lesovedenie_1980

§ 3. ВЛИЯНИЕ НА ЛЕС ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

Древесные растения- наиболее чувствительны к высоким тем-. пературам в молодом возрасте. Всходы· ели погибают при тем­

пературе 53-55° С. Температура, при которой погибает кам!)ий всходов и самосева сосны, выше па 5-6°. В молодом воз­

расте происходит оп а л шей к и. Это повреждение ха·раюери­ зуется поражением камбия в нижней части стволикана

уровне почвы, где в солнечный день бывает наиболее высокая температура, достигающая 5060° С и более, т. е. критическая для камбия, приводящая к смерти растений. Такая температура

чаще бывает на обнаженных, особенно на сухих песчаных, а

также на темноокрашенных почвах.

У взрослых деревьев в результате действия высокой темпе­ ратуры наблюдается о ж о г ·К о р ы, при котором происходит ло· кальнее отмирание камбия. Наиболее страдают древесные по· роды с гладкой тонкой коройбук, ель, пихта, граб и др. Тем"

ный цвет коры усиливает опасность солнечного ожога. Ожог коры образуется также и в результате действия лесного по­

жараобразуются огневые травмы. Огневые повреждения де­

ревьев проявляются в виде: ожогов ствола; ожогов и перего­

рания корней; ожогов кроны. Воздействие низового по­

жара, в результате которого сгорает напочвенный покров и

обжигается снаружи нижняя часть стволов, может быть различ­

ным для разных пород, так как опасность огневого ранения

камбия зависит от толщины коры, высоты до начала жrrвой

крою~! и от глубины корней. Поэтому сосна, лиственница п дуб относятся к наиболее огнестойким древесным породам, а пи:х:та и ель- к наименее огнестойким. В молодом возрасте все дре­ весные породы, особенно хвойные, сильно страдают от огня.

Высокие температуры воздуха могут воздействовать на лес и косвенночерез ослабление некоторых физиологических про­ цессов, особенно связанных с фотосинтезом и транспирацией.

§ 4. ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА ТЕМПЕРАТУРУ

Рассмотрев влияние леса на поступающую солнечную. ради­ ацию, установив, что радиационный баланс леса выше радиа­ ционного баланса других видов поверхности Земли, выявнr~

значение различных параметров леса в отражении, лог.щшс­

нии и пропускании световых лучейлегче представить вЛия­

ние леса на температуру воздуха и поверхностн почвы. Ро.11,

леса проявляется прежде всего через влияние полога, который,

известно, может задерживать значительную часть (до 99%) лу­

чистой энергии, достигающей в условиях открыто1·о места по­ верхности почвы. В лесу энергия выявляется в форме и:Jлучс­ ния, температуры внутри деревьеп, а также ощущаемого 11 скрытого тепла воздуха (Baymgartner, 1967). Полог леса-

120

режим воздуха на разных уровнях: ниже полога, вплоть до по­

верхности почвы, над пологом и среди крон, т. е. в самом по­

логе. Среднегодовая температура воздуха в лесу несколько

ниже, чем на открытом месте. Разница ~та невелика и выража­

ется долями градуса или немнагим более 1° С. При этом наи­

большая разница наблюдается на поверхности почвы.

Более ощутимо влияние леса на температурные амплитуды.

В лесу летом прохладнее (днем), а зимой теплее, чем в поле, ночью в нем теплее, чем на открытом месте. Максимум этих различий наблюдается летом. Влияние лесного полога сказы­

вается и на температуре почвы: она прогревается хуже, чем

в поле. В Бузулукеком бору разница температуры почвы на

древостоя, его сомкнутостью, густотой, возрастом, яруснастью насаждения, а также типом леса. В сосновом лесу в летний сол­ нечный день теплее, чем в еловом. Густой сомкнутый еловый

полог препятствует проникновению тепла в нижние слои воз­

луха и к почве. Разреженный ельник по сравнению с ним дает лучшее утепление (в дневные часы).

