Функциональная устойчивость лесов. Лабораторный практикум

Продуктивность множества полезностей насаждений тесно связана с бонитетом. Полезность насаждения принимается: для I класса бонитета – 100 %; II класса бонитета – 90 %; III класса бонитета – 80 %; IV класса бонитета – 60 %; V класса бонитета – 40 %.

Умножив максимальную придержку 2 500 шт. ионов в 1 см3 на 80 % (для III класса бонитета) и разделив на 100 %, получаем содержание легких ионов над насаждением, взятом в качестве примера в 2 000 шт/см3. Корректировка по полноте достигается умножением откорректированного по бонитету показателя ионизации воздуха на полноту, т. е. 2 000 · 0,7 = 1 400 шт/га.

Для взятого в качестве примера спелого сосняка корректировка по возрасту не требуется. Для молодняков и перестойных древостоев (старше спелых более чем на два класса возраста) уменьшаем показатель на 25 %.

Порядок выполнения работы

1.Определить плотность древесины для категории типичного

участка.

2.Рассчитать стволовую фитомассу, общую фитомассу и прирост ее за год.

3.Выявить особенности лесовозобновления или возможные причины его отсутствия.

4.Определить число легких ионов в воздухе.

5.Сделать выводы по лабораторной работе. Произведенные расчеты занести в графы табл. 4.

21

22

Контрольные вопросы и задания

1.Какое явление может иметь в близком будущем катастрофические последствия: увеличение содержания углекислого газа в атмосфере или недостаток кислорода вследствие его использования человеческим обществом?

2.Дайте определение понятию «стволовая фитомасса».

3.Какую часть занимает фитомасса стволовой древесины от общей фитомассы?

4.Какие породы выделяют наибольшее количество ионов кислорода?

5.Почему не все типичные категории участков возобновля-

ются?

23

Лабораторная работа 4

Расчет выделенного количества кислорода

(2 часа)

Цель работы: рассчитать выделенное количество кислорода одним гектаром типичных выделов, характеризующих каждую отдельную категорию лесных насаждений и не покрытых лесом участков.

Задача: исходя из ранее полученных данных по запасу фитомассы, произвести расчет выделенного количества кислорода.

Обеспечивающие средства: материалы лесоустройства, таксационные описания (100–120 выделов), выкопировка с планшета или плана лесонасаждений, общая часть по выбранному студентом лесничеству.

Краткие теоретические сведения

Вычислить количество выделяемого кислорода для типичных участков части вашего лесничества. Среднегодичный прирост фитомассы (т/год) типичного конкретного выдела и стоящей за ним площади категории участков позволяют оценить величину поглощения углекислого газа (по 1,8 т при создании 1 т фитомассы) и выделения кислорода (по 1,4 т при создании 1 т фитомассы) отдельным гектаром выделенных категорий или какой-либо категории участков

вцелом.

Идалее рассчитываем для наиболее типичных участков.

Например:

где 0,93 – среднегодичный прирост фитомассы, т в год, типичного конкретного выдела, полученный в качестве примера в лабораторной работе 3.

Для здоровья людей и из нормальной психофизической деятельности большую роль играет ионизация О2, придающая ему высокую биологическую активность.

Высокой степенью ионизации обладает О2 лесов и горных местностей: в 2–3 раза, чем морской, и в 5–6 раза выше, чем О2 в атмосфере городов.

24

Порядок выполнения работы

1.Определить количество кислорода для категорий типичных участков части лесничества.

2.Сделать выводы по лабораторной работе. На основании произведенных расчетов вписать полученные данные в графу 9 табл. 4.

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите источники кислорода на Земле.

2.Какое количество кислорода затрачивается на дыхание

людей?

3.Какое количество кислорода затрачивается на дыхание насекомых и другой фауны?

4.Какое количество кислорода затрачивается на промышленное производство?

5.Какое количество кислорода затрачивается на работу транспорта с двигателями внутреннего сгорания?

