Микроклимат леса

Режим увлажнения почв в каждом отдельном местооби­тании существенно различается по отдельным годам и сезо­нам года в зависимости от погодных условий. Главным обра­зом он зависит от режима осадков и суммарного испарения. В вегетационный период высокие температуры воздуха и поч­вы, низкая относительная влажность воздуха и большая ско­рость ветра увеличивают расход влаги на суммарное испаре-

ние, ведут к уменьшению почвенных влагозапасов и к воз­никновению недостатка влаги. Противоположные метеороло­гические условия уменьшают суммарное испарение, способ­ствуют накоплению влаги в почве и избыточному ее увлажне­нию. В годы с главной причиной зональности климатов, почв и раститель­ности. По обеспеченности растений влагой неблагоприятными условиями увлажнения в период вегетации из-за длительных засух или периодов с из­быточным увлажнением почв снижается прирост древостоев, нередко происходит ослабление деревьев, способствующее по­следующему повреждению их вредителями и болезнями, ухуд­шается плодоношение и возобновление леса.

Большое значение для леса имеет влажность воздуха, причем отрицательное влияние оказывают как низкие (ниже 30%), так и очень высокие (свыше 80%) значения относи­тельной влажности. В периоды с низкой относительной влаж­ностью и высокими температурами воздуха (атмосферная за­суха) резко увеличивается транспирация, что при недостаточ­ном водоснабжении растений может привести к нарушению их водного баланса. В такие периоды повышается и пожар­ная опасность.

Высокая влажность воздуха задерживает цветение расте­ний, ухудшает условия опыления, созревания плодов и се­мян, препятствует раскрытию шишек и выпадению семян. Кроме того, она благоприятствует возникновению и развитию грибных и бактериальных болезней растений.

Важнейшими факторами формирования водного, а также теплового режимов почв являются снежный покров и про­мерзание почв. За зиму в снежном покрове накапливаются большие запасы воды, которые при снеготаянии пополняют почвенные влагозапасы и частично образуют поверхностный и грунтовый сток, питающий реки, ручьи и т. д. Обладая хорошими теплоизолирующими свойствами, снежный покров защищает почву от сильного охлаждения и от глубокого про­мерзания, а растения, укрытые снегом, — от вымерзания. Мерзлый слой почвы, образующийся при промерзании, прак­тически водонепроницаем. Он препятствует проникновению влаги вглубь почвогрунтов.

    Большие запасы воды в снежном покрове, глубокое про­мерзание и позднее оттаивание почв могут обусловить дли­тельное переувлажнение корнеобитаемого слоя в период ве­гетации и способствовать заболачиванию. Кроме того, на таяние снежного покрова и мерзлоты требуются большие затраты энергии, в связи с чем замедляется прогревание почв и воздуха. Избыточное увлажнение и ухудшение тем­пературного режима почв и приземного воздуха влекут за собой ухудшение лесорастительных условий и снижение продуктивности лесов, что особенно сильно проявляется в райо­нах с многолетней (вечной) мерзлотой. На почвах, где мно­голетняя мерзлота оттаивает летом на небольшую глубину, мерзлый слой ограничивает распространение корней расте­ний вглубь, т. е. основная часть их сосредоточивается в са­мом верхнем слое почв. В области распространения многолет­ней мерзлоты преобладают почвы с избыточным увлажнени­ем и наблюдается высокая заболоченность лесов. Насаждения на таких почвах имеют, как правило, пониженную продук­тивность и низкую устойчивость к ветровалу.

Многообразные физические и физиологические действия на лес оказывает ветер. Воздушные течения общей циркуля­ции атмосферы осуществляют перенос тепла и влаги в гло­бальном масштабе и поэтому оказывают большое влияние на формирование климатов и погоды.

Ветер влияет на транспирацию растений, испарение, со­став и влажность воздуха в лесу. Он играет большую роль в опылении растений и в распространении плодов и семян. На открытых местах в лесу (вырубках, гарях, полянах) ветер способствует иссушению подстилки, ухудшая условия во­зобновления, рост молодых растений и повышая пожарную опасность.

Ветер влияет на формирование кроны, ствола и корневой системы деревьев. На открытых местах деревья, подвержен­ные действию сильных ветров, образуют крону, вытянутую в направлении преобладающего ветра (флагообразную), свежи­стый, утолщенный у основания ствол, корневую систему с мощными и длинными скелетными корнями. Сильные вет­ры, а особенно штормовые и ураганные (со скоростями более 18 м/с), могут вызвать поломку ветвей и стволов (бурелом), вывал деревьев вместе с корнями (ветровал), обрыв части корней при раскачивании деревьев. Нередко ветровалы и бу­реломы полностью уничтожают насаждения на больших пло­щадях. Наиболее подвержены ветровалу чистые насаждения с поверхностной корневой системой (ельники, пихтарники, букняки) и насаждения, произрастающие на избыточно ув­лажненных почвах.