Приведеиные положения подкрепляются экспериментальными измерени·

ями, проведеиными исследователями при изучении микроклимата разных по

характеру лесов и вырубок (Сахаров, 1940, 1950; Сапожникова, 1950; Мол·

'IJIIoв, 1961; Протопопов, 1975; Казимиров, 1971; Клинцов, 1969; Смолоногов,

1960; Нилов, 1967; и др.; за рубежомГейгер, 1960; Lundegard, 1925; Baum·

P:Jrtпer, 1967а, 1967в; Lйtzke, 1961, и др.).

Некоторое представление о влиянии состава древостоя на амплитуды

т:мпературы под пологом по сравнению с открытой местностью дают данные

Между Jшственным и хвойным лесом. Отсутствием листвы ранней весной в бу·

1\ово:-1 лесу объясняется незначительная разница температуры в лесу с тем­ IIературой на по.1е, зато летом густые кроны перехватывают максимальное

Количество тепла.

121

Поверхность nочвы, подрост и самосев древесиых пород, дру­

гие лесн!>Iе растения под пологом леса получают меньше тепла,

но они и излучают его меньше, т. е. меньше охлаждаются по

сравнению с открытым местом. Поэтому породы, боящиеся за­ морозков, находят под защитой полога благоприятную среду.

Светатепловой режим сказывается и на формировании самих

деревьевпри разной обогреваемости стволов· по-разному про­ является ~ктивность камбия, что в конечном счете сказывается

и на качестве древесины.

Лес оказывает большое влияние на распределение темпера­ туры по вертикали. Приведем классические данные Л. Ф. Рудо­ вица ( 1908), исследовавшего температуру воздуха в Бузулукеком · бору, где в качестве объекта послужил невысокий (35 см), но

5. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ДУБОВОМ ЛЕСУ

густой сосновый молодняк. В дневные часы наивысшая тем­

пература воздуха была на поверхности хвои и превышала на

17,3° С температуру почвы и на 8,8° С температуру воздуха на высоте 40 см над хвоей. Вечером отмечалось обратноенаи­ более низкая температура была на поверхности хвои. Близ­ кие результаты были получены затем В. Н. Оболенским при изучении температур воздуха в молодых культурах ели и дуба в Ленинграде (1938). Таким образом, поверхносчь хвои явля­ ется поверхностью наибольшего нагрева (днем) и наибольшего

излучения (вечером, ночью), т. е. деятельной поверхностью.

Значительные исследования лесного климата, в частности, изу­

чение теплового режима по вертикали в спелых насаждениях,

были проведены в 20-40-х годах этого столетия немецким ученым Р. Гейгерам (1960). В дальнейшем If принималось,

что полог леса выполняет роль деятельной поверхности. Не все

наблюдения по этому вопросу согласуются даже у одних и тех

же исследователей (Молчанов, 1961, 1964), но все же преоб·

ладают результаты, подтверждающие приведеиное положение.

В табл. 5 приведены данные А. А. Молчанова (1964) для ду·

бового древостоя 220 лет, высотой 31 м в Теллермановском

поверхности. Однако во взрослом сформировавшемся лесу по·

верхиость полога находится не на одной высоте,_не составляет

122

гпрнзонтальну'? плоскость. Поэтому вопрос представляется

сложным.

в nространстве крон, как nоказал Р. Гейгер (1960), окало 12 ч наблю1астся самая высокая и наиболее неустqйчивая температура. Внизу, на I\ы­

~оте 3 м, в это время наблюдается nоиижеиная однородная температура.

Р. Гейгер nроследил ход изменений температуры на различных высотах во премениот восхода солнца. до заката и следующего восхода. В предутрен­ нне часы в зоне крон дуба (на высоте 23 м) отмечалась самая низкая тем­ нсратура, самая высокаяна поверхности лесной nодстилки. После восхода co:mua начинается прогрев воздуха, но не на поверхности крон, а в 4 м

над ними и только через 2 ч пространство крон начинает нагреваться. На вы­ равнивание температур и nовышение их в зоне крон требуется не менее 1 ч.

