Text
                    А А Соколов О чем шумит
1 русски"
t e
ч «
•А'*»


А.А.Соколов. О чем шумит русский Из истории изучения гидроклиматической роли леса Ленинград Гидрометеоиздат 1982
26.22:26.23:63 С 59 С 59 А. А. Соколов О чем шумит русский лес. Л., Гидрометеоиздат, 1982. 96 стр. с илл. Автор книги — один из ведущих советских ученых-гидрологов — знакомит читателя с историей развития научных взглядов на гндроклнматическую роль леса, с современным состоянием исследований влияния лесов на климат, водность рек. Рассчитана на широкий круг читателей. С 1903030000-069 ^ 26_22 . ^ . 63 069(02)-82 Рецензент: д-р геогр. наук, профессор К. Е. Иванов Научный редактор: канд. геогр. наук В. И. Корзун © Гидрометеоиздат, 1982 г.
Предисловие I азрешая сложную проблему оценки влияния леса на водные ресурсы, режим и количественные изменения поверхностных и подземных вод, ученые встречаются со множеством вопросов, которые требуют и исследований, и объективной научной апробации. За более чем 100-летний период после появления первых научных публикаций по рассматриваемой проблеме представления о влиянии леса на водоносность рек и изменение запасов подземных вод менялись значительно. Как часто бывает в науке, результаты исследований гидрологической роли леса многие ученые трактовали по-разному, высказывая порой крайние мнения о положительном (лес обводняет реки) или, наоборот, об отрицательном влиянии леса на режим рек (лес сушит реки). Расхождения в выводах, существовавшие в прошлом и в определенной степени существующие в настоящее время, вызваны ограниченным, более того, односторонним подходом к проведению исследований, в то время как проблема отличается не только сложностью, но, что представляется важным, и многофакторными связями (климат, лес, почва, подземные воды и др.). При разработке таких проблем необходимо тщательное исследование степени влияния отдельных факторов и их общей совокупности не только за тот или иной интервал времени, но и в динамике. Книга заслуженного деятеля науки и техники РСФСР профессора Алексея Александровича Соколова имеет научный и практический интерес для широкого крута читателей. Автор, видный советский гидролог, популярно излагает историю развития научных взглядов на гидрологическую роль леса и высказывает интересные соображения по существу проблемы. Может быть, не со всем можно согласиться в книге, но это ни в какой мере не снижает интереса к ней. Полезность книги не вызывает сомнения, особенно если учесть, что отдельные публикации, посвященные этой проблеме, нередко содержат поверхностные и необоснованные суждения о роли леса в формировании и режиме поверхностных и подземных вод. В. И. Корзун 3
Ничто не может быть выше той радости, которую доставляет нам изучение природы. Тайны ее непостижимо глубоки; однако нам, людям, дано все дальше и дальше проникать в них своим взором. Именно то, что они в конце концов непостижимы, представляет для нас вечное очарование и заставляет нас снова н снова подступать к ним, приобретая новые познания и делая новые открытия. И. В. Гете Плакала Саша, как лес вырубали дбл 11 « ' за реками и озерами день за днем десятки лет, люди обнаруживали не всегда объяснимые явления. Им нередко казалось, что реки, на берегах которых они в детстве проводили целые дни, стали теперь не те. Тогда реки представлялись большими, глубокими, а теперь обмелели. Не зная законов, управляющих водным режимом рек и озер, люди нередко интуитивно приписывали обмеление их вырубке лесов, осушению болот... История вопроса о влиянии лесов и болот на климат н воды уходит в глубокое прошлое, к первым активным действиям человека, стремившегося расширить пространство своего обитания, сводя леса, осушая болота. Особенно интенсивно истребляли леса в нашей стране в XVIII и XIX столетиях. В это время еще не существовало лесоохранных и других законов, регули- . рующих отношение человека к природе, и капиталистические элементы города и деревни безнаказанно хищнически истребляли леса, особенно в центральных губерниях. Стук топора в лесу больно отзывался в душе русского народа. Вспомним запавшие нам в душу с детства стихи Н. А. Некрасова: «Плакала Саша, как лес вырубали. Ей и теперь его жалко до слез. Сколько тут было кудрявых берез!...» Статистика показывает, что в Вологодской, Псковской, Эстляндской, Лифляндской, Московской и других губерниях с 1696 по 1914 г. площадь лесов сократилась на 30—50% и более. Особенно быстро редели леса в Тверской, Рязанской и Вятской губерниях — основных в то время поставщиков товарного леса. В Твер- 4
ской губернии, например, к 1914 г. леса занимали только 22,6% площади, в то время как в 1696 г. эта губерния была на 75,8% покрыта лесом. Неудивительно, что при столь стремительном исчезновении лесов неоднократно возникал вопрос о возможном влиянии лесоистребления на климат и воды. Повсюду можно было услышать: «В старину засухи были реже, реки были полноводнее». Особенно много таких разговоров велось после катастрофических засух, неурожаев, небывало жарких лет или суровых зим. Сойдутся старики и, вспоминая свои молодые годы, начинают длинные разговоры: «Ныне, говорят, и лето не похоже на лето, и зима не зима, а все оттого, что лес повсюду истребляется. Оттого и ветры гуляют на просторе, и морозы уничтожают труд земледельца, и зной иссушает летом почву и губит посевы. Весной теперь бывают страшные наводнения даже от таких рек, которые летом не только маловодны, но и по временам пересыхают» (Я. Вейнберг, 1884 г.). Вопрос о влиянии леса на водный режим рек, как писал Я- Вейнберг в книге «Лес. Его значение в природе и меры к его сохранению» (М., 1884), «в недавнее время еще спорный, можно считать решенным, так как он подкрепляется множеством наблюдений, сделанных в разных местах, при разнообразных климатических и географических условиях». С тех пор много воды утекло, но и в наши дни не утихают научные страсти вокруг этого, казалось бы давно решенного вопроса. И в наши дни звучат беспокойные голоса о вредном воздействии лесоистребления и осушения болот на климат и водный режим рек. Вот некоторые примеры, заимствованные из современных центральных газет. «Трудно переоценить огромное водоохранное и водорегулирующее значение леса, санитарно-гигиеническую и эстетическую ценность лесов Верхневолжья,— пишет Г. Зайцев, начальник Калининского областного управления лесного хозяйства.— Между тем есть все основания тревожиться за их будущее. Только за последние 80 лет сток вод Волги возле г. Старицы )пал в полтора раза. И там, где десятилетия народ с трудом переправлялся через реку, теперь ее переходят вброд. Одна из 5
