит от температуры воды. Повышение температуры воды на 10°С увеличивает у них потребность в кислороде в 2…3 раза. Известны случаи, когда вырубка лесов по берегам небольших рек приводила к гибели отдельных видов рыб.

Повышение температуры воды в результате сведения леса может иметь неблагоприятные последствия для коммунального и промышленного водоснабжения в связи с изменением ее вкуса, запаха и химических и охлаждающих свойств. Считают, что повышение температуры воды более чем на 3°С сверх увеличения, вызванного погодными условиями, неблагоприятно для вышеуказанных целей.

Регулировать нагрев воды в реках и других водоемах можно посредством лесохозяйственных мероприятий, создавая затеняющие лесные полосы. Ручьи могут затеняться кустарниками, а реки полосами из деревьев. В этом случае максимальное увеличение температуры воды не будет превышать 10°С. Затеняющие полосы могут быть размещены по берегам рек с некоторыми разрывами для устройства пляжей и т. д.

Качество пресной воды в большой степени зависит от содержания в ней растворенных химических веществ. Лесные насаждения положительно влияют на качество воды, снижая ее жесткость, увеличивая щелочность и улучшая органолептические свойства.

В связи с интенсивной рубкой лесов, широким применением минеральных и органических удобрений в сельском хозяйстве, сбросом сточных вод в водоемы возникает проблема химического и бактериального загрязнения водоемов.

В докладе Международной организации здоровья ООН указывалось, что 85% всего человечества потребляет вредную для здоровья воду. Ежегодно от потребления загрязненной питьевой воды заболевает около 500 млн. человек. По статистическим данным, в странах Западной Европы каждые сутки в водоемы поступает 400 л и более бытовых и промышленных сточных вод на каждого жителя. В крупнейшую клоаку Европы превращен Рейн. В него ежесуточно только из Рурской промышленной области попадает до 30 тыс. кг фенола. Количество хлоридов, которые приносит Рейн со своими водами в Нидерланды, составляет в среднем 225,6 кг/с. Чтобы сделать воды Рейна пригодными к потреблению, требуются дорогостоящие очистные сооружения. Из-за повышенного загрязнения вод почти во всех крупных реках Западной Европы купание запрещено. Загрязненные органическими веществами воды водоемов представляют отличную среду для развития простейших организмов. Они становятся источником опасных заболеваний. Черный гнилостный ил, выделяющий сероводород, покрывает дно загрязненных сточными водами водоемов. Загрязнение вод наносит огромный ущерб народному хозяйству и принимает такие размеры, что требуются огромные средства для его устранения.

Лес - одно из эффективных средств предотвращения загрязнения воды. В воде облесенных водоемов содержание химических веществ обычно невелико (до 0,9 мг/л), после вырубки леса содержание их возрастает в 50 раз и более. С каждого квадратного километра облесенных водосборов в водоемы поступает до 7 т растворенных химических веществ, на необлесенных водосборах эта величина возрастает до 17 т/га. В результате такого сильного химического загрязнения вода становится непригодной для использования в бытовых и промышленных целях, часто наблюдается зацветение водоемов в результате интенсивного размножения водорослей и т. д.

Особого внимания заслуживает вопрос, о влиянии леса на бактериологические показатели воды. Нормами допустимого содержания бактерий в воде максимальный их уровень предусматривается в пределах 10 000 колоний на 100 мл по общему содержанию кишечных палочек. В ряде случаев из-за сброса в водоемы неочищенных коммунальных и сельскохозяйственных сточных вод содержание бактерий в воде превышает допустимые нормы.

Леса могут быть эффективным средством предохранения пресных вод от бактериального загрязнения. Исследования показали, что бактериологические показатели воды, проходящей через лесные насаждения, намного лучше, чем воды с открытых территорий. Количество бактерий в воде, проходящей через лесные полосы, может быть в 2…25 раз меньше по сравнению с их количеством в воде, прошедшей через поле.

Различные древесные и кустарниковые породы неодинаково влияют на изменение качества воды, проходящей через лесные насаждения. Если мутность воды, стекающей с безлесной площади, составляет 100%, то после прохождения соснового насаждения она уменьшается до 20, вязового - до 17, дубового с ясенем до 15%. Если в 1 л воды, поступающей в водохранилище с выгона, содержится 100% кишечных палочек, то после прохождения ее через вязовое и акациевое насаждения численность этих бактерий снижается в 10, через сосновое - в 18 раз, а через дубовое с примесью ясеня - в 23 раза. На резкое улучшение качества воды, проходящей через лесные насаждения, указывают и данные колититра, который у воды, прошедшей через сосновое насаждение, равен 20, через смешанное дубовое - 15, а у воды, поступающей с выгона, лишь 1,1. Таким образом, лес влияет как на улучшение качества воды, так и на количественные составляющие круговорота воды (осадки, сток, испарение) и может быть эффективно использован в решении проблем регулирования и охраны водных ресурсов, защиты от эрозии, химического и бактериологического загрязнения вод и др.

Накопленный опыт при комплексном изучении водоохранно-защитной роли лесов позволяет организовать и вести хозяйство без ущерба водным ресурсам. На основании исследований для отдельных природных зон нашей страны разработаны нормы оптимальной лесистости водосборов, при соблюдении которых сохраняются и улучшаются водоохранные и водорегулирующие свойства леса и водный баланс территорий.

Нормы оптимальной лесистости зависят прежде всего от природных условий того или иного лесорастительного района. Если в зонах избыточного увлажнения оптимальная лесистость составляет 60% и более, то в засушливых районах она может быть 25% и значительно меньше. В пределах одного лесорастительного района оптимальная лесистость водосборов может изменяться в зависимости от водно-физических свойств почвы.

На почвах тяжелого механического состава оптимальная лесистость должна быть меньше, чем на легких почвах.

На почвах разного механического состава (с учетом лесоосушительной мелиорации) оптимальная лесистость (по Молчанову, 1973) составляет (%):

• Глинистые, дерново-подзолистые - 50
• Суглинистые, дерново-подзолистые - 40
• Супесчаные, дерново-подзолистые - 30
• Темно-серые и серые суглинистые - 25
• Выщелоченные черноземы - 20
• Песчаные почвы (абсолютно лесные) - 100
• Перегнойно-торфяно-глеевые на покровных супесях - 100

В тех районах, где остро ощущается дефицит воды, для увеличения полного стока возможно снижение нормы оптимальной лесистости путем сплошной вырубки всех или части лесов и замены их менее интенсивно потребляющей воду травянистой, кустарниковой или древесной растительностью.

Подобные исследования и работы широко проводят в США. Так, по данным американских ученых, увеличение стока в первый год после сплошной рубки леса на небольших водосборах в западной части Северной Каролины составило от 152 до 432 мм. В Западной Виргинии сплошная рубка леса на водосборах и последующее уничтожение древесной растительности гербицидами увеличили сток на 203…406 мм, в Нью-Хемпшире - на 203…356 мм. Размеры увеличения полного стока в результате вырубки лесов во многом зависят от водопотребляющих свойств лесообразующих древесных пород. В Уэгон-Уил-Гэп в штате Колорадо сплошная рубка древостоя осины обеспечила годовое увеличение стока на 25 мм, а сплошная рубка насаждений из пихты и псевдотсуги в центральной части Аризоны - на 76 мм. В Аризоне и Калифорнии после сведения зарослей чаппораля и создания травяного покрова было достигнуто увеличение стока на 51…356 мм в год (в зависимости от количества зимних осадков). В западной части штата Орегон сплошная рубка дугласовой пихты сопровождалась увеличением годового поступления воды на 460 мм. Таким образом, сплошная рубка небольших массивов может дать заметное увеличение общего стока. Возьмем для примера лесной массив водосборного бассейна площадью 1600 га, ведение хозяйства в котором направлено на получение пиловочника при обороте рубки в 80 лет. Сплошная рубка в нем будет проводиться ежегодно на 20 га. Если в первый год увеличение стока составит 254 мм, а затем будет линейно снижаться до нуля в десятилетнем цикле, то среднее годовое увеличение общего стока на площади 1600 га составит около 13 мм, что соответствует 208 млн. л в год. Это увеличение удовлетворит потребности в воде дополнительно 845 человек (600 л на 1 человека в сутки) или обеспечит орошение дополнительно 137 га при общем уровне полива 152 мм.

