Горизонтальные связи в лесном ландшафте и их экологическое значение

Содержание

Слайд 2

Уменьшение силы воздействия дождевых капель на почву Большая водопроницаемость лесных почв

Уменьшение силы воздействия дождевых капель на почву
Большая водопроницаемость лесных почв
Наличие лесной

подстилки
Наличие мощной корневой системы
Перевод поверхностного стока в почвенно-грунтовый

ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА УМЕНЬШЕНИЕ СТОКА НАНОСОВ

ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ФУНКЦИЯ ЛЕСОВ

Слайд 3

ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ФУНКЦИЯ ЛЕСОВ Смыв почвы обычно возникает в лесной зоне при

ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ФУНКЦИЯ ЛЕСОВ

Смыв почвы обычно возникает в лесной зоне при крутизне

склона 1,5-2º, в лесостепи – 2º.
Повышенная почвозащитная роль лесов проявляется:
на песчаных легкоразвеиваемых почвах,
по берегам рек, водохранилищ,
в овражно-балочных системах,
на небольших участках лесов, расположенных среди сельскохозяйственных угодий,
по границам с альпийскими лугами
на горных склонах крутизной более 10º
в карстовых районах (кольматирующая роль).
Слайд 4

ВИДЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СОСТАВЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ (1): Полезащитные водорегулирующие лесные

ВИДЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СОСТАВЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ (1):
Полезащитные водорегулирующие лесные

полосы, создаваемые на склонах крутизной более 1,5—2°, а в районах интенсивного проявления водной эрозии — более 1°.
Прибалочные лесные полосы вдоль обеих бровок суходольного звена гидрографической сети, а при невыраженной бровке — на участке склона кpутизной 8—10°. Назначение таких полос заключается в снегораспределении на прилегающих полях, предотвращении сноса снега в балку, поглощении остаточного жидкого и твердого стока с полей, мелиоративном влиянии на прилегающие угодья.
3) Приовражные лесные полосы вдоль бровок крупных оврагов, непосредственно у бровки. Они регулируют снегоотложение на прилагающих полях, поглощают сток с полей, снижают скорость роста оврагов в ширину.
Слайд 5

ВИДЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СОСТАВЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ (2): 4) Водорегулирующие береговые

ВИДЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СОСТАВЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ (2):
4) Водорегулирующие береговые лесные

полосы на относительно пологих и длинных берегах балок с целью снижения эрозионных процессов, мелиоративного влияния на травостой лугопастбищных угодий.
5) Береговые лесные насаждения в балках на непригодных для сельскохозяйственного использования участках для предотвращения эрозионных процессов, восстановление плодородия смытых почв.
6) Насаждения-илофильтры по днищам оврагов и балок для кольматации твердого стока, смываемого с полей и недопущения попадания его в водоемы.
Слайд 6

ВИДЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СОСТАВЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ (3): 7) Лесные насаждения

ВИДЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СОСТАВЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ (3):
7) Лесные насаждения по

дну и откосам оврагов для их закрепления, создания местообитаний диких животных.
8) Лесные насаждения вдоль рек, вокруг прудов и водоемов, сокращающие их заиление, непродуктивное испарение с водной поверхности, уменьшающие разрушение плотин и берегов от волнобоя.
Слайд 7

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ РОЛИ ЛЕСОВ В субтропическом поясе смыв больше,

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ РОЛИ ЛЕСОВ

В субтропическом поясе смыв больше, чем

в умеренном поясе из-за более высокой повторяемости ливней.
В умеренном поясе в северном направлении - переход от области преимущественно ливневого к области тало-дождевого смыва, в т.ч. зимой (СЗ ЕТР)
К северу растет повторяемость зим с устойчивым снежным покровом, уменьшается вероятность выпадения сильных дождей в период таяния снега
Уменьшение ливневого смыва отчасти компенсируется ростом темпов смыва в период снеготаяния
В лесотундровой зоне противоэрозионная роль лесов минимальна, переходит к многолетней мерзлоте
В мерзлотных районах лес выступает в качестве регулятора не столько стока, сколько теплового режима почвогрунтов
Слайд 8

