lesovedenie_1980

растительность. Последняя исчезает не только вследствие освет­

ления, но и непосредственного влияния на нее газов. Об этом свидетельствуют факты исчезновения после вырубки отравлен­ ного древостоя не только теневых лесных растений, как черника,

зеленые мхи, но и таких, как вереск, брусника, кукушкин лен

(Илюшин, 1953), т. е. растений со световой экологией и к тому

же многолетников, а многолетние вечнозеленые растения уяз­

вимы прежде всего вследствие длительного действия на них

газов. Особенно чувствительны к загазованности воздуха лишай­

ники из напочвенного покрова, а также ряд эпифитных расте­

ний. В США, например, обнаружена очень высокая чувстви­

тельность к урбанизации испанского мха, обволакивающего де­

ревья болотного кипариса и некоторых других пород.

Таким образом, определенные растения. могут служить инди­ катором загрязнения воздуха. Действие загазованности на лес

зависит не только от состава и концентрации газов, но и от вре­

мени года, погоды, почвы, древесной породы, состава древо­

стоя, его полноты и сомкнутости, структуры, а также и от рас­

стояни·я до источника отравления.

Вредное действие дымовых и других ядовитых выделений на

лес проявляется в основном в периол в~гетации, т. е. весной и

летом. Хвойные, за исключением лиственницы, страдают от ядо­

витых выбросов и в зимнее время, хотя. и в меньшей степени. Загазованность воздуха особенно проявляется во влажную по­

году. Опасность длительного накопления яда в ассимиляцион­

ном аппарате хвойных ставит эти породы в значительно· более

трудное положение по сравнению с лиственными, обновляю­

щими листовой аппарат ежегодно. Но и среди хвойных с много­

летней хвоей имеются 'большие различиЯ в газоустойчивости.

За последние годы увеличилось число публикаций о влиянии загазованности на древесные породы (Илькун, 1971; Илюшин, 1953, и др.). Однако сведения о различиях в газаустойчивости

древесных и кустарниковых пород недостаточно полные, пока

можно дать на их основе лишь некоторые предварительные

придержки (табл. 7).

По газаустойчивости древесные и кустарниковые породы можно разделить на пять классов:· к 1-му классу относятся по­

роды наиболее, к 5-му- наименее устойчивые. Для хвойных совсем исключается 1-й; для лиственных 5-й класс. Древесные

породы в пределах класса по возможности расположены в ряд,

начиная от более чувствительных к менее чувствительным.. к от­ равлению. Необходимо учитывать, что одна и та же порода обладает неодинаковой чувствительностью в разном возрасте-­

в юном и старом возрасте сопротивляемость ослабляется.

Газаустойчивость различных видов растений связана с их биологическими, морфологическими, анатомическими, физиоло­

гическими особенностями, продолжительностью жизни листьев

и др. Н. П. Краеинекий (1950) выделяет три вида газоустойчи-

150

сти: биологическую, морфолого-анатомическую и физиологи-

13~скую. Первая связаиа со способностью растения б~стро вос­

\анавливать поврежденные газами органы растении (листья,

~юбеrи); вторая- с морфолого-анатомическим строением, ог-

3JII!ЧИВающим газообмен и потому затрудняющим поступление

r'азов в ткани листьев; третьясо способностью растении• про-

~1180стоять вредному действию газов вследствие особенностей

физиологических процесов, а также физико-химического состоя-

нвя клеточной среды. Эти виды взаимосвязаны· и нередко про­

являются совместно.

Чистые древостои страдают от отравления газами больше

смешанных (с учетом породы), сомкнутые и сложныеменьше

Разреженных и простых, старые больше молодых и средневоз­

растных. Сопротивляемость отравлению выше на плодородных

~очвах. Подбор газаустойчивых пород и их сочетаний имеет

ольшое значение для озеленения, а также для восстановле­

ння леса в местах с сил-ьной загазованностью. Создание газо­ Устойчивых насажденийзадача трудная, требующая осуще­

ствления комплекса мероприятий. В зависимости от местных

Условий комплексы могут быть разными.

