Влажность воздуха. 
Лесоведение и лесная экология

Влажность воздуха в основном оказывает влияние на такие компоненты биогеоценоза как фитоценоз и почва, обуславливая определенным образом их влагообмен с атмосферой. Обычно содержание паров воды в воздухе характеризуют его относительной влажностью. На жизнедеятельности растений влажность воздуха сказывается главным образом через изменение транспирации. Обнаружено, что наиболее успешно фотосинтез и транспирация протекают при величине этого показателя около 60—70%. С понижением влажности воздуха транспирация и физическое испарение усиливаются. Это в свою очередь вызывает интенсивное поглощение корнями воды и растворенных в ней минеральных солей, а значит, и усиление метаболизма.

Существенное снижение влажности воздуха на фоне повышенной температуры может приводить к дефициту воды в тканях растений и даже увяданию. Сильный ветер усугубляет этот процесс. Кроме того, крайне низкая влажность воздуха способствует резкому повышению пожарной опасности в лесах. Высокое содержание паров воды в воздухе снижает до полного прекращения не только физическое испарение, но и транспирацию, тем самым замедляя биопродукционные процессы.

Влажность воздуха связана с температурой и движением воздуха и особенно тесно — с атмосферными осадками. Влияние лесного фитоценоза сказывается на влажности воздуха в подкроновом пространстве. Так, в летний период величина этого показателя в хорошо развитом сомкнутом ельнике на 15—30% выше, чем на открытом месте. Этому способствует усиленное испарение воды фитоценозом, а также отсутствие ветра и пониженная температура воздуха.

Атмосферные осадки

В жизни лесного биогеоценоза вода играет огромную роль. Она поступает в биогеоценоз в виде атмосферных осадков, с грунтовыми водами, а также с поверхностным и внутрипочвенным стоками. Попадая в почву, атмосферные осадки растворяют минеральные вещества, перемещают их в нижние почвенные горизонты, изменяют температурный режим и аэрацию почвы.

Осадки приносят в почву не только воду, но и различные соединения природного и антропогенного происхождения, вымывая их из атмосферы. Кроме того, в почву с осадками попадает некоторые количество органических и неорганических веществ, которые вымываются из надземной части растений.

Формы атмосферных осадков весьма разнообразны: дождь, снег, роса, град, изморозь, ожеледь. Более половины всех осадков поступает в биогеоценоз в жидком виде. Для растений имеет значение не только общее количество осадков, но и то, когда и с какой интенсивностью они выпадают. Растения высоких широт, где расположена таежная зона, потребляют почвенную влагу только в весенне-летний период. Поэтому именно в это время года осадки как источник влаги имеют наибольшее значение для растений.

Летний расход растениями воды зависит от температуры и влажности воздуха и почвы, скорости ветра, а также от интенсивности ростовых процессов. Влагообеспеченность биогеоценозов различных зон далеко не одинакова. Количество осадков, выпадающих в лесах разных природных зон, варьирует в широких пределах: от 150 до 2000 мм в год. Эти различия отражаются на составе и возобновлении леса, продуктивности и динамике древостоев.

Зона тайги является избыточно увлажненной, зона широколиственных лесов — умеренно влажной, а лесостепи — засушливой. Однако даже в тайге в жаркое лето продолжительное отсутствие осадков может привести к дефициту влажности верхних почвенных горизонтов, особенно песчаных почв. Это явление может представлять серьезную опасность лишь для всходов и подроста мезофитных видов (например, ели европейской). Мезофиты (от греч. psooc; — средний и фото — растение) — растения, приспособленные к жизни в условиях среднего водоснабжения (средней влажности почвы и воздуха).

Больше всего воды в лесу расходуется на транспирацию, интенсивность которой определяется биологическими особенностями, возрастом деревьев, степенью развития фотосинтезирующего аппарата и гидрологическими условиями местопроизрастания. Например, в таежной зоне спелый сомкнутый еловый древостой способен транспирировать за вегетацию до 4 тыс. т воды с 1 га.

Не все количество приходящих осадков пополняет запасы почвенной влаги. Частично они перехватываются кронами, физически испаряются и поглощаются тканями растений. В среднем за вегетационный период в зоне тайги хорошо развитый древостой задерживает и испаряет от 20 до 50% приходящих осадков. Густые протяженные кроны елей и пихт (Abies) задерживают осадков намного больше, чем ажурные высокоподнятые кроны сосны обыкновенной, березы пушистой и лиственницы сибирской (Larix sibirica). Продолжительность и интенсивность дождей также влияет на этот процесс: во время ливневых дождей под полог поступает до 85% осадков, а при моросящих дождях — всего около 10%. Некоторое количество прошедших сквозь полог леса осадков задерживается надземными частями растений живого напочвенного покрова и подстилкой и испаряется.