о.1новременно холодный воздух опускается вниз, туда же проникзет и днев­ нос тепло. Во вторую половину дня ход температуры .остается таким же,

что и в утренние часы, но в обратной последовательности. Большие поправки

3 этот ход. вносит х-арактер сомкнутости nолога. Плотный сомкнутый nолог

крон ночью может задерживать холодный воздух над 11ими, а разреженный,

наоборот, облегчать опускание холодного воздух:а к поверхности nодстилки,

где и будет концентрироваться наиболее низкая температура, усугубляемая излучением самой подстилки. Бывают случаи, когда наблюдаются двойные

минимумы температуры- в кронах и на поверхности почвы.

Таков тепловой режим под пологом леса. Но в лесу име­

ются поляны, прогалИны, просеки, окна. Лес не уменьшает

амплитуды колебаний температуры воздуха на лесных поля­ нах и прогалинах. Более того, температура полян может на­

столько понижаться ночью, что весной и осенью наних по­

являются утренники, что не всегда бывает в открытой местно­

сти. В дневные часы воздух прогалии нагревается сильнее, чем под полого)\1/. Тепловой режим прогалии зависит от их вели­

чины, характер~ окружающего леса и от рельефа. В неболь­

ших окнах температурные амплитуды незначительны и мало

отличаются от температурного режима под сомкнутым пологом.

no наблюдениям Данкельмана (по Ткаченко, 1939), при

отношении диаметра окна к высоте окружающих деревьев, рав­

ном 2 и более, возникает высокая опасность заморозкаоб­ разуется так называемая «морозобойная яма». При окруже­ нии таких прогалии плотной стеной леса, например, двухъярус­

ным сомкнутым древостоем из сосны в 1 и ели во 2-м ярусах,

холодный воздух в прогалине застаивается и опасность замо­

~озков возрастает. Если окружающее насаждение представ-

ена одноярусным древостоем, особенно из светолюбивых по­

Род с высокоочищенными от сучьев стволами и при отсутствии

~одлеска, воздушные массы холодного воздуха могут расте­

о~ться в лес. При этом происходит более интенсивный воздухо­

rr :'VIeн и опасность образования заморозков ослабляется. На

}'~оrалине, в поиижении между всхолмлениями, опасность их

еличивается, а на вершине всхолмления уменьшается.

123

Изменения в микроклимат леса вносят также рубки, по­

жары, повреждения, причиненные ветром, и т. д. При образо­

вании в лесу большой оголенной территории температурн'ый

режим ее приближается к режиму открытого места. В этих слу.

чаях надо различать участки, удаленные от стен леса и нахо­

дящиеся по соседству с ними. Своеобразным микроклиматом,

втом числе термическим режимом, отличаются опушки леса.

Своеобр'азие заключается прежде всего в переходе от климата леса к климату открытого места и обратно, происходят обмен­ ные процессы. При этом большое значение имеет экспозиция

опушек.

Тепловой режим леса сказывается на водном балансе, на ис­ парении. Лес летом оказывает охлаждающее влияние на ок­ ружающий ландшафт, а зимой является источником тепла. Неровность лесного полога усиливает вертикальный воздухо­ обмен, способствует очищению воздуха.

Глава8

ЛЕС И ВЛАГА

Проблема водыбольшая самостоятельная проблема, при­

обретающая в современных условиях огромное значение в пла­

нетарном масштабе. В ряде регионов земного. шара, причем

не только в традиционно безводнь1х пустынях, а в населенных индустриальных районах с умеренным климатом, очень остры­

ми стали вопросы обеспечения питьевой водой и водой для тех­

ние создавшегося положения, рациональное решение э;rой •пла­ нетарной проблемы может быть достигнуто разработкой и осу­ ществлением большого комплекса мероприятий, в том числе

использования природных факторов, регулирующих водный

режим. Лесодин из реальных действенных факторов, регу­

лирующий запасы влаги, действующий в направлении сохра­

нения и очищения воды. Уже давно призваны острота и слоЖ­

ность пробл~мы леса и воды в степных и других .засушливых районах. За последние годы водная проблема занимает все

большее место на международных лесных конгрессах, конфе­

ренциях, симпозиумах.