Зимние паводки в субтропических горах вызывают резкий рост стока наносов из

Зимние паводки в субтропических горах вызывают резкий рост стока наносов из

обезлесенных бассейнов

Западный Кавказ
Красная Поляна

Слайд 9

В мерзлотных районах лес регулирует тепловой режим почвогрунтов и тем препятствует

В мерзлотных районах лес регулирует тепловой режим почвогрунтов и тем препятствует

усилению поверхностного стока

Якутия
Верхоянский хребет

Слайд 10

Соотношение вкладов бассейновой и русловой эрозии в формирование стока наносов -

Соотношение вкладов бассейновой и русловой эрозии в формирование стока наносов -

наиболее информативный показатель, характеризующий защитную роль растительного покрова по отношению к почвам.
Бассейновая эрозия - размыв почв междуречий в результате нарушений растительного покрова (55-60%),
Русловая эрозия – вовлечение твердого вещества в сток непосредственно в русле (40-45%).
По мере роста нарушенности возрастает вклад бассейновой эрозии и сокращается вклад русловой эрозии в стоке наносов.
Экологической ценностью считается преобладание русловой эрозии над бассейновой. Лес защищает от бассейновой эрозии

ПОКАЗАТЕЛИ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕСОВ

Слайд 11

ЗНАЧИМОСТЬ ЛЕСИСТОСТИ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ЭРОЗИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЛЬЕФА Пересеченный рельеф

ЗНАЧИМОСТЬ ЛЕСИСТОСТИ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ЭРОЗИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЛЬЕФА

Пересеченный рельеф

Большая доля

склонов

Важна общая лесистость бассейна

Важен характер расположения лесов в бассейне по отношению к эрозионным формам

Плоский рельеф

Эрозионные процессы в относительно узких придолинных полосах

Важна лесистость овражно-балочных систем

Плоскостная эрозия

Слайд 12

В широколиственной зоне особенно сильный рост стока наносов наблюдается при распаханности

В широколиственной зоне особенно сильный рост стока наносов наблюдается при

распаханности выше 50 %.
В лесостепи при залесенности 15-25 % и распаханности до 60 % около 80 % взвешенных наносов имеют бассейновое происхождение. При большей лесистости поверхностный сток минимизируется.
В степи на долю бассейновой эрозии приходится 90 % наносов. Под противоэрозионные лесонасаждения отводится от 3 до 7 % сельскохозяйственных угодий
В лесостепных и степных ландшафтах, критическое значение распаханности,при которой происходит резкое увеличение эродированности, находится в пределах 10-30 %.

ЗОНАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ РАСПАХАННОСТИ НА ЭРОЗИЮ

Слайд 13

В весенний и осенний паводки рост лесистости бассейна более 30 %

В весенний и осенний паводки рост лесистости бассейна более 30 %

способствует понижению выноса нитратов, в зимнюю и летнюю межень закономерность отсутствует

Зависимость содержания нитратов в водах от лесистости среднетаежного бассейна

Слайд 14

Зависимость содержания органического фосфора в водах от лесистости среднетаежного бассейна в летнюю межень 2014 г.

Зависимость содержания органического фосфора в водах от лесистости среднетаежного бассейна в

летнюю межень 2014 г.
Слайд 15

Зависимость содержания магния в водах от лесистости среднетаежного бассейна в летнюю межень 2014 г.

