АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ И ЛЕС
Воздух влияет на лес как физиологический, биохимический фактор. Эти факторы проявляются взаимосвязано.
СОСТАВ ВОЗДУХА И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В ЖИЗНИ ЛЕСА
Воздух как газообразная среда состоит из углекислоты- 0,03%, водорода-0,01%, кислорода-21%, аргона- 1%, азота-78%. В воздухе до 4% водяных паров.
О2 в воздухе достаточно и лес существенно не изменяет его концентрацию. В год растения потребляют азота 3%, углекислого газа от общего запаса. Углекислый газ выделяют растения при дыхании, от сжигания, действия вулканов, разложение (гниение), лесная подстилка.
Большое влияние на состав воздуха и растения оказывают индустриальные выбросы. Вредные выбросы отравляют деревья, вымирают целые лесные массивы (пример). Вредно влияют хлор, этилен, фтор, окисли азота, выбросы аммиака и др. выбросы, пыль.
В избыточном количестве углекислый газ тоже вреден, кроме того, создается парниковый эффект. От избытка углекислого газа листва приобретает желтый, бурый, бордовый цвет, уменьшается и опадает, происходит деформация побегов и почек. Деревья суховершинят, снижают прирост на них, нападают грибы и вредные насекомые. Отравляется и напочвенный покров особенно лишайники. Поэтому многие растения могут служить индикаторами загрязнения воздуха.
Действие загазованности на лес зависит не только от количества и качества газа, а также времени года, погоды, почвы, состава древостоя, полноты, сомкнутости структуры, расстояние до источника отравления.(примеры)
По газоустойчивости древесно-кустарниковые породы делятся на 5 классов: для хвойных исключается первый, а лиственных пятый. Хвойные более чувствительны, чувствительность возрастает с возрастом.
Газоустойчивость обусловлена биологическими морфолого-анатомическими и физиологическими особенностями, а также продолжительностью жизни листьев.
Газоустойчивость древесных растений
| Подверженность отравлению | Породы | Класс газоустойчивости | |
| хвойные | лиственные | ||
| Очень сильная | Пихта, ель, сосна обыкновенная | --------- | |
| Сильная | Сосны Веймутова, крымская, кедр сибирский | Каштан конский, бук, рябина, тополя белый осокорь и мариландика, черемуха, береза, клен полевой, акация белая | |
| Средняя | Ель колючая, дугласия, можжевельник обыкновенный | Ясень обыкновенный, клены татарский и остролистный, тополь бальзамический, липа | |
| Слабая | Лиственницы европейская, Сукачева, сибирская и японская, можжевельник казацкий, туя, тис | Дуб черешчатый, тополь канадский, ясень зеленый, вяз, ивы козья и серая, яблоня, груша, желтая акация, сирень, самшит | |
| Очень слабая | ------- | Ильм, дуб красный, ольхи черная и серая, каркас, шелюга красная, спирея, лох узколистный |
ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА СОСТАВ ВОЗДУХА
В лесу содержание углекислого газа может отличаться в 2 раза, по сравнению с полем. В лесу наибольшая концентрация двуокиси углерода в приземном слое 0,07-0,08%. Это связано с его высоким удельным весом, пополнением из почвы, ассимиляций из крон.
После листопада углекислого газа в кроне выше, под плотным пологом его больше. Углекислый газ в древостоях различного состава: если в поле 100% Ос-167%, Б-185%, смешанном- 155%, Е-137%, С-139%.
Наибольшее поступление двуокиси углерода (СО2) из подстилки при корневом дыхании, происхождении биологических процессов, гниении, хим. процессы.
Из почвы углекислый газ поступает в кроны: при процессах диффузии, температурной конвенцией, ветер, турбулентное движение.
Накоплению углекислого газа способствуют органические удобрения, в то же время лес является фактором, ограничивающим атмосферу от убытка углекислого газа. Так ельник поглощает 33т углекислого газа в год, установлено, что избыток углекислого газа может фиксироваться и наземными тканями.
Кислород входит в состав воздуха как постоянная величина, чему способствует лес. Отличие по количеству кислорода в лесу и в поле не обнаружено. Однако кислород в лесу может нести отрицательный заряд, лесной воздух обогащается потенциальным кислородом, О3 – озоном.
Лес выделяет различные летучие химические вещества. Состав их зависит от характера леса времени года, суток, погоды (примеры Б, С, Ос). Многие вещества без запаха. В их образовании участвуют терпены, бальзамы, эфирные масла и другие углеводороды, а также летучие витамины.
