7,Физическое и физиологическое влияние ветра на лес. Осадки, влага в почве, влага в воздухе. Отношение древесных пород к влаге. Влияние влаги на лес.

Ветер и лес Воздух вместе с его составными частями находится в непрерывном перемещении в разнообразных направлениях. Однако для каждого района, области или лесорастительной зоны отмечаются свои перемещения воздуха или преобладающие ветры, которые имеют большое значение для лесохозяйственной деятельности. Направление ветров учитывают при посадке и размещении древесных пород, проектировании способов рубок и методов естественного обсеменения, проведении мероприятий по защите леса от вредителей, болезней и пожаров, а также при решении многих других производственных вопросов. Направление преобладающих ветров определяют розой ветров, которую составляют по многолетним данным наблюдений метеостанций.

Влияние ветра на лесные деревья возможно прямое и косвенное. Одним из примеров прямого влияния может быть распределение тепла в лесонасаждении. Массовыми процессами являются переносы воздуха, водяного пара, тумана, транспирационной влаги, переносы пыльцы, семян, спор грибов, твердых частиц и др. Более заметное влияние ветра проявляется в форме ветровала и бурелома, срывания листвы и плодов. Ветер способствует поверхностному охлаждению или нагреванию.

В результате передвижения воздушных потоков в кроны деревьев поступают новые порции свежего воздуха с углекислотой, улучшая условия поглощения углекислоты и пополняя атмосферу кислородом, выделенным в процессе фотосинтеза. В результате движения воздуха под пологом леса улучшаются условия жизни подроста, так как усиливается газообмен почвенного воздуха со свободной атмосферой. Лучи солнца, проникая между деревьями или попадая к приземному слою прогалины в лесу, прогревают воздух. В результате возникает движение воздуха из леса к открытому месту или из леса к прогалине.

Ветры противодействуют возникновению заморозков на почве, перемешивая холодные слои воздуха с более теплыми. Северные ветры снижают крайне высокие летние температуры, вызывающие преждевременное опадение листьев и даже гибель всходов.

В лесу при неравномерном размещении деревьев встречаются отдельные окна, поэтому воздух, выходя из почвы, течет в разных направлениях, и в одних местах ветер будет пополнять почву воздухом, в других вытеснять его из почвы. Кроме того, при нагревании поверхностного слоя почвы имеющийся в нем воздух становится менее плотным. Более холодный воздух, поступающий сверху и проникающий между деревьями или со стороны открытого места, вытесняет прогретый воздух лесной почвы. Таким образом возникает, вертикальное движение воздушного потока, происходит газообмен почвенного воздуха с открытой атмосферой.

Ветер уносит от леса массы воздуха, насыщенные водяными парами, образовавшимися в результате транспирации крон деревьев, а приносит новый, сухой воздух. Увеличение скорости ветра до 0,3 м/с повышает транспирацию примерно в 3 раза по сравнению с транспирацией при полном затишье. При дальнейшем возрастании скорости горячего, сухого ветра значительно усиливается транспирация деревьев, ухудшаются условия ассимиляции. Следовательно, температура воздуха и почвы, интенсивность освещения, концентрация углекислоты в воздухе взаимосвязаны и зависят от скорости передвижения воздушных потоков. Лесовод должен знать это и стремиться создавать оптимальные условия, при которых процесс ассимиляции в лесу будет наиболее активным.

При помощи ветра происходит опыление цветков дуба, бука, граба, ясеня, ильмовых, ольхи, березы, сосны, ели, лиственницы и других пород. Семена многих пород распространяются ветром на большие расстояния. Для быстрого и далекого перемещения многие семена имеют опушение или крылышки. Ветер способствует не только перемещению семян и плодов деревьев и кустарников. При помощи ветра переносится пыльца во время цветения деревьев.

Ветер формирует однобокие кроны деревьев в местах длительного его действия. На морских побережьях под влиянием сильных ветров с моря деревья образуют флагообразные кроны, изогнутые стволы и т. д. Чем сильнее ветер, тем мощнее развивается корневая система дерева в сторону против направления ветра, обеспечивая ему необходимую устойчивость. Мощность корневых лап и ответвлений у дерева зависит от длительного воздействия ветра на крону и ствол.

На опушке леса деревья всегда ниже деревьев, растущих в лесу. Одна из причин — сильный ветер, замедляющий рост в высоту и способствующий наращиванию древесины в комлевой части. Стволы у таких деревьев сильно сбежистые. Своеобразное распределение прироста древесины ствола в значительной степени направлено против механического воздействия ветров. Поэтому наибольший прирост древесины на стволе наблюдается на стороне, противоположной воздействию ветра.