Зависимость содержания магния в водах от лесистости среднетаежного бассейна в летнюю

межень 2014 г.
Слайд 16

Оптимальная площадь лесных полос на склонах в степной зоне (по Г.А.Харитонову)

Оптимальная площадь лесных полос на склонах в степной зоне (по Г.А.Харитонову)

Оптимальная

лесистость в зоне смешанных лесов
Слайд 17

Необходимая лесистость овражно-балочных систем зависит от пораженности бассейна оврагами в целом

Необходимая лесистость овражно-балочных систем зависит от пораженности бассейна оврагами в целом

Для

лесостепной зоны (по Г.И.Воробьеву (1977)) :

Для степной зоны (по В.М.Ивонину (2011) :

Слайд 18

Необходимая лесистость водосборов в лесостепи обеспечивается полезащитными лесополосами

Необходимая лесистость водосборов в лесостепи обеспечивается полезащитными лесополосами

Слайд 19

МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ БУФЕРНОЙ РОЛИ СКЛОНОВЫХ ЛЕСОВ Механическое осаждение наносов (кольматирование) Биологическое

МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ БУФЕРНОЙ РОЛИ СКЛОНОВЫХ ЛЕСОВ

Механическое осаждение наносов (кольматирование)

Биологическое поглощение растворенных

веществ

Перевод поверхностного стока в подземный

Морозная запруда для холодного воздуха

Уменьшение промерзания и рост фильтрации за счет накопления снега

Слайд 20

РАЗМЕЩЕНИЕ БУФЕРНЫХ ВОДООХРАННЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЛАНДШАФТНОГО КОНТЕКСТА Расположение

РАЗМЕЩЕНИЕ БУФЕРНЫХ ВОДООХРАННЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЛАНДШАФТНОГО КОНТЕКСТА

Расположение и

ширина зависит от формы, уклона, длины склона, характера соседних угодий, типа берега.
Защищаются перегибы рельефа!
Слайд 21

ВОДООХРАННАЯ И СТОКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ РОЛЬ ФУНКЦИИ ЛЕСОВ В БАССЕЙНЕ Основная ценность -

ВОДООХРАННАЯ И СТОКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ РОЛЬ ФУНКЦИИ ЛЕСОВ В БАССЕЙНЕ

Основная ценность - вклад

леса в регулирование стока:
выравнивание годового стока
повышение уровня вод в летнюю и зимнюю межень
за счет
удлинения срока снеготаяния (по сравнению с безлесными территориями)
и усиления питания грунтовых вод

По вопросу о влиянии леса на объем стока и количество осадков, т.е. о водоохранных функциях леса, единого общепринятого мнения не существует, что выразилось в современной концепции неопределенного влияния леса на сток

Слайд 22

ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА ВОДНЫЙ БАЛАНС Рост количества осадков рост шероховатости поверхности

ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА ВОДНЫЙ БАЛАНС

Рост количества осадков
рост шероховатости поверхности
усиление восходящих потоков

воздуха
усиление горизонтальных (конденсационных) осадков
2. Рост годового стока
сокращение метелевого переноса
сокращение испарения снега
усиление снегонакопления (особенно в лесостепных и степных регионах)
3. Рост подземного стока и уменьшению поверхностного
рост водопроницаемости почв и грунтов,
задерживающая роль лесной подстилки
сокращение скорости снеготаяния
более слабое промерзания почв или непромерзание
рост минимального стока и сокращение максимумов
Слайд 23

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСОВ НА ОСАДКИ Прирост доли горизонтальных осадков в

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСОВ НА ОСАДКИ

Прирост доли горизонтальных осадков в равнинных

лесах, по сравнению с безлесными территориями, оценивается в 10-15 % (Рахманов, 1971).
Прирост конденсационных осадков доказан для горных лесов и в основном – у верхней границы леса (до 30 %), причем этой функцией леса обладают в возрасте 40-60 или 40-80 лет
Прирост годовых осадков в европейской части оценивается в 8-10 мм на каждый 10 % прироста лесистости, в 12-13 мм – в Западной Сибири (метелевый перенос, реже оттепели).
Слайд 24

У верхней границы леса возрастают горизонтальные осадки. При обезлесении возрастает расход

У верхней границы леса возрастают горизонтальные осадки.
При обезлесении возрастает расход осадков

на поверхностный сток

Австрия
Альпы

Слайд 25

В континентальных регионах усиливается накопление сухого рыхлого метелевого снега лесами. Снег

В континентальных регионах усиливается накопление сухого рыхлого метелевого снега лесами.