причин этого — оскудение калининских лесов» (Правда, 1973, 15 февраля). Серьезное беспокойство о судьбе рек бассейна Камы высказывает заслуженный лесовод РСФСР И. Виноградова (Правда, 1972, 26 октября). «Истощение лесных ресурсов,— пишет она,— с каждым годом охватывает все более северные районы. Высокопродуктивный хвойный древостой сменяется менее ценным — березовым и осиновым. Растут площади вырубок, пустырей, каменных россыпей, на которых восстановить лес просто невозможно. В результате усиливаются эрозийные процессы, нарушается режим стока горных рек. Например, вдвое сократилась за последние десять лет глубина притоков Уфы, Сылвы, Вогулки, Серебрянки. Ухудшаются условия водоснабжения населенных пунктов. Наконец, не к лучшему меняется климат...» Тревога за судьбу одной из красивейших рек Брян- щины звучит в статье М. К. Крахмалева «О чем шумит брянский лес» (Лит. газ., 1970, 11 ноября): «Как ни богата Десна,— пишет он,— ее ресурсы не бездонны. За последние годы она сильно обмелела. Старожилы помнят, как до войны от г. Чернигова до г. Брянска ходил пароход. Ныне в летнюю межень местами невозможно проехать на моторной лодке. Отчего происходит обмеление Десны? Прежде всего от интенсивной вырубки лесов». С не меньшим беспокойством смотрел народ на осушение болот и заболоченных территорий, которые издавна представлялись как «питатели» рек в самое маловодное время — в межень. Начало острой дискуссии о роли болот в питании рек положила экспедиция по осушению болот Полесья, которая в течение 25 лет (1873—1898) выполнила большие мелиоративные работы. С тех пор идет спор о влиянии осушения болот на водный режим рек, не закончившийся и в наши дни. Вот, например, к какому печальному выводу пришел наш современник, Г. Троепольский, побывавший в некоторых районах лесостепной зоны европейской части СССР, где в последние годы мелиоративные работы получили значительное развитие. «Вот и снова я стою на берегу речушки. На этом самом месте когда-то, лет пятнадцать — двадцать назад, ловили плотву. Сейчас это жалкий ручеишко. Через него теперь проходит от- 6
личная асфальтированная магистраль Воронеж — Ростов: фундаментальный мост, как полагается, и табличка: «Река Хворостань». Все честь по чести, но здесь, где я стою, самой реки-то и нет. Она влачит существование в низовьях, загрязненная отбросами Давыдовского консервного завода. Какая уже гам плотва — лягушкам тяжко. Такая же табличка — по синему фону белыми буквами — встречается на пути еще раз: «Река Красная». А реки тоже нет, есть ручеек тощий, скудный, местами пересыхающий» (Правда, 1966, 4 сентября, «Сколько человеку воды нужно»). Подобные примеры можно было бы продолжать без конца. Специалистов-гидрологов, к компетенции которых в значительной мере относятся рассматриваемые вопросы, всегда поражает, с какой необыкновенной легкостью авторы различных статей судят о сложных вопросах гидрологической науки, касающихся оценки влияния леса, болот и других факторов на водоносность рек и изменение климата. Суждения вроде приведенных выше в научном отношении не убедительны. Более того, вызывает сожаление, что авторы статей, высказывая свои суждения о причинах обмеления рек, изменения климата или других неблагоприятных изменений в природе, не опираются на результаты научных исследований. Вспоминается статья, опубликованная лет десять назад в одной из газет. Автор ее, к сожалению, не помню его фамилии, побывавший в бассейне Унжи и «увидевший», что она сильно обмелела, обращается к встретившемуся ему деду Микеше за разъяснением — в чем дело? И дед Микеша, почесав затылок, дает ему исчерпывающий ответ: «Погляди, родименький, леса-то кругом повырубили, вот и ушла вода». Проблема взаимосвязи леса, климата и водного баланса является весьма сложной, и ее разрешению многие видные ученые посвятили не одно десятилетие. В конце прошлого века в нашей стране организованы систематические наблюдения за водным режимом почти всех более или менее значительных рек. Имеется огромный фонд многолетних (50—100 лет) данных о климате и водном режиме. Ведутся широкие экспериментальные исследования на специальных водноба- лансовых станциях. 7
Желание ответить на вопрос: «Мелеют ли наши реки?», опираясь на объективные данные науки, побудило автора этих строк, пятьдесят лет занимающегося изучением водных ресурсов, взяться за перо. Кто сказал первый ..;"-.' Р См ■ | каждый, кто занимался историей науки, сталкивался с задачей отыскания первоистоков той или иной современной научной проблемы. Нередко трудно бывает установить, кто из ученых первым высказал ту или иную мысль, впоследствии сыгравшую важную роль в науке и практической деятельности человека. Установив, казалось бы, точно, что авторство принадлежит ученому X, вы в более ранних работах вдруг находите сходную мысль, высказанную его предшественником, ученым У. Это и понятно. Открытия в науке возникают не на пустом месте, а как бы подготавливаются всем ходом ее развития. В ходе такого развития и при возникновении определенных условий высказанные соображения или гипотезы приобретают значение научной истины, научного открытия. Об авторе, сказавшем последнее слово, обычно и пишут как о первооткрывателе, а тех, кто хотя и высказал сходную мысль, которая в свое время не была понята и подхвачена по тем или иным причинам, история нередко забывает. Одним из первых на важную гидроклиматическую роль лесов, особенно в горах, обратил внимание Ф. Энгельс. В своем выдающемся произведении «Диалектика природы», написанном в 1873—1882 гг. и посвященном диалектико-материалистическому обобщению итогов естествознания, касаясь этого вопроса, он писал: «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы добыть таким путем пахотную землю, и не снилось, что они этим положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их, вместе с лесами, центров скопления и сохранения влаги». В специальной литературе, в исторических обзорах развития гидрологии, обычно упоминают имя австрийского инженера Г. Векса, который будто бы первый 8