для иллюстрации приведем· опыт, применяемый в Силезиииндустри­

аJJьной области Польши с развитой угольной, металлургической и химической

151

промышленностью. Хвойные леса здесь испытывают сильное отравление га. зами. На ослабленные ими деревья нападает подкорный клоп, корневая си. стема поражена корневой губкой. В результате искусственное насаждение

сосны в 40 лет еще достигает высоты 3-5 м. Такие насаждения лесоводы

вынуждены вырубать. На месте их проводится следующий комплекс меро­ прnятий: корчевка и распашка; внесение минеральных удобрений; биологиче­

ская мелиорация внесением растений из бобовых (люпин и др.); введение

ольхи черной и серой в целях улучшения почвы и создания смешанных на­

саждений. В опытном порядке вводятся дуб красный (вместе с ольхой) и nод их покровом ель и сосна. Положительные результаты дала посадка листвен­

ницы, особенно яnонской.

§ 2: ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА СОСТАВ ВОЗДУХА

С о д ер ж а н и е и р а сп ре д е л е н и е СО2. На открытой

местности углекислота распределяется в атмосфере равномерно

и являетсЯ величиной постоянной (0,03%), исключая индустри­

альные районы с сильно развитой промышленностью, особенно

химической. Лес сильно влияет на содержание и распределение

со2. в лесу происходят циклические изменения в содержании СО2 в пространстве и во времени. Они могут отклоняться до 100% от нормального содержания углекислоты в воздухе откры­ той местности. В 20-х годах текущего столетия. шведский иссле­ дователь Люндегорд (Lundegardh, 1925) показал, что в лесном

только к нижним слоям воздуха, до высоты 1,5~2 м.

Эти и другие исследования ученых, проведеиные за послед­

ние полвека, показали закономерное изменение содержания СО2 в лесном воздухе по вертикали: наибольшая концентрация ее

отмечается в приземном слое воздуха. В пространстве между

поверхностью почвы и кронамu количество ее несколько сни­

жается, но наиболее резко оно уменьшается в зоне расположе~

ния ассимилирующих крон. Так, по данным Т. Мейнеке (Oe1-

вания в елово-лиственном древостое дали следующие резуль­

таты (Коссович, 1936):

Существует несколько причин неоднородности распределения углекислоты в лесном воздухе. Углекислота обладает тяжелым

молекулярным весом, ее диффузия идет медленно, но запасы

со2 пополняются из почвы. Уменьшение ее в зоне крон свя­ зано не только с физическими особенностями со2. но и с ас-

152

9. Распределение СО2 в лесном воздухе

рнс. (по Олькерсу и др.):

а_ nРИ облиственных ~:~~=~ях; б- после опадения

снмилирующим действием крон. До-

1,3зательством является то, что поел:

.111стопада наблюдается постепенньiи

;lсреХОД СО2 ИЗ леса В воздух ПОВерх

1,рон без заметного влияния послед­

ннх (рис. 9). Распределение СО2 вну­ три леса связано с его морфологией,

номерное, неравномерное), наличием прогалии и пр. При густом

.tрсвостое под плотным сомкнутым пологом наблюдается боль­ шая концентрация со2. чем в разреженном древостое.

По данным К. И. Кобак (1967), принявшей за 100% кон­

аситрацию углекислоты в свободной атмосфере, в лесу у по­ верхности почвы в вечерние часы (различия в это время наи­

ГJолее отчетливы в связи с прекращением фотосинтеза и т.урбу­

:Jентного воздухообмена) концентрация со2 оказалась (в %) :

в березняке 185, осиннике 167, в смешанном насаждении 155,

11 ельнике и сосняке соответственно 137 и 139.

Наиболее важный источник образования углекислоты в ле­

суверхняя часть почвы, прежде всего подстилка и гумус.