6.Какое количество кислорода затрачивается на перегнивание органических остатков?

7.Оцените баланс производства кислорода на Земле и его рас-

хода.

25

Лабораторная работа 5

Расчет поглощения углекислого газа категориями участков

впорядке расчета продуктивности полезностей анализируемых насаждений и не покрытых

лесом площадей

(2 часа)

Цель работы: приобрести навык расчета ряда полезностей поглощения углекислого газа, что важно для понимания состояния углеродного баланса в атмосфере Земли и роли в нем конкретных насаждений части лесничества, задержанной пыли и выделенных фитонцидов для категорий типичных участков части лесничества.

Задача: исходя из ранее полученных данных по запасу фитомассы, произвести расчет поглощенного количества углекислого газа.

Обеспечивающие средства: материалы лесоустройства, таксационные описания (100–120 выделов), выкопировка с планшета или плана лесонасаждений, общая часть по выбранному студентом лесничеству.

Краткие теоретические сведения

Углекислый газ CO2 не имеет цвета и запаха. В обычных условиях он не имеет и вкуса. Однако при вдыхании высоких концентраций диоксида углерода можно почувствовать во рту кисловатый привкус, вызванный тем, что углекислый газ растворяется на слизистых и в слюне, образуя слабый раствор угольной кислоты.

Кстати, именно способность диоксида углерода растворяться в воде используется для изготовления газированных вод. Пузырьки лимонада – тот самый углекислый газ. Первый аппарат для насыщения воды CO2 был изобретен еще в 1770 г., а уже в 1783 г. предприимчивый швейцарец Якоб Швепп начал промышленное производство газировки (торговая марка Schweppes существует до сих пор).

Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, поэтому имеет тенденцию «оседать» в его нижних слоях, если помещение плохо вентилируется. Известен эффект «собачьей пещеры», где CO2 выделяется прямо из земли и накапливается на высоте около полуметра. Взрослый человек, попадая в такую пещеру, на высоте своего роста не ощущает избытка углекислого газа, а вот собаки оказываются прямо в густом слое диоксида углерода и подвергаются отравлению.

26

CO2 не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях и системах пожаротушения. Фокус с тушением горящей свечки содержимым якобы пустого стакана (а на самом деле – углекислым газом) основан именно на этом свойстве диоксида углерода.

Углекислый газ в природе образуется из различных источников.

Дыхание животных и растений. Каждому школьнику известно, что растения поглощают углекислый газ CO2 из воздуха и используют его в процессах фотосинтеза. Некоторые хозяйки пытаются обилием комнатных растений искупить недостатки приточной вентиляции. Однако растения не только поглощают, но и выделяют углекислый газ в отсутствие света – это часть процесса дыхания. Поэтому джунгли в плохо проветриваемой спальне – не очень хорошая идея: ночью уровень CO2 будет расти еще больше.

Вулканическая деятельность. Диоксид углерода входит в состав вулканических газов. В местностях с высокой вулканической активностью CO2 может выделяться прямо из земли – из трещин и разломов, называемых мофетами. Концентрация углекислого газа в долинах с мофетами столь высока, что многие мелкие животные, попав туда, умирают.

Разложение органических веществ. Углекислый газ образуется при горении и гниении органики. Объемные природные выбросы диоксида углерода сопутствуют лесным пожарам.

Углекислый газ «хранится» в природе в виде углеродных соединений в полезных ископаемых: угле, нефти, торфе, известняке. Гигантские запасы CO2 содержатся в растворенном виде в мировом океане.

Поглощение углекислого газа и выделение кислорода являются важнейшими полезными функциями леса. Увеличение концентрации углекислого газа может привести к различным последствиям, в частности к значительному потеплению климата. В результате человеческой деятельности происходит снижение выполнения лесом всех его полезных функций. К факторам, снижающим функциональную устойчивость лесов (ФУЛ), можно отнести пожары, бессистемные рубки, вырубки, проведенные без соблюдения лесоводственных требований, выбросы автомобильных и промышленных предприятий.

Огромное значение имеют лесные пожары, которые наносят ущерб не только лесному, но и всему хозяйству России.

Лесные пожары, частые в хвойных лесах, приводят к замене их лиственными породами и увеличению концентрации СО2. Кроме того,

27

пожары вызывают гибель древостоев. Лесная подстилка, связывающая большое количество углекислого газа, при сгорании выделяет его в атмосферу в значительных концентрациях.

Применение химических препаратов при уходе за молодыми лесными насаждениями повышает пожароопасность, нередко снижает устойчивость насаждений к вредителям леса и болезням, может оказывать отрицательное влияние на опылителей растений.

Большую роль в снижении ФУЛ играют рубки спелых и перестойных насаждений. Сплошные рубки или лесные пожары приводя к образованию большого открытого пространства, на котором резко изменяются все факторы окружающей среды. Резко и значительно увеличивается количество поступаемых на поверхность почвы тепла, света и влаги, это ведет к изменению не только живого напочвенного покрова, но и самой почвы. Также рубки и пожары увеличивают в числе не покрытые лесом земли, вследствие этого уменьшается количество выделяемого в атмосферу кислорода и фитонцидов, а углекислый газ поглощается в меньших дозах.

Выбросы автотранспорта и промышленных предприятий содержат различные вредные химические вещества, приводящие к усыханию хвои, листьев, ослаблению или даже гибели насаждений. Вредное воздействие на древесную растительность оказывает сернистый ангидрид, или двуокись серы, хлор, этилен, фтор, окислы азота, аммиачные выделения, скопления пыли и копоти.

Механизированные лесозаготовки существенно изменяют микрорельеф, строение почвы, ее физиологические и другие свойства. При использовании в летний период валочных (ВМ-4) или валочнотрелевочных машин (ВТМ-4) минерализуется до 80–90 % площади лесосек; в условиях всхолмленного и горного рельефа такие воздействия на почву в 100 раз увеличивают поверхностный сток, усиливают эрозию почвы, а следовательно, снижают ее плодородие.

Отвод лесных земель для нужд той или иной отрасли народного хозяйства или перераспределение их по назначению, а также прием земель в состав гослесфонда – одна из форм воздействия на состояние лесных ресурсов. Сравнительно большие площади отводятся под сельскохозяйственные угодья, для промышленного и дорожного строительства, многие используются горнопромышленной деятельностью, энергетической, строительной и другой промышленностью. На десятки тысяч километров через леса и другие угодья тянутся трубопроводы для перекачки нефти, газа и т. д.

28

Таблица 5

Расчет продуктивности ряда полезностей насаждений (включая не покрытые лесом площади, если таковые имеются в части лесничества)

29

Пользуясь сведениями о среднегодичном приросте фитомассы по насаждениям выделенных категорий из табл. 4, находим количество углекислого газа, поглощенного при производстве насаждением среднегодичного прироста фитомассы. Для этого прирост фитомассы на 1 га за год умножаем на эквивалент поглощения углекислого газа, равный 1,8 т, при образовании 1 т фитомассы. Результаты вносятся в табл. 5.

Например: количество поглощаемого углекислого газа

СО2 = 0,93 · 1,8 = 1,67 т,

где 0,93 – среднегодичный прирост фитомассы, т/год, типичного конкретного выдела, полученный в качестве примера в лабораторной работе 3.

Порядок выполнения работы

1.Определить количество поглощенного углекислого газа для типичных участков категорий части лесничества.

2.Сделать выводы по лабораторной работе с полученными расчетными данными.

Контрольные вопросы и задания

1.Какая категория участков поглощает больше/меньше углекислого газа?

2.Какое количество СО2 выделяется за лето разными древесными породами?

3.Назовите эквивалент поглощения углекислого газа.

30