поднял вопрос о влиянии истребления лесов на обмеление рек. В 1873 г. в статье «Об убыли воды в реках и ручьях культурных стран и сопровождающем это явление усилении половодий» Веке показал, что уровень Дуная и ряда других рек Западной Европы непрерывно понижается. Сопоставляя уровни Дуная у г. Оршовы за два 16-летних периода, с 1840 по 1855 и с 1856 по 1871 г., он установил, что средний годовой уровень во втором периоде был ниже по сравнению с первым на 42 см. Его выводы казались в то время столь убедительными, что произвели ошеломляющее впечатление. Это были не просто суждения, а факты, впервые взятые из наблюдений. Аналогичные данные, относящиеся к другим рекам — Рейну у г. Кёльна, Эльбе у г. Магдебурга,— подтверждали мнение Векса о постепенном увеличении высоты подъема уровня воды в реках в периоды половодий и паводков и о снижении — в межень. Последнее вызывало серьезное беспокойство, так как непосредственным образом касалось интересов судоходства, которое испытывало все более значительные затруднения. Причины понижения уровня рек Веке видел в истреблении лесов, осушении болот и в обработке почвы. Он считал, что уменьшение количества вод — явление не местное, а общее и наблюдается также в других странах и частях света. В предисловии к своей работе Веке писал, что сорокалетняя деятельность в качестве главного инженера по регулированию Дуная «привела его к заключению, что в количестве воды, протекающей по источникам и рекам большей части Европы, замечается постоянное уменьшение. Причина этого явления заключается в незначительном, по-видимому, но с течением времени все более изменяющем вид земной поверхности воздействии человека на почву, в необдуманном его пользовании дарами природы. Поэтому ныне живущее поколение, убедившись в причиненном им и его предшественникам вреде, обязано приостановить зло и предотвратить его для будущих поколений». Современный читатель в высказываниях Векса легко обнаружит их недостаточную убедительность. Говоря о постепенном уменьшении «количества воды, протекающей по источникам и рекам», в доказательство он 9
приводит обнаруженный им факт понижения уровня воды. Однако известно, что изменение уровня и количества воды в реках не одно и то же. Уровень на том или ином участке реки может понизиться не обязательно в результате уменьшения речного стока (например, при регулировании русла, выемке грунта со дна). В те, теперь уже далекие времена это различие далеко не всем было понятно. К тому же данными об изменении количества воды (речного стока) наука тогда еще не располагала. Углубляясь в историю, можно обнаружить, что как в нашей стране, так и за ее пределами вопрос о водоохранной роли лесов и болот возник значительно раньше, задолго до появления статьи Векса. Статья послужила лишь основанием для новой вспышки дискуссии, принявшей, может быть, особенно острый характер и оставившей поэтому более яркий след в истории науки. Одним из ученых, поднявших вопрос об уменьшении проточных вод, использовавших данные наблюдений за уровнем, был известный немецкий географ Г. Берггауз. В своем сочинении (Berghaus H. Lender und Volkerkun- de, т. 2, 1837 г.) он весьма обстоятельно по тем временам рассмотрел данные многолетних наблюдений за уровнем Рейна, Эльбы, Одера и Везера. Сравнив средний уровень Эльбы у Магдебурга за два 50-летних периода (1731—1780 и 1780—1830 гг.), ученый обнаружил, что во втором периоде уровень понизился по сравнению с первым периодом почти на 0,5 м (1 фут 8,6 дм). Аналогичные выводы он получил и для Одера, Рейна и Везера. Таким образом, Веке как бы повторил выводы Берг- гауза, использовав, однако, уже более поздние ряды наблюдений за уровнем воды тех же рек. Но вопросом о влиянии истребления леса на климат и воды интересовались и раньше Берггауза. Еще в 1836 г., т.е. за год до выхода в свет работы Берггауза, французское правительство назначило специальную комиссию, которая должна была рассмотреть вопрос о вредном влиянии обезлесения на климат страны. В работе этой комиссии приняли участие два знаменитых физика — Д. Ф. Араго и Ж. Л. Гей-Люссак, которые, однако, не пришли к определенному выводу и вы- 10
сказали противоположные мнения по этому вопросу. «Если бы,— говорил Араго,— вырублены были леса, ограничивающие Нормандию и Бретань со стороны моря, то обе эти страны сделались бы доступными для западных, умеренных ветров, дующих с моря, и следствием этого было бы уменьшение зимних холодов. При вырубке леса на восточной границе Франции холодный восточный ветер стал бы распространяться далее и зимы стали бы суровее». На основании этих предположений Араго утверждал, что истребление лесов в обоих случаях произвело бы диаметрально противоположное действие. Иначе смотрел на дело Гей-Люссак. «По моему мнению,— говорил он,— мы до сего времени не имеем ни одного положительного доказательства, чтобы леса сами по себе оказывали действительное влияние на климат обширной страны или же отдельной местности. Если ближе рассмотреть влияние обезлесения, то, быть может, окажется, что оно далеко не есть зло, а напротив — благодеяние. Впрочем, вопросы эти до такой степени сложны, когда рассматриваешь их с точки зрения климатологической, что решение их весьма трудно, чтобы не сказать невозможно». В нашей стране также задолго до Векса, в том же 1836 г., в «Журнале Министерства внутренних дел» была помещена статья «О влиянии истребления лесов на обмеление рек и о мерах к предохранению от оного». К сожалению, автор этой статьи неизвестен. Ознакомление с ее содержанием показывает, что уже в то время существовало вполне определенное мнение о том, что вырубка лесов пагубно влияет на режим рек: уменьшает их водоносность, увеличивает половодный и уменьшает меженный сток, усиливает эрозию и увеличивает поступление наносов в русла рек. Знакомясь с публикациями предшествующего века, ставшими в большинстве своем библиографической редкостью, можно обнаружить, что и в XVIII в. вопрос о влиянии истребления лесов на климат и воды не был новым. О нем писал участник знаменитых академических экспедиций П. И. Рычков, автор известной книги «Топография Оренбургской губернии». В 1767 г. в статье «О сбережении и размножении лесов» он отмечал, Что р. Урал в результате вырубки лесов сильно обмелела, на ней появилось множество бродов. 11
«В прежнее время,— пишет Рычков,— когда леса на Оренбургской пограничной линии еще вовсе не были тронуты, суда с провиантом сплавлялись в Оренбург из Верхне-Уральской пристани, устроенной в 1734 г. С 1760 г. по мере истребления лесов и обмеления Урала сплав этот принуждены были прекратить». Наш первый отечественный академик М. В. Ломоносов тоже принял участие в дискуссии о гидроклимати- ческой роли леса. Он предлагал для сбережения лесов заменить древесное топливо «горными угольями» (каменным углем) и торфом. Вместе с тем Ломоносов был недоволен людьми «с излишним о сбережении лесов попечительством», которые выступали против расширения культурных земель (Ломоносов М. В., 1950). При Петре I в России были изданы строгие лесо- охранные законы. Так, в его указе от 30 марта 1701 г. запрещается вырубка лесов в 30-километровой зоне сплавных и судоходных рек, а именным указом 16 ноября 1703 г. предписывалось провести учет лесов вдоль берегов рек. Не совсем ясно, шла ли в этом случае речь о сбережении лесов или это была забота о сохранении водоносности рек. Петровские указы, однако, были очень строги: за