Для предупреждения ветровала большое значение имеет тщательное соблюдение при проведении рубок главного и про­межуточного пользования лесоводственных правил, учитыва­ющих влияние ветра.

Микроклимат леса (фитоклимат).

    Особенности распределения элементов климата во всем слое растительного покрова как в надземной, так и в подземной его частях, называется фитоклиматом. Под пологом леса создается свой микроклимат, существенно отличающийся от климатических условий окру­жающей его открытой местности. Климат леса зависит от видового состава, возраста, ярусности, сомкнутости древостоев, а также от хозяйственной деятельности в лесу. Микро­климат леса закономерно изменяется с ростом и развитием древостоя.

Солнечная радиация, проникая сквозь кроны леса, пре­терпевает значительные количественные и качественные из­менения. Полог древесной растительности сильно ослабляет потоки суммарной радиации. В густом лесу она почти вся состоит из рассеянной радиации, а освещенность значительно меньше, чем на открытых участках.

   Летом в лесу днем холоднее, а ночью теплее, чем в поле. Зимой разность температур между полем и лесом почти от­сутствует. В среднем за год в лесу холоднее, по сравнению с полем. Годовые амплитуды колебания температуры в лесу меньше, чем на открытых участках. В лесном массиве днем в теплое время года, как правило, наблюдаются отрицатель­ные градиенты температуры, т. е. приземные инверсии. Мак­симальные температуры будут наблюдаться на уровне крон, к поверхности почвы они будут понижаться. В полдень в лесу на поверхности почвы и в подлеске температура на 2-3°С ниже, чем в кронах деревьев первого яруса. Зимой в листвен­ных древостоях отрицательные градиенты температур не на­блюдаются. Весной и осенью повторяемость и интенсивность заморозков на поверхности почвы и в приземном слое воздуха в лиственных лесах больше, чем в хвойных. Действие древес­ного полога на тепловой режим в лесу изменяется в зависимо­сти от типов леса, а в пределах одного типа леса — от возраста древостоя. Степень изменения температуры воздуха древосто­ем не одинакова на разных уровнях. Наиболее контрастным уровнем лесного биогеоценоза является уровень верхней гра­ницы древесного полога.

Состав, возраст и сомкнутость древостоев оказывают вли­яние на температурный режим и поверхности почвы и на глубинах. В молодых сомкнутых древостоях температура по­верхности почвы ниже, чем в средневозрастных, более изре-женных. Колебания температуры поверхности почвы в тече­ние года значительно сглажены по сравнению с амплитудой температуры открытых участков. Так, в холодный период года почва в лесу на 1-1,5°С теплее, а в теплый период года на 2-4°С холоднее, чем на полянах или вырубках. Средняя годовая температура почвы на глубинах 20-120 см в хвой­ных и хвойно-широколиственных лесах ниже, чем на откры­том месте. В хвойном лесу в связи с меньшим выхолаживани­ем почвы она промерзает на меньшую глубину, чем в поле или в лиственном лесу.

Под пологом леса влажность воздуха выше по сравнению с влажностью открытых участков, и разница эта наибольшая летом, зимой она практически отсутствует. Максимальная влажность в лесу наблюдается в кронах деревьев. В широко­лиственных лесах относительная влажность воздуха может быть на 10-15%, а в хвойных — на 20-25% выше, чем на открытом месте. Амплитуда колебания влажности воздуха в лесу меньше, чем в поле.

Лес изменяет скорость, направление и структуру ветра. По­ток воздуха, встретив на своем пути лес, обтекает его с опушек и сверху. Внутри леса по мере удаления от опушек скорость ветра уменьшается. Значительно снижают скорость ветра ело­вые насаждения. В них почти всегда наблюдается затишье.

Лес, особенно в теплый период года, задерживает боль­шое количество осадков кронами. Лиственный лес может за­держивать до 10-25% годовой суммы осадков, а хвойный — до 15-40%. В густых хвойных насаждениях много снега оста­ется на кронах деревьев. Снег в лесу распределяется более равномерно, а таяние его весной протекает медленнее, чем в поле. В лесах с преобладанием хвойных пород колебания ме­теорологического режима в течение года и вегетационного периода выражены слабее.

В лесу особые микроклиматические условия создаются и на лесных полянах. Из-за ослабленного перемешивания воз­духа на поляне днем в теплый период года наблюдается зас­той теплого, а зимой — холодного воздуха. Амплитуда коле­бания температуры на полянах больше, чем под пологом леса, особенно на малых полянах и на полянах, окруженных густо­облиственной опушкой. Заморозки на них могут быть даже чаще и интенсивнее, чем в поле. Наибольшие различия мик­роклиматических условий поляны и леса наблюдаются летом в ясную тихую погоду. Зимой они сглаживаются, особенно в лиственном лесу. Микроклимат лесосек сходен с микрокли­матом полян. Наиболее резкие различия создаются между затененной и освещенной сторонами лесосек, что отражается на характере растительного покрова.