Здесь под влиянием животных, грибов, бактерий протекают ин­

тенсивные биологические процессы, сопровождающиеся образо­

ванием углекислоты. Другие источники со2 прямо или косвенно

связаны также с почвойуглекислота образуется в процессе

корневого дыхания, поступает из почвенного воздуха, выделя­

~тся в связи с нахождением в почве солей угольной кислоты

(СаСОз) и др. Концентрация углекислоты в припочвенном слое

воздуха имеет большое значение для растений нижних ярусов,

особенно в сильно затененных местах, т. е. в условиях плохого

светового питания.

Возникает вопрос о передвижении СО2 в ле<.:у. Каким обра­

зом углекислота из припочвенного слоя попадает в область

1:Рон? Путей может быть несколько: диффузия; температурная конвенция; ветер и турбулентность воздуха. Наибольшее эначе­

нне имеют последние два фактора. При слабом ветре и горизон­

[-Jльном его движении углекислота не пере~осится им в кроны.

0 как только течение воздуха наталкивается на какое-то пре­

IIятствие, например, в виде группы подроста, подлеска, измене­

ния рельефа, оно направляется вверх и этим создается воэмож­

IIОсть снабжения крон углекислотой. Это особенно характерно

153

для горных лесов. Движение ветра со скоростыо до 0,5 м/с благоприятствует обеспечению крон углекислотой. При ббль. шей скорости влияние ветра отрицательно, так как СО2 вын0•

сится в атмосферу за пределы крон (Oelkers, 1930). Сильный

ветер. сглаживает различия в содержании со2 по вертикали. Однако в области крон и непосредственно над ними усилива­

ются турбулентные течения, которые перемешивают воздух, спо.

собствуя притоку углекислоты из атмосферного воздуха к ас­

симилирующим кронам. Вопрос о количественных соотношениях

атмосферной и почвенной углекислоты в снабжении ассимиля­

ционного аппарата деревьев 1-го яруса не выяснен еще оконча­

тельно. Но, по-видимому, основная роль и здесь принадлежит

углекислоте, поступающей из лесной почвы, прежде всего из ее

Практика лесоводства должна учитывать и использовать

благоприятные для нижних ярусов леса моменты, создающиеся под пологом в связи с концентрацией углекислоты в приземном

воздухе. Накоплению СО2 может способствовать органическое удобрение в виде хворостяной массы. Концентрация СО2 в ниж­

них ярусах лесного сообщества так же, как и ее передвижение в верхний ярус, не означает увеличения вследствие этого ~дер­

жания. углекислоты в атмосферном воздухе за пределами леса.

Напротив, интенсивная фотосинтетическая работа лесного по­

лога вследствие использования углекислоты, поступающей снизу и сверху, является важным фактором, предохраняющим ат­

мосферу от избытка углекислоты.

Лес является большим потребителем углекислоты. Еловый лес площадью 1 га поглощает 33 т СО2 ежегодно (Assmaпn, 1961; по Diirk'y, 1966). К тому же, как показывают недавние

исследования (Р. Стэнли, Хэтч-Слэк-Корчак), усвоение угле­

кислоты при повышенных ее концентрациях может происходить

в лесу не только за счет повышенной интенсивности фотосин­

теза, но и путем фиксации СО2 незелеными тканями (стеб­

лями, побегами, пыльцой и др.), а также фиксацией ее другими путями. Эти процессы, способствуя дополнительному использо·

ванию углекислоты лесом, свидетельствуют и о некотором до·

полнительном продуцировании органического вещества.

Др у г и е веществ а в с о с т а в е л е с н о г о в о з дух а.

Кислород так же, как и углекислота, характеризуется относи­

тельным постоянством содержания в атмосфере. Лес можно

считать одним из факторов, поддерживающих это постоянство

на планете. Заметного увеличения содержания кислорода в лесу не обнаружено. Однако нельзя отрицать влияния леса на его ка­

чественную сторонукислород, выделяемый при фотосинтезе,

имеет определенные физические особенности, например может

нести отрицательный заряд. Появляется все больше данных об

ионизации лесного воздуха, ·т. е. об обогащении лесного воздуха

ионизированным кислородом.