их нарушение — смертная казнь. Через каждую версту на просеках стояли виселицы для устрашения нарушителей закона. В самом Петербурге, на том месте, где теперь Гостиный двор, была большая березовая роща, и в ней Петр I настрого запретил рубку леса, но жители Петербурга из чиновного люда начали вырубать деревья. Петр велел десятого из виновных повесить, всех остальных бить кнутом. По просьбе Екатерины смертная казнь была заменена другими тяжкими телесными наказаниями (Зобов М., 1872). Углубляясь далее в историю, можно найти и более ранние высказывания о гидроклиматической роли леса. В конце XV в. Фернандо, сын Христофора Колумба, в биографии своего знаменитого отца повествует следующее: «Адмирал [Колумб] приписывал объемистым и густым лесам, покрывавшим горные склоны, многочисленные охлаждающие воздух дожди, испытанные им во время плавания вдоль берегов Ямайки. По поводу этого он отметил в своем корабельном журнале: „В прежнее время количество влаги бывало столь же велико и на Мадейре, на Канарских и Азорских остро- 12
вах. Со времени же истребления лесов, доставлявших тень, дожди там стали выпадать гораздо реже"». История о гидроклиматической роли леса, как мы видим, уходит далеко в глубь веков. В процессе многовековой дискуссии развивалась гидрологическая наука, углублялись знания о режиме рек, роли лесов и болот, о взаимосвязи вод с другими элементами природы. Эта проблема не потеряла своего значения и интереса и в наши дни. , ;;: Два враждующих лагеря ■■У ''':'Г"'Т£[Х,ПОР как впеРвые была высказана . ■'-•о..->•":■:•••••■-•■ Г, мысль об отрицательном влиянии лесоистребления на климат и воды, много воды утекло. Под стук топоров в лесу в печати шла, то разгораясь, то затихая дискуссия о роли лесов и о возможных последствиях их истребления. Вопрос этот интересует каждого. На какой бы ступени гражданской лестницы человек ни находился, чем бы ни занимался, какова бы ни была степень его научных знаний, он считает себя вправе высказывать по этому поводу свое суждение. Постепенно в ходе дискуссии образовалось два лагеря: сторонники положительного влияния леса на климат и воды и противники этого взгляда. Первый лагерь многочисленнее и наступательнее. Но и второй, как мы увидим, не столь слабый. И в его арсенале были аргументы, которые нельзя сбросить со счетов. Каждая спорящая сторона, опираясь на «совершенно доказанные» и «никакому сомнению не подлежащие» факты,— как это ни странно, обычно одни и те же,— приходила, однако, к диаметрально противоположным выводам. Литература по этому вопросу росла как снежный ком. А сам вопрос все более усложнялся. В общем этом хоре наряду с обывателями немало известных имен крупных ученых как у нас в стране, так и во многих других странах. Приведем некоторые °бразные и яркие высказывания, опубликованные в печати в прошлом веке. Например, И. Ю. Полимсестов в своей книге «Переменился ли климат на юге России» (1864 г.) пишет: 13
«Все говорят, что климат Южной России переменился, что зимы стали суровее, лета — жарче, дождей выпадает меньше, и прибавляют, что изменение это становится заметным с 30-х годов. Основываясь на соображениях, подкрепляемых частью преданиями, а частью наукой, я совершенно разделяю мнение старожилов и верю, что климат юга России изменился к худшему и должен неизменно измениться еще более к худшему». Одновременно с этим изменялся, разумеется, и режим рек, которые, по многочисленным рассказам старожилов, собранным Полимсестовым, стали мало- воднее. Вот, что он пишет по этому поводу в той же книге: «Бассейны рек, впадающих в Дон — Медведицы, Хопра и т. п., имевшие самые мощные леса, по преимуществу дубовые (еще до сих пор уцелели церкви, построенные из замечательно толстых дубовых кряжей), теперь почти совершенно лишены их, или осталось взамен их жалкое мелколесье, и там, где назад тому 50—70 лет были речки, в которых водилась в изобилии рыба, даже огромной величины сомы, глотавшие, как мне сказывали тамошние старожилы,— гусей, теперь и капли воды нет, и разве в вешнюю пору в какой-нибудь луже можно найти лягушку». Очень ярко и хорошо сказано, эмоционально. Но... наука не может полагаться на одни эмоции, она требует надежных фактов. Обращаясь к истории вопроса о гидроклиматической роли леса, можно найти не менее яркие высказывания, в которых полностью отрицается какое бы то ни было положительное влияние леса на климат и воды,, а представление о положительной роли леса причисляется к разряду пустых выдумок, чуть ли ни бабьих сказок. Вот как, например, обрушился на сторонников по ложительного влияния леса на климат и воды Голени- щев-Кутузов, выступая в 1875 г. на съезде лесохозяев в г. Липецке: «Лес не только не оказывает никакой пользы окрестным полям, не только не способствует питанию источников, напротив, лес имеет вредное влияние и на поля и на проточные воды, отнимая у них огромное количество влаги, которое без него пошло бы им впрок. 14
Каждое дерево есть насос, выкачивающий влагу из земли: как пиявка высасывает оно потребные полям соки, а потому ближние к лесу поля страдают от засухи и хлеб на них родится плохо. Этого мало: высушивая почву, лес вместе с тем препятствует выпадающей атмосферной влаге просачиваться в нее, благодаря лиственному своему покрову, в особенности же благодаря упавшим листьям, покрывающим лесную почву, поверх которых несется дождевая вода, благодаря также древесным корням до того уплотняющим почву, что дожди не могут проникнуть в землю. Как важно это влияние, видно уже из того, что когда лес будет вырублен, то влага, не уносясь более в атмосферу, остается и на месте вырубленного леса почва заболачивается» (цитируется по Я- Вейнбергу). И это ведь действительно так; после сведения леса уровень грунтовых вод поднимается, происходит заболачивание лесосеки. Можно назвать немало ученых, которые не признавали за лесом сколь-нибудь существенной климатоформирующей роли. Среди них, например, знаменитый академик К- М. Бэр, который, высмеивая сторонников положительного влияния леса на климат, сравнивал лес... с зонтиком. Из всех доказательств, приводимых в пользу мнения о том, что климат с течением времени не изменился ни от истребления лесов, ни вследствие других причин, в прошлом веке нередко приводили вычисления знаменитого математика Араго, который с «математической точностью» доказал, что в течение 3300 лет климат, например, Палестины не изменился ни на один градус. Палестина, говорил Араго, и во времена Моисея, и теперь есть страна, где обильно произрастают финик и виноград. Но из наблюдений известно, что плоды финиковой пальмы для созревания своего требуют средней годовой температуры не менее 21° С, а виноград — Не больше 22° С (в противном случае виноград засыхает до созревания). Поэтому, заключает он, во време- на Моисея, когда, как известно, два соглядатая, посланные Моисеем, возвратились из обозреваемой ими Страиы, неся на плечах своих одну гроздь винограда, а также смокву и финики, годовая температура Палестины по необходимости должна была быть не менее г1 С и не более 22°С. 15