Отрицательное действие ветра сказывается в усилении испарения с поверхности почвы и растений, в результате чего иссушается листва, усиливается транспирация. Очень часто сильный ветер надламывает ветви, вершины и стволы деревьев, выворачивает их с корнем, создает завалы (ветровалы). Очень часто подвергаются ветровалам разреженные древостой, произрастающие на мелких почвах. Особенно это проявляется в еловом низко-продуктивном лесу. Причиной является слабая корневая система ели.

Буреломы наблюдаются чаще всего в осиново-березовых и липовых насаждениях, так как у этих пород более хрупкая древесина, а стволы Осины часто поражены внутренней гнилью с увеличением возраста леса буреломность и ветровальность возрастают, так как насаждения становятся реже, а деревья слабее. Очень сильные ветры (ураганы) вызывают сплошные ветровалы и буреломы на огромных площадях. При этом на рыхлых почвах, где деревья развивают глубокую корневую систему, ель оказывается неветровальной, она может быть буреломной. Сосна имеет глубокий стержневой корень на богатых почвах и поэтому редко вываливается ветром.

В лесной зоне в насаждениях с незначительной мощностью почвы или на заболоченных участках сосна часто вываливается с корнем.

Ветровалу сильно подвержены взрослые деревья, выросшие в лесу, но затем оставленные на свободе. В спелом возрасте, оказавшись на открытом месте, деревья не могут приспособиться к новым условиям, корневая система их не в состоянии разрастаться в сторону противоположную направлению ветра. В этом случае в сильно разреженном лесу ветер не встречает сильного сопротивления и поэтому, слабо снижая скорость, вываливает деревья. Если насаждение смешанное, то в одних и тех же почвенных условиях ель вываливается быстрее сосны или березы.

Влага и лес.Все виды влаги, имеющей значение для леса, можно свести к трем группам: осадки; влага в воздухе в виде паров; влага в почве. Среднегодовой показатель осадков важнее показателя среднегодовой температуры, так как зимние осадки служат резервом для вегетационного периода, что особенно важно в районах неустойчивого и недостаточного увлажнения. Осадки могут быть в виде дождя, снега, града (вертикальные осадки), росы, инея, ожеледи (горизонтальные осадки). Наиболее важное значение в лесоводстве имеют осадки в виде дождя, а также в ряде районов, особенно в нашей стране, и снега. Образование дождевых осадков в равнинных районах связано с влиянием двух основных факторов, обусловливающих охлаждение масс влажного воздуха с последующей конденсацией водяных паров: конвекционным, определяемым разницей в нагреваемости земной поверхности, вследствие которой теплые массы воздуха поднимаются вверх; фронтальным, образующимся в результате встречи двух воздушных массивных потоков, различных по некоторым физическим признакам. При этом воздушная масса одного из потоков поднимается, температурная разница способствует вертикальному току воздуха.

Осадки дают растениям не только влагу, но в какой-то мере и пищу: они вносят в почву из атмосферы минеральные вещества, а также соли азотной кислоты, аммиака и др. В некоторых случаях они содержат и вредные для леса примеси. Состав осадков при соприкосновении их с надземными органами растений пополняется частично и некоторыми веществами этих растений. Выпадающие осадки, таким образом, играют важную роль в физиологических процессах леса. Осадки, особенно зимние, оказывают и физическое воздействие на лес, которое может быть положительным и отрицательным. Положительное влияние снега сказывается: в предохранении почвы от промерзания; в защите растений (всходов и самосева древесных пород, многолетних растений из напочвенного покрова и т. д.) от вымерзания; в защите их от отравлений газами; в предохранении молодых поколений леса от повреждений при валке деревьев во время лесозаготовок; в увеличении дальности залета семян по насту.

Глубокий снежный покров при запаздывании таяния весной задерживает рост покрытого им самосева и этим предохраняет его от поздних заморозков. Выпадающий осенью снег, особенно на талую землю, устраняет или ослабляет опасность выжимания морозом. Поздние снегопады весной (в северной тайге они могут быть даже в июне), вызывающие заморозки, отрицательно сказываются на цветении и плодоношении древесных пород, на гнездовьях птиц. В то же время поздневесенние снегопады способствуют гибели некоторых вредных насекомых.

Зимние осадки оказывают и отрицательное влияние на лес, действуя чаще как физический фактор. Лес страдает от повреждений, причиняемых градом, снегом, изморозью, ожеледью. Повреждения градом в лесном хозяйстве, хотя и не так ощутимы, как в сельском, но все же они наносят иногда существенный вред молодому поколению леса. Скопления снега на кронах деревьев, образующиеся при обильных снегопадах во время мягкой неморозной погоды, приводят к образованию снеговала и снеголома. Явление снеговала заключается в том, что под тяжестью снега, скопившегося на кроне, деревья сгибаются, пригибаются к земле, вываливаются с корнями. Некоторые согнутые, но не вываленные с корнем деревья впоследствии выпрямляются. Под тяжестью снега деревья могут ломаться и это явление называется снеголомом. К нему относятся случаи, когда происходит поломка стволов, вершин, сучьев. От снеговала и снеголома чаще и сильнее страдают хвойные.