\54

всоставе лесного воздуха име~тся много различных лету­

чrr\ химических веществ, выдел.яемых надземными и подзем­

ными органами лесных растении и другими организмами. Со­

с1ав их зависит от характера леса, от времени года и суток,

собенностей погоды. Каждому, кто бывал в лесу, знаком смо­

~11стый запах соснового бора в теплый или жаркий летний день,

;1сповторимый аромат березы весно.й при пробуждении почек и

;~сnускании листвы, запах опавшеи листвы осенью или специ­

;рнчный запах грибов во время грибного сезона. Многие веще­

ства, находящиеся в лесном воздухе, не имеют запаха и могут

(Jыть обнаружены только специальными методами. Химическая

11р 11рода летучих соединений в лесу еще недостаточно раскрыта.

1!звестно, что значительную роль играют терпены, входящие

Б состав 'живицы, эфирных масел, бальзамов и др., углеводо­ роды (особенно этилен), летучие витамины и др. За вегетаци­

онный период в атмосферу выделяется непредельных и арома­ тнческих углеводородов приблизительно: кедровыми насажде­

IIIIЯМИ 450-500, сосновыми 400-450 и березовыми 200220 кг/га (Протопопов, 1975).

Ряд летучих веществ оказывает влияние на жизненные про­

цсссы растительных и других компонентов леса. При этом про­

являются взаимные аллелопатические (биохимические) влияния

.1есных растений и других организмов. Многие из лесных выде­

:rсний прямо или косвенно могут влиять на состояние и здоровье человека, особенно благодаря фитонцидным свойствам.

Среди летучих органических соединений имеются вещества, губительно действующие на насекомых, на бактерии, грибы, другие микро- и макроорганизмы. Такие вещества названы фи­

тонцидами. Основоположником учения о фитонцидах является

Б. П. Токин (1974). Вопрос о природе фитонцидов хотя еще не

вполне ясен, но многочисленные факты влияния их показывают

его большую практическую и нау'{.ную значимость. Замечено, fi<Jnpнмep, что выделения из измельченных листьев черемухи,

рябины, эвкалипта могут убить слепней, комаров. Кашица из

чеснокS~, помещенная вблизи чашечек с питательной средой, на

которой выращиваются бактериивозбудители холеры или

брюшного тифа, быстро их убивает. Выделения листьев дуба

Уби~ают дизентерийную палочку. Высокими бактерицидными

еваиствами обладает багульник. В лесу 1 м3 воздуха содержит

всего лишь около 500 бактерий. В городах это количество уве­

Цады. Фитонцидами названы биологИчески активные вещества,

выделяемые в процессе жизнедея.тельности растений в окружаю­

:цее nространство, способные вызывать физиологические изме­

~ения У других организмов. Фитонциды могут быть не только

газообразном, но и в жидком и твердом состояниях.

155

Л е с и п ы л ь. Лес способствует очищению воздуха от пыли

и ослабляет действие других вредных примесей. Механизм этого влияния леса проявляется в виде двойного фильтра: влияние

на проникновение в лес и поглощение пыли и газов со стороны

и сверху. В первом случае роль фильтра играют опушка и прио­

пушечная часть леса, во второмлесной полог. Фильтрующая

способность леса: зависит от состава, возраста, структуры, сомк­

нутости насаждения. По данным Р. Мельдау (Meldau, 1956),

еловое насаждение собирает из воздуха пыли 32 т, сосновые 36,4 т, буковое 68 т на l га.

§ 3. МОЛНИЯ И ЛЕС

Молния повреждает деревья, является причиной лесных по­

жаров, оказывает влияние на рост леса. Атмосфера и лес, по­

мимо рассмотренных ранее взаимовлияний, взаимодействуют и через электрическое поле. Природа этих взаимодействий еще

недостаточно выяснена. В лесу на поверхности листвы, хвои,

побегов ~ сухую погоду сосредоточивается отрицательный за­

ряд, ослабляемый смачиванием во время дождя.

