5.4.2. Влияние фитоценозов на расход влаги

Фитоценозы оказывают существенное влияние на расходные статьи водного баланса, из которых главными являются потребление воды растениями (Т) и суммарное физическое испарение (V).

В процессе жизнедеятельности растения потребляют значительное количество влаги. Установлено, что на производство 1 тонны растительной массы разными видами потребляется от 150-200 тонн до 800-1000 тонн воды. При этом в тканях paстений связывается и используется на построение тела растений в среднем около 1 % воды. Вся остальная вода проходит через pacтительный организм и выделяется в парообразном состоянии в процессе транспирации. Выявить количество всей потребляемой растениями воды достаточно трудно. Поэтому о данной статье расхода обычно судят по транспирации, методы определения которой разработаны достаточно хорошо.

Интенсивность транспирации в разных фитоценозах сильно варьирует, так как зависит от ряда факторов: от величины транспирирующей фитомассы, ее видового состава, водоснабжения растений и от метеорологических условий (температуры и влажности воздуха) в каждый конкретный момент времени. Однако в целом лесные фитоценозы транспирируют влаги обычно больше, чем травяные, что связано в первую очередь с большими запасами транспирирующей фитомассы в лесу, а иногда и с более высокой интенсивностью транспирации древесных пород по сравнению с травами и мхами. Так, например, одно дерево березы за день транспирирует около 100 литров воды, а одно дерево бука за вегетационный период - около 9000 литров (Лархер, 1976). По данным Л.А. Иванова (1953), в Московской области в 65-летнем возрасте сосновый древостой транспирирует 272 мм в год влаги, березовый - 325 мм в год, еловый - 243 мм в год. В целом же лесные фитоценозы (с учетом нижних ярусов) транспирируют еще больше влаги (табл.12).

Недаром лес образно сравнивают с насосом, выкачивающим из почвы так много воды, что иногда наблюдается заметное понижение уровня грунтовых вод при облесении территории. В результате этого лесные фитоценозы могут приостанавливать болотообразовательный процесс, а в ряде случаев облесение участков ведет к их разболачиванию. Таким путем была осушена, к примеру, значительная часть Колхидской низменности. И, напротив, сведение лесов в некоторых районах вызывает заболачивание территории. Такая ситуация наблюдается, в частности, в таежной зоне Западной Сибири, где уничтожение лесов человеком нередко сопровождается последующим заболачиванием вырубок и гарей.

I Таблица 12

Транспирация фитоценозов разных типов и сравнение ее с

количеством выпадающих осадков (Лархер, 1978)

Тип фитоценозов	Географический район	Осадки, мм/ год	Транспирация
			мм/год	% от осадков
Моховая тундра	Сибирь	500	80-100	16-20
Хвойный лес	Центр. Европа	1250	580	46
Буковый лес	Дания	840	522	62
Дождевой лес	Кения	1950	1570	80
Влажный луг	Австрия	860	320	37
Остепненный луг	Австрия	860	250	30
Степь	Бечуаналенд	430	200	46

Суммарное физическое испарение влаги в фитоценозе (V) складывается из испарения влаги с поверхности растений и с поверхности почвы. О масштабах физического испарения влаги с поверхности растений в фитоценозах свидетельствуют те цифры, которые приводились при характеристике интерцепции, т.е. удержания влаги надземными фитоценогоризонтами и ярусами. Дело в том, что только очень небольшая часть задержанной надземными частями растений воды всасывается их листьями или абсорбируется покровными тканями стеблей, тогда как вся остальная влага испаряется. Поэтому задержанная надземной сферой фитоценоза влага относится к расходной статье водного баланса.

Испарение влаги с поверхности почвы во всех фитоценозах оказывается более низким, чем на открытых участках. Особенно сильно уменьшается испарение с поверхности почвы в лесных фитоценозах, так как здесь складываются неблагоприятные для испарения условия - температуры воздуха в дневные летние часы в лecy ниже, а влажность воздуха выше, чем на открытых участках; скорость ветра у поверхности почвы приближается к нулю. Кроме того, лесная почва, хоти и является более влажной; надежно защищена от испарения органогенным верхним горизонтом - лесной подстилкой. Опытами установлено, что лесные почвы с подстилкой испаряют влаги в 2-3 раза меньше, чем те же почвы без подстилки.

Таким образом, влияние фитоценозов на расход влаги в процессе физического испарения двояко. С одной стороны, фитоценоз ослабляет испарение с поверхности почвы и тем самым сокращает физическое испарение влаги. С другой стороны, фитоценоз обусловливает особый вид физического испарения - испарение ее с поверхности растений и тем самым увеличивает физическое испарение.

Что касается остальных статей расхода влаги: поверхностного стока (А), внутрипочвенного стока (F) и гравитационного просачивания влаги в грунт (Q), то во всех фитоценозах они уменьшаются. Достигается это прежде всего тем, что основания стеблей растений и их корневые системы создают своего poда «барьер», который замедляет просачивание влаги вглубь почвогрунта стекание ее по уклону как на поверхности, так и внутри почвы. А замедление движения воды ведет к увеличению влажности почвы и к более полному усвоению влаги растениями.

Таким образом, фитоценозы оказывают существенное влияние на водный режим экотопа, изменяя все статьи его водного баланса. Если обозначить влияние фитоценозов на приход и расход влаги значками: > - увеличение, < - уменьшение, 100 % - полная обусловленность фитоценозом, то все сказанное выше по данному вопросу можно подытожить следующей формулой:

M=N-A (<) - F (<) - V - Т (100%) - G (<) + DM (100%)

V=Vp (100 %) + Vs (<)

N= Nt (<) + Nh (>) + Nr (>), где

M- уровень увлажненности местообитания, DM - парообразная влага, усвоенная пойкилогидрическими растениями, Vp - физическое испарение с поверхности растений, Vs - физическое испарение с поверхности почвы, Nt- типичные атмосферные осадки, Nh- горизонтальные осадки, Nr - роса; N, A, F, V,T и G - расшифрованы выше.

Вода, поступившая в пределы того или иного фитоценоза под влиянием растений проходит сложный путь, количественную сторону которого можно проиллюстрировать расчетами П.В Ричардса (1961), выполненными для вечнозеленого тропического леса Южной Бразилии:

Сухопутным растениям доступна лишь мизерная часть общего запаса воды на Земле: во-первых, это парообразная и капельно-жидкая влага атмосферы, составляющая не более 0,001 %, во-вторых, поверхностные грунтовые воды, но долю которых приходится около 0,006 %. Несмотря на это, растительный покров Земли играет большую роль в глобальном круговороте воды. По даным М.И. Будыко (1977) над Мировым океаном формируется около 40 %, а в результате испарения сухопутными растениями и почвой около 60 % атмосферных осадков, выпадающих на сушу. При этом только 5-20 % влаги, образующейся над сушей, испаряется с поверхности почвы, а остальная влага приходится в основном на долю транспирации и отчасти на физическое испарение с поверхности растений. Величина глобальной транспирации растительного покрова оценивается в 30-35 тыс. куб. километров в год. Она сопоставима с суммарным речным стоком в Мировой океан, который составляет около 37 тыс. куб. километров в год.

Таким образом, фитоценоз существенно влияет на все климатические факторы экотопа: свет, температуру, состав и движение воздуха, увлажнение и создает особый климат, получивший название фитоклимата, который нередко сильно отличается по своим показателям от солярного климата открытых участков.