Сплошные рубки леса сильно влияют на микроклимат. Резко увеличивается приток прямой солнечной радиации к поверхности почвы, в результате чего в период вегетации среднемесячная температура почвы и приземного слоя возду­ха могут быть на 0,5-2,5°С выше, чем под пологом хвойного леса. На вырубках значительно увеличивается и эффективное излучение деятельной поверхности, а значит, наблюдаются резкие суточные колебания температуры. Максимальная тем­пература воздуха на вырубке на 3-4°С выше, а минимальные на 2-3°С ниже, чем в лесу. На вырубках увеличивается по­ступление атмосферных осадков. Скорость ветра в центре сплошной вырубки почти достигает скорости ветра на откры­том месте. На вырубках вертикальное распределение темпе­ратуры в теплый период года такое же, как и на открытых пространствах, т. е. днем температура воздуха с высотой понижается, а ночью часто возникают приземные инверсии. В общем, распределение метеорологических элементов на поверхности почвы и в приземном слое воздуха в значитель­ной степени зависит от размера сплошной вырубки.

Вывод:    Таким образом, влияние растительного покрова имеет в основном микро­климатическое значение, так как распространяется преиму­щественно на приземный слой воздуха и на небольшие терри­тории.

Более значительное и своеобразное влияние на климат оказывает лесная растительность. В лесу деятельный слой находится на уровне крон, где происходит поглощение 80-90% солнечной радиации. Поэтому максимум температуры днем будет непосредственно над кронами деревьев, причем она будет значительно выше, чем на том же уровне в откры­той местности. Ночью кроны сильно охлаждаются излучени­ем, но минимальная температура будет наблюдаться не на уровне крон, а внутри леса, так как холодный воздух опуска­ется вниз. Лес понижает температуру воздуха в теплое время года на занимаемой им территории, а в лесостепной зоне — также на прилегающей к нему местности. Лесной массив сгла­живает и годовую амплитуду температуры воздуха. Благода­ря высокой поглощательной способности хвойный лес играет очень важную роль в радиационном балансе ландшафта высо­ких широт, где снежный покров, окружающий лес, имеет значительную отражательную способность. В результате бо­лее теплые вечнозеленые растения являются источниками длинноволновой радиации, которая постепенно поглощается снежным покровом, что способствует более быстрому локаль­ному таянию снега и снижению его альбедо.

Леса заметно увеличивают количество осадков, выпадаю­щих на занимаемой ими территории. Лесная растительность представляет собой поверхность большой шероховатости. В свя­зи с этим на наветренной стороне леса развиваются восходя­щие движения воздуха, увеличивается турбулентность, что вызывает усиленную конденсацию водяного пара. Стимули­рующее влияние леса на выпадение осадков связано еще и с увеличением относительной влажности воздуха вследствие более значительного суммарного испарения. В районах лес­ных массивов за вегетационный период осадков выпадает на

10-15% больше, чем в степных районах. Влияние леса на осадки сказывается на значительном расстоянии от края лес­ного массива. В природных зонах с хорошо выраженным хо­лодным периодом облесенные территории обычно характери­зуются более мощным снежным покровом.

Лес регулирует поверхностный и внутрипочвенный сток, в результате этого весенние разливы рек в лесных районах протекают спокойно и более длительное время. Повышенный уровень воды в реках этих районов поддерживается и в лет­ний период года. Вырубка леса может привести к резкому изменению водного режима местности. Весной будет более быстрое таяние снега и значительное увеличение поверхност­ного стока, что неизбежно приведет к усилению весеннего половодья. Однако эти половодья будут непродолжительны­ми, поэтому летом возможно пересыхание мелких рек. Обез­лесение местности вызовет развитие оврагов, что будет спо­собствовать понижению уровней грунтовых вод и иссушению почвы. В районах, где грунтовые воды залегают на неболь­шой глубине, вырубка леса, наоборот, вызовет заболачивание местности. Изменение суммарного испарения после вырубки леса позволяет оценить его роль во влагообороте.

Список литературы:

1. Косарев В. П., Андрющенко Т.Т. Лесная метеорология с основами климатологии: Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. /Под ред. Б.В. Бабикова. - СПб.: Издательство «Лань», 2007.-288с.

2. Хромов С.П. Метеорология и климатология для географических факультетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 455 с.

3. Алисов Б.П., Берлин И.А., Михель В.М. Курс климатологии. Л., 1954.

4. Полтараус Б.В., Кислов А.В. Климатология. М., 1986.

5. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология: Учебник, 4-е изд.: перераб. и доп. – М.: Изд-во МГУ, 1994.-520 с.

Стр. 1