РАЗДЕЛ 1. ЛЕСНАЯ ЭКОЛОГИЯ И ТИПОЛОГИЯ

Лекция 3. ЛЕС И АТМОСФЕРА

3.2 Особенности лесного воздуха

Как известно, сухое воздух атмосферы Земли в объемных частях состоит из 78% азота, 21% кислорода, 0,03% углекислого газа и незначительного количества гелия, аргона, других газов и примесей. Наиболее важными для растительного мира компонентами атмосферы является углекислый газ и кислород.

Источниками поступления углекислого газа в лесное воздуха являются сами растения, которые в процессе дыхания поглощают кислород воздуха и выделяют углекислый газ, лесная подстилка, в которой происходят процессы жизни и минерализация органических остатков, а также поверхностные слои почвы, в которых разлагаются органические вещества и микроорганизмы. Выделение углекислого газа в атмосферу различными типами почв разное. Глинистые почвы выделяют больше, песчаные - меньше. За счет дыхания корни древесных и других растений может выделяться также значительное количество углекислого газа.

За последнее столетие содержание углекислоты в воздухе увеличивается за счет промышленной деятельности человека. В среднем на 0,3% ежегодно, а вблизи промышленных центров и более. При этом концентрация С0₂ в воздухе постепенно увеличивается, что на мнению некоторых ученых может привести к так называемому "парниковому эффекта". Уменьшение вырубки лесов и расширение их площадей будет противодействовать такому пагубному явлению.

В условиях леса на разной высоте от поверхности почвы концентрация углекислого газа неодинакова. Она также меняется в разные времена суток. Так, ночью концентрация выше, а в полдник - меньше в связи с фотосинтезом. Летом углекислого газа меньше, чем осенью, через интенсивное его потребление при фотосинтезе. В засушливый период его также меньше из-за снижения жизнедеятельности микроорганизмов.

Даже незначительное повышение концентрации углекислого газа по сравнению с имеющейся в атмосфере (0,03%) вызывает резкое увеличение продуктивности фотосинтеза. Недостаток света под пологом леса компенсируется наличием большего количества С0₂ в воздухе, и это способствует нормальному росту подроста древесных пород, а некоторые виды растений вообще приспособились к жизни в такой среде.

Стратификация углекислого газа по вертикали в условиях леса выглядит примерно так: нижнем 1,5-метровом слое его концентрация составляет 0,07%, а иногда больше, с высотой она уменьшается и в кронах деревьев, где С0₂ усиленно потребляется, составляет 0,0022%. Но общее количество С0₂ в лесном воздухе зависит от состава древостоев, их строения, полноты и других факторов (ветер, рельеф, влажность почвы и т.д.). Больше всего С0₂ в воздухе буковых древостоев. Ветер меняет концентрацию С0₂ в воздухе лесных насаждений. П. С. Погребняк отмечает, что ветер со скоростью 2-3 м сек^-1 повышает продуктивность фотосинтеза вдвое по сравнению со штилем. Это можно объяснить тем, что такая скорость ветра вызывает турбулентный подъем С0₂ в кроны деревьев, а большая - относит его нижних слоях воздуха за пределы леса.

Активизируя процессы разложение лесной подстилки, мы увеличиваем поступления углекислого газа в лесной воздух.

Кислород нужен для дыхание живых организмов леса и для процесса гниения органических остатков. С появлением на земле зеленых растений пополнения кислородом атмосферы происходит, главным образом, в процессе фотосинтеза. Кислорода в атмосфере достаточно для дыхания, он не представляет собой лімітуючий фактор жизни. Однако с середины XX в. наметилась диспропорция между потреблением кислорода и поступлением его в атмосферу. Это связано с техногенной революцией. Для сохранения баланса нужно расширять площади лесных насаждений, в том числе вокруг городов и промышленных центров.

Одним из основных элементов почвенного питания растений является азот - материальный субстрат жизни, который входит в состав белков растения, протоплазмы клеток. Хотя азота в атмосфере слишком много, зеленые растения не в состоянии его использовать напрямую. Незначительная часть азота может использоваться растениями в виде соединений, которые образуются при грозовых разрядах и вместе с дождем попадают в почву. Эти соединения настоящего растительный мир в азоте не более, чем на 5% потребности в нем.

Основная масса азота используется через процесс связывания газообразного азота атмосферы некоторыми почвенными бактериями и клубеньковыми бактериями, которые поселяются на корнях растений из семейства бобовых и некоторых других видов. Именно через биологическую фиксацию азота его накапливается в почве до 65-70% от потребности растений в этом элементе.

Лесной воздух отличается от воздуха открытого пространства наличием активных веществ, способных уничтожать вредные организмы, очищая от них воздух их открыл профессор Б. П. Токин назвал фитонцидами. По его данным, 1 га хвойного леса выделяет за сутки до 4, а лиственного - 2 кг летучих органических веществ, которые имеют фитонцидные свойства. Фитонциды при вдыхании лесного воздуха положительно влияют на жизненный тонус человека, активизируют физиологические процессы в человеческом организме.

Лесной воздух более ионизированный в сравнении с воздухом открытого пространства. Дело не только в потому, что при фотосинтезе в атмосферу выделяется кислород и поглощается углекислый газ, а в том, что при фотосинтезе выделяется атомарный кислород, более активен, чем молекулярный. Этот кислород ионизирует воздух, образуя легкие отрицательно заряженные аэроионы, которые, при соответствующей концентрации, положительно влияют на самочувствие человека. Лес повышает ионизацию воздуха в 2-3 раза по сравнению с открытой местностью, она выше здесь, чем на берегу моря. Благотворное влияние ионизированного воздуха используется при лечении многих болезней. Считается, что атмосфера соснового леса способствует лечению легочных заболеваний, а лиственного - сердечно-сосудистых.