Повреждение молнией зависит от типа грозы, характера ее

разрядов, а также и от особенностей электрического поля де­

ревьев (в корне, стволе, корнях). Опасность и степень пораже­

ния деревьев связаны с породой, их высотой, содержанием

влаги (снаружи дерева и внутри его) и другими особенностями. Деревья, возвышающиеся над основным пологом леса так же, как и одиночные деревья, повреждаются чаще.. От молнии больше страдают хвойные, из лиственныхтополь, дуб, груша,

ясень, реже ольха, рябина, клен, бук. Этоориентировочные придержки, основанные на визуальных наблюдениях. Любая

из древесных пород может повреждаться молнией. Наибольший вред лесу молнии приносят порождаемыми ими пожарами. Лес­

ные пожары от молний в некоторых регионах возникают очень

часто.

Так, в западных штатах США молния является главнейшей причиной

лесных пожаров. В связи с этим за последние годы там проводятся комплекс·

ные исследования природы молний и лесных пожаров: выявляются особен·

ности грозовых бурь, вызывающих пожары, механизм загорания леса от

молний и повреждения от них, разрабатываются методы и системы для пред·

отвращения гроз и· модификации погоды, в том числе путем засева облаков

для создания ядер кристаллизации из подистого серебра, изучается влияние

гидрометеорологических факторов на процессы пробоя газов, которые уча· ствуют в зарождении молний.

UUирокие эксперименты по засеву облаков для образования осадков иад

лесными пожарами проводятся Ленинградским научно-исследовательским ин·

ститутом лесного хозяйства.

156

§ 4. ВЛИЯНИЕ ВЕТРА НА ЛЕС

движение воздуха проявляется в виде ветра, турбулентных внжений и в некоторых других формах. Ветеродин из та­

пнсал: ветерсоздатель леса, ветерразрушитель леса, ве­

терограничитель распространению леса.

Ветер оказывает физиологическое и физическое действие

на лес. С ним связаны существенные изменения климата: ветры

с моря принося.т влагу и, как правило, бл-агоприятствуют про-

113растанию леса, сухие ветры из глубины континента чаще за­ трудняют его существование. Ветер влияет на транспирацию,

на состав воздуха, в перемещении и перемешивании которого

нграет основную роль.

· Ветер воздействует на внешний вид деревьев. На открытом

~~сете, где он бывает чаще, проявляется с большей силой и ока­ зывает поэтому большее физическое давление на дерево, фор­ мируется сбежистый, утолщенный у основания ствол, способ­ ный противостоять более сильному напору ветра. В лесу, при

ослабленном действии ветра, формируются более полнодревес­

ные стволы. Это явление Привело в свое время Метцгера в Гер­

мании и П. Д. Козицына в России к гипотезе, рассматриваю­

щей древесный ствол как тело равного сопротивленин против изгибающей силы ветра, действующей на крону. На основе

ее вознИк метод определения объема стволов. В дальнейшем эта

гипотеза была признана недостаточной для обоснования опреде­ ления объема из-за неоднородности внутреннего строения ствола

11 невозможности поэтому уподобления его однородной балке

равного сопротивления. Но роль ветра в формировании стволов признана. С этим в определенной степени связано и формиро­

вание кроны.

Крона заметно подвергается и непосредственному воздей­

ствию ветра. При ветре, дующем преимущественно в одном на~

правлении, замедля.ется рост на наветренной стороне деревьев, кроны приобретают флагаобразную форму. Это часто наблю­

дается у деревьев, растущих на морском побережье, на границе с тундрой, в высокогорных районах. При этом крона сильно из­

реживается особенно под совместным механическим воздейст­

внем ветра и снега. Приморские ветры при некоторых состоя­

:;нях атмосферы содержат много соли, которая может отрица-

ельна воздействовать на рост леса и его продуктивность (по

Некоторым данным она сокращается иногда на 50-60%) .

.

Л. А. Иванов ( 1934) экспериментально установил наличие связи при­

Роста молодых деревьев в высоту с действием ветра. В его опытах у деревьев,

157

раскачи11аемых ветром, прирост в высоту оказался на. 25% меньwе по ерав. нению с деревьями, привязанными к оnорам. Меньший nрирост у них ока­ зался также и по диаметру и объему.