Перспективно увеличение полного стока путем сплошной рубки полосами, прилегающими к водотокам, где предполагается высокий уровень потребления воды. Рубки вдоль берегов могут дать благоприятные результаты в аридных и семиаридных районах, где произрастают различные бесполезные фреатофиты. Потребление воды фреатофитами настолько велико, что уничтожение их - одно из важнейших средств увеличения водоснабжения. Фреатофиты поглощают 610…1220 мм воды в год. Сколько ее можно сберечь, вырубив некоторые из главных потребителей воды - тополь, ольху, тамарикс и др.? Подсчитано, что, если на 25% сократить потребление воды фреатофитами в 17 западных штатах США, то количество сбереженной воды составит 7,5 млрд. м 3 .

Обширная программа борьбы с фреатофитами в США осуществлена в долине Рио-Гранде. В одном районе строительство оросительного канала на свободной от фреатофитов площади сберегло, по имеющейся оценке, 620 млн. м 3 воды ь год. В другом районе вырубка фреатофитной растительности на 2145 га позволила сберечь 17 млн. м 3 воды в год.

Вместе с тем увеличение полного стока путем сплошной вырубки лесов на водосборах, по берегам рек и водоемов может иметь неблагоприятные последствия (возникновение паводков, наводнений, водной эрозии почвы и т. д.), поэтому во всех случаях вырубка лесов должна сопровождаться заменой их менее интенсивно потребляющей воду защитной растительностью, сохранением лесной подстилки и почвы. Исследования в США показали, что замена хвойного леса менее потребляющим воду лиственным способствует увеличению полного стока на 60…100 мм в год, при этом водоохранно-защитные свойства леса изменяются незначительно.

Увеличения полного стока при сохранении водоохранно-защитных свойств леса можно добиться и путем несплошных рубок, типа выборочных, постепенных, а также рубок ухода в молодняках. При таких рубках на водосборах сток воды возрастает пропорционально количеству вырубаемой древесины.

Максимального снегонакопления, позднего таяния и стока можно достичь, применяя рубки кулисного типа, при которых лес вырубают полосами, чтобы обеспечить затенение, когда солнечные лучи падают на поверхность склона под углом, наиболее близким к прямому. Рубка чересполосного типа позволяет создать стену спелых деревьев для затенения и свести к минимуму отраженное излучение. Ширина полос должна быть равна примерно половине высоты среднего дерева на южных склонах крутизной менее 20° и от однократной до четырехкратной высоте дерева на северных склонах крутизной более 20°. Промежутки между полосами должны соответствовать числу приемов рубки в обороте. Применение этой системы в США сократило зимние потери воды от сочетания перехвата, испарения с поверхности снежного покрова и транспирации на 137 мм. Летние и осенние потери от перехвата влаги пологом и транспирации составили в среднем 56, 102 и 117 мм на глубине почвогрунта соответственно 91, 122 и 152 см. Таким образом, если вырублена полосами 1/3 всего насаждения (по площади), то при аккумуляции воды около 254 мм годовое увеличение стока составит 85 мм.

В земледельческих безлесных районах, находящихся в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения, дефицит воды, лимитирующий урожайность сельскохозяйственных культур, может быть в значительной степени восполнен созданием систем противоэрозионных, полезащитных и водопоглотительных лесных полос. Расчеты показывают, что, создав подобные системы лесных полос, через 10…15 лет можно снизить поверхностный сток с пашен в 2 раза, снос снега в 3 раза, непродуктивное испарение на 15…20%, что увеличит водообеспеченность земледелия в 1,4…1,5 раза.

На основании многочисленных исследований в СССР и зарубежных странах установлено, что не все леса в одинаковой степени выполняют водорегулирующие и защитные функции. Например, леса на водосборах играют преимущественно водорегулирующую роль, а леса по берегам рек и других водоемов - защитную и водопоглотительную. Это учитывается в нашей стране и некоторых других странах при делении лесов на группы по функциональному назначению. Для каждой группы лесов разрабатывают определенные системы хозяйственных мероприятий, направленные на улучшение специальных функций лесов.

В СССР водоохранно-защитные леса наряду с другими лесами защитного значения отнесены к I группе. На основании специальных исследований для многих районов страны разработаны нормативы выделения водоохранно-защитных лесов по берегам рек, озер, водохранилищ, минеральных источников и т. д. В качестве защитных лесов вдоль рек следует выделять леса на меженных берегах, поймах, склонах коренных берегов речных долин, водопоглотительной полосе для защиты бровки коренного берега долины реки, расположенной на забровочной территории (50…200 м, в зависимости от механического состава почвы, уклона забровочной территории и древесной породы).

Вдоль рек выделяют три категории лесов: запретные полосы; берегозащитные полосы в пределах запретных полос и полосы вдоль нерестовых рек.

По данным института «Союзгипролесхоз», главные особенности ведения лесного хозяйства в лесах запретных полос вдоль рек, озер и других водоемов заключаются:

• в максимальном увеличении лесопокрытой площади в запретных полосах и равномерном размещении лесов по водосборной площади бассейна реки при оптимальной лесистости;
• в применении равномерно-, группово-выборочных, постепенных и сплошных узколесосечных рубок в тех случаях, когда выборочные или постепенные рубки с лесоводственной точки зрения не оправданы;
• в производстве культур тех древесных и кустарниковых пород, которые по своим защитным свойствам наиболее отвечают условиям местоположения;
• в выращивании таких лесных насаждений, которые с учетом водоохранного значения обеспечивают наибольшую продуктивность насаждений и сокращают до минимума лесовосстановительный период.

Лесовосстановительные рубки в лесах запретных полос вдоль рек, озер и других водоемов должны быть направлены на повышение водоохранных, почвозащитных, климатологических, санитарно-гигиенических и других функций. Одновременно с этим они должны обеспечивать своевременное использование древесины без потери ее технических качеств, улучшение возрастной структуры и повышение качественного и породного состава насаждений. Способ рубок в лесах запретных полос зависит от назначения, состава и продуктивности, возрастной структуры и полноты насаждений. Учитывая комплекс факторов, выбирают такой способ рубки, который способствует наилучшему выполнению насаждениями водорегулирующих, почвозащитных и других функций. Способ рубки леса должен обеспечить лесовосстановление и формирование насаждений нужного породного состава и высокой продуктивности.

К лесоводственным мероприятиям, способам и технологии рубок предъявляются следующие требования:

1. Непрерывное сохранение лесной среды, при котором все компоненты лесного биогеоценоза совокупно выполняют защитные функции. Это достигается слабым или умеренным прореживанием древесного полога выборочными или постепенными рубками средней интенсивности.

2. Немедленное восстановление леса на вырубках желательными породами путем сохранения подроста, быстрого последующего возобновления или создания лесных культур. В этих условиях наиболее эффективны постепенные рубки, которые позволяют не только сохранить, но и получить подрост главных пород. Примерно такая же цель достигается узколесосечными сплошными рубками.

3. Улучшение санитарного состояния и качественного состава насаждения путем удаления в первую очередь больных, поврежденных деревьев, а также деревьев с пониженным приростом и всех или части деревьев второстепенных пород.

4. Получение максимального прироста древесины на лучших деревьях. Постепенные и выборочные рубки активизируют физиологические процессы (фотосинтез, транспирацию и т. п.) остающихся деревьев, способствуют повышению продуктивности леса и его защитных свойств.

В результате проведения комплекса лесохозяйственных мероприятий должно быть достигнуто равномерное распределение лесов по всей площади водосбора с оптимальной лесистостью.