Таким образом, вопрос взаимоотношения леса н влаги при­

обрел более широкое значение и вышел за рамкн лесоведения

и лесоводства. Однако для широкого подхода к водной проб­

леме полезен и необходим запас знаний, накопленный лесове­ дением и лесоводством, климатологией, гидрологпей, метеоро­

логией по вопросам гидрологической роли леса. ·

Рассматривая влагу в сфере лесоведения 11 лесоводства, не­

обходимо прежде всего ознакомиться со згiЭчснием влаги как

124

экологического фактора, влияющего на лес, а затем с влиянием

на влагу самого леса. Знание этих сторон позволит полнее по­

тть гидрологическую роль отдельных древесных пород, дре- 'nостоев, насажденииu и использовать эту роль для нужд народ-

§1. ВЛИЯНИЕ ВЛАГИ НА.ЛЕС

свлагой как экологическим фактором тесно связаны про­ цессы возобновления леса, особенно в начальных стадиях, фор­

мираванне 11 продуктивность древостоев, характер и само су­

ществовашrе леса. Прямым или косвенным влиянием влаги обусловлены многие опасности в жизни леса. Влага оказывает

на лес как физиологическое влияние, так и физическое воздей­

стшrе. Физиологическое значение влаги проявляется в следую­

щем: влага наряду с теплом и воздухом необходима для прора­ станин семян; она играет большую роль в фотосинтезе; извле­ чение растениями лесного фитоценоза питательных минеральных·

веществ из почвы, превращение и передвижение их происходят

при участии воды·; влага играет большую роль в превращениях протоплазмы (при оттоке воды протоплазма отмирает); от

содержания влаги в почве и воздухе зависят процессы транс­

пирации, их интенсивность и т. д.

Физическое воздействие влаги на лес менее разносторонне, но при определенных условиях оно может быть очень сущест­

венным.

Все виды влаги, имеющей значение для леса, можно С!Jести

к трем группам: осадки; влага в воздухе в виде паров; влага

в почве.

Осадки. Среднегодовой показатель осадКОI! важнее показа­

теля среднегодовой температуры, так как зимние осадки слу­ жат резервом для вегетационного периода, что особенно важно

врайонах неустойчивого и недостаточного увлажнения. Но

этого недостаточно, о чем свидетельствует и только что приве­

деиное положение о значении зимних осадков: среднегодовая nеличина их обезличивает. Надо учитывать распределение осадков и по сезонам, а также их интенсивность, продолжитель­

ность, характер.

Осадки могут быть в виде доЖдя, снега, града (вертикаль­

ные осадки), росы,. инея, ожеледи (горизонтальные осадки).

Наиболее важное значение в лесоводстве имеют осадки в виде

Jюждн,. а таюf{~'в ряде районов, особенно в нашей стране, и

снега.) Определенную, иногда. существенную роль играют и

другие виды осадков, особенно роса. Образование дождевых

осадков в равнинных районах связано с влиянием двух основ-

11L1Х факторов, обусловливающих охлаждение масс влажного

Iюздуха с последующей конденсацие,й водяных паров: конвек­

I\ионным, определяемым разницей в нагреваемости земной по­ в~'рхноспr, вследствие которой теплые массы воздуха подни-

125

маютс" ~~ерх; фронтальнltlм, образующимся в результате

встречи двух воздушных масси~ных потоков, различных по не­

которым физическим признакам. При этом воздушная масса

одного из потоков поднимается, температурная разница спо­

собствует вертикальному току воздуха. В горных и предгорных районах добавляется еще орографический фактор, обусловли­ вающий восходящий ток воздуха.

