CC BY
113
УДК 630*181.65
ЛЕСА ДОНБАССА КАК РЕГИОНАЛЬНЫЙ КЛИМАТИЧЕСКИЙ ФАКТОР*
С.И. ШАБАНОВ В.К.ТОХТАРЬ
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85,
E-mail: [email protected]
В статье рассмотрены изменения климатических показателей региона, влияние на температуру воздуха и количество осадков крупных лесных массивов, расположенных на территории Луганской области (Донбасс, Украина).
Ключевые слова: инвазионные виды, флорокомплек-сы, заповедник «Лес на Ворскле»
Введение
Процессы глобальных климатических изменений, вызванных деятельностью человека, приводят к катастрофическим, необратимым преобразованиям экосистем и поэтому, в последнее время, становятся все более важной и даже приоритетной областью исследования. Анализируя фактические данные температуры и осадков, исследователями констатируются процессы общего потепления климата, которое сопровождается некоторым сокращением количества осадков. С одной стороны, такие климатические изменения приводят к изменению растительного покрова. Однако влияние лесных насаждений на изменение микроклимата в не меньшей мере способно влиять на формирование локальных условий среды.
Объект, материалы и методы исследования
Объектом исследования были насаждения лесоохотничьих хозяйств объединения «Лугансклес».
Целью исследования был анализ климатических изменений в изучаемом регионе и влияние лесных насаждений на эти изменения.
Наличие в регионе достаточно крупного лесного массива площадью свыше 130 тыс. га (насаждения Кременского, Северодонецкого и Н. Айдарского Государственных лесоохотничьих хозяйств объединения «Лугансклес») налагает отпечаток на процесс изменения климатических условий. Насаждения имеют протяженность более 50 км в направлении с юго-востока на северо-запад, шириной в среднем 10-12 км (до 25 км в районе г. Кременная). Таким образом, расположение лесного массива совпадает с направлением преобладающих в регионе юго-восточных ветров. Более 70% всей площади данного массива представлено сосновыми насаждениями на аллювиальных песках первой надпойменной террасы Северского Донца, причём большая часть из них -это лесные культуры сосны, созданные в 50 - 70-е годы ХХ столетия, т. е. насаждения в возрасте 30-50 лет.
Для изучения изменений климата и влияния лесных насаждений использованы данные наблюдений по метеостанции «Сватово», расположенной в 15 км к северо-западу от лесного массива, с учётом преобладающих в регионе ветров восточного и юго-восточного направлений. В связи с переходом на 8-часовой рабочий день метеостанции Северодонецкого аэропорта и прекращением непрерывных наблюдений за погодой, данные указанной метеостанции не использовались, несмотря на местоположение указанной метеостанции в центральной части лесного массива.
Для сравнения изменений климата в степной зоне Украины использованы данные отдела агрометеорологии Украинского гидрометеоцентра [1].
Результаты и обсуждение
Множество исследований, проведённых с конца XIX века, указывает, что сосновые насаждения, интенсивно расходуя влагу на транспирацию, вовлекают в атмосфер-
* Исследования выполнены в рамках реализации государственного задания Министерства образования и науки РФ Белгородским государственным национальным исследовательским университетом на 2012 год (№ приказа 5.2614.2011)
ный круговорот грунтовые воды, находящиеся на глубине до 4 м, лиственные же породы используют влагу и из более глубоких слоёв почвы (до 6-7 м). Различные исследователи по разному оценивают расход влаги на транспирацию лесными насаждениями степной зоны - от 100-150 мм [2] до 700-800 мм [3]. Однако большинство исследователей приводит данные о расходе влаги насаждениями в пределах 350-420 мм. В частности, по результатам, полученные в Бузулукском бору А. А. Молчановым, расход влаги на транспирацию и испарение с поверхности крон и напочвенного покрова в зависимости от возраста составляет от 395 до 590 мм, достигая максимума в насаждениях 20-40 летнего возраста [4]. Аналогичные результаты получены Н. А. Воронковым на Среднем Дону [5]. Исследования, проведенные в дубово-ясеневых насаждениях Воронежской области показали расход воды в количестве 2,6 мм/сутки, данные, полученные для более южных широт (Волгоградская, Ростовская область) область, а следовательно, в условиях более высоких температур, показывают расход в 3,5-3,7 мм. При этом следует учитывать, что, несмотря на ярко выраженные у сосны признаки ксерофита, в целом хвойные насаждения за счёт более продолжительного вегетационного периода потребляют больше влаги. В сосновых насаждениях транспирация происходит даже в зимний период времени, хотя и в значительно меньших объёмах. Таким образом, упомянутый выше лесной массив с одной стороны - способствует повышению влажности проходящих над ним воздушных масс, с другой стороны - происходит снижение уровня грунтовых вод за счёт интенсивного потребления влаги насаждениями. Очевидно, что потепление климата влечёт за собой увеличение расхода влаги на транспирацию, а следовательно, - и степень воздействия леса на климатические условия региона.
