Лес и климат

Зимой 1969 года в некоторых южных районах нашей страны разразилась небывалая по силе пыльная буря. Она сопровождалась необычно сильными для этих мест морозами, в результате которых началось вымерзание озимых посевов. И только там, где поля находились под защитой лесных полос, повреждений посевов не наблюдалось.

Конечно, сохранению всходов на этих полях в какой-то мере способствовал большой снеговой покров, образовавшийся благодаря снегозадерживающей способности лесных насаждений. Растения оказались под теплым снежным одеялом и благополучно перенесли бурю и стужу. Но не только в этом одеяле дело. Посевы были спасены еще и потому, что лес и лесные полосы смягчили микроклимат защищаемых полей, и скоротечная стужа не смогла сколько-нибудь серьезно повлиять на жизнедеятельность растений, зимующих под снегом.

Под климатом мы обычно подразумеваем многолетний режим погоды, характерной для данной местности, то есть совокупность всех постоянно действующих метеорологических факторов: температура, влажность, атмосферные осадки, атмосферное давление, сила, скорость и направление ветра, интенсивность солнечного сияния и многое другое. Погода складывается под воздействием различных, протекающих в данной местности, природных процессов и явлений: теплообмена и влагообмена в атмосфере, солнечной радиации, испарения влаги и тучеобразования и т. д. Если, к примеру, в данном месте много солнца и мало атмосферных осадков, то здешний климат мы назовем сухим. Если, наоборот, солнечных дней мало и часто идут дожди, значит, в этой местности климат влажный. А когда в меру и того и другого - климат умеренный. Стало быть, в принципе, климат данной местности или микроклимат поля можно преднамеренно изменить в худшую или лучшую сторону, если воздействовать на его основные слагаемые: скажем, усилить испарение влаги, повысить влажность воздуха, или, наоборот, уменьшить влажность воздуха.

Роль природного регулятора, а точнее, регулировщика, и выполняют лес и лесонасаждения. Каким же образом они воздействуют на изменение климата и микроклимата?

Известно, что одним из слагаемых климата является ветер, перемещение воздуха в горизонтальном направлении, которое возникает из-за неравномерного распределения атмосферного давления на земную поверхность. До недавнего времени считалось, что скорость ветра - решающий фактор, от которого зависят все другие факторы микроклимата. Но теперь установлено, что наряду со скоростью ветра в создании микроклимата большое значение имеет турбулентный (вертикальный) обмен воздуха. Оба эти фактора воздействуют на влажность и температуру приземных слоев атмосферы. Чем выше скорость ветра, сильнее турбулентный обмен, тем холоднее и суше воздух, тем хуже будут развиваться растения.

Правда, регулирующее влияние на температуру воздуха оказывает еще и направление ветра. Понижение температуры воздуха вызывают северные ветры, а повышение - южные. Так, в летние месяцы на всей территории нашей страны юго-восточные и южные ветры повышают температуру воздуха, а северо-западные понижают ее. В южных и юго-западных районах сильно повышается температура воздуха при восточных ветрах. А осенью такая же зависимость атмосферной температуры от направления ветра проявляется наиболее четко на северо-западе и в центре.

Какую же роль во всех этих природных явлениях играет лес?

Оказывается, очень большую. Конечно, лес и лесонасаждения не могут сами по себе предотвратить возникновение ветров. Но зато они отлично, как уже упоминалось, выполняют прежде всего работу ветроломов. Лес и лесные насаждения способны не только сдерживать ветер, уменьшать его скорость, ослаблять турбулентный обмен, но могут даже изменять направление ветрового потока и тем самым влиять на другие природные условия данной местности, например, температуру и влажность воздуха. Ослабляя скорость ветра и турбулентный обмен, леса и лесонасаждения в значительной мере стабилизируют эти два климатических фактора и способствуют смягчению микроклимата местности или отдельного земельного массива, поля, участка пашни.

Показателем ветрозащитной способности леса и насаждений может служить особая форма крон деревьев в местностях, подверженных постоянному действию ветра. Отдельно стоящие деревья здесь редко имеют нормальную крону, у них ствол и ветви отклонены в сторону, противоположную той, откуда чаще всего дуют ветры. Это, вероятно, замечали многие. Зато далеко не все знают, что в тех местах, где ветер постоянно дует только в одном направлении, кроны деревьев растут в одну сторону, наподобие развевающегося флага. Ученые так и называют такие кроны флаговой кроной. Чаще всего "флаговая" форма крон бывает у деревьев, произрастающих на морских побережьях, например у нас в Прибалтике, где преобладают ветры "с моря".

Различные по конструкции лесные полосы по-разному воздействуют на скорость и направление ветра. Когда воздушный поток наталкивается на лесную полосу непродуваемой конструкции, он обтекает ее сверху. При этом структура, строение потока в слое, соприкасающемся с кронами деревьев, изменяется незначительно. Лишь на опушке заветренной стороны лесополосы создается некоторое затишье. Но по мере удаления от древесных насаждений скорость ветра быстро восстанавливается и достигает первоначальной. В этом случае полезащитная лесная полоса не оказывает решающего влияния на влажность и температуру воздуха, а следовательно, и на микроклимат.

