5.4. Влияние фитоценозов на режим влажности

Водный режим любого экотопа определяется его водным балансом, т.е. соотношением прихода и расхода влаги и выражается формулой:

N = A+F+V+T+G , где N - осадки, А - поверхностный сток, F - внутрипочвенный сток, V – суммарное физическое испарение, Т - транспирация, G - гравитационное просачивание влаги в грунтовые воды.

Фитоценоз существенно влияет и на приход влаги (N), и на ее расход (А,F,V,Т,G)

5.4.1. Влияние фитоценозов на приход влаги

Главным источником влаги в наземных экосистемах являются атмосферные осадки, поступающие в жидком и твердом состоянии. Влияние фитоценозов на осадки проявляется в основном по следующим каналам.

Прежде всего фитоценозы перехватывают какую-то долю атмосферных осадков своими надземными частями (это явление называют интерсепцией) и тем самым сокращают количество поступающей в почву влаги. Особенно много атмосферных осадков задерживают лесные фитоценозы. При этом в разных типах лесов перехватывается и задерживается неодинаковое количество влаги, что связано в первую очередь с особенностями состава и структуры их древесного яруса: сомкнутостью и густотой (степенью облиственности) крон, морфологией листьев и т.п. В целом, в темнохвойных лесах, обладающих более густыми древостоями, более плотными кронами и мелкими хорошо смачиваемыми листьями, задерживается осадков больше, чем в светлохвойных и лиственных лесах. Так, например, по данным В.З. Гулисашвили (1956) в горных еловых лесах древостой задерживает около 36 % всех выпавших осадков, в сосновых - 14 %, в березовых - 10 %.

В многоярусных лесных фитоценозах, образованных растениями разной высоты, осадки перехватываются многократно: сначала кронами деревьев, затем кронами кустарников и подроста и, наконец, травяно-кустарничковым и мохово-лишайниковым ярусами. В среднем растения нижних ярусов удерживают 5-20 % влаги. Поэтому в целом лесные фитоценозы перехватывают влаги больше, чем следует из приведенных выше цифр, В результате в некоторых типах леса поверхности почвы достигает меньше 50% осадков. В одноярусных травяных фитоценозах осадков задерживается намного меньше. Средние интерцепционные потери влаги в хвойных лесах составляют 30 %, в лиственных лесах - 20%, в густых тропических лесах 35-70 %, в агрофитоценозах – менее 10% (Лархер, 1978). \

Кроме типичных атмосферных осадков (дождя, снега, града) различают еще так называемые горизонтальные осадки и росу, количество которых в фитоценозах значительно варьирует.

Горизонтальными осадками называют влагу, которая содержится в туманной атмосфере в форме мельчайших водяных капель или ледяных кристаллов и осаждается на различных предметах. Туман окутывает все растения фитоценоза, образующие огромную суммарную поверхность, на которой осаждается горизонтальная влага в виде капель воды, а при отрицательных температурах в виде изморози и ожеледи. Часть этой влаги затем попадает на поверхность почвы, увеличивая ее увлажненность.

Особенно много горизонтальных осадков образуется в лесах некоторых приморских районов, где туманы возникают регулярно. Так, по наблюдениям в Перу (Работнов, 1978), количество горизонтальных осадков составило:

а) на открытом месте - 168 мм/год, что отвечает полупустынному увлажнению;

б) здесь же, но в разреженном лесу из казуарин - 488 мм/год, что отвечает уровню годовой суммы осадков и лесостепи;

в) здесь же, но в достаточно сомкнутом эвкалиптовом лесу - 676 мм/год, что соответствует уровню увлажнения в таежной зоне.

Кроме того, много горизонтальных осадков выпадает в лесах так называемого пояса облаков некоторых горных систем. Так, например, в горах Западной Европы, в поясе облаков на облесенных территориях осадков выпадает на 157-300 % больше, чем на необлесенных (Гулисашвили, 1950) и эта добавочная влага обеспечена горизонтальными осадками. Даже в темнохвойных лесах западного макросклона Урала с более континентальным климатом, на долю горизонтальных осадков приходится около 15 % всей атмосферной влаги (Шевелев, 1977).

Росой называют капельно-жидкую влагу, которая образуется в теплое время года в процессе конденсации водяного пара на поверхности почвы, растений и других предметов, когда температура поверхности понижается ниже точки росы, в результате потери тепла излучением в вечерние, ночные и утренние часы: Наиболее интенсивно роса образуется в травянистых фитоценозах при ясной погоде и безветрии, особенно в районах с повышенной влажностью воздуха и относительно низкими ночными температурами в течение вегетационного периода. В лесах, где древесный полог препятствует охлаждению воздуха в ночное время, росы образуется меньше.

В целом количество осадков при росе оказывается небольшим и составляет в среднем 0.1-0.2 мм за ночь (БСЭ, т. 22, 1975) и значительная доля этой влаги вновь переходит в парообразное состояние с повышением температуры в дневное время.

Влияние фитоценозов на поступление влаги проявляется также в том, что так называемые пойкилогидрические растения (Вальтер, 1975) - прежде всего мхи и лишайники, в особенности сфагновые мхи - способны усваивать из влажного воздуха парообразную влагу, которая в данном случае составляет дополнительный источник поступления влаги в экотоп. Большое влияние фитоценозы оказывают на перераспределение поступающих осадков по площади. Поэтому в одних точках фитоценоза осадков выпадает больше, а в других точках - меньше. Перераспределение осадков связано с неоднородностью горизонтальной структуры фитоценоза и прежде всего с неодинаковой сомкнутостью растительной массы: в местах с большей сомкнутостью растительной массы осадков поступает в почву меньше, чем на участках с разреженной массой. И чем резче выражена мозаичность фитоценоза, тем более неравномерно будут распределяться осадки по его площади.

Кроме того, перераспределение осадков зависит от морфологии растений, образующих фитоценоз. Особенно существенную роль в этом плане играет морфология древесных пород. Установлено, что у большинства древесных пород умеренных широт морфология такова, что просочившиеся через их кроны осадки интенсивнее стекают на почву по стволам деревьев, поэтому почва у их основания увлажняется сильнее. Так, например, по сравнению с открытой поверхностью жидких осадков поступает больше к основанию стволов бука в 1,5 раза (Лархер, 1978), а к основанию стволов осины и березы в 3-3,7 раза (Карпачевский, 1871). С другой стороны,, имеются деревья с таким устройством крон, при котором повышенное количество осадков стекает не по стволам, а с периферических частей крон (Whittaker, 1975) Вообще же, каждый вид растений характеризуется своими морфологическими особенностями и по-своему влияет на перераспределение осадков.