Снег меньше испаряется
Водоохранная роль лесов возрастает

Северный Казахстан

Слайд 26

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЛИЯНИИ ЛЕСИСТОСТИ НА ГОДОВОЙ СТОК Существует оптимальный верхний предел

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЛИЯНИИ ЛЕСИСТОСТИ НА ГОДОВОЙ СТОК

Существует оптимальный верхний предел лесистости,

ниже которого рост лесистости способствует росту водоохранных и водорегулирующих функций, а выше прирост ослабевает (Михович, 1981).
Существует более или менее линейная связь лесистости с полезными функциями леса по отношению к стоку (Рахманов, 1971, 1975).
Зависимость стока от лесистости носит характер возрастания функций только до некоторого критического значения
Слайд 27

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ФУНКЦИИ ЛЕСОВ В БАССЕЙНЕ коэффициент поверхностного стока доля

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ФУНКЦИИ ЛЕСОВ В БАССЕЙНЕ

коэффициент поверхностного стока
доля стока за

период половодья
отношение подземного стока к суммарному
отношение продолжительности подъема половодья к длительности половодья
отношение максимального расхода в половодье к его среднему расходу
отношение максимального месячного объема стока к минимальному
отношение наивысшего расхода половодья к минимальному годовому
Слайд 28

Прямая зависимость стока от лесистости в смешанных лесах

Прямая зависимость стока от лесистости в смешанных лесах

Слайд 29

Обратная зависимость поверхностного стока от лесистости в лесостепях По А.В.Побединскому (1979)

Обратная зависимость поверхностного стока от лесистости в лесостепях

По А.В.Побединскому (1979)

Слайд 30

Отношение максимальных весенних расходов к средним за половодье снижается с ростом лесистости (смешанные леса)

Отношение максимальных весенних расходов к средним за половодье снижается с ростом

лесистости
(смешанные леса)
Слайд 31

После рубок (пунктир) весеннее половодье становится более высоким, а летняя межень

После рубок (пунктир) весеннее половодье становится более высоким, а летняя межень

– более низкой

По А.В.Побединскому (1979)

Слайд 32

ВЛИЯНИЕ МОЗАИЧНОСТИ ЛЕСНОГО ЛАНДШАФТА НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ И ВЫСОТУ ПАВОДКА Паводок в

ВЛИЯНИЕ МОЗАИЧНОСТИ ЛЕСНОГО ЛАНДШАФТА НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ И ВЫСОТУ ПАВОДКА

Паводок в п.

3 более длинный и менее высокий
Слайд 33

Михович, 1981 Параболическая зависимость подземного стока от лесистости в лесостепях Оптимальная

Михович, 1981

Параболическая зависимость подземного стока от лесистости в лесостепях

Оптимальная лесистость

Широколиственные леса

35-65 %,
Лесостепь 19-24 %
Степь 16-19 %.
Слайд 34

Продолжительность прохода весенней воды (Дубах,1951) РАСПОЛОЖЕНИЕ ЛЕСОВ В БАССЕЙНЕ КАК ФАКТОР

Продолжительность прохода весенней воды (Дубах,1951)

РАСПОЛОЖЕНИЕ ЛЕСОВ В БАССЕЙНЕ КАК ФАКТОР РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВЕСЕННЕГО СТОКА

22 дня
с большим подземным стоком

37 дней

29 дней

22 дня с большим поверхностным стоком

Размещение лесов по бассейну имеет значение только в достаточно больших бассейнах – примерно 2-го порядка, считая от моря (Вятка, Ветлуга, Унжа, Вага и т.п.)