А так как, по вычислениям Араго, средняя годовая температура Иерусалима и в настоящее время 21,5"С, то посему следует заключить, что климат Палестины начиная от времен Моисея до нашего времени не переменился (Вейнберг Я., стр. 180). Проблему гидроклиматической роли леса не обошла стороной и наша художественная литература. Может быть, наиболее яркое отражение острая борьба двух лагерей — сторонников и противников — нашла в замечательном романе Леонида Леонова «Русский лес». Главные герои романа лесоводы профессора Иван Матвеевич Вихров и Александр Яковлевич Грацианский, друзья в молодости, стали в зрелом возрасте непримиримыми врагами в своих позициях по отношению к лесу: один — последовательный защитник леса, другой — его противник. Вспомним проникнутую заботой о судьбе русского леса красивую по форме и изложению лекцию Вихрова для новичков-лесоводов. После экскурса в далекое прошлое лесного хозяйства нашей страны Вихров, подойдя к самому драматическому периоду в истории лесоистребления, говорит: «Мы приближаемся к наиболее печальной странице нашего беглого очерка о разорении русского леса. OHaj начинается с паденьем крепостного права, и потом десятилетия подряд вся тогдашняя Россия охвачена как бы холодным лесным пожаром. К восьмидесятым годам это превращается в еще небывалый у нас штурм лесов; только российское бездорожье да емкость труда, потребного на валку векового дерева стародедовским способом, умеряют это вдохновенное убийство зеленого друга... Надо считать счастьем России, что молодая и до бешенства резвая отечественная коммерция не обладала нынешней электропилою, которая, подобно урагану, еще в те времена распахнула бы, к черту смела бы нашу северную боровину до Печоры и Мурманска». Как бы подводя итоги, Вихров восклицает в назидание молодежи: «Вам, будущим деятелям леса, вру чаются ключи от зеленой кладовой нашего отечества, вам предстоит разобраться в путанице лесных теорий и по справедливости оценить некоторые из них, смазанные медом сладостного усыпления». 16
Грацианский всю свою страсть ученого посвятил борьбе с идеями Вихрова. Читатель, знакомый с романом Леонова, вероятно, помнит, как особая комиссия во главе с Грацианским «разделалась» с Вихровым за его страстное выступление в защиту леса, выслушав его отчет о преподавательской деятельности. Вот что сказал один из членов комиссии, оценивая деятельность Вихрова: «Я бы сказал, что содержание выслушанного доклада представляет собой море смеху и указывает на детскую, с позволения сказать, завидную необремененность мыслями сидящего перед нами представителя лесного гуманизма... хотя вряд ли в такое громкокипящее время наше общество может мириться с сентиментальным отношением к лесу и даже обожествлением обыкновенного бревна»... И далее: «И уж если автор хочет распотешить до упаду советского читателя, я бы посоветовал ему завербовать в свою тесную компанию и старину Конфуция, благо и тот, помнится, изрекал нечто глубокомысленное насчет полезности кипарисов! Нет, животрепещущий коллега, избавьте нас от своих причитаний, уберите с нашей столбовой дороги ваших полупочтенных покойничков». Мнение академиков Г. П. Гельмерсена и Г. И. Вильда ТОТЬЯ Векса об убыли воды в реках, встревожившая Европу, рассматривалась не только в Венской и Копенгагенской академиях, но также и в Петербургской академии наук. На заседании Императорской академии наук 27 января 1876 г. было прочитано донесение комиссии с участием академиков Гельмерсена и Вильда, которой °ыло поручено рассмотрение записки Векса. Соглашаясь с мнением Векса вообще, комиссия полагала, однако же, что следует точнее различать две стороны вопроса: 1) уменьшилось ли в историческое БРемя абсолютное количество протекающей по рекам ВоДы; 2) изменилось ли более или менее значительно * 4694 ] 7
по временам года количество речной воды независимо от перемены в общем речном стоке за год. На первую часть вопроса комиссия, говорится в до-, несении, не может ответить утвердительно по следующим причинам: а) пространства океанические и главные течения атмосферы постоянны; б) если количество воды в одной какой-нибудь реке уменьшается, то в другой может увеличиться; в) изменения в количестве испаряющейся воды ничтожны сравнительно с количеством паров, приносимых ветрами; г) наблюдения за количеством ежегодно выпадающей влаги в Западной Европе не показывают изменения ни в одном из речных бассейнов. Что касается второй части вопроса, то комиссия дала утвердительный ответ. Леса и болота, по ее мнению, бесспорно должны считаться регуляторами атмосферной и проточной воды в реках. Выводы Вильда и Гельмерсена хотя и не положили конца дискуссии о гидроклиматической роли лесов и болот, тем не менее представляют большой интерес. Впервые они четко расчленили рассматриваемый вопрос о влиянии вырубки лесов, осушения болот и других мероприятий на две части, а именно: на изменение общей водоносности рек и на изменение водоносности рек по временам года, или, как мы сказали бы теперь, на годовой сток и внутригодовое его распределение. Эти принципиальные и важные положения, к сожалению, не сыграли сколько-нибудь существенной роли и спорящие стороны его вскоре забыли, вновь говоря «вообще» о влиянии истребления лесов на водоносность рек. Между тем именно в разделении вопроса на две части (влияние на годовой сток и на распределение его внутри года) кроется если не ключ, то во всяком случае подход, открывающий новый путь к решению вопроса о влиянии лесов и болот на климат и воды, который еще долгие годы будет привлекать внимание многих выдающихся ученых. В том же 1876 г. в Петербурге на «Собрании сельских хозяев» выступил с докладом еще молодой в то время (ему было всего 30 лет) ученый — Василий Васильевич Докучаев, впоследствии выдающийся почвовед и географ, основоположник учения о географической зональности. Были ли ему известны выводы Вильда и Гельмерсена, сказать трудно. Вероятно, нет, так 18
ПРЕДПОЛАГАЕМОЕ ОБМЕЛЪН1Е РЪКЪ ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССШ. д о к л ж д, ъ ПЕТЕРБУРГСКОМУ СОКРАН1Ю СЕЛЫКИХЪ ХОЗЯЕВЪ ВЪ ЗАСЫАН'П 7-ГО ДЕКАБРЯ 1876 годд. САНКТПЕТЕРВУРГЪ. Въ твпограф1И А. А Краев^каго (Лктейная, ¥ 38) Рнс. 1. Титульный лист доклада Василия Васильевича Докучаева 0 влиянии лесоистребления иа водоносность рек, прочитанного в Саикт-Петербурге 7 декабря 1876 г.