Кедровый лес выделяет 450-500, сосновый 400-450, березовый 200-250 кг/га. (Протокопов, 1975)
Летучие вещества оказывают влияние на компоненты леса, на состояние и здоровье человека. Среди них есть губительно действующие на насекомых, бактерии, грибы, микроорганизмы. Такие вещества называются фитонцидами.
Фитонцидами называются биологически активные вещества, выделяемые в процессе жизнедеятельности растениями способные вызывать физиологические изменения у других организмов.
По фитонцидным свойствам древесно-кустарниковые растения подразделяются следующим образом в порядке убывания:
Дуб, клен, береза, сосна, ель, осина, лещина, черемуха, можжевельник, ясень, липа, ольха, кедр, рябина, акация желтая, вяз, бузина, крушина ломкая.
ЛЕС И ПЫЛЬ
Лес способствует очищению воздуха от пыли и ослабляет действие других вредных примесей. Лес выполняет роль фильтра. Фильтрующая способность леса зависит от состава возраста, структуры, сомкнутости, полноты. Например, ЕСЛБ задерживает в год 32т пыли, С-36,4 тонны, Бк-68 тонн пыли на га.
МОЛНИЯ И ЛЕС
Молния повреждает деревья, вызывает лесные пожары, влияет на рост леса. Атмосфера и лес взаимодействуют через электрическое поле. На сухой листве и побегах собирается отрицательный заряд. Опасность и степень поражения дерева связана с породой, высотой, содержанием влаги. Высокие и одиночные деревья повреждаются чаще. Вода в сосудах ствола от молнии превращается в пар, в результате ствол расщепляется. Сухое дерево обладая большим сопротивлением загорается. От молнии страдают больше хвойные, затем лиственные- тополь, дуб, груша, ясень, ольха, рябина, клен, бук. Наибольший вред от молнии это пожары.
ВЛИЯНИЕ ВЕТРА НА ЛЕС
В первую очередь ветер способствует опылению цветков и распространению семян большинства древесных пород, усиливает приток воздуха, обогащённого углекислым газом и при скорости до 2-3 м/с повышает интенсивность фотосинтеза.
Умеренный ветер при скорости больше 5 м/с примерно усиливает испарение растениями влаги и отрицательно влияет на производительность леса.
При одностороннем действии ветра формируется однобокая крона, т.к. с наветренной стороны молодые побеги усыхают. Этому могут способствовать снежные бури. Если усыхают верхушечные почки, то рост ствола в высоту прекращается, и деревья начинают ветвиться.
Так возникает форма деревьев криволесье. Очень сильные длительные ветры могут привести и усыханию всего дерева. Ветер вызывает также кривизну стволов, при раскачивании в них возникает внутренние трещины, происходят обрывы корней и охлестывание ветвями вершин нижерастущих деревьев.
От ветровала и бурелома в древостое, не тронутом рубкой, больше страдают самые крупные деревья, а в разреженных насаждениях - средние и мелкие.
Ветровал чаще образуется на избыточно увлажненных почвах, где деревья имеют поверхностную корневую систему.
Более ветроустойчивы разновозрастные древостои. Принято считать, что повышенной ветроустойчивостью обладают смешанные насаждения.
Ветер влияет также на форму поперечного сечения ствола: из круглой она становится овальной. При этом широкие годичные стволы (креновая древесина) образуется у хвойных со стороны крена, а у лиственных пород- на наветренной стороне (тяговая древесина). Наиболее устойчивы к ветровалу деревья с глубокой корневой системой (Дуб, лиственница, сосна, пихта, ясень, клен, граб), неустойчивы (Ель, бук, береза, сосна веймутова). Бурелому подвержены породы с мягкой древесиной (пихта, осина, липа).
ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА ВЕТЕР
Лес в свою очередь также влияет на ветер. На расстоянии, равном 10 высотам древостоя, скорость ветра снижается массы воздуха проникающие в древостой быстро теряют скорость.
Внутри леса на уровне почвы ветра нет. Выше скорость его может незначительно увеличиться, но на уровне расположения крон она снова уменьшается.
После лесного массива, на подветренной стороне, образуется зона пониженного давления, и потоки воздуха опускаются к поверхности земли Г.Н.Высоцкий заметил, что на расстоянии равном 10 высотам древостоя, происходит воздухолод, усиливающий охлаждение и высыхание почвы, вызывающий ее эрозию и сдувание снега.
Считают, что существенное снижение скорости ветра (до 80%) сохраняется на расстоянии соответствующем 10-20 кратной высоте леса, а полностью она восстанавливается на 50-100 кратном расстоянии.
Ветер внутри леса зависит от состава, сомкнутости, высоты и структуры.
Лес влияет на скорость ветра целых регионов. Если в лесной зоне средняя скорость 3,1-3,4 м/с, то в степной 4,1 м/с.