Иное дело полезащитная полоса продуваемой конструкции, которая представляет для ветра более сильную преграду. Часть ветрового потока проходит через такую полосу с большой силой снизу, между штамбами деревьев, а другая часть переваливает через кроны. Ветер, соприкоснувшись с лесной полосой продуваемой конструкции, встречает сильное сопротивление, отчего течение воздушного потока изменяется. Такая лесная полоса, пропуская через себя воздушный поток, резко уменьшает вертикальные пульсации скорости ветра, дробит его на мелкие вихри и тем самым изменяет структуру, строение ветрового потока. Скорость ветра резко падает, а за лесной полосой он как бы стелется, приближается к горизонтальному. Над подстилающей поверхностью создается постоянный, сравнительно тонкий слой воздуха, который уменьшает вертикальный обмен.

При прохождении через продуваемую лесную полосу размеры вихрей уменьшаются в среднем в 1,5-2 раза, а вертикальные пульсации - примерно на 30 процентов. В этом случае воздействие древесных насаждений на температуру и влажность воздуха, то есть на основные слагаемые микроклимата, будет более эффективным.

Опытами установлено, что под влиянием непродуваемой лесной полосы заметное снижение скорости ветра ощущается на расстоянии, равном 20-24 размерам высоты деревьев, а продуваемой - на расстоянии, равном 35-40 размерам высоты деревьев.

Ширина лесных полос до определенных размеров не влияет на снижение скорости ветра. Все дело в конструкции полосы. Для воздействия на скорость ветра, а следовательно на микроклимат, лучшими считаются лесополосы продуваемой конструкции.

Леса и лесонасаждения, как уже упоминалось, играют важную роль в задержании снега и уменьшении стока талых и дождевых вод, в результате чего увеличиваются запасы влаги в почве, повышается почвенное плодородие. Но дело не только в этом. Задержанная лесами и лесонасаждениями снеговая и дождевая вода, испаряясь, регулирует влажность воздуха, значит, опять-таки активно воздействует на формирование микроклимата. Влажность же приземных слоев атмосферы связана с другим важным слагаемым микроклимата - температурой воздуха. Охлаждаясь в воздухе всего на один градус, каждый кубометр воды отдает такое количество тепла, которым можно нагреть на один градус 3 тысячи кубометров воздуха. Лес в этом случае как бы собирает талую и дождевую воду, чтобы она, испарившись, подогрела воздух и тем улучшила бы микроклимат.

Влияние лесов и крупных лесонасаждений на температуру воздуха и, следовательно, на микроклимат данной местности сказывается и по-иному. Создавая затенение, древесные породы регулируют интенсивность воздействия на почву солнечной радиации. Температура воздуха при этом становится более постоянной, колебания менее резкими. Такое действие леса распространяется на прилегающую безлесную территорию, нередко очень значительную.

Существенное влияние лес и лесонасаждения оказывают также на силу и длительность заморозков. Регулируя испарение влаги и поддерживая относительно высокую влажность воздуха, лес и лесные полосы предохраняют почву прилегающих полей от излишнего охлаждения в осенний период и этим снижают вероятность наступления ранних заморозков. Правда, в силу тех же причин увеличивается опасность возникновения поздних весенних заморозков.

Ведь почва под покровом леса прогревается и оттаивает медленно, поэтому весной воздух в лесу и окружающих его земельных массивах долгое время остается холодным.

Но такое действие на пашню оказывают крупные лесные массивы, простирающиеся на много километров. Лесная же полоса шириной в несколько метров или в несколько десятков метров недолго сохраняет такую способность. Ведь весенние лучи солнца в небольшой, да еще обезлиствленной полосе леса, почти так же свободно проникают к почве, как и на открытых местах.

Бесспорно также и влияние леса и искусственных лесных насаждений на такой важный фактор климата, как атмосферные осадки. Многие, вероятно, замечали, что над лесными массивами и прилегающими к ним полями дождь и снег выпадают гораздо чаще и обильнее, чем над открытой местностью, не защищенной лесами или лесополосами. Объясняется это тем, что лес, изменяя направление ветра, формирует таким образом восходящие воздушные течения, токи, вместе с которыми в верхние слои атмосферы поднимаются водные пары. В верхних, более разреженных слоях атмосферы воздух как бы расширяется, а температура его понижается. Водяные пары, охлаждаясь, конденсируются и, приближаясь к состоянию насыщения, переходят в капельно-жидкую форму. Эти капельки, соединяясь, образуют облака и тучи и при известных условиях выпадают на землю в виде дождя, снега, града, росы, инея.

Итак, влияние леса и лесных искусственных насаждений на окружающую среду очевидно. Лес активно участвует в формировании микроклимата, всегда оказывая на него благотворное влияние. Конечно, микроклимат данной местности зависит не только от леса и лесонасаждений. На формирование его оказывает воздействие и много других факторов - характер общего растительного покрова, рельеф местности, наличие водоемов, тип, разновидность и состояние почвы и др. Но все же лес в этом общем комплексе, формирующем климат, занимает если не главное, то, во всяком случае, важное место.

Помогая почве накапливать влагу, уменьшая скорость ветра, повышая температуру воздуха и почвы данной местности, лес создает отличные условия для ведения сельского хозяйства. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание, если идет речь о наиболее рациональном размещении на полях культур, о планировании агротехнических и мелиоративных мероприятий, правильном подборе сортового состава культур. Словом, благоприятный микроклимат - это надежный залог высоких урожаев.

А способствует ли лес повышению плодородия почвы?