Влажность воздуха наряду с осадками и в зависимости от них определяет характер климата (сухой или влажный), воздействуя па характер и условия существования леса. При повышенной влажности воздуха пышно развивается эпифитная растительность, что характерно для влажных тропических и субтропических лесов. Во влажных районах умеренного пояса в кронах и на стволах деревьев развиваются лишайники и водоросли, это наиболее заметно в приморских районах, например, в Прибалтике, на побережье Белого моря. Влажность воздуха влияет на физиологические функции леса, например, на транспирацию, в том числе и через эпифитную растительность, затрудняющую испарение. В южных районах европейской части нашей страны наиболее опасны для сельскохозяйственных и лесных культур суховеи. Они образуются при низком содержании водяных паров в атмосфере, при относительной влажности ниже 30—35%, при температуре воздуха выше 23—25° С и скорости ветра более 5 м/с. Леса и лесные насаждения реагируют на суховеи, а также и на засуху, не связанную с суховеями, изменением окраски и потерей части листвы, снижением прироста, отмиранием отдельных деревьев. По сравнению со многими древесными породами в европейской степи наиболее устойчив против суховеев и засухи дуб, благодаря своей способности к глубокому укоренению. ПОЧВЕННАЯ ВЛАГА. Главный источник этой влаги — осадки. На поверхности почвы влага находится в наиболее близком контакте с влагой воздуха. Влага, находящаяся на поверхности почвы и в подстилке,— один из важных элементов экологической обстановки леса. Она обусловливает первые этапы возобновления леса, воздействуя на прорастание семян, на рост юных растений, их состояние. При этом влага влияет на возобновление и через опосредованные связи: через состав травяного и мохового покровов, через изменения микрорельефа. В условиях выраженного микрорельефа (колоды, кочки, западинки и. пр.) под-пологом леса влага — фактор, сильно влияющий на начальную дифференциацию растений, заменяя в значительной степени недостаток света. Влага на поверхности почвы, как результат дождя или даже росы, имеет важное значение не только для растительных, но и животных компонентов лесного биогеоценоза. Продолжительная засуха и отсутствие вследствие этого влаги на поверхности почвы и в подстилке приводят к сокращению численности или даже гибели некоторых видов животных, в том числе и полезных для леса (муравьев и др.).

За последние три-четыре десятилетия появился еще один аспект влияния влаги на лес — действие подтоплении при образовании искусственных водоемов, особенно в связи с созданием крупных водохранилищ. Разные древесные породы реагируют по-разному на подтопление. Особенно болезненно реагирует дуб, не выносит длительного подтопления и ель. Хорошо переносит его ива, образующая многочисленные придаточные корни на стволе по мере его затопления. Частичное подтопление благоприятно для черной ольхи.

2. Влияние ветра на лес. Образование бурелома и ветровала. Факторы, определяющие ветроустойчивость древостоев (характер ветра, его скорость и структура, время года, древесная порода, почва и др.). Влияние леса на ветер.

Воздух вместе с его составными частями находится в непрерывном перемещении в разнообразных направлениях. Однако для каждого района, области или лесорастительной зоны отмечаются свои перемещения воздуха или преобладающие ветры, которые имеют большое значение для лесохозяйственной деятельности. Направление ветров учитывают при посадке и размещении древесных пород, проектировании способов рубок и методов естественного обсеменения, проведении мероприятий по защите леса от вредителей, болезней и пожаров, а также при решении многих других производственных вопросов. Направление преобладающих ветров определяют розой ветров, которую составляют по многолетним данным наблюдений метеостанций.

Влияние ветра на лесные деревья возможно прямое и косвенное. Одним из примеров прямого влияния может быть распределение тепла в лесонасаждении. Массовыми процессами являются переносы воздуха, водяного пара, тумана, транспирационной влаги, переносы пыльцы, семян, спор грибов, твердых частиц и др. Более заметное влияние ветра проявляется в форме ветровала и бурелома, срывания листвы и плодов. Ветер способствует поверхностному охлаждению или нагреванию.

В результате передвижения воздушных потоков в кроны деревьев поступают новые порции свежего воздуха с углекислотой, улучшая условия поглощения углекислоты и пополняя атмосферу кислородом, выделенным в процессе фотосинтеза. В результате движения воздуха под пологом леса улучшаются условия жизни подроста, так как усиливается газообмен почвенного воздуха со свободной атмосферой. Лучи солнца, проникая между деревьями или попадая к приземному слою прогалины в лесу, прогревают воздух. В результате возникает движение воздуха из леса к открытому месту или из леса к прогалине.

