Влияние леса на водный режим. Значение леса Хвойные деревья и их хвоя

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.

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 .

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.

Значение леса многообразно. Он положительно влияет на задержание атмосферных осадков, на распределение их по поверхности почвы, уменьшает испарение почвенной воды, способствует более равномерному поверхностному стоку атмосферных осадков, оказывает заметное влияние на уровень стояния грунтовых вод. Всем хорошо известна большая роль леса в социалистическом народном хозяйстве и в быту.

Задержание осадков пологом леса . Пологом леса задерживается значительное количество атмосферных осадков. В лесных насаждениях накапливается значительной толщины снеговой покров, мощность которого связана с составом насаждений: ельники накопляют наименьшее количество снега, сосняки больше и березняки еще больше; смешанные многоярусные насаждения дают более мощный слой снега, чем насаждения простые и одноярусные. Лес способствует продолжительности удержания снежного покрова, что также зависит от состава насаждения, препятствует сползанию снега со склонов, сдуванию его с открытых полей; все это обеспечивает более равномерное накопление запаса влаги почвой.

Испарение с поверхности почвы в лесу . Незадержанные пологом насаждения атмосферные осадки впитываются в почву и частично испаряются с ее поверхности. Испарение с поверхности в лесу в полтора-два раза меньше, чем с поверхности открытых мест. Это объясняется более пониженной температурой воздуха и почвы в лесу, более ослабленной силой ветра, чем на открытых местах, и наличием лесной подстилки, препятствующей испарению почвенной влаги. Поэтому испарение с поверхности лесных водоемов обычно незначительно и отличается постоянством; колебания воды в них как многолетнего, так и суточного уровня по сезонам невелики. Это делает лесные водоемы непересыхающими в засушливые годы, что имеет важное значение и для лесопарков.

Внутренний и поверхностный стоки воды в лесу . Проникнувшая сквозь полог насаждения атмосферная вода, достигнув почвы, частично впитывается в нее и подземным путем направляется затем в реку (внутренний сток), а частично стекает в реку непосредственно с поверхности почвы (поверхностный сток). Количество воды, даваемой поверхностным стоком, определяется площадью, ограниченною водораздельной линией, проходящей через возвышенные точки. Эта площадь называется водосбором или бассейном данной реки.

Размер среднего стока воды с бассейна называется коэффициентом стока; он выражается в процентах от средней многолетней суммы осадков и служит для оценки роли леса в водном режиме данной местности.

В лесных местностях средний коэффициент поверхностного стока незначителен (13%), тогда как на пахотных землях и на лугах он много больше (28-32%), а на выпасах, имеющих уплотненные почвы, достигает еще большей величины (49%).

Влажность почвы . Вода выпадающих осадков в значительном количестве расходуется на увлажнение почвы, пропитывая ее на значительную глубину.

В степной полосе в засушливые годы глубина увлажняемого слоя почвы уменьшается до 1-1,5 м, а во влажные увеличивается до 3-4 м.

В Московской области влажность почвы под хвойно-лиственными насаждениями уменьшалась, сравнительно с влажностью почвы под вырубками, на небольшую глубину даже в период засух 1938-1939 годов, не более чем на 0,8 м; на этой глубине обеспечение водой корневых систем происходит за счет поднятия запасов грунтовых вод из нижних горизонтов, не доходя иногда до самых верхних горизонтов.

Транспирация воды лесом . Атмосферные осадки, поступившие в почву, частью испаряются растениями, усиливая влагооборот. Процесс испарения растениями влаги называется растительной транспирацией. Способность к транспирации у разных пород древесных растений различна. Хвойные породы расходуют на транспирацию воды меньше, чем лиственные; колебания в количестве испаряемой воды по видам у хвойных также меньше, чем у лиственных. Однако засухоустойчивость многих степных пород - дуба, ильмовых, белой акации, клена, яблони, груши, шелковицы - не связана с меньшей способностью их к испарению, а объясняется глубокою корневою системою, способною использовать влагу глубоких горизонтов почвы.

Количество испаряемой воды находится в зависимости от степени светолюбия породы и связано с анатомическим строением листа; чем светолюбивее порода и, следовательно, чем сквозистее ее крона, тем более она испаряет воды. Например, прозрачная крона лиственницы испаряет большее количество влаги, чем породы с густою кроною (теневые).

По способности пород к испарению их можно расположить примерно в следующем нисходящем порядке: береза, ясень, дуб, клен остролистный, хвойные. Различия эти не имеют, однако, существенного значения при суждении об общей транспирации всего насаждения в целом. На процесс транспирации целого насаждения больше влияет размер неиспользованной насаждением почвенной влаги к концу предшествующего вегетационного периода (на 1 октября) и метеорологические условия предыдущих зимы и осени. Это означает, что то или иное количество осадков в данном году способно оказать влияние на расход воды насаждением лишь в следующем году, что резко отливает лес от поля, где колебания в запасах почвенной влаги сказываются на урожае того же года.