Накопление и расход влаги в лесу и на открытом месте существенно различается. Развитый древостой испаряет влаги несколько больше, чем соседствующий с ним травянистый фитоценоз. Несмотря на это, потери воды в лесном биогеоценозе значительно ниже. Это объясняется многими причинами. Выпадающие осадки в лесу благодаря подстилке и мохово-лишайниковому покрову практические не уходят с поверхностным стоком, который на полях и лугах приводит к большим потерям воды. Например, мхи и лишайники могут поглотить количество воды, в 15 раз превышающее их массу. Кроме этого, лесные почвы обладают высокой поглотительной способностью благодаря жизнедеятельности корней и животных, разрыхляющих ее. Поэтому в лесах отсутствуют весенние паводки и водная эрозия почвы. Лишь незначительная часть просочившейся в почву воды уходит с внутрипочвенным стоком. Снижение величины почвенного стока, кроме того, уменьшает и потери минеральных веществ, растворенных в воде.

Из-за отсутствия ветра и высокой влажности воздуха потери воды при физическом испарении с почвы и напочвенного покрова в лесах в 2—3 раза меньше, чем на открытых местах. В лесу почва промерзает на небольшую глубину, быстро весной оттаивает, снег тает медленно. Все это способствует накоплению в почвах лесов больших запасов воды, чем на открытых местах.

В зимний период кроны хвойных деревьев задерживают осадков в 8—10 раз больше, чем лиственных. При этом не весь снег, задержанный кронами, в дальнейшем поступает под полог леса. Часть его испаряется в атмосферу, минуя жидкое состояние.

Осадки в виде снега влияют не только на водный, но и на тепловой режим почвы. В европейской тайге России толщина снежного покрова в среднем достигает 50—70 см. Благодаря рыхлому сложению он служит надежной зашитой от морозов для всходов, подроста и растений живого напочвенного покрова, а также зимующих в подстилке животных. Кроме того, толщина снежного покрова во многом определяет глубину промерзания почвы, условия перезимовки подземных органов растений и почвенных животных, а также запасы влаги в почве после весеннего снеготаяния.

Помимо вертикальных осадков лес получает незначительное количество влаги и от горизонтальных осадков в виде капелек, оседающих из туманов и облаков (всего около 10 мм в год). При отрицательной температуре такие капельки замерзают, образуя ожеледь, иней или изморозь.

Таким образом, влияние лесного фитоценоза на водный режим биогеоценоза характеризуют следующие явления:

• 1) частичный перехват атмосферных осадков надземной частью;
• 2) перераспределение осадков в горизонтальном направлении;
• 3) сокращение почвенного стока;
• 4) повышение водооудерживающей способности почвы;
• 5) снижение инфильтрации осадков в глубокие слои почвы;
• 6) повышение уровня грунтовых вод;
• 7) транспирация и физическое испарение воды.

Схема круговорота воды в лесном биогеоценозе представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Взаимосвязь химического и гидрологического циклов в лесных.

биогеоценозах [57].

Величина приходных и расходных статей влагооборота сильно варьирует в зависимости от количества и интенсивности осадков, температуры и влажности воздуха, скорости ветра, почвенных условий, состава и строения фитоценозов.

Из повышенных форм рельефа в различного рода понижения и водоемы поверхностный и внутрипочвенный сток доставляет не только воду, но растворенные в ней органические и минеральные вещества, осуществляя тем самым материальный обмен между сухопутными и водными биогеоценозами. Вода испаряется с акваторий и в виде пара переносится вглубь материков, где вновь выпадает осадками различной формы.

При определенных условиях атмосферные осадки могут отрицательно сказаться на состоянии лесных деревьев. Например, на кронах хвойных растений иногда скапливается так много снега, что происходит поломка ветвей, стволов (снеголом) и вывал деревьев с корнями (снеговал). Этому явлению способствуют безветренная погода, обильный мокрый снегопад, а также повышенная густота древостоя. Некоторый вред древесным растениям иногда причиняет изморозь, осаждающаяся на растениях в виде непрозрачного льда, и ожеледь — в виде прозрачного льда. Под их тяжестью могут ломаться не только ветви, но и стволы. Продолжительные ливни и град в период цветения сбивают пыльцу, снижая тем самым урожай семян.