Ветры противодействуют возникновению заморозков на почве, перемешивая холодные слои воздуха с более теплыми. Северные ветры снижают крайне высокие летние температуры, вызывающие преждевременное опадение листьев и даже гибель всходов.

В лесу при неравномерном размещении деревьев встречаются отдельные окна, поэтому воздух, выходя из почвы, течет в разных направлениях, и в одних местах ветер будет пополнять почву воздухом, в других вытеснять его из почвы. Кроме того, при нагревании поверхностного слоя почвы имеющийся в нем воздух становится менее плотным. Более холодный воздух, поступающий сверху и проникающий между деревьями или со стороны открытого места, вытесняет прогретый воздух лесной почвы. Таким образом возникает, вертикальное движение воздушного потока, происходит газообмен почвенного воздуха с открытой атмосферой.

Ветер уносит от леса массы воздуха, насыщенные водяными парами, образовавшимися в результате транспирации крон деревьев, а приносит новый, сухой воздух. Увеличение скорости ветра до 0,3 м/с повышает транспирацию примерно в 3 раза по сравнению с транспирацией при полном затишье. При дальнейшем возрастании скорости горячего, сухого ветра значительно усиливается транспирация деревьев, ухудшаются условия ассимиляции. Следовательно, температура воздуха и почвы, интенсивность освещения, концентрация углекислоты в воздухе взаимосвязаны и зависят от скорости передвижения воздушных потоков. Лесовод должен знать это и стремиться создавать оптимальные условия, при которых процесс ассимиляции в лесу будет наиболее активным.

При помощи ветра происходит опыление цветков дуба, бука, граба, ясеня, ильмовых, ольхи, березы, сосны, ели, лиственницы и других пород. Семена многих пород распространяются ветром на большие расстояния. Для быстрого и далекого перемещения многие семена имеют опушение или крылышки. Ветер способствует не только перемещению семян и плодов деревьев и кустарников. При помощи ветра переносится пыльца во время цветения деревьев.

Ветер формирует однобокие кроны деревьев в местах длительного его действия. На морских побережьях под влиянием сильных ветров с моря деревья образуют флагообразные кроны, изогнутые стволы и т. д. Чем сильнее ветер, тем мощнее развивается корневая система дерева в сторону против направления ветра, обеспечивая ему необходимую устойчивость. Мощность корневых лап и ответвлений у дерева зависит от длительного воздействия ветра на крону и ствол.

На опушке леса деревья всегда ниже деревьев, растущих в лесу. Одна из причин — сильный ветер, замедляющий рост в высоту и способствующий наращиванию древесины в комлевой части. Стволы у таких деревьев сильно сбежистые. Своеобразное распределение прироста древесины ствола в значительной степени направлено против механического воздействия ветров. Поэтому наибольший прирост древесины на стволе наблюдается на стороне, противоположной воздействию ветра.

Отрицательное действие ветра сказывается в усилении испарения с поверхности почвы и растений, в результате чего иссушается листва, усиливается транспирация. Очень часто сильный ветер надламывает ветви, вершины и стволы деревьев, выворачивает их с корнем, создает завалы (ветровалы). Очень часто подвергаются ветровалам разреженные древостой, произрастающие на мелких почвах. Особенно это проявляется в еловом низко-продуктивном лесу. Причиной является слабая корневая система ели.

Буреломы наблюдаются чаще всего в осиново-березовых и липовых насаждениях, так как у этих пород более хрупкая древесина, а стволы Осины часто поражены внутренней гнилью с увеличением возраста леса буреломность и ветровальность возрастают, так как насаждения становятся реже, а деревья слабее. Очень сильные ветры (ураганы) вызывают сплошные ветровалы и буреломы на огромных площадях. При этом на рыхлых почвах, где деревья развивают глубокую корневую систему, ель оказывается неветровальной, она может быть буреломной. Сосна имеет глубокий стержневой корень на богатых почвах и поэтому редко вываливается ветром.

В лесной зоне в насаждениях с незначительной мощностью почвы или на заболоченных участках сосна часто вываливается с корнем.

Ветровалу сильно подвержены взрослые деревья, выросшие в лесу, но затем оставленные на свободе. В спелом возрасте, оказавшись на открытом месте, деревья не могут приспособиться к новым условиям, корневая система их не в состоянии разрастаться в сторону противоположную направлению ветра. В этом случае в сильно разреженном лесу ветер не встречает сильного сопротивления и поэтому, слабо снижая скорость, вываливает деревья. Если насаждение смешанное, то в одних и тех же почвенных условиях ель вываливается быстрее сосны или березы.