как академическая наука в то время была замкнутой, кастовой. Свой доклад, названный им «Предполагаемое обмеление рек Европейской России», Докучаев начал так: «Милостливые государи, Распорядительный комитет Петербургского собрания сельских хозяев, предлагая на обсуждение вопрос об обмелении рек России, нет сомнения, хотел выразить этим всю ту важность, какую он придает данной задаче. Мы, разумеется, можем только приветствовать Комитет с постановкою на очередь такого жизненного вопроса. И, действительно, было бы трудно отыскать другое явление природы, обстоятельное разъяснение которого имело бы такой высокий научный интерес и в то же время такое всеобщее для России" практическое значение, как предполагаемое обмеление рек Европейской России! Ирригация нашего юга, осушение некоторых участков центральной и северной России, наше внутреннее судоходство, значение рек для климата и растительности страны — все это самые насущные вопросы для будущности России и все они находятся в непосредственной, теснейшей связи с жизнью и действительностью наших рек.» В статьях и докладах по вопросу об обмелении рек и до доклада Докучаева не было недостатка, но в них не было главного — точного понимания самого понятия «обмеление рек». «Нам кажется,— говорит Докучаев,— что, строго держась прямого значения слова «обмеление», под ним нужно разуметь уменьшение глубины (высоты столба) воды в реке. Но уменьшение глубины может произойти на определенном участке и зависеть от изменения русла и может относиться ко всей реке, сопровождаясь уменьшением количества протекающей через нее воды.» Это последнее и есть, по Докучаеву, «истинное обмеление рек». Так его понимают ученые и в наши дни. Свой доклад Докучаев посвятил анализу фактов, которые обычно приводились в то время для доказательства систематического обмеления рек. Факт первый касается морфологии речных долин. Известно, что многие реки имеют вторые берега (террасы), ныне не затопляемые, что свидетельствует о более высоком уровне рек в прошлом. Но если, говорит Докучаев, «река углубила свое русло и теперь не в со- 20
стоянии покрывать при разливах берегов, то это еще не говорит о ее действительном обмелении». Факт второй — прямые наблюдения по футштокам (водомерным рейкам) за уровнем воды ряда рек, проводимые длительное время и обнаруживающие в ряде случаев систематическое понижение уровня в течение 10—20 лет подряд. Показаний футштока, говорит Докучаев, еще недостаточно, чтобы решить, мелеют ли наши реки, так как уровень воды может понижаться (вследствие углубления русла), а водоносность реки при этом остается неизменной. Факт третий — свидетельства «судовщиков» об ухудшении судоходных условий на ряде рек (реки, бывшие в прошлом судоходными, ныне обмелели и недоступны даже для лодок). Докучаев подробно рассматривает причины упадка судоходства на ряде рек (например, на р. Гжать, которую он хорошо знал) и приходит к выводу, что дело не в обмелении рек, а в изменении исторической обстановки, приведшей к нецелесообразности транспорта грузов на многих малых реках, прежде использовавшихся эпизодически для сплава несамоходных судов в половодье. Факт четвертый — нахождение остатков больших судов и якорей в долинах некоторых рек, ныне несудоходных. Остатки этих судов, говорит Докучаев, могли быть следствием неудавшегося сплава их во время весеннего разлива, что нередко случалось на таких реках, как Воронеж, Хопер, и других. Факт пятый — постоянно увеличивающаяся распашка и расширение земледелия, которые якобы ухудшают условия стока талых и дождевых вод. «Надо еще доказать,— говорит Докучаев в своем Докладе, — что деревья, растущие на десятине, или густая степная трава потребляют воды меньше, чем пшеница или лен, растущие на том же пространстве». Факт шестой — истребление лесов приняло угрожающие размеры. Докучаев приводит цифры, показывающие, что леса в ряде губерний действительно сильно п°редели. После генерального межевания 1744—1793 гг. в Петербургской губернии площади, занятые лесами, 21
уменьшились, например, на 34%, в Могилевской — на 36%, в Тверской — на 46% и т. д. Но, говорит он, было бы слишком смело ставить уменьшение площади лесов в связь с количеством выпадающего в данной местности снега и дождя. «Только океан и ветры должны быть признаны мощными, едва ли не единственными регуляторами количества влаги в данной стране». Заканчивая свой доклад, Докучаев сказал: «Итак, значит, при всем желании нашем найти, если не прочные, то хотя бы косвенные доказательства действительного, истинного обмеления наших рек, мы, к счастью, все-таки не нашли таковых». С того времени, когда был сделан этот доклад, прошло более 100 лет. По мере увеличения масштабов воздействия человека на природу — вырубка лесов, осушение болот, распашка земель, проведение агротехнических и агролесомелиоративных и водохозяйственных мероприятий — вопрос о влиянии хозяйственной деятельности на сток рек неоднократно поднимался вновь и вновь. В то время, когда Докучаев делал свой доклад, наблюдения за водным (вернее, за уровенным) режимом рек в нашей стране только-только начинались. Изучение же водоносности рек, необходимое для ответа на вопрос, «происходит или нет истинное обмеление рек», по-настоящему было организовано лишь после Великой Октябрьской социалистической революции. В настоящее время систематические наблюдения за водным режимом рек СССР ведутся более чем на 5000 станций. Многие из них имеют непрерывные ряды ежедневных наблюдений за 50—80 лет и более. Теперь уже о состоянии и изменении водоносности наших рек мы можем судить не по рассказам старожилов, охотников или «судовщиков», а по объективным данным натурных наблюдений и экспериментальных исследований. Но почему-то к данным наблюдений далеко не всегда обращаются и в наши дни, предпочитая фактам общие рассуждения, показания старожилов.
Являются ли болота питателями рек : » * J • - СМЯЯ читателю брошюра посвящена в основном истории развития наших представлений о гидроклиматической роли леса и влиянии его вырубки и возобновления на климат и водный режим рек. В той или иной мере в ней неизбежно затрагиваются и другие вопросы, относящиеся к проблеме взаимодействия человека и природы,— весьма актуальные в наши дни, когда преобразования, вносимые хозяйственной деятельностью, приобрели масштаб, угрожающий истощением водных ресурсов. Для прогноза антропогенных (под воздействием деятельности человека) изменений в природе и разработки мер по рациональному использованию и охране водных ресурсов необходимо изучение взаимосвязи всех звеньев единой природы. При этом нередко бывает трудно выделить влияние какого-либо отдельного вида хозяйственной деятельности (вырубки лесов и лесовозобновления, распашки земель, проведения различных агротехнических и других мероприятий) на климат и водный режим рек, озер. В числе вопросов, весьма тесно связанных с изучением гидроклиматической роли леса, пожалуй, ближе всего стоит вопрос о влиянии осушения болот и заболоченных земель на водный режим рек. В истории отечественной науки с момента проведения в широких масштабах осушительных мероприятий в Полесье вопросы влияния вырубки леса и осушения болот обычно стоят рядом. Да, собственно, осушение болот в какой-то мере это одновременно и осушение лесов, так как большинство болот и заболоченных земель покрыто лесом, а некоторые виды болот представляют собой заболоченные леса. Вот почему глава «Являются ли болота питателями рек», как нам кажется, не будет лишней. Белорусское Полесье, занимающее большую часть бассейна р. Припяти, это один из самых заболоченных районов Советского Союза. Болота и заболоченные земли занимают от 30 до 50% его поверхности, а местами и более. 23