Анализ среднемесячных и среднегодовых температур показывает, что в регионе среднегодовая температура воздуха поднялась на 0,5о С, в то время как в целом по степной зоне повышение составляет только 0,3оС. При сравнении среднемесячных температур видно, что в летние, наиболее жаркие месяцы, рост температуры в регионе существенно отстаёт от аналогичного показателя для степной зоны в целом, в июне же происходит даже некоторое снижение среднемесячных температур (табл. 1).
Таблица 1
Отклонение средних месячных температур воздуха за период 1991-2006 гг. от стандартной климатической нормы за 1945-1990 гг
Меся- цы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Год
1945- 1990 -6.7 -6.0 -0.6 8.9 15.8 19.6 21.1 20.0 14.2 +7.1 1.2 -3.2 7.6
1990- 2006 -4.3 -3.3 0.8 9.5 15.4 19.4 21.6 20.3 14.4 8.0 1.3 -4.2 8.1
Изме- нения +2.4 +2.7 + 0.2 + 0.6 -0.4 -0.2 +0.5 +0.3 + 0.2 +0.9 + 0.1 -1.0 +0.5
Степ- ная зона +1.5 +1.1 + 0.7 +0.4 -0.4 +0.5 +0.9 + 0.6 -0.3 + 0.6 -1.3 -0.7 +0.3
Вероятно, что одной из причин такого отставания в летние месяцы является интенсивный рост древесных пород в первой половине лета, а, следовательно - и максимальная транспирация влаги растениями. В то же время следует отметить более существенное, по сравнению с показателями степной зоны, повышение температуры в январе-феврале. Данная тенденция приводит к ухудшению условий зимовки озимых посевов, а так же естественного возобновления и посадочного материала на питомниках. Повышает угрозу повреждения и гибели всходов так же и снижение майских температур, которое свидетельствует о большей вероятности продолжительных поздних заморозков с катастрофическими (1999 г.) последствиями и со значительным ущербом (2000, 2004 гг.). Отмечается сокращение беззаморозкового периода в южной части страны. Влияние климатических изменений на увеличение количества и повторяемости опасных заморозков обусловлено, главным образом, значительными положительными аномалиями температуры воздуха в период, предшествующий весенним заморозкам.
В режиме увлажнения по Украине отмечены такие тенденции: снижение количества осадков в зимние месяцы и существенное увеличение количества осадков в сентябре и октябре. Причем в январе такое количество осадков (меньше нормы на 25-30%) вызывает беспокойство. Произошло существенное уменьшение количества осадков в зоне Степи и Лесостепи в июле - до 10-20%, наблюдается тенденция к его дальнейшему сокращению [6-7]. В отличие от общей тенденции, в регионе отмечен рост количества осадков. При этом выделяются следующие закономерности - количество осадков по метеостанции Луганск после 1960 г. увеличилось незначительно - всего на 20 мм или на 4,5%. В то же время по метеостанции Сватово отмечается существенный рост - на 96,4 мм, или на 22% (рис. 1).
1945-1960 1961-1990 1990-2006
• М/С Луганск 443,9 464 474
• М/с Беловодск 430,2 482,1 525,0
• М/С Сватово 438,9 535,3 550,5
Периоды
Рис. 1. Изменения среднегодовых количеств осадков в регионе
Указанные процессы наблюдаются и на территории Луганской области. В то же время следует отметить региональные особенности в изменении климатических условий в условиях Восточного Донбасса. Наличие в регионе достаточно крупного лесного массива площадью свыше 100 тыс. га накладывает отпечаток на процесс изменения климатических условий. Насаждения имеют протяженность более 140 км в направлении с юго-востока на северо-запад, шириной в среднем 10-12 км (до 25 км в районе г. Кременная).
Таким образом, расположение лесного массива совпадает с направлением преобладающих в регионе юго-восточных ветров. Более 70% всей площади данного массива представлено сосновыми насаждениями на аллювиальных песках первой надпойменной террасы Северского Донца, причём большая часть из них - это лесные культуры сосны, созданные в 50 - 70-е годы ХХ столетия, т. е. насаждения в возрасте 30-50 лет. Площадь лиственных насаждений поймы Северского Донца и байрачных лесов за послевоенные годы практически не изменялась, увеличение площади лесных насаждений происходило за счёт создания лесных культур сосны на песках. Площадь сосновых насаждений за послевоенный период увеличилась более чем в три раза -с 18,8 тыс га в 1945 г до 63 тыс га в 1993 г. (Северодонецкий и Кременской лесхозы объединения «Лугансклес», а также Краснолиманский лесхоз объединения «До-нецклес»). В результате крупных лесных пожаров 1994 и 1996 гг. площадь лесов несколько сократилась, однако, в настоящее время, основная часть лесовосстановительных работ на горельниках завершена и площадь сосновых насаждений составляет 61,6 тыс. га.