Недостаток почвенной влаги сказывается на уменьшении прироста деревьев. Для регулирования почвенной влаги в насаждениях их прореживают. При этом следует учитывать, что чрезмерное удаление деревьев при прореживании насаждения увеличивает сток воды, создает условия задернения почвы, в результате чего запасы почвенной влаги в насаждении могут оказаться даже меньшими, чем до его прореживания.

Влияние леса на уровень грунтовых вод . Под почвой насаждения находится так называемый грунт, подстилаемый водоупорными породами. На первом водонепроницаемом слое грунта скопляются просачивающиеся сквозь почву талые и дождевые воды, которые называются грунтовыми, а область распространения их под почвою - водоносным слоем.

В увлажненной почве почвенная вода опускается до соединения с водоносным слоем; при пересыхании почвы почвенная вода поднимается. Близкое к земной поверхности залегание грунтовых вод часто связано с заболачиванием почвы. В лесопарках необходимо принимать соответствующие меры для устранения заболоченности.

Колебания в мощности водоносного слоя зависят от количества выпадающих осадков, барометрического давления и сезонов года. Вследствие того, что изменчивость годового уровня грунтовых вод незначительна, обеспечивается равномерное питание водой рек, ручьев и водоемов.

Влияние влажности почвы на рост насаждений . Недостаток влаги в почве, так же как и избыток ее, сказываются на внешних признаках деревьев, растущих на таких почвах.

Временный недостаток почвенной влаги весною вызывает укорачивание годичных побегов, а летом - уменьшение ширины годичных колец и преждевременное засыхание листьев. При резком недостатке влаги деревья суховершинят. Временный недостаток почвенной влаги может вызвать физиологическую сухость почвы, т. е. такое состояние влажности почвы, когда расход влаги на усиленное испарение деревьями превышает поступление ее в почву, хотя абсолютное количество атмосферных осадков при этом и является достаточным. Это явление наблюдается при сильных ветрах и резком повышении температуры воздуха; оно вредно отражается на окраинных деревьях опушек и одиночных деревьях, оставляемых на лесосеках для их обсеменения.

Признаками постоянного недостатка почвенной влаги являются редкий древостой насаждения и низкорослость деревьев в нем, что наблюдается в полосе между лесом и степью.

Избыточная влажность почвы при недостатке в ней воздуха ведет к загниванию вертикальных корней и к усиленному развитию горизонтальных; это вызывает низкорослость деревьев и уменьшение их способности противостоять ветровалу. Избыточная влажность почвы наблюдается, главным образом, в северной средней частях СССР.

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

Автор : Вагина Людмила Геннадьевна, МБОУ «COШ №92», учитель начальных классов, г. Новокузнецк, Кемеровская областьЗанимательные вопросы о растениях с ответами для учеников начальной школы можно использовать в качестве подготовки к олимпиаде по окружающему миру, экологии. А также как дополнительный материал на уроках, вопросы викторины или выпуск познавательной газеты вместе с детьми.1. Какие растения могут жить без воды? (Таких растений нет)2. Дерево — чемпион Сибири по скорости роста? (Тополь)3. Как называются листья можжевельника? (Хвоя)4. Из какого дерева делают спички и почему? (Осина, мало смолистых веществ)5. Какие леса называют тайгой? (Хвойные с примесью березы и осины)6. Как размножаются цветковые растения? (Семенами, черенками, клубнями, отводками, усами, частями корня или корневища, луковицами)7. Растения, от которых люди плачут? (Лук, хрен)8. Какие особенности имеют растения тундры? (Низкорослые, с короткими корнями, коротким периодом цветения, очень медленным ростом)9. Растения, у которого лист с одной стороны гладкий, а с другой шершавый (Мать и мачеха, бодяк разнолистный)10. Какое растение цветет весной без листьев? (Мать — и — мачеха, прострел или сон - трава)11. Какого цвета ствол у осины? (Зеленого)12. Из каких растений получают сахар? (Сахарная свёкла, сахарный тростник, сахаристые георгины)13. Какое дерево в Кемеровской области цветет последним в году? (Липа в июле)14. Какой кустарник самый долговечный? (Можжевельник, до 1000 лет)15. Как называется сок медоносных растений? (Нектар)16. Как называется земляной орех (Арахис)17. Как называются листья хвойных растений? (Хвоя)18. Растения, из семян которых получают масла (Конопля, подсолнечник, маслины, облепиха, соя, хлопок, рапс и т. д.)19. Хвойное растение, шишки которого не свисают с веток, а подняты вверх (Пихта, лиственница)20. Растение, давшее название церковному празднику (Верба - вербное воскресение)21. Растения, носящие женские имена (Марьин корень, роза, вероника, лилия, анютины глазки, виктория и др.)22. Растения, носящие мужские имена (Иван — чай, василек, ванька — мокрый и др.)23. Какого цвета цветы у растения Иван-да-Марья? (Марья - желтые, Иван - сине-фиолетовые)24. Цветок жемчужина? (Маргаритка)25. Цветок солнца в Японии и Китае? (Хризантема)26. Цветок, который по преданию вырос из пылинки, упавший со звезды? (Астра - в переводе с латыни звезда)27. Какое растение сначала было ватой, а потом стало рубахой? (хлопок)28. Какое поле летом «снегом» покрыто? (хлопковое, одуванчиковый луг)29. Как можно записать словом в четыре буквы — «душистая трава»? (Сено, мята)30. Из семян какого растения научились делать молоко сосиски, конфеты, бензин и т. д.? (Соя)31. Какая ягода самая большая? (Тыква, арбуз)32. Как можно узнать по пню возраст дерева? (Сосчитать кольца на древесине)33. Почему заготовленные зимой дрова ценятся больше заготовленных летом? (Зимой дрова сухие)34. Растения, в названиях которых есть нота «до» (Водосбор, подорожник, донник, адонис, водокрас и т. д.)35. Какое дерево самое распространенное в лесах нашей страны? (Лиственница. Занимает большие площади в Восточной и Западной Сибири)36. Какая трава нашей страны вырастает выше деревьев? (хмель)37. Какое ядовитое растение носит название птичьего глаза? (Вороний глаз)38. Меняют ли вечнозеленые хвойные растения листья? (Да. Меняют в течение нескольких лет в зависимости от вида растения)39. Что образуется из бутона? (Цветок)40. Что образуется из цветка? (Плод)41. Какие приспособления есть у растений пустыни для обитания в жарком сухом климате? (Листья видоизменились в колючки или совсем отсутствуют; листья могут, быть узкими, сильно опушенными; длинные корни; стебли видоизменяются для выполнения функции запаса воды и фотосинтеза)42. Какие растения зимуют с листьями? (Хвойные)43. Хвойное листопадное дерево, сбрасывает листья на зиму? (Лиственница)44. Самое морозоустойчивое растение? (Лиственница)45. У какого растения самое длинное детство? (У пихты)46. Какое травянистое растение растет быстрее всех? (Бамбук)47. Цветок какого растения использовали придворные дамы французской королевы как украшение для своей прически? (Картофель)48. У каких растений золотой цветок дает белый пушок? (Одуванчик, мать — и — мачеха, осот)49. Самый страшный враг леса? (Пожар)50. Какое растение лучше других переносит пожары? (Баобаб)51. Растения, из которых получают ткань? (Хлопок, лен, конопля)52. У какого дерева лист желтеет первым? (Береза)53. Какой цветок четыре раза меняет свой цвет? (Медуница. Распускается розовым, через несколько дней становится пурпурным, потом фиолетовым, а когда отцветает - синеет)54. Какие сельскохозяйственные культуры самые распространенные в мире? (Зерновые)55. Какое растение жжется? (Крапива)56. Какая крапива не жжется? (Яснотка белая глухая крапива)57. Дерево лесов Южной Америки, из плодов которого получают масло, молоко, сахар, вино и многое другое? (Кокосовая пальма)58. Плоды, какого субтропического растения употребляют в пищу и для изготовления масла? (Маслины)59. Дерево пустыни — тонет в воде, при ударе разбивается как стекло (Саксаул)60. Самая высокая трава (Бамбук)61. Какое растение является самым мощным насосом? (Эвкалипт)62. «Королева» пустыни — держит голову в огне, а ноги в воде? (Финиковая пальма)63. Как называется обособленный от основного лесного массива участок, состоящий из одновозрастных деревьев? (Роща)64. Какое растение бегает? (Перекати - поле)65. Как называется сушеный виноград? (Изюм)66. Какие соцветия встречаются у злаков? (Сложный колос, метелка, початок)67. Как называется коллекция засушенных растений? (Гербарий)68. Как называется растение — никто не пугает, а вся дрожит? (Осина)69. Какие леса средней полосы испаряют больше всего воды? (Лиственные леса)70. Почему в рыхлой почве быстрее прорастают семена? (Росткам легче пробраться к солнцу, а корешкам к влаге)71. Почему сорное растение пастушья сумка так назвали? (Семена похожи на сумку пастуха)72. Какое дерево наших лесов называется «кормильцем», деревом — коровой? (Сосна сибирская)73. Как называется растение — в сенокос горька, а в мороз сладка? (Рябина)74. Какая ягода не боится снега? (Клюква, брусника, калина, рябина)75. Как называется самое музыкальное дерево? (Ель, так как из нее делают музыкальные инструменты)76. Какое дерево оставляет свой осенний наряд на зиму? (Дуб)77. В какое время года бывает листопад - хвоепад у ели? (ранней весной)78. Когда береза разбрасывает свои семена? (Зимой)79. Орехи какого дерева самые маленькие? (Ольхи, липы)80. Какое дерево в воде тонет, но не гниет? (Лиственница)81. На каком хвойном растении спеют «ягоды»? (Можжевельник - у него шишкоягоды, кипарис)82. Корни какой травы называют кошачьей радостью? (Валериана)83. Почему даже в ночь под праздник Ивана Купала люди не могут найти легендарный цветок папоротника? (Папоротники не цветут, так как размножаются спорами)84. Растет ли дерево зимой? (Нет, оно «спит»)85. Какие растения называются подснежниками? (Которые появляются ранней весной из — под снега; у них короткий цикл развития и начинается он под снегом)86. Какие цветы появляются самыми первыми? (Верба, мать — и - мачеха)87. Куда обращена «голова» подсолнуха в поддень? (К солнцу, т. е. на юг)88. Лист какого дерева украшает герб и флаг Канады? (Клён)89. Дерево, которое называют «легкими» города? (Тополь)90. У какого растения самые большие:— листья (Виктория амазонская, диаметр более 2 м)— цветы (Раффлезия Арнольда, диаметр 1 м, масса 6 кг)— плоды (Хлебное дерево из Юго-Восточной Азии, масса 6 кг)— семена (Сейшельская пальма, длина 0,5 м, масса 30 кг)91. Растения хищники наших мест (Росянка, пузырчатка)92. Какие растения самые:— высокие (Эвкалипт — 162 м)— толстые (Баобаб — до 50 м в обхвате)— длинные (Ротанговая пальма — 440 м)93. Какие растения считаются:— главным хлебом мира (Пшеница)— кормильцем Востока (Рис)— основным овощем мира (Капуста)94. Какие растения считают символом:— Мира (Олива)— Солнца (Лотос)— Неприступности (Эдельвейс)— Навязчивости (Лопух)95. Почему дуб чаще других деревьев подвергается воздействию молнии? Дуб называют «Перуновым деревом», почему? (Корневая система дуба уходит глубоко и достигает грунтовых вод, а вода является хорошим проводником тока. Молния обычно попадает в высокие предметы, в том числе и в дуб. Перун — бог грозы).96. Знаменитый Саксонский смешанный лес в Германии из-за вырубок в конце XVIII века пришел в упадок. Решили посадить только ель. Чтобы хвоя не пропадала даром, её из-под деревьев выгребали и убирали. Стечением времени ель не только перестала расти, но и стала погибать. В чем причина? (Опавшая листва после гниения возвращает почве питательные вещества взятые ранее. Удаление листвы из-под деревьев означает их полную потерю и, как следствие этого, снижение плодородия почв).97. В средней полосе России широко распространено одно лиственное дерево, в честь которого названо 3 города на евроазиатском континенте. Назовите дерево и города. (Липа — Липецк, Лейпциг, Лиепая)98. Какой кустарник способен изгонять крыс, мышей и тараканов? (Бузина)99. Какие деревья являются непревзойденными чемпионами по очистке воздуха от углекислого газа? (Одно дерево тополя с мая по сентябрь связывает 44 кг углекислого газа; дуб — 28 кг)100. Веточки какого дерева, поставленные воду, за короткое время очищают её от вредных бактерий, а вода эта долго стоит и не портится? (Рябина)101. Какое имя в древней Греции носила богиня плодородия и урожая? (Деметра)102. Какие деревья обладают фитонцидными свойствами? (Тополь, береза, сосна)103. Стоит дерево — цветом зелено. В этом дереве четыре угодья: первое — больным на здоровье, второе — от тьмы свет, третье — дряхлым пеленанье, четвертое — людям колодец. Что это? (Береза)104. Какое дерево называют «царем тайги»? (Кедр, сосна сибирская или кедровая)105. Какое растение имеет самые крупные плоды в мире? (Тыква)106. Какое овощное растение боится жары и ветра, холода и дождя? Это растение спасает от морской болезни, а в огне дает удушливый едкий дым? (Перец)107. Какое цветковое растение самое мелкое на Земле? (Вольфия бескорневая — около 1 мм)108. Какое цветковое растение самое мелкое в Кузбассе? (Ряска)Скачать >>

Метки к статье: Олимпиада, Начальные классы, Окружающий мир