В дореволюционной России Полесье, как и многие другие неудобные для сельского хозяйства сильно заболоченные территории, длительное время не привлекало внимания и находилось в естественном, так сказать, в первозданном виде. С целью поощрения земледельцев и оказания им помощи в осушении болот еще в начале XIX столетия Г. Энгельман составил «Теоретическое и практическое руководство к осушению угодьев или показание причин, рождающих в почве чрезмерную мокроту и производящих зыби, болота и топи, равно средств, через которые умножение оной можно пресекать и усиливающуюся уже там воду отводить и делать такие угодья удобными к обрабатыванию» (1810 г.). Позднее министерство государственных имуществ издало «Наставление к осушке и возделыванию болот» (1857 г.). Все это, однако, мало повлияло на развитие осушительных работ в России. Изменение отношения к проблеме осушения болот наметилось после создания в 1872 г. под руководством министра государственных имуществ П. А. Валуева специальной комиссии. Комиссия пришла к выводу, что «осушка болот составляет меру, необходимую в губерниях северо-западной и западной полосы России, где стоячие воды, занимая огромные пространства, вредно действуют на климат, портят леса, затрудняют землепользование и препятствуют развитию скотоводства». В 1873 г. была организована Западная экспедиция по осушению болот под руководством И. И. Жилинско- го, которая должна была провести исследования, составить план мелиоративных мероприятий в Полесье и осуществить их. Следует отметить, что сама возможность осушения Полесья представлялась в то время далеко не ясной, так как считалось, что болота здесь имеют горизонтальную поверхность и неизмеримую глубину и даже лежат ниже уровня ближайших рек. Известный знаток Полесья профессор А. А. Зеленский, например, писал, что «осушение Полесских болот есть мечта, едва ли осуществимая и едва ли могущая принести соответствующую издержкам пользу». Такого же мнения придерживался академик Э. И. Эйхвальд и др. Однако изыскания 1873—1874 гг. показали ошибочность этих взглядов. Нивелировка, произведенная на 24
протяжении 21,5 тыс. км, показала, что Полесская равнина состоит из двух незаметных на глаз покатостей, слегка наклоненных к р. Припяти и возвышающихся по мере удаления от нее. Бурением установили, что мощность торфа отнюдь не беспредельная, а составляет всего 2,5—6 м. Однако на пути развития мелиоративных работ в Полесье стояло еще одно препятствие: весьма распространенное мнение о том, что осушение болот неблагоприятно отразится на климате украинских степей. По имевшимся в то время представлениям, атмосферные осадки, выпадающие на территории Украины, в значительной мере формируются за счет влаги, испаряемой болотами Полесья. Существовало также опасение, что осушение болот отрицательно скажется на водоносности Днепра, в отношении которого болота Полесья играют якобы роль питателей, особенно в межень. Поэтому, разработанный И. И. Жилинским план осушения Полесья был передан на заключение в Министерство путей сообщения и академикам А. Ф. Мидден- дорфу и К. С. Веселовскому. Веселовский — автор известной в свое время монографии «О климате России» (1857 г.)—горячо поддержал это крупнейшее по тем временам начинание. В заключении он указал, что «осушение есть одно из немногих, находящихся во власти человека средств для улучшения климата», и далее: «Ввиду ничем не оправданных опасений относительно неблагоприятных последствий от осушительных работ в России должно в интересах народного хозяйства искренне желать не сокращения или приостановления этих работ, а, напротив, их возможного расширения и ускорения». Генеральный план осушения Полесья был утвержден, и работы по нему производились в течение 25 лет, до 1898 г. Экспедицией Жилинского было проведено 3500 км магистральных и боковых каналов, осушено 2 400 000 десятин (1 десятина—1,0925 га) земли, около 310 000 десятин недоступных болот превращены- в луга, на площади 460 000 десятин мелиорированы леса. Несмотря на весьма осязательные технические и экономические результаты осушительных работ, при всяких неблагоприятных атмосферных явлениях на юге 25
России, сопровождавшихся неурожаями, и при ухудшении судоходных условий на Днепре, вновь и вновь возникали предположения, ставившие эти явления в зависимость от осушения Полесья. Особенную остроту этот •вопрос приобрел в конце прошлого столетия. Причиной этому явилась невиданная засуха 1891 г., сопровождавшаяся неурожаем и жесточайшим голодом на юге России. Масла в огонь подлил инженер Н. И. Максимович, в то время руководитель работ по выправлению русла Днепра у г. Киева. В 1893 г. на Втором съезде гидротехников он заявил, что, судя по наблюдениям, с 1860 г. уровень Днепра систематически понижается. Причиной этого Максимович считал сокращение лесов и осушение ■болот Полесья. Эти сигналы, конечно, не остались без внимания. Для изучения вопроса в 1893 г. при Министерстве путей сообщения была создана комиссия под председательством А. А. Тилло, с участием представителей департамента шоссейных и водных сообщений, Министерства государственных имуществ, Русского географического общества и Главной физической •обсерватории. Эта комиссия, в работе которой принимали участие А. И. Воейков, М. А. Рыкачев, И. В. Мушкетов, Ф. Г. Зброжек, И. И. Жилинский, не смогла определенно ответить на поставленные вопросы и предложила программу обширных гидрологических исследований Полесья, в которой особое внимание уделялось постановке наблюдений за испарением, поскольку именно в правильной оценке испарения комиссия видела ключ к решению задачи. Эта программа, однако, не •была осуществлена. Под влиянием настойчивых высказываний о том, что осушение болот Полесья и вырубка лесов нанесли "большой вред водному режиму и климату страны, в 1895 г. при Министерстве государственных имуществ под руководством Тилло была образована экспедиция для исследования источников главнейших рек Европейской России. Идея создания такой экспедиции возникла в России давно, в начале XIX столетия. В то время уже высказывалась мысль, что разгадка гидроклиматической роли лесов и болот кроется в изучении истоков и области питания великих русских рек. Одной из центральных задач программы экспедиции Тилло являлось выяснение влияния вырубки лесов и осуше- 26
«ия болот на водный режим рек. Экспедиция, по мысли ее организаторов, должна была положить конец многолетнему спору по этому вопросу. Она проводила исследования в течение 10 лет. В результате проведенных исследований не было получено материалов для объективной оценки гидроклиматической роли лесов и болот. В то же время экспедиция сделала совершенно определенные выводы о роли болот в питании рек в межень. В отчете экспедиции сказано: «Значение болот моховых,травяных,равно как и болот смешанных типов, как важнейших питателей всей речной системы верховьев Волги в наиболее важное меженное время было, как мы надеемся, достаточно хорошо разработано во всех отделах настоящей книги. Не подлежит сомнению, что и здесь, как в верховьях Днепра, дренирование, осушение всех типов этих болот з сколько-нибудь значительных размерах было бы гибелью для водоносности всей системы». Руководитель гидрогеологической части С. Н. Никитин в Трудах экспедиции высказался за необходимость охраны болот не только в верховьях рек, но и вообще в речных бассейнах. Нужен, сказал он, «болотоохрани- тельный закон, запрещающий осушку болот и, во всяком случае, резко ее ограничивающий», и далее: «-Остается только охранять эти условия (заболоченность.— А. С), в высшей степени благоприятные для обильного и равномерного питания рек». Вывод экспедиции об исключительной роли болот в питании рек привел к очень важным последствиям. Хотя он и не был подкреплен ни теоретически, ни практически необходимыми данными, тем не менее заявление весьма авторитетной экспедиции по этому вопросу, организованной к тому же «по высочайшему повелению», вызвало отрицательные последствия. Осушительные работы стали свертываться, а затем и вообще были надолго прекращены почти повсеместно — «во избежание ухудшения климата и водного режима». Необоснованные выводы комиссии, тормозящие культурное освоение заболоченных земель, не могли остаться без внимания. Они подверглись резкой критике. Особенно «досталось» С. Н. Никитину от академика М. А. Энгельгарда. В своей работе «Леса и климат» (1902) Энгельгард в пылу полемики восклицает: «Что если все эти профессорские измышления превратятся 27