Метеостанция Луганск расположена южнее исследуемого массива, а следовательно, с учётом преобладающих ветров в меньшей степени подвержена воздействию лесных массивов. Рост количества осадков по метеостанции «Сватово» начиная с 60-х
гг. прошлого столетия, очевидно, связан с начатыми в середине 50-х гг. массовыми работами по созданию лесных культур на песках пойменных террас. В 90-е - 2000 гг. рост количества осадков по метеостанции Сватово продолжался, хотя и в меньших объёмах. (рис. 2). В качестве возможных причин можно привести гибель значительных площадей насаждений в результате крупных пожаров в середине 90-х гг, а так же уменьшение транспирации вследствие снижения водопотребления насаждениями старше 40 лет.
Распределение осадков в течении года
Январь Февр. Март Апрель Май Июнь Июль Август Сент. Окт. Ноябрь Дек.
• 1945-1960 40,0 31,5 26,0 22,4 40,9 49,6 45,6 38,3 28,1 45,4 37,3 34,0
• 1961-1990 50,6
34,1 42,2 38,3 35,3 54,6 72,9 51,1 40,0 51,7 43,6 43,9 42,8
Рис. 2. Распределение осадков по месяцам в течении года по метеостанции «Сватово»
Анализ абсолютных показателей и относительных величин отклонения фактического количества осадков от среднемесячных многолетних норм так же показывает, что максимальное количество осадков выпадает в летние месяцы с пиком в июне -июле, и на этот же период приходятся максимальные превышения многолетних норм. Кроме того, превышение многолетних норм наблюдается так же в феврале-марте и в сентябре. (Рис. 3)
Изменение количества осадков
160,0
140.0
120.0 100,0
0
0
40.0
20.0 0,0
- М/С Сватово •Степная зона
І у » / /■ '
# ч * /
Январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь год
72,6 122,8 129,7 99,9 125,8 132,5 94,3 93,4 137,6 124,1 101,2 97,2 109,7
66 84 118 104 105 99 80 116 121 129 97 85 98
Месяцы
• М/С Сватово - - - • Степная зона
Рис. 3. Отклонения от средних норм выпадения осадков
Выводы
Представленные данные наглядно свидетельствуют о том, что крупные лесные массивы, вовлекая в атмосферный круговорот значительные количества почвенной влаги, способны существенно изменить климатические показатели региона. В то же время следует учитывать, что массы воды, вовлечённые подобным образом в атмосферный круговорот, изымаются из внутрипочвенного стока, что влечёт снижение уровня грунтовых вод и иссушение почв. В условиях крайне нестабильной гидрологической обстановки в Луганской области Украины, вызванной нарушениями геологической структуры горными выработками, затоплением закрытых шахт и откачкой подземных вод предприятиями водоснабжения необходимо взвешенно подходить к проектированию и созданию новых участков лесных культур, сохранению существующих лесов. Допущенные просчёты могут привести к осложнению и без того непростой экологической обстановки.
1. Адаменко Т.А. Изменение агроклиматических условий и их влияние на зерновое хозяйство Украины / АПК - Информ. - Днепропетровск, 2004. - №41 (414)- ■ С. 20-24..
2. Сукачёв В. Н., Дылис Н. В. Основы лесной биогеоценологии, М., 1964
3. Рутковский В. И., Влияние динамики климатических и гидрологических условий на лесные культуры М. - Л.: Гослесбумиздат, 1950.- 141 с.
4. Молчанов А. А. Сосновый лес и влага. М.: Изд-во АН СССР, 1953. - 137 с.
5. Воронков Н. А. Влагооборот и влагообеспеченность сосновых насаждений. М.: Лесная промышленность, 1973. - 185 с.
1. Адаменко Т.А. Изменение агроклиматических условий и их влияние на зерновое хозяйство Украины / АПК - Информ. - Днепропетровск, 2004. - №41 (414). - С. 20-24..
6. Ремезов Н. П., Погребняк П. С. Лесное почвоведение. М.:Лесная промышленность, 1965. - 323 с.
7. Алпатьев А. М. Влагообороты в природе и их преобразования, Л., Гидрометеоиздат, 1969. - 218 с.
Список литературы
DONBASS FOREST AS A REGIONAL CLIMATIC FACTOR
S.I. SHABANOV V.K. TOKHTAR
Belgorod State National Research University, 308015, Belgorod, Pobeda-str., 85.
The article consider changes of climatic parameters and the climatic changes impacted by large forest areas located in Lugansk Region (Donbass, Ukraine).
E-mail: [email protected]
Keywords: Pine forest, microclimatic changes, Lugansk region