С. В. Беловым (1974) сделана попытка вычисления действующих на де­ рево сил ветра и изгибающего момента в зависимости от формы и размера

кроны, высоты ее расnоложения, скорости ветра с приравниванием ствола

к балке равного соnротивления (такое доnущение было сделано еще Метцге­

ром и Козицыным). Рассматривая форму древесного ствола в отношении проч­

ности на излом, С. В. Белов nринимает во внимание nределы nрочности ста; тическому изгибу отдельных древесных пород и некоторые другие показатели и значения преимущественно из области строительной механики. Расчеты лишний раз подтвердили известное положение об определяющем влиянии ветра на форму стволов. Но использовать их в практике лесного хозяйства

в конкретном выражении вряд ли возможно. Законы механики пока легче и надежнее ·использовать nри установлении опорных консольных балок бал­

конов, заводских труб и телевизионных башен, на примеры которых ссы­

лается С. В. БiЛов, нежели при определении возможного воздействия ветра

на живые деревья и живой лес. С. В. Белов nризнает невозможность расчета устойчивости деревьев против вывала из-за множества неизвестных в настоя­ щее время характеристик. Прочность на излом хотя и проще рассчитать ме­

ханически, но слом ствола также зависит от многих дополнительных н~из­

вестных (например, характера гнили. и ее распространения, взаимодействия

корневых систем, неравномерности годичных слоев и др.), и, когда произойдет слом, а когда вывал, оnределяется не только формой ствола. Влияние ветра на деревья и лес сопряжено с комплексом факторов и условий, отразить ко­

торые в виде только механических расчетов пока не реально.

Оказывая физическое давление на надземную часть деревьев,

ветер влияет и на их подземную часть, т. е. корневую систему:

при постоянном действии ветра у одиночных и редко размещен­

ных деревьев развивается более мощная корневая система; оп­

ределяемая как ее более интенсивным ростом, так и соответ­

ствующим размещением корней. Одновременно сильное раска­

чивание деревье!! особенно при порывистом ветре может при­

водить к обрывам корней и ослаблению корневой системы, а значит и к ослаблению жиз11едеятельности дерева.

Роль ветра в биологии леса особенно проявляется во влия­

нии его на опыление и распрос:.транение семян. Немаловажное

значение здесь имеют турбулентные течения. На открытых ме­ стах (сплошных вырубках, гарях, крупных полянах) ветер воз­

действует на влажность верхних горизонтов почвыиссушает подстилку или обнаженную поверхность минеральной части,

ухудшая условия·возобновления леса. В этих же условиях ве­

тер ускоряет высыхание напочвенного покрова, валежа, других лесных горючих материалов и таким образом повышает опас·

ность возникновения лесных пожаров.

Из повреждений и потерь, наносимых Лесу ветром, наиболее.

ощутимы для лесного хозяйства ветровал и бурелом. Деревья,

!58

в аленвые ветром вместе с корнями, относятся к ветров а л у.

Деревья, сломанные на какой-либо высоте ствола, называются

е т рол о м о м, или, как чаще принято в практике, бур е л о­

nороды; условии окружения деревь~в; возрас.та деревьев; ~!,Х

действия

Ха р а к т ер в е т Р. а, его скор о с т ь и с т р у к т у р а. Вет­

ровал и ветролом отдельных деревьев или групп их в лесу­

явление, происходящее при скоростях ветра до 8-1 О м/с, т. е. nри обычных, средних, а при определенных условиях и слабых

скоростях ветра. Если другие факторы дополнительно не спо­

собствуют образованию ветровала и бурелома, то эти явления nри данных скоростях ветра· проявляются не очень сильно. По13ЫШение силы и скорости ветра усиливает опасность. Особенно оnасны для леса шторм и ураган, при которых сила ветра до­

~~нrает 9-12 баллов по шкале Бофорта (табл. 8), скорость

-100 км/ч и более. В этих случаях на пути прохождения

УРагана вываливаются и ломаются уже не одиночные деревья

~лн их небольшИе группы, а выпадают целые массивы протя­

енностью в десятки и сотни километров. Поваленные деревья

159