Рубки ухода за лесом в запретных полосах вдоль рек, озер и других водоемов должны обеспечивать улучшение породного состава насаждений, повышение качества и устойчивости насаждений, сокращение сроков выращивания спелой древесины, увеличение размера пользования древесиной с единицы площади. Лесовосстановление в запретных полосах по берегам рек и вокруг водохранилищ должно обеспечить в короткий срок (5…10 лет) облесение всех не покрытых лесом площадей.

Для успешного развития посадок в прирусловой части поймы на русловых песках большое значение имеют лесорастительные свойства русловых песков, высота над меженью, мощность наносных отложений, ход спада талых вод, глубина залегания грунтовых вод, влажность песков в период вегетации и погодные условия вегетационного периода. Чтобы сохранить посадки от отрицательного влияния паводка, льда и других факторов, их не следует доводить до меженного уреза воды. Практика показала, что нижней предельной отметкой создания культур являются 100 см над средним меженным уровнем воды в реке. На площадях, расположенных ниже этой от метки, необходимо создавать аэрогидрофитный пояс из полуводных растений - тростника, камыша и др.

На участках, выделенных для облесения, посадки могут быть сплошные и кулисные. В кулисных посадках полосы насаждений чередуются с полосами голых песков. Наиболее надежно закрепляет наносы сплошная посадка. Однако, как показали наблюдения, кулисные посадки сокращают расход на облесение и способствуют естественному облесению песков (зарастанию самосевом межкулисных полос).

Для повышения производительности лесов запретных полос рекомендуется посев люпина под пологом леса и при создании лесных культур. Однако на очень сухих глубоких рыхлых песках и на сырых и мокрых почвах люпин сеять не следует.

Реконструкция насаждений представляет собой полную или частичную замену насаждений, которые не могут удовлетворительно выполнять водоохранную и водорегулирующую роль или неэффективно используют лесные земли. В результате реконструкции можно вырастить сложные по форме и смешанные по составу насаждения, отличающиеся хорошими водоохранными свойствами. Реконструкции подвергают следующие насаждения: молодняки, в составе которых преобладают малоценные древесные породы; низкополнотные молодняки как естественного, так и искусственного происхождения; насаждения более старшего возраста при полноте 0,4 и ниже, а также насаждения, находящиеся в неудовлетворительном санитарном состоянии и плохо выполняющие водоохранно-защитную роль.

В зависимости от лесорастительных зон и условий местопроизрастания реконструкцию насаждений осуществляют частичной заменой малоценных пород в молодняках с незначительной примесью главных пород, заменой малоценных молодняков, не имеющих в своем составе главных древесных пород, а также совершенно неудовлетворительных по своему состоянию и водоохранно-защитной роли.

В водоохранно-защитных лесах работники лесного хозяйства обязаны вести постоянные наблюдения за возникновением пожаров, очагов вредителей - лесных насекомых и грибных болезней, так как эти факторы приводят к разрушению насаждений и ухудшению их водорегулирующих и защитных свойств.

Побочные пользования лесом могут сильно влиять на его состояние, т. е. на все формы его защитно-водоохранной службы. Из всех видов побочного пользования лесом наиболее вредное воздействие на него оказывает пастьба скота. При нерегулируемой интенсивной пастьбе совершенно исчезает подлесок, нарушается связанность подстилки и структура почвы. Это приводит к резкому снижению способности леса задерживать и осаждать аллювий (прежде всего грубого механического состава), уменьшает устойчивость почвы против эрозии, уменьшает ее водопоглотительные свойства, увеличивает вынос продуктов эрозии в реки.

Организация побочных пользований в лесу должна соответствовать действующей инструкции. Однако прирусловые поймы и крутые склоны не должны быть местом выпаса скота. На покатых склонах пастьба может быть допущена в самых ограниченных размерах. При появлении признаков заметного нарушения подстилки, уплотнения почвы и образования потоков воды по склону во время снеготаяния и ливней пастьба скота должна быть немедленно запрещена.

В лесах, выполняющих водоохранно-защитную роль, нельзя допускать сбор лесной подстилки и корчевку пней. Любые разработки недр на территории водоохранно-защитных лесов следует проводить с учетом особенностей рельефа, чтобы не вызвать эрозионных процессов. По окончании разработки отвалы и другие обнаженные площади должны быть облесены.

Леса на водосборных бассейнах рек, озер и водохранилищ выполняют преимущественно водорегулирующую роль и относятся к категории защитно-эксплуатационных. В таких лесах, по данным В. Т. Николаенко и др. (1973), лесоводственные мероприятия должны сохранять и усиливать почвозащитные, водоохранные и водорегулирующие функции насаждений, предупреждать возникновение эрозионных процессов, улучшать условия местопроизрастания для восстановления естественным путем хозяйственных пород, повышать продуктивность и улучшение общего состояния лесов.

Способы рубок и технологию лесосечных работ устанавливают в зависимости от биологических особенностей древесных пород, типов леса, крутизны и экспозиции склонов, условий лесовозобновления, устойчивости почв против эрозии, наличия и состояния подроста главных пород. Они должны обеспечивать сохранение максимального количества жизнеспособного подроста главных пород и способствовать успешному восстановлению леса на вырубках в кратчайший срок хозяйственно-ценными породами.

В зависимости от состава насаждений, биологических особенностей древесных пород, крутизны и экспозиции склонов, а также от условий местопроизрастания и характера лесовозобновления в защитно-эксплуатационных лесах осуществляют сплошные добровольно-выборочные, постепенные и группово-выборочные рубки. Рубки ухода в этих лесах направлены на улучшение породного состава, санитарного состояния и особенно на сохранение и повышение защитной и водоохранной роли. Высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склонов, мощность и противоэрозионная устойчивость почвы, а также состояние насаждений определяют характер и интенсивность рубок ухода.

Лесовосстановление в защитно-эксплуатационных лесах предусматривают в основном естественное, поэтому в процессе рубки должно быть обеспечено сохранение максимального количества жизнеспособного подроста и второго яруса главных пород. После окончания лесозаготовок сильно поврежденные подрост и молодняк дуба, ясеня и других твердолиственных пород вырубают.

При постепенных и группово-выборочных рубках каждый последующий прием рубки можно осуществлять только в том случае, если на лесосеке есть достаточное для восстановления леса количество жизнеспособного подроста главных пород. За оставшимся на лесосеке подростом хвойных и твердолиственных пород ведут уход, заключающийся в освобождении его от порубочных остатков и угнетения подлеском и покровом. Если подроста нет, предпринимают меры содействия естественному возобновлению или создают лесные культуры.

Побочным пользованием в защитно-эксплуатационных лесах является пастьба скота. На участках, поступающих в рубку, пастьбу скота запрещают за 10 лет до рубки. Не разрешается также пастьба скота в молодняках I класса возраста, на особо защитных участках леса и участках, на которых предприняты меры содействия естественному возобновлению.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Значение влаги для роста 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 через листовую поверхность влагу, деревья регулируют свой температурный режим. Вода входит в состав клеток и тканей животных и растений, почвы, атмосферы, в зависимости от ее 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.

В природе вода находится в твердом, жидком и газообразном состояниях. В общем объеме мировых водных запасов вода в твердом состоянии в виде льда составляет 1,65%. Количество пресной воды, содержащейся в реках, озерах и почве, равно 0,635 % объема водных запасов земли. Атмосферная вода составляет 0,001 %, и на долю мирового океана приходится 93,96 %- общих запасов влаги . Эти показатели общего объема мировых водных запасов ориентировочны.

Твердая, жидкая и газообразная влага в количественном отношении меняется в зависимости от интенсивности солнечной радиации и других факторов. Вода в жидком состоянии, поглощая солнечную энергию, превращается в водяные пары атмосферы, по концентрации которых в ней определяют влажность воздуха. Количество влаги в воздухе зависит от его температуры, движения, рельефа местности, а также от времени года и географического месторасположения. Высокие температуры, которые сами по себе могут быть губительными для растений, в сочетании с достаточной влажностью воздуха и почвы обеспечивают им благоприятные условия для роста.