в действительную систему законов, постановлений, предписаний! Что тогда делать населению? Превратиться в дупелей, леших или кикимор — одно остается». Заканчивая свой разбор «Легенды о вредном влиянии лесоистребления» (подстрочное название работы «Леса и климат»), Энгельгард пишет, что «экспедицией под руководством С. Н. Никитина ни одна сторона вопроса не исследована, не собрано никаких данных о роли лесов и болот в питании рек и тем не менее измышлена целая система нанесения ущерба земледелию, и остается только выразить надежду, что эта система не будет осуществлена на практике, и затем расстаться с этим грандиозным памятником на редкость легкомысленного отношения к делу». Ошибочность выводов экспедиции Тилло по вопросу о роли болот в питании рек была позднее показана в работах академика Е. В. Оппокова, известного гидролога, болотоведа и мелиоратора А. Д. Дубаха, а в наши дни его последователей — К. Е. Иванова, В. В. Романова. Но об этом несколько ниже. Изменение или колебание а водоносности рек * ОЛГОС время, в течение почти полутора веков, дискуссия о гидрологической и метеорологической роли лесов и влиянии их на климат и воды велась в условиях, когда спорящие стороны по существу не располагали систематическими данными и в научном отношении достоверными наблюдениями за водным режимом рек. Говорили об обмелении рек, не располагая при этом объективными сведениями о их водоносности. Систематические наблюдения за уровнем воды в реках России были начаты лишь с 1874 г., а с 1881 г. Министерство путей сообщения стало издавать результаты этих наблюдений в виде «Сведений об уровне воды на внутренних водных путях» '. Изучение водоносности рек (измерение расходов 1 За более ранние годы (1876—1880) издан атлас водомерныя графиков под названием «Сведения о стояниях уровня воды в реках и озерах Европейской России, по наблюдениям на 80 водомерных постах», 1881. 47 с—Альбом графиков, 81 л. 28
воды и подсчет стока) началось еще позже. Только на двух реках наблюдения за уровнем воды были организованы ранее: на Днепре у Лоцманской Каменки — с 1852 г. и на Немане у г. Смалининкай — с 1812 г. К началу XX в. были накоплены материалы наблюдений за стоком в ряде пунктов за 2—3 десятка лет, а на Днепре и за больший период. Параллельно велись наблюдения за осадками. Это внесло существенные изменения в обстановку, в которой развивалась дискуссия о гидроклиматической роли леса и болот, не закончившаяся и в наши дни. К началу XX в. впервые появилась возможность судить о водоносности рек России не с общих позиций и не на основе показаний старожилов или с помощью логических умозаключений, а опираясь на объективные данные многолетних измерений не только уровней, но и расходов воды. Именно к этому времени и относится работа одного из первых видных гидрологов страны Оппокова «К вопросу о влиянии лесов и болот на питание рек, в связи с новейшими данными по исследованию речного стока», опубликованная в журнале «Землеведение» за 1905 г. (кн. 3). В ней автор излагает содержание записки, внесенной им в Гидрологический комитет в связи с обсуждением в этом комитете вопроса об охране лесов и болот в бассейнах Верхней Волги и Западной Двины, в районе строившейся в то время железной дороги Бологое — Седлец. Е. В. Оппоков, обработав данные о стоке Днепра выше Киева и осадках в бассейне, впервые показал, что водоносность рек от года к году изменяется и испытывает циклические колебания. Многоводные периоды сменяются маловодными, после чего вновь следует увеличение водности и т. д. Циклические колебания, как оказалось, хорошо согласуются с колебаниями осадков. Говоря о той цели, с которой проводились исследования, Оппоков пишет: «Задачей дальнейшего изложения будет показать, что новейшие исследования речного стока приводят к выводу об огромном влиянии на речкой сток в различных бассейнах главным образом только климатологических факторов — выпадающих в бассейнах атмосферных осадков и температуры, а равно об огромном влиянии на многолетний ход речного стока периодических многолетних колебаний этих 29
двух основных элементов климата. Это суть те самые колебания климата и связанные с ним колебания водоносности рек, на которые обратил внимание Брюкнер еще в 1890 г.» Сущность циклических колебаний водного режима заключается в том, что в течение ряда лет водность в бассейне реки (или рек) может более или менее непрерывно падать, а в другие периоды возрастать. Людям, наблюдающим в течение 10 лет и более такое непрерывное уменьшение или увеличение водности реки, может показаться, что произошло какое-то нарушение ее режима. И если это более или менее совпадает по времени с вырубкой лесов или с осушением болот, или с какими-либо иными мероприятиями, внесшими изменения в условия стока талых и дождевых вод, немудрено, что эти различные по существу явления, могут быть поставлены в связь. Таким образом, мы подходим к важному выводу о том, что необходимо строго различать понятия «изменение» и «колебание» водоносности рек и климата. Терминами «изменение» и «колебание» обозначают совершенно разные гидрологические явления. Когда говорят, что сток какой-либо реки изменился,, то надо понимать такие изменения в объеме и режиме стока реки, которые главным образом вызваны результатами хозяйственной деятельности человека в бассейне (вырубка лесов, осушение болот, распашка и др.). Когда же говорят о колебании водности реки, то при этом имеют в виду снижение или увеличение речного стока, происходящее в течение более или менее длительного времени под влиянием колебания естественных метеорологических факторов, при относительной неизменности других условий стока в бассейне реки. Различие, как мы видим, очень важное, имеющее принципиальное в теоретическом и практическом отношении значение. Однако эти два разных термина не всегда различают, смешивая изменения с колебаниями и наоборот. Е. А. Брюкнер — первый, кто обратил внимание на циклические колебания климата, связанные с колебанием солнечной активности. Анализируя факты, говорящие за и против обмеления рек под влиянием вырубки лесов, он полностью отрицал выводы Векса и его по- 30
следователей (1905). По мнению Брюкнера, «общего понижения уровня воды в культурных странах на самом деле нет, а наблюдаемые изменения уровня рек непостоянны, неправильны и обусловлены местными причинами». В частности, относительно предполагаемого обмеления рек он говорит: «Если в сухой период около 1830 г. или в такой же период около 1860 г. уровень воды, в Сене, Дунае, Рейне, Эльбе, Одере, Висле и прочих реках стоял в пятилетних средних, на 1/2 м и того более ниже, чем в периоды, обильные атмосферными осадками, около 1815, 1850 и 1880 гг., то на судоходстве это сильно отразилось; в критическое время увеличились затруднения для последнего; появилась также обширная литература по вопросу о причинах понижения уровня рек, и по большей части такой причиной считали уменьшение лесов. Теперь мы знаем ее лучше: это колебания климата, которые влекут смену периодов, то благоприятных для судоходства, то неблагоприятных для него». Объясняя наблюдаемое понижение или повышение водоносности реки естественными колебаниями климата, Оппоков подчеркнул необходимость при оценке влияния антропогенных факторов на речной сток учитывать многолетние естественные флуктуации стока, вызванные колебаниями климата. После работ Оппокова простое сравнение значений среднего уровня воды за предшествующий и последующий периоды, к которому прибегали Берггауз, а затем Веке, Вейнберг и другие, даже если оно свидетельствовало о том, что имело место понижение уровня воды, не могло рассматриваться в качестве доказательства обмеления рек (уменьшение их водоносности). Выявление изменений в водном режиме рек, происходящих под влиянием хозяйственной деятельности человека в их бассейнах, представляет сложную проблему. Наблюдая режим той или иной реки, сток которой понизился или, наоборот, повысился, нередко трудно получить ответ, произошло ли это в результате изменения водности реки под влиянием деятельности человека или имеет место обычное естественное колебание объема речного стока, вызванное циклическими колебаниями климата. Длительные многоводные периоды сменяются часто столь же продолжительными периода- 31
ми маловодья. Каждый из этих циклов может захватывать десятки лет, а иногда периоды и большей продолжительности. Жизнь целого поколения людей