Слайд 35

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ РОЛИ ЛЕСОВ Чем ближе к степям, тем большую

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ РОЛИ ЛЕСОВ

Чем ближе к степям, тем большую водорегулирующую

роль играет лесная растительность
В регионах дефицитного увлажнения поверхностный сток может быть сведен лесом к нулю
Чем более поверхностная корневая система (в еловых и пихтовых лесах, в регионах с высоким уровнем стояния грунтовых вод, в мерзлотных регионах), тем слабее водорегулирующая роль леса
В регионах с континентальным климатом Сибири сильнее выражен метелевый перенос более сухого (по сравнению с ЕТР) снега, который сильнее задерживается лесными массивами, реже оттепели, сильнее происходит потеря влаги за счет испарения снега. Накопленный лесными массивами снег весной обеспечивает устойчивое подземное питание рек в засушливый летний меженный период.
Вклад лесистости в регулирование стока в континентальный секторах может возрастать, по сравнению с приморскими и умеренно-континентальными секторами.
Слайд 36

ЛАНДШАФТНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК Чем глубже и гуще расчленение,

ЛАНДШАФТНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК

Чем глубже и гуще расчленение, тем

больше величина необходимой лесистости
Для горных регионов оптимальная лесистость выше, по сравнению с равнинными.
В горных регионах при сильной водопроницаемости трещиноватых скальных пород стокорегулирующая роль леса снижается
В бассейнах с высокой долей песчаных отложений стокорегулирующая функция менее выражена, чем в бассейнах с преобладанием суглинков и глин
Прирост стока на суглинистых равнинах больше, чем на пластовых (с большим подземным стоком)
Слайд 37

ЛАНДШАФТНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК При заболоченности до 20 %,

ЛАНДШАФТНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК

При заболоченности до 20 %, влияние

болот на сток не сказывается, при большей заболоченности сток падает.
Повышение заболоченности и заозеренности бассейнов способствует выравниванию годового стока
Стокорегулирующие функции леса сильнее проявляются на реках с малыми водосборами, чем с большими
Слайд 38

ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК Почвы под лиственными и смешанными

ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК

Почвы под лиственными и смешанными лесами

способны в большей степени задерживать влагу и снижать поверхностный сток, чем под хвойными.
Смешанные древостои более оптимальны для регулирования стока, чем однопородные
Суммарный сток максимален в лиственных лесах, средний в смешанных, минимальный в хвойных (сток снижается за счет большого испарения с крон )
Питание грунтовых вод оптимизируется при наличии лесных полян, при снижении сомкнутости крон до 0,5-0,6.
Слайд 39

СУКЦЕССИОННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК Стокорегулирующей функцией не обладают молодняки

СУКЦЕССИОННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕСИСТОСТИ НА СТОК

Стокорегулирующей функцией не обладают молодняки в

возрасте до 10-15 (30) лет.
Максимальное испарение и сокращение стока свойственно лиственным лесам 30-50 лет.
Лиственные леса раньше начинают выполнять гидрологическую роль, которая в меньшей степени зависит от возраста, по сравнению с хвойными лесами
Водорегулирующие функции леса усиливаются в маловодные годы, ослабляются – в многоводные
Слайд 40

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОЙ ЛЕСИСТОСТИ БАССЕЙНОВ

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОЙ ЛЕСИСТОСТИ БАССЕЙНОВ

Слайд 41

ОБЩИЙ ВЫВОД О ВЛИЯНИИ ЛЕСА НА СТОК Несмотря на отсутствие однозначной

ОБЩИЙ ВЫВОД О ВЛИЯНИИ ЛЕСА НА СТОК

Несмотря на отсутствие однозначной зависимости

между лесистостью и стоком,
рост лесопокрытой площади с целью максимального использования всех средообразующих функций леса никак не приведет к снижению подземного стока,
а во многих случаях будет способствовать его росту,
то есть будет достигаться основная экологическая гидрологическая ценность лесных экосистем (Идзон,1980).