Водяные пары, перемещаясь в атмосфере, попадают в условия более низких температур, конденсируются, выделяют много тепла и выпадают в виде осадков, часть которых пополняет запасы воды на суше. Выпадающие осадки просачиваются в землю или стекают с поверхности почвы и через реки попадают в океан.

Источники влаги, их влияние на лес. Основными источниками влаги в лесу являются снег и дождь. Большая часть осадков в виде дождя и растаявшего снега стекает поверхностным стоком в реки, озера, моря, частично задерживается на поверхности почвы и растительности, а затем испаряется в атмосферу. Если количество выпадающих осадков значительно, то часть их расходуется на смачивание почвы и потребление корнями растений.

В разных географических зонах страны количество выпадающих осадков неодинаково. Так, в аралокаспийских степях их выпадает всего 100 мм, в северо-восточных районах -- до 300 мм, центральных--500--600 мм, степных -- 300--400 мм, в Сибири осадков выпадает мало: в средней части 300--400 мм, восточной -- 270 мм, Амурской обл. 440 мм, на Сахалине 540 мм. Наибольшее количество осадков выпадает у восточного побережья Черного моря в районе Сочи и Батуми -- 2000-- 2500 мм, на побережье Охотского моря и на юге Камчатки -- 800--1000 мм. Большинство атмосферных осадков выпадает в летнее время.

Влага, поглощенная корнями растений, используется на фотосинтез, транспирацию. Атмосферные осадки, которые проникают вглубь до водоупорного слоя, образуют горизонт грунтовых вод и стекают внутрипочвенным стоком в реки. Большое лесоводственное значение имеют зимние осадки. Снег является источником снабжения растений водой. Снеговой 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 и снеговал. Снег, задерживаясь на кронах, способствует поломке сучьев и вершин деревьев. От снеголома страдают особенно хвойные породы -- сосна и кедр. Снеговал бывает, значителен при большой густоте древостоя и сомкнутости полога.

Лиственные породы меньше повреждаются навалом снега, так как сбрасывают на зиму листья и имеют гибкие ветви. Кроме дождя и снега, источниками влаги являются град, морось, ледяной дождь, роса, иней, изморозь, ожеледь.

Град -- ледяные ядра или кристаллы диаметром от 0,5 до 2 см, иногда до размера куриного яйца -- очень часто сопровождает ливневые дожди и вызывает градобой. От града нередко погибают посевы и посадки леса, наблюдается обивание коры у груши, ольхи, лещины.

Морось -- осадки, выпадающие из слоистых облаков или из тумана в виде мелких капелек. Скорость передвижения их очень мала и почти незаметна на глаз. Морось проникает везде и всюду, смачивая закрытые части кроны дерева, нижние части листьев и ветвей. Мелкие капельки мороси с растворенными в них отдельными частицами минеральных веществ, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе, обеспечивают дополнительное внекорневое питание леса через листья.

Ледяной дождь -- мелкие ледяные шарики диаметром от 1 до 3 мм. Они образуются в результате замерзания капелек дождя при прохождении их через более холодные слои воздуха.

На поверхности растений, деревьев, почвы и отдельных предметов часто наблюдаются и другие различные явления природы (роса, иней, изморозь и ожеледь).

Ночью в редком лесу поверхность почвы несколько остывает. Приземной слой воздуха охлаждается. Еще интенсивнее охлаждаются растения и листья деревьев. Если температура приземного слоя понизится и 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. 156

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, часто причиняющие большие бедствия лесокультурному делу.

Изморозь появляется на хвое, листве деревьев, кустарниковых и травянистых растениях. Физический смысл ее заключается в том, что после сильных морозов деревья и кустарники сильно охлаждены. При резком повышении температуры воздуха (появление теплого ветра и др.) на промерзших ветвях и хвое деревьев образуется значительная масса длинных ле­дяных игл, нитей, пластинчатых или призматических кристаллов. Изморозь служит дополнительным источником влаги для леса. Положительная роль изморози заключается также в том, что в образовавшихся кристалликах льда оседает значительное количество аммиака и других, нужных для растений веществ, которые при таянии попадают в почву и становятся дополнительными источниками питания. Изморозь может играть и отрицательную роль, так как при больших образованиях изморози ветви деревьев или их вершины обламываются. Но это бывает редко. Обычно образовавшиеся иглы легко отваливаются и падают на землю. В кристаллах льда могут содержаться радиоактивные частицы, вредные для леса. Однако это отрицательное явление может проявляться только при радиоактивном загрязнении атмосферы.

Ожеледь -- слой льда на поверхности ветвей и стволов. Образуется при быстром наступлении дождливой погоды после морозов. На ветви, покрытые инеем, попадает влага, которая превращается в лед. Ожеледью чаще повреждаются насаждения с разомкнутым пологом. Кроме того, страдают породы с негибкими ветвями, например осина, сосна.

В течение ночи на небольшом дереве сосны в возрасте 10--15 лет образуется до 150--180 кг льда. Ветви и вершины стволов, не выдерживая тяжести льда, с треском и грохотом отламываются и падают на землю. В условиях юга нашей страны такие явления бывают часто и приносят лесу вред. почва насаждение древесина влажность кислотность

Меры борьбы: создание с наветренной стороны плотных опушек из устойчивых лиственных пород; создание смешанных насаждений, повышение сомкнутости древесного полога, особенно на первых этапах жизни насаждений (20--40 лет).

Вода, потребляемая лесом. Вода обладает чрезвычайно ценными свойствами, обеспечивающими существование живых организмов на Земле и развитие процессов их жизнедеятельности. Вода является наилучшим растворителем, обладает большой теплоемкостью, входит в состав клеток и тканей животных и растений. В молодых растениях количество ее может достигать 90--95 % общей 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, так же. как и ее недостаток, отрицательно сказывается на фотосинтезе древесных, кустарниковых и напочвенных растений. Благодаря способности к фотосинтезу и ассимиляции растения занимают определяющее место в круговороте веществ в природе. Вода как химическое соединение участвует в реакциях фотосинтеза. Зеленые мхи содержат влаги от 8 до 500%, сфагновые -- до 3000 %. В насаждениях с запасом древесины 500 м3/га вода составляет 200--250 т, а при общем запасе с древесиной ветвей и корней 700 м3/га -- 360 т. Для образования единицы сухого вещества дерево транспортируете огромные количества воды. Так, 1 га букового леса в год дает в среднем около 7 т сухого вещества, из которых 3,9 т древесины и 3,1 т листьев. Зная, что для образования 1 кг сухого органического вещества необходимое количество испарения влаги составляет 310 кг, находим, что для общего годичного прироста букового леса надо извлечь из почвы и транспортировать в атмосферу 2 млн. кг воды в год, или более 2184 м3/га.

Сильно транспонирующие древесные породы -- береза, ясень, бук и сосна. Слабо транспонируют влагу граб, клен остролистный, дуб и ель. Береза в составе хвойного леса в условиях Валдая, например, транспортирует за вегетационный период влаги столько, сколько ее имеется в слое равном 131 мм, сосна -- 153 мм, ель--137 мм. Это меньше, чем расход воды луговой и полевой растительностью, так как поверхность листьев у трав значительно превышает листовую поверхность деревьев. Например, поверхность листвы луговых трав колеблется в пределах от 22 до 50 га на 1 га травостоя. У клевера она достигает 26 га, у люцерны -- 85 га на 1 га посевной площади. Поверхность хвои пихты Дугласа достигает 18--27 га на 1 га насаждений, листьев бука и дуба-- 10--20 га.

Для производства 1 кг растительной массы разные растения в различных условиях расходуют на транспирацию от 150--200 до 800--1000 м3 воды.