В определении количества воды, потребляемой лесами еже­

годно, существуют разные и противоречивые придержки. При

этом называемый разными учеными _т_одичный_ минимум ОСq..!l.­

ков, необходимый для леса, колеблется от 150 до 700 МJ'vl. Не-

обходимо учитывать. общеклиматические особенности, связан­

ные в свою оч~редь с географическими условиями, а также по­

годные особенности,_~__умеренных к.тiиматах_произрастание ле<:а. возможно при осадках минимумом 400 мм в rод. В областях, где холодная погода преобладаеi длительное время и при этом летнее испарение незна·чительное, хвойные леса существуют

и при меньшем количестве осадков, например, при зор мм, что·

отмечается на границе леса в Скандинавии (Rubner, 1960).

К востоку эта цифра еще более снижается: в некоторых северо­ таежных районах Восточной Сибири леса растут при годовом количестве осадков около 200 мм.

Лучшие леса в Центральной Европе растут в районах с го­

довым количеством осадков 600-700 мм, что отмечалось еще

М. Бюсгеном и Мюнхом (Бюсген, 1961). Однако эти исследо­

ватели, учитывая задержку влаги кронами, просачивание и

испарение, пришли к выводу, что действительная потребность леса меньше-'- фактически лесом используется около 150175 мм воды в год, что составляет около половины средней

годовой потребности во влаге сельскохозяйственных культур.

Учет количества осадков за вегетационный период позво­

ляет с болъшей определенностью судить о возможности произ­

растанин леса, как показал это в свое время еще Г. Майр. Од­

нако средний показатель и за вегетационный период не всегда

дает ясную картину. _Qче~ь важно, в какое время вегетац_ион~ ного п_~риода выпадают осадки. В среднем за год в данной ме- -стности может выпасть, например, 400-450 мм осадков, из ко­

торых 50 мм (минимум, по Майру) в вегетационнЬiй период. Однако если в решающие дни и недели вегетационного периода,

начиная с весны, не выпадет дождь, особенно в сухих южных районах, создается опасность засухи и гибели как сельскохо­ зяйственных, так и лесных культур. :2от почему особенно ве­

лико значение осадков в период наибольшей нуждаемости в них растений. Проблема обеспечения водой в этот период чрезвы­ чайно важна.

Влияние осадков во времени не ограничивается сказанным.

_I]Qиро_ст л~сных д~еевьевбыв?-~Т тесно связан _!:!_ __ <;. _!{ол_~ч~~твом: осадков, выпавших в· ПредЫДущем году~ особёйно за предшест-

126

вvюший ~с~.!:!~~з~мний перJiод. Имеются данные, показываю­

uiне увеличение прироста после года с обильными осадками. Немаловажное значение имеет и интенсивность осадков. Может

выпасть большое количество осадков за год, например, 700-

800 мм, но если все они выпали в виде двух-трех ливней, по­

следствия их могут быть и неблагоприятными.

Осадки даю:r.. растениям не толыю-ма-rу, -но в -кан:&й-то мере

н пишу: ()НИ вносят в почву из атмосф~рl?l _мин~_ральные_веще.:

ства, а т~ISЖU9ЛИ азотной кислоты, аммиака. и Щl..._В некото_­

рых сЛу-Чаях они содержат .и вредные для лес:_а__JI-IН!~е<:~....,Со­

став осадков при соприкосновении их с надземными органами

растений пополняется частично и некоторыми веществами этих

растений. Выпадающие осадки, таким образом, игр~j.Ют~а~НУ19

роль в физиологических процессах лeca.~..д.IOI--&.-..Q~()@_Й\:Y-li!!\:1~·

ние, оказывают 11 физическое воздействие на лес, которое мо­

жет быть ·положительным и/отрицательным. jJол_q?_!<.!f.:Г.~:l!~Н~~­

влиянде сне_га сказывается: В' предохранен~ почвi!tот промер­

нении молодых поколений леса от повреждений при валке

деревьев во время лесозаготовок; в увеличении дальности за­

лета семян по насту.

