Лекция 4.

ЛЕСОВОДСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЛАГИ

ИГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЛЕСОВ

1.Роль влаги в жизни леса и уровни влаголюбия пород

2.Адаптация древесных пород к условиям увлажнения

Гидрологическая роль лесов в настоящее время все более и более возрастает в связи с антропогенным вмешательством в природные процессы. Чистота воды в источниках, недостаток питьевой воды в населенных пунктах ощущается все острее. Сегодня практически нет крупных городов, не испытывающих проблем с обеспечением населения экологически чистой водой.

Лесогидрологические исследования направлены на выяснение механизма влияния лесов на формирование водных ресурсов, в особенности на речной сток как важнейшую, постоянно возобновляемую часть водных ресурсов.

Во всех законодательных актах и постановлениях подчеркивается значение лесов как природного фактора, имеющего водоохранное, водорегулирующее, почвоохранное, противоэрозионное, климатическое, рекреационное и культурно-эстетическое, т.е. биосферное значение.

1. Роль влаги в жизни леса и уровни влаголюбия пород

Все виды осадков разделяют по их физическому состоянию и направлению выпадения: жидкие (дождь, роса, туман) и твердые (снег, град, иней, ожеледь), вертикальные (снег, град, дождь) и горизонтальные (роса, туман, иней, ожеледь). Все они оказывают разное влияние на растения.

Дождь имеет практически всегда положительное значение в жизни леса. Исключение составляет дождливая погода во время цветения, что создает условия для меньшей успешности переопыления растений - энтомофилов (опыление происходит с помощью насекомых).

Снег. Влияние его достаточно противоречиво. Роль снега и снежного покрова можно оценивать как положительно, так и отрицательно.

Положительное влияние снега и снежного покрова на лес заключается в следующем:

1)снег является дополнительным источником влаги (в Архангельской области - 32%, в РМЭ - 28% от годовой суммы осадков);

2)снег способен снижать опасность повреждений низкими температурами и смягчает колебания температур на поверхности почвы. Пяти-

26

десятисантиметровый слой снега способен изменять температуру на 20 градусов, а температура почвы на поверхности близка к нулю. Являясь хорошим теплоизолятором, снег предупреждает вымерзание спящих почек у основания стволов теплолюбивых пород. Так, в зиму 1978/1979 годов температура воздуха в Республике Марий Эл опускалась до -53оС. В целом же в Среднем Поволжье были необычно низкие зимние температуры, что привело к усыханию дубняков. Восстановление дуба естественным путем стало происходить за счет спящих почек;

3)снег уменьшает вероятность повреждений подроста (особенно мелкого) при разработке лесосек;

4)снег в лесу часто более рыхлый и большей мощности, в сравнении

сбезлесными пространствами, что предотвращает глубокое промерзание почвы и способствует раннему (еще до схода снега) еѐ оттаиванию, а это предупреждает значительный поверхностный сток и водную эрозию почвы;

5)снежный наст способствует распространению семян древесных пород, которые опадают в конце зимы.

6)снежный покров способствует защите подроста от вредных аэропромвыбросов.

Отрицательная роль снега заключается в снеголоме и снеговале. Снеговал - вывал деревьев с корнями под тяжестью снега, накопив-

шегося на кронах.

Снеголом - слом стволов или вершин деревьев под тяжестью снега, накопившегося на кронах.

Подвержены снеголому в основном чистые сосновые перегущенные молодняки и густой подрост сосны в окнах. Скоплению снега на кронах сосны способствует форма кроны - направленные вверх ветви. Значительно в меньшей степени могут повреждаться еловые и пихтовые молодняки и их густой подрост в силу гибкости ветвей и их направленности от ствола вниз, что способствует стряхиванию снега.

В годы с мягкими снежными зимами, а также при весенних обильных снегопадах могут подвергаться облому крон и стволов не только сосна, но и лиственные - например, липа, находящаяся в густом втором ярусе.

Град - несмотря на дополнительный источник влаги, является видом осадков, наносящим вред как посевам в питомниках, так и молоднякам, а в некоторых случаях и более старшим древостоям. Град способен выбивать посевы, сбивать цветы и плоды, повреждать кроны.

Ожеледь - дополнительный источник влаги (~5%), чаще наблюдающийся вблизи больших водных пространств. Может наносить суще-

27

ственный вред за счет накопления на кронах и стволах большой массы льда, обламывая стволы и кроны деревьев.

Существует шкала устойчивости к повреждениям ожеледью древесных пород, в которой виды расположены от наиболее сильно повреждаемых к менее повреждающимся породам: осина, сосна, клен, ясень, бук, липа, ильм, дуб.

Роса и туман - исключительно положительное влияние и дополнительный источник влаги.

Иней - положительное значение как дополнительных осадков. Отрицательной роли инея для древесной растительности не отмечается.

По данным А.П.Тольского, одно деревце дуба высотой 7,6 метра собирает за зиму до 106 кг инея, а высотой 3,7 метра - до 50 кг.

Растения используют воду в качестве строительного материала, для жизнедеятельности плазмы, поддержания клеточного тургора, транспорта веществ в растении, транспирации и охлаждения листвы.

Последствия недостатка влаги выражаются в массовой гибели угнетенной части деревьев в древостоях, раннем пожелтении листвы. Если засуха пришлась на период интенсивного роста, формируются малые годичные приросты в высоту, выпадение годичного слоя или образование очень узкого годичного кольца. Кроме того, наблюдается суховершинность, особенно у высоких деревьев.

Адаптационные способности растений к обеспеченности влагой мест их существования колеблются в широких пределах. Так, например, сосну обыкновенную часто называют двойным ксерофитом (широкий ксерофит), поскольку она способна произрастать как на сухих почвах, так и на верховых болотах. В первом случае сосна переносит физическую сухость почвы, а во втором – физиологическую. Узкими ксерофитами являются: саксаул, айлант, лох, дуб пушистый и пробковый. К узким гигрофитам относятся: ольха черная, болотные ивы. Узкие мезофиты – бук, клен, явор, вяз, ильм, лещина.

Древесные породы по отношению к влаге делятся на три основные группы: ксерофиты, мезофиты и гигрофиты.

Ксерофиты – растения, приспособившиеся к высоким степеням потери влаги без отмирания. Они способны расти в условиях недостаточного увлажнения.

Мезофиты – растения, средние по требовательности к увлажнению и по засухоустойчивости, растущие в промежуточных условиях увлажнения.

Гигрофиты – очень чувствительные к засухе растения, способные существовать лишь в условиях, обеспеченных влагой, выдерживая недостаток кислорода в ней.

28

Кроме этих трех основных групп существуют и две промежуточные

- ксеромезофиты и мезогигрофиты.

Представителями этих групп и подгрупп по П. С. Погребняку (1968) являются:

0. Ультраксерофиты - Саксаул, джузгун, тамарикс, можжевельники, фисташка, пушистый и пробковый дубы, гра-

бинник

иполевой, берест, гледичия, черешня, яблоня

3.Мезофиты - Липа, граб, ясень, орехи, лиственница, бук, кашта-

Древесная растительность сильнейшим образом зависит от уровня грунтовых вод и влагообеспеченности почв. Так, при резком, более или менее длительном уменьшении количества осадков деревья могут пострадать в первую очередь на более влажных почвах, где корневая система развита более поверхностно.

2. Адаптация древесных пород к условиям увлажнения

Древесные породы приспосабливаются к удовлетворению своей потребности во влаге разным образом: Это ограничение транспирационных потерь, развитие мощной корневой системы, своеобразие физиологии.

К приспособлениям, ограничивающим испарение влаги, относятся: малое количество листвы (редуцированные листья у джузгуна, тамарикса, саксаула), развитая палисадная ткань, развитая кутикула, восковой налет на листве, опушение листвы, малое количество устьиц и их углубление в ткань листа. Однако большое количество устьиц, мощно

29

развитая проводящая система необходимы ксерофитам для энергичного газообмена, продуктивного фотосинтеза и транспирации. Они нужны в первую очередь для продуктивного использования короткого периода вегетации в степях и полупустынях.

Большое значение для засухоустойчивости имеет строение корневой системы. На глубоких песчаных почвах, имеющих малую влагоемкость, на мелких каменистых почвах важна глубокая разветвленная корневая система. Охватывая большой объем почвы, такое растение способно обеспечить себя не только влагой, но и пищей. Сосна обыкновенная часто образует длинные горизонтальные и вертикальные корни, тем самым приспосабливаясь к использованию не только грунтовой, но и конденсационной влаги на поверхности почвы. Стержневые и косо углубляющиеся корни преобладают у дуба, липы, лиственницы, ореха.

Древесные породы приспосабливаются к периодическим засухам, сбрасывая листву или ее часть. Такими свойствами обладают древесные породы саванн. В лесостепи и степи наши древесные породы также могут преждевременно сбрасывать до ¾ листвы во время засух. К ним относят: тополя, берест, белую и желтую акацию, липу, гледичию, березу повислую, лещину и др.

На сухих почвах большое осмотическое давление во всасывающих корневых волосках обеспечивает выживание растений. Различия по этому показателю составляют два порядка: у пустынных растений

~1000 атм., а у обычных - ~5...10 атм.

Произрастание леса у уреза воды характеризуется особой экологической обстановкой: 1) нанос аллювия; 2) вынос аллювия; 3) достаточно длительное периодическое затопление водой.

Для успешного выполнения лесами водоохранно-защитных свойств они должны быть устойчивы к перечисленным экологическим факторам. Отсюда, породы, слагающие насаждение, должны быть поймостойкими, т.е.:

-переносить временное затопление;

-обладать энергичным вегетативным возобновлением;

-быстро реагировать на погребение стволов образованием придаточных корней.

Временное затопление древесные породы способны переносить в течение различного времени:

ивы кустарниковые в течение 2/3 периода вегетации;

ива белая и осокорь 100 дней; вяз – 1,5 месяца; дуб до месяца;

30

осина, береза повислая, сосна 2 недели; кедр, ель, бук, граб совершенно не выносят затопления корневых

систем.

Вегетативная способность очень хорошо выражена у ивы, осокоря; хорошая у вяза; удовлетворительная у дуба, осины, березы. У сосны и ели - отсутствует.

Способность древесных растений к образованию придаточных корней различна. Исследования по этому вопросу проводились А.К.Денисовым как в естественных условиях в поймах рек, так и в специальных экспериментах. Результаты позволили составить сравнительную шкалу лесообразующих и подлесочных видов растений по их «удельной» способности к придаточному корнеобразованию (табл. 1).

Таблица 1. "Удельная" способность придаточного корнеобразования древесных и кустарниковых пород в возрасте до 10 лет (по А.К.Денисову, 1960, 1979)

Приведенные данные указывают на способность видов выживать в поймах рек. Исключение составляет ель. В молодом возрасте она в песчаных отложениях способна развивать придаточные корни, но по другим показателям поймостойкости ель оказалась на последнем месте.

В целом шкала поймостойкости по А.К.Денисову представлена шестью группами:

А) с очень высокой поймостойкостью – кустарниковые виды ив; Б) с высокой поймостойкостью - ива белая, осокорь, черемуха,

смородина, дерен сибирский; В) со значительной – вяз, ольха черная, калина обыкновенная, кру-

шина ломкая; Г) со средней – дуб, осина, ольха серая, шиповник коричный, жимо-

лость обыкновенная; Д) с умеренной – липа, береза повислая, бересклет бородавчатый;

Е) со слабой поймостойкостью – сосна обыкновенная, клен остролистный, ель, ракитник Цингера, можжевельник обыкновенный, рябина, дрок красильный.

Знание отношения древесных пород к влаге необходимо при создании лесных насаждений, при отборе деревьев в рубку при проведении лесоводственных уходов.

Поймостойкость древесно-кустарниковых пород во многом зависящая от водного режима территорий, имеет практическое значение при выборе древесных видов для укрепления берегов водоемов, создания лесных водоохранно-защитных насаждений в поймах рек, а также при проведении лесомелиоративных мероприятий.

32