На транспирацию растений, произрастающих в СССР, ежегодно расходуется примерно 3500 км3 воды, что составляет 1/3 годового количества осадков . Активность транспирации зависит от многих физических и метеорологических факторов среды: ветра, влажности воздуха, влажности почвы, интенсивности солнечной радиации, атмосферного давления и самой площади испаряющей поверхности. Таким образом, транспирация леса зависит от состояния погоды и влажности почвы. Транспирация дерева зависит также от формы и структуры кроны, освещения и действия ветра на отдельные органы Деревьев и кустарников. Например, при достаточном водоснабжении кроны ели работают равномерно, при недостатке влаги наиболее активна верхняя и освещенная часть кроны.

Наиболее транспортирующие породы -- тополя и ивы, предпочитающие влажные места. Среднее положение занимают остальные лиственные породы. Менее транспортирующими являются хвойные. Транспирация леса обеспечивает саморегуляцию живых растений. Через транспирацию дерево реагирует на увеличение солнечной радиации или ускорение движения воздуха. Резкое падение относительной влажности воздуха отрицательно сказывается на устричной транспирации листьев. В процесс транспирации вовлекается 97,9 % энергии и 99,8 % 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, типа леса, характера почвы и обеспеченности их влагой, уровня грунтовых вод, метеорологических условий, массы листьев и их расположения и многих других факторов.

Распределение осадков в лесу. Выпавшие над лесом атмосферные осадки проникают под полог и стекают с поверхности почвы, часть их проникает в почву, некоторая доля задерживается кронами деревьев, кустарников, живым напочвенным покровом, а часть испаряется обратно в атмосферу. Наибольшее количество осадков задерживают еловые и пихтовые насаждения, меньше задерживают сосновые и лиственные. Количество задержанных осадков зависит от их интенсивности, а также от состава, полноты, возраста и структуры насаждения. Чем медленнее выпадают осадки, тем больше их задерживается кронами и меньше попадает в почву. При сомкнутости крон 0,9 значительная часть выпадающего дождя задерживается кронами верхнего яруса древостоя. Однако проникновение влаги под полог леса зависит от длительности и характера выпадающих осадков. Молодые высоко полнотные насаждения задерживают осадков кронами больше, чем насаждения зрелого возраста.

Отношение древесных пород к влаге. Древесные породы по-разному относятся к влажности почвы и воздуха. Некоторые из них произрастают только в теплых районах с большой влажностью воздуха, например бук, а другие древесные породы могут выдерживать сухой климат (дуб).

Обеспеченность древесных пород влагой зависит от количества осадков и температуры воздуха. Чем температура воздуха выше, тем интенсивнее испарение с поверхности почвы и тем больше потребность растений во влаге при транспирации.

У древесных пород, которые произрастают при недостатке влаги в почве и воздухе, корневая система обычно сильно разветвлена, листья или хвоя покрыты кожицей (у сосны, дуба, можжевельника). У некоторых растений (саксаул) листья редуцированы в чешуйки. Другие древесные породы, как ясень обыкновенный, хорошо чувствуют себя в пониженных местах, ольха черная на мокрых почвах, но с проточной водой.

Лиственница, ель, пихта, липа, береза, дуб, бук, орех и др. хорошо растут на свежих почвах. На состав и характер древесной растительности большое влияние оказывает разный режим влажности. Например, в горных районах Северного Кавказа и Закавказья, 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 такие породы, как дуб, тополь, ива. На увлажненных почвах успешно растут сосна обыкновенная, кедр сибирский, береза пушистая. 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. Погребняка (1968) и А.Л. Бельгарда (1971).

Шкала требовательности древесных пород к влаге по А.Л. Бельгарду:

• 1) ксерофиты -- сосна обыкновенная, гледичия, белая акация, айлант, дуб пушистый, сосна крымская, тамарикс, можжевельник виргинский;
• 2) мезоксерофиты -- берест, шиповник собачий, крушина слабительная, миндаль степной, вишня степная, терн;
• 3) ксеромезофиты -- дуб черешчатый, берест, груша, ясень обыкновенный, яблоня;
• 4) мезофиты -- граб, ель, лещина, ильм, липа обыкновенная, клен остролистный, гордовина, бересклеты бородавчатый и европейский, сосна веймутова, лиственница сибирская, клен явор;
• 5) мезогигрофиты -- тополя чёрный и белый, осина, береза пушистая, вяз, крушина ломкая, бузина черная, калина;
• 6) гигрофиты -- ивы белая, ломкая и серая, ольха черная, черемуха, ясень обыкновенный (болотный).

Характеризуя отдельные древесные породы по требовательности к влаге, следует иметь в виду, что некоторые породы, например сосна, имеют широкий ареал. Сосна, как и другие хвойные, может быть и мезофитом.

Водный баланс -- это количество выпавших осадков, равное сумме испарившейся влаги и стоку. Водный баланс распределения осадков в лесу в общем виде характеризуется формулой Г. Н. Высоцкого: N=A+F+V+T, где N -- общее количество выпадающих на поверхности суши осадков; А -- поверхностный сток, который составляет 15--35 % количества осадков, в зависимости от склона, характера выпадающих осадков и насаждения; F -- подземный сток, который составляет 15--35 %; V -- физическое испарение с кроны и почвы, которое составляет 15--50%; Т -- транспирация, физиологическое испарение (20-40 %).

Испарение влаги с поверхности растений. Кронами деревьев задерживается значительная доля выпадающих осадков, а затем снова под действием тепловой энергии и движения воздуха превращается в парообразное состояние и уходит в атмосферу. Величина и скорость испарения влаги с поверхности древесного полога зависят от типа леса, возраста деревьев, степени сомкнутости лесного полога, а также от интенсивности осадков, силы ветра, температуры воздуха и его влажности.

В отличие от лиственных хвойные насаждения задерживают значительно больше осадков летом и зимой. Так, сосновые насаждения задерживают 17,4 % осадков, березовые -- 24,7 %, осиновые -- 26,6 %, еловые -- 53,4 %.

Меньшее задержание осадков сосной в сравнении с елью объясняется структурой ветвления и охвоения и направленностью ветвей вверх, что увеличивает стволовой сток. Кронами отдельно стоящих деревьев задерживается влаги на 8--13 % больше, чем в древостоях. Стекание осадков по стволам составляет 0,6--5 % и зависит от древесной породы и характера дождя. Меньше всего пропускают осадков под полог леса пихтовые и еловые высоко полнотные насаждения. Лиственные леса из бука и липы задерживают осадков больше, чем березовые и осиновые насаждения. Если под лиственным лесом на поверхность почвы попадает в отдельных случаях 424мм осадков, то в одном и том же районе под сосновым пологом их оказывается 280 мм. Таким образом, хвойный лес значительно сильнее увлажняет воздух, возвращая атмосфере до 10--22 % годовых осадков.

Изменяя состав леса, его полноту, форму и возрастную структуру, можно регулировать количество задерживающихся на кронах и проникающих под полог леса осадков.

Испарение с поверхности почвы. 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 транспортируют напочвенные растения, забирая ее в различных почвенных горизонтах.

Интенсивность испарения с поверхности почвы зависит от многих факторов. Главные из них: тип леса, полнота, форма, видовое разнообразие напочвенных трав, кустарников и взаимосвязанные с ними влажность воздуха, ветер, солнечная радиация. 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 открытого места. Это происходит в результате ослабленного ровного движения воздуха в лесу у поверхности почвы, которое возникает благодаря более низким температурам воздуха и почвы летом. Кроме того, лесная почва более рыхлая, изрытая червями, кротами, личинками насекомых и т. д.

Лучшему испарению воды из верхних горизонтов почвы способствуют также корневые системы, непрерывно изменяющие свою величину, состояние и направление роста. В каждом типе леса имеется лесная подстилка. В качестве естественной покрышки она предохраняет почву от солнечных лучей и ветра. Непрерывно передвигающиеся в ней представители животного мира и сам процесс ее разложения нарушают капиллярную связь с почвой и тем самым в 4--6 раз задерживают испарение с поверхности почвы по сравнению с испарением на открытом месте. Скорость испарения влаги зависит от состава и строения лесной подстилки.

Поверхностный сток влаги и перемещение снега. Величина и характер поверхностного стока определяются состоянием поверхности почвы, а также зависят от суммы и интенсивности выпадающих жидких осадков. Часть выпадающих осадков стекает или сдувается с поверхности почвы, занятой лесом, и попадает в овраги, ручьи, реки, а затем в моря и океаны. По территории нашей страны протекает более 150 тыс. рек общей протяженностью около 3 млн. км. Кроме них, имеются многочисленные озера и водохранилища, пруды и водоемы. Все они в значительной степени пополняются за счет перемещения снега и поверхностного стока воды с почвы. Лес переводит 80--100 % поверхностного стока во внутрипочвенный и грунтовой. Количество и скорость стока зависят от состояния почвы, продолжительности и интенсивности дождя, уклона местности, структуры лесной подстилки и других факторов.

Большое значение при формировании поверхностного стока имеют водно-физические свойства почв: инфильтрация, влагоемкость, объемная плотность, механический состав.

Поверхностный сток в лесу выражен значительно слабее, чем на открытом месте. 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. За это время большая часть воды успевает проникнуть в почву, так как снежный покров, защищая подстилку и поверхностный слой почвы от промерзания, обеспечивает в весеннее время быстрое попадание снеговой воды в почву. Таяние снега в лесу происходит гораздо медленнее, на 4--5 недель дольше, чем на открытом месте.

Пониженная скорость и слабая интенсивность снеготаяния в лесу объясняется задержанием значительной части прямой и солнечной радиации пологом леса и стволами деревьев, а также малой скоростью ветра в лесу. В лесу интенсивность снеготаяния бывает наибольшей в разомкнутых и низкой полноты 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. Лес играет определяющую роль в таянии снега. Влияние леса на таяние снега зависит от густоты древостоя, высоты деревьев и положения деревьев относительно друг друга.

Таяние снега меняется в широких пределах и зависит от степени сухости снега. Свежий сухой снег может не подвергаться таянию, так как он состоит из почти полностью замерзшей воды, высока также его излучательная способность. Влажный снег может содержать до 20 % незамерзшей воды, что снижает его термические качества. Интенсивность таяния в лесу составляет лишь от 50 до 60 % таяния на открытой местности. Имеются различия в интенсивности снеготаяния в густом лесу на открытой площади и на вырубках. Продолжительность снеготаяния на вырубках варьирует от 6 до 12 дней, на прогалинах -- от 10 до 20 дней, в чистых сосновых лесах--от 15 до 25--30 дней, в смешанных -- от 22 до 30--45 дней. Уклон местности несколько ускоряет стекание воды с поверхности почвы, покрытой лесом, особенно в горных условиях. Однако рыхлый слой лесной подстилки подобно губке и весной и летом впитывает воду и отдает ее нижележащим слоям почвы.

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. Таким образом, он теряется на своем пути, насыщая верхний горизонт лесной почвы и переходя во внутрипочвенный сток. В зависимости от типа леса поверхностный сток воды разный. В сосновом сухом бору, произрастающем 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. Интенсивность стока заметно сокращается вследствие задержания осадков на поверхности травы, мха и другой растительности под древостоями.

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.

Почвенная влага. Попадание осадков в почву зависит от типа леса, лесной подстилки, полноты леса и других факторов. В почву просачиваются различные количества воды, составляющие 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 (в сторону увеличения влажности) -- под полем, лесом и черным паром. Наибольшая влажность, а значит наименьшее иссушение почвы, отмечается 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 ее расходует, влаги все-таки 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: весен-не-летний, характеризующийся наиболее интенсивным испарением (2--4 мм в сутки), и летне-осенний (испарение 0,5--2 мм в сутки), лимитирующийся количеством выпадающих за это время осадков. 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 и кислот: чем больше концентрация раствора, тем ниже температура замерзания почвы. Содержание раствора зависит от механического состава почвы и растительности, произрастающей На ней. Рельеф местности влияет на влажность почв. На возвышениях почва в лесу промерзает сильнее, чем во впадинах, где собирается много снега, предохраняющего почву от промерзания. Оттаивать промерзшая почва начинает весной благодаря теплу солнца и теплу, приходящему из более глубоких слоев материнской горной породы, подстилающей почву.

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, пополняющих в летнее время ручьи, реки, озера и другие водоемы. Лесные реки всегда полноводнее, так как пополняются водой за счет грунтовых вод. Грунтовые воды поднимаются также по капиллярам и пополняют влагой верхние горизонты почвы, в которых развиваются корневые системы деревьев и кустарников. Лесные насаждения благоприятствуют проникновению осадков в почву. Уровень грунтовых вод под лесом держится ниже, чем на соседних безлесных участках местности. Объясняется это расходом влаги лесом на ее транспирацию. В отдельных случаях состояние уровня грунтовых вод может повышаться в лесу или быть одинаковым с уровнем воды на безлесных площадях. Это зависит от рельефа местности, механических и физических свойств почвы, времени года и других факторов.

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 уровни грунтовых вод в лесу находятся так же высоко, как и на открытом месте.

Грунтовые воды по-разному расположены в различных типах леса. Например, в сосновом бору залегание грунтовых вод 2,8--3,5 м, летом уровень понижается незначительно (на 10 см); при залегании грунтовых вод 1,4--1,7 м в бору черничном снижение грунтовых вод летом достигает 0,4--0,5 м. В еловых насаждениях уровень грунтовых вод снижается сильнее, чем в сосняках на 20--30 см, так как ель транспортирует влагу интенсивнее и задерживает осадков кронами больше, чем сосна.

Вырубка леса влияет на уровень грунтовых вод. На севере страны многочисленны факты поднятия грунтовых вод после рубки леса, пожаров и других бедствий. Поднятие уровня иногда приводит к заболачиванию вырубок. Это явление наблюдается в равнинных лесах, произрастающих на слабодренированных почвах, т. е. там, где слаб отток грунтовых вод или его совсем нет. Пополнение грунтовых вод за счет осадков приводит к выходу застойной влаги па поверхность, и тогда деревья, кустарники и напочвенные-растения меняют свой облик, плохо растут, суховершинят и могут погибнуть. Плохо переносят постоянный избыток влаги в почве бук, пихта, ель, ясень и др. Успешно растут на почвах, насыщенных водой, болотный кипарис, туя, ветла, кедр, сосна, ольха черная и др.

Засухи сопровождаются понижением уровня грунтовых вод, который продолжает снижаться после года засухи в течение 1--2 лет. На второй и третий годы после засухи в лесу наблюдается преждевременное усыхание листьев, особенно на кустарниках, слабый прирост по высоте и диаметру, суховершинность деревьев, а в некоторых случаях массовое усыхание леса.

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, человек употребляет все больше минеральных удобрений. Для борьбы с вредителями и сорняками применяются также химикаты. Их значительная часть достигает цели. Но другая доля с талыми водами весной, а также во время ливневых дождей попадает в водоемы, и тогда эти вещества становятся опасными. В воду также попадают отбросы промышленных предприятий. Сейчас в стране действует законодательство, установившее ответственность за чистоту окружающей среды. Для очистки стоков промышленных вод строятся специальные сооружения. Но на огромных пространствах сельскохозяйственных полей таких сооружений не построишь. Единственным защитником здесь может быть лес. Вода несет в озера различные примеси. Но вот на пути потока встречаются различные насаждения. Сила потока гасится. Лесная подстилка, подобно губке, впитывает воду. Встречаясь с мелкими корнями, взрыхлениями в почве, воды постепенно проникают в почву, пополняют грунтовые воды, выходят на поверхность, питают реки, озера, водохранилища. Проникновение воды в почву зависит от ее физических свойств и в первую очередь от ее водопроницаемости. Плотность твердой фазы с глубиной увеличи­вается и наибольшего значения достигает в горизонте В, а в горизонте С снова уменьшается. Но наименьшая плотность твердой фазы в горизонте А здесь много органического вещества, больше чем на пашне. Пока вода проходит по почво-грунту, она фильтруется, химически вредные вещества чаще всего 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, проходящей через овражно-балочную, полезащитную и лесную полосы, сокращается в 26 раз и более.

Обычно наиболее существенным показателем загрязнения воды является содержание в ней аммиака. В воде, проходящей через лесную полосу, аммиака содержится 0,16 мг/л. А в воде с безлесной стоковой площадки -- 0,24 мг/л. Фильтрующий эффект лесополосы зависит от ее ширины. Например, с безлесного склона длиной 380 м поглощается воды (°/о): почвой 56, 10-метровой полосой леса 80, 20-метровой 84, 40-метровой 93, 80-метровой 99, т. е. поверхностный сток почти полностью переводится в грунтовой.

Насаждения по-разному влияют на чистоту и качество воды. Вода, поступающая с безлесной площади, имеет высокую цветность, а после прохождения соснового насаждения цветность резко снижается. Прозрачность воды, поступающей с безлесной площади, отсутствует, а после прохождения через сосновое насаждение увеличивается. Лесные насаждения уменьшают жесткость воды. Таким образом, лесные насаждения играют роль естественного фильтра очистителя и улучшают органолептические свойства воды.

Лес влияет на изменение химического состава воды; например, атмосферная влага, проникая сквозь древесный полог, обогащается минеральными веществами, качество и количество которых зависит 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 почвой, занятой лесом, и остатками органических веществ, вымывает из них различные соединения, приобретая определенный химический состав. Поэтому способы рубки леса и очистки лесосек влияют на качество воды.

Гидрологическое значение леса. 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, который оценил роль леса как гидрологического фактора и научно обосновал значение лесоразведения в засушливых степных районах, улучшающего водный режим почв и повышающего урожайность сельскохозяйственных культур.

На гидроклиматическую роль лесов северо-запада и севера, которую они играют по отношению к южным районам страны, указывал Г. Н. Высоцкий. Его гипотеза о трансгрессивной роли леса заключалась в том, что транспортируемая лесами влага на севере в огромных количествах переносится в южные районы и увлажняет их.

П.С. Погребняк, подчеркивая гидрологическое значение леса, пришел к выводу о том, что лес увлажняет климат и почву и высушивает болота и подпочву. Действительно, в степных районах лес является увлажнителем, на севере он может быть осушителем. Эти особенности леса имеют большое значение при его выращивании и эксплуатации.

Деление лесов по их гидрологическому значению. 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 в летнее время часто пересыхают.

В степных условиях лес является собирателем и накопителем влаги на полях. Лесные массивы и лесные 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, обеспечивающие непрерывное и равномерное поступление воды в реки, озера и другие водоемы и предохраняющие естественные и искусственные водоемы от загрязнения и засорения.

Водорегулирующие -- леса, предотвращающие наводнение и заболачивание и содействующие лучшему дренажу почв.

Защитные -- леса, предохраняющие почву от обвалов, размыва и смыва (водной и ветровой эрозии) и защищающие поля и населенные пункты от неблагоприятных последствий атмосферных осадков.

Водоохранно-защитные -- леса, выполняющие одновременно и водоохранные и защитные функции.

Разделение лесов по их роли и назначению носит условный характер, так как все леса в какой-то степени выполняют водоохранную, водорегулирующую и защитную роли. Более дробные деления лесов по их водоохранному значению даны Б.Д. Жилкиным, И.В. Тюриным и др.

Недостаток и избыток влаги. Атмосферные осадки являются основным источником влаги для жизнедеятельности насаждений. Недостаток влаги, как и ее избыток, отрицательно влияет на рост и развитие древесных пород. Насаждения, произрастающие на сухих почвах, характеризуются однообразным составом, редким размещением деревьев. По площади насаждения, произрастающие на умеренно влажных почвах, имеют примесь других пород в составе, деревья крупнее, количество их, на единицу площади возрастает.

Насаждения, произрастающие на сильно увлажненных почвах с застойной водой, не достигают крупных размеров по высоте и диаметру, качество древесины низкое. Недостаток влаги в почве может привести к гибели лесных культур ели, а также приводит к снижению среднего годичного прироста и общей продуктивности насаждений. В период подтопления наблюдается кратковременный избыток влаги в лесу. В весеннее время в период разлива рек, в местах водохранилищ, где изменяется уровень воды, отдельные насаждения затопляются. У ивы и ольхи черной в период избытка влаги не нарушаются физиологические процессы роста. Дуб реагирует болезненно на временные подтопления, а длительные не переносит -- погибает. Сосна замедляет рост, а иногда подтопление вызывает изменения в корневой системе.

Минеральное питание растений. Из множества минеральных веществ растениям необходимы три: азот, фосфор, калий. В разный период жизни эти элементы нужны в разном количестве. Например, в период интенсивного роста растениям необходим азот, в период плодоношения - фосфор, в конце вегетации необходим калий, повышающий морозостойкость. Растениям также необходим зольный элемент, который представляет собой соединение металлов (железо, кальций, магний, цинк и т.д.). Питательные элементы поступают в почву в основном благодаря разложению подстилки. На питомниках при отсутствии подстилки вносится комплекс минеральных удобрений. Азот в почву также поступает из атмосферы, благодаря разряду молний. Какая-то часть азота поступает в почву в результате деятельности клубеньковых бактерий бобовых растений, чем часто пользуются лесоводы, высевая люпин, акацию на бедных лесных почвах.

Транспирация воды лесом

Часть влаги, просочившейся в почву, расходуется самим лесом на физиологическое испарение деревьями воды, поступающей из почвы через корневую систему и ствол в листву. Расход солнечной энергии на растительную транспирацию составляет приблизительно в 50 раз большую величину, чем на ассимиляцию и органический синтез. Транспирация составляет очень важный, но мало изученный вопрос физиологии леса.

Под транспирационною способностью следует понимать условную величину, показывающую испарение воды растением. При сравнении различных пород по этой способности, устанавливается отношение между потерей воды испытуемой породой и потерей воды породой, принятой для сравнения. Хвойные породы обладают значительно меньшей транспирационной способностью, нежели лиственные, и гораздо меньшей изменчивостью этой способности у отдельных видов. Новейшие исследования над срезанными листьями лиственных и хвойных пород (Л. А. Иванов, 1939) показали значительную изменчивость транспирационной способности лиственных пород, наибольшая величина которой превышает наименьшую в 10 раз.

Между величиной транспирационной способности и засухоустойчивостью, как оказалось, нет заметной связи. Засухоустойчивость степных древесных пород достигается не уменьшенным расходом воды на транспирацию, а большею частью их глубокою корневой системою, позволяющей потреблять воду из глубоких слоев почвы; таковы дуб, ильмовые, белая акация, клён, яблоня, груша, шелковица и др.

Чем светолюбивее порода, тем больше она испаряет влаги, и этот параллелизм связан со световым строением листа; например, лиственница с очень прозрачной кроной испаряет воду более энергично, чем густо облиственные породы. Кроме того, при недостатке влаги светолюбивые породы менее способны сокращать испарение воды, чем теневыносливые. Так, водные отношения древесных пород тесно связываются со световыми, световые - с их анатомическими особенностями.

Об абсолютных размерах транспирируемой лесом воды мы не имеем данных, отвечающих природным условиям роста леса. Для характеристики потребления воды деревьями обычно пользуются данными исследований, произведённых над испарением 5 - 6-летних деревьев в вегетационных сосудах. Если количество воды, испарившейся в среднем за один вегетационный период для образования 100 кг воздушно сухой листвы у берёзы принять за 100 единиц, то для ясеня и осины количество испарившейся влаги составит также 100; для бука, липы и граба 85 - 90, ильмовых 80, дуба и клёна остролистного 60 - 70. Хвойные же породы испаряют значительно меньше влаги: ель 15 - 20, сосна 10 и пихта лишь 7 - 8 вышеуказанных единиц. Относительную величину испарения древесными породами можно установить, перечислив количества испаряемой отдельными породами воды на 1 кг воды, содержащейся в листьях. При этом оказывается, что берёза испаряет в 25 раз больше, ясень в 15 раз, дуб в 13 раз, клён остролистный в 9 раз больше воды, нежели её содержалось в листве. Таким образом, у лиственных пород наибольшей экономией испарения отличается листва дуба, ясеня и клёна остролистного; эти породы и являются основными в степном лесоразведении.

Хвойные породы обладают наибольшей экономностью испарения: ель, сосна и пихта европейская испаряют воды лишь в 4 - 7 раз больше, чем её содержится в хвое. Следовательно, хвойные породы расходуют на растительную транспирацию приблизительно в 8 - 10 раз меньше воды, нежели лиственные. Новейшие исследования (Л. А. Иванов, 1946) показали, что различия отдельных пород в транспирации (так же, как и в фотосинтезе) в лесу не имеют решающего значения, если иметь в виду общее количество воды, испаряемой всем насаждением.

Исследования в природе (1928 - 1934 гг.) показали, что дубовый лес в лесостепи Харьковской области испаряет в сутки в среднем за вегетационный период (с мая по октябрь) 3,72 мм, с колебаниями в отдельные годы от 2,88 до 4,22 мм в сутки. В степных условиях Сталинской области (Велико-Анадольское лесничество) среднесуточный расход влаги был меньше (3,45 мм), но и этот транспирационный расход воды лесом был больше, нежели в поле (на 17%).

На общую сумму расхода влаги в лесу в целом оказывают влияние размер неиспользованной влаги в почве к концу предшествующего вегетационного периода (на 1 октября) и метеорологические условия предшествующих зимы и осени. Таким образом увеличенное или уменьшенное количество осадков в данном гидрологическом году заметно скажется на расходе воды лесом лишь в следующем году. Эта особенность существенно отличает лес от поля, где колебания в запасах влаги в почве резко сказываются на урожае того же года.

После срубки насаждения на лесосеках начинается накопление влаги в верхних слоях почвы: нижняя граница промокания углубляется, и "мёртвый горизонт" в степной почве может совершенно исчезнуть. К переносящим недостаток влаги и успешно растущим на очень сухих почвах относится целый ряд пород, в том числе белая акация, песчаная акация, шелковица, гледичия, ясень пенсильванский, фисташка, саксаул, тамариск, лох, джузгун, чингил. Сосна может расти как на очень увлажнённых почвах, так и на сухих песках и каменистых почвах. Тополи и ивы могут успешно расти в условиях значительного увлажнения и переносят длительное затопление (плавни).

Самоизреживание насаждений тесно связано с транспирацией воды деревьями. При недостатке влаги прирост древесины уменьшается. Если вырубить часть деревьев в насаждении, то в растущих деревьях содержание влаги повысится. При чрезмерном же прореживании насаждения увеличивается поверхностный сток воды, разрастается богатый травянистый покров, и запас влаги в почве может оказаться меньшим, чем до прореживания.

Транспирация воды лесами, вместе с задержанием осадков пологом лесов, имеет крупное значение в усилении влагооборота европейской равнины СССР. Питание этой равнины влагой происходит за счёт водяных паров океанических воздушных течений, для которых входными воротами являются шведско-германская низменность с Ютландией, Зундами и Балтийским морем, северо-западный край от южной Подолии и, наконец, широкая полоса хвойных и смешанных хвойно-лиственных лесов средней полосы европейской части СССР. Отсюда эта океаническая влага несётся северо-западными и западными ветрами через центральные районы в наши степи. Годовое количество влаги, приносимой этими океаническими воздушными течениями, составляет 209 мм. Лесные массивы затрудняют прямой сток этих выпадающих атмосферных осадков, перехватывают их на пологе и вместе с водой, просочившейся в почву и транспирируемой лесом, возвращают обратно в атмосферу. Из атмосферы, продвигаясь в виде водяных паров к югу, вода снова выпадает в виде континентальных осадков, годовое количество которых составляет в среднем по европейской части СССР уже 484 мм. Коэффициент стока является показателем этого явления: чем он меньше, тем больше оборот влаги из океанической в континентальную. Таким образом, океаническая влага, достигающая европейской равнины СССР и пополняемая испарениями лесов, выпадает на своём пути два-три раза, что имеет крупнейшее агрономическое значение. В этом усилении влагооборота заключается огромная народнохозяйственная роль лесов.

Хвойный лес представляет собой природную зону, состоящую из вечнозеленых растений. Их неприхотливость, отсутствие боязни лишней влаги и больших перепадов температур, а также потребность в наличии естественного света, обусловили ареал произрастания и уникальные особенности.

Хвойные леса России составляют 2/3 от общей площади лесов страны. В этом плане Россия является мировым лидером. От мирового наследия хвойных лесов, российская часть составляет больше половины.

Все хвойные леса в России - это тайга, которая простирается преимущественно в северной части страны, занимает ее европейскую зону, территорию Западной и Восточной Сибири, а также Дальнего Востока.

Зона хвойных лесов

Выделяют три подзоны тайги, каждая из которых характеризуется своей особенной растительностью:

• Северная.
• Средняя;
• Южная;

(Северная тайга )

В северной подзоне тайги преобладают преимущественно еловые леса и низкорослая растительность. Со стороны тундры они разрежены, но к югу постепенно густеют.

(Сосновый лес Урала )

Для хвойных лесов Урала характерны сосновые массивы, Дальневосточный регион Сибири представлен преимущественно лиственницей

(Лес южной тайги )

Южная тайга может похвастать большим разнообразием растительности. Здесь произрастает пихта, ель, кедр и лиственница.

Леса в России встречаются образованные только одним видом деревьев либо представляют собой смешанные древостои. В зависимости от состава хвойного леса его также подразделяют на светлохвойные (сосна и лиственница сибирская), а также темнохвойные леса. Последние - это пихта, кедр и ель.

(Типичный хвойный лес )

В хвойных лесах, деревья, как правило, высокие с ровными стволами и большой, густой кроной. Некоторые из них, например, сосны, могут достигать высоты 40 метров. Подобные условия не дают сформироваться разнообразному подлеску. Он представлен преимущественно мхом, невысокими кустами ягод и плаунами. Новые, молодые деревья, которым также нужен свет не всегда могут пробиться, а потому чаше растут на окраинах леса и опушках.

Климат хвойных лесов

В хвойных лесах России климат особый, он характеризуется теплым и иногда жарким летом и морозной, суровой зимой. Максимальные показатели температур достигают 45 градусов со знаком плюс и минус, соответственно. Подобный климат подходит хвойным породам, которые нетребовательны к таким перепадам температуры. Для них главное - достаточное наличие естественного света.

Еще одна особенность климата российской тайги - повышенная влажность. Показатели выпадающих осадков здесь превышают фактический объем испарений. Не редко, особенно в Сибири, встречаются большие площади заболоченных участков. Отчасти, это обусловлено и близким подступом грунтовых вод.

Хозяйственная деятельность человека

Территория тайги представлена древесиной, объем которой превышает 5,5 миллиардов кубометров.

Подобные ресурсы, а также наличие в недрах регионов запасов нефти, газа и угля, обусловили основные типы хозяйственной деятельности в тайге:

• добыча нефти, газа и полезных ископаемых;
• лесозаготовка;
• лесопереработка.

Например, древесина сосны идет на изготовление строительных материалов, мебели, ценится она в качестве топлива, также из нее производят целлофан, искусственный шелк и, конечно же, бумагу.

Ель и пихта также выступают материалом для строительства. Из их древесины изготавливают бумагу, искусственную вискозу и т. д. Интересной особенностью ели является резонансная древесина, которую применяют для изготовления музыкальных инструментов.

---