Внутри снегового покрова создается особый микроклимат. Колебания внешних температур при глубоком рыхлом снеге

почти не проявляются на почве, она не промерзает, а если и

промерзает, то на небольшую глубИну. Влияние глубины снега

на внутренние температуры и промерзание почвы в абсолютных

показател.Ях, разумеется, зависит от макро- и микроклимата местности, погодных условий. Другими словами, от величины

минимальных температур, их продолжительности, от мощности

н плотности самого снежного покрова, характерного для дан­

ных условий (климатический регион, открытое место или лес,

лес хвойный или лиственный и т. д.). •

Общий характер изменений температуры с глубиной снега

тоЧные колебания внешних температур проявляются обычно на

глубине не более чем 30 см. При высоте снежного покрова

30--50 см температура на поверхности почвы близка к нулю,

или вообще равна 0° С.

Говоря о снеге как о физическом факторе, следует учиты­ nать и его физиологическое значение, которое проявляется

: ~епловой защите растений или их отдельных органов (кор­

Iеи, нижней части побегов и т. д.). Физиологическое значение

снега заключается также и в естественной стратификации

127

семян древесных пород (кедра сибирского и др.), предохране­ нии побегов от высушивающего действия ветров, особенно в ус­

ловиях дальнего севера. В суровых климатических условиях Севера- в равнинной тундре и на сопкахдревесные породы образуют стелющиеся формы под прикрытнем снега. Это бла­ готворное влияние снега используется в плодоводстве Сибири.. Оно может также применяться при озелененин северных насе­

ленных пунктов, особенно в тундре.

Глубокий снежный покров при запаздывании таяния весной

задерживает рост покрытого пм самосева и этим предохраняет

его от поздних заморозков. Выпадающий осенью снег, особенно

на талую землю, устр.аняет или ослабляет опасность выжима­

ния морозом. Поздние снегопады весной (в северной тайге они могут быть даже в июне),. вызывающие заморозки, отрица­

тельно сказываются на цветении и плодоношении древесных

пород, на гнездовьях птиц. В то же время поздневесенние сне­

гопады способствуют гибели некоторых вредных насекомых.

При выбросах в атмосферу газов промышленными предпри,

ятиями от химического отравления страдают окрестные _леса и

насаждения, особенно еще неокрепший молодняк. Самосев, под­

рост, саженцы или части их под снегом сохраняются во время

таких выбросов. Части же растений, находящиеся над снеж­

ным покровом, страдают от отравленияхвоя быстро меняет

окра~ку и отмирает. Таким образом, снеговой покров может слу­

жить одним из важных диагностических средств установления

причин отравления леса.

Зимние ос.~дки оказывают и отрицательное влияние на лес,

дейСтвуя чаще как физический фактор. !Jec страдает от повреж­

дений, причиннемых градом, _снегом, изморозью, ожеледью. По­

. вреждения градом в леснG>м хозяйстве, хотя и не так ощутимы,

ка!) '~·сельском, но все же они наносят иногда существенныиu

вред молод6м.у поколенi-QО леса. Скопления снега на кронах

деревьев, 9бразуюiциеся ripи обильных снегопадах во время мягкой неморозной погоды, приводят к образованию·>'снеговала

. и снеголома. Явление с н ёr о в а л а заключае,rся в том, что

под тяжестьЮ снега, скопившегася на кронеЦ~_ревья сг~ба­

ются, пригибаются к земле~ вываливаются с корнями·: Некото-

-рые соГнутые, но не вываленные с корнем деревья впосЛедствии

выпрямляются. Под тяжестью снега деревья могут ломаты:я и

это явление называется с н е г о л о м о м. К нему относятсЯ слу­

чаи, когда происходит · поломка стволов, вершин, сучьев. От

снеговала и снеголома, чаще н сильнее страдают хвойные.

. В наших лесах снеголому и снеговал_у больше подвержена

сосна. Ель страдает uт снеговала обычно в меньшей степени.

Снеголом у ели наблюдается значительно реж~._]1ЗJIJ~_твен__fl~~~­

от снеговала страдает береза, от снеголома больше осина.

Различия в степени повреждения зависят от характера кроны,

ветвления, прочности побегов и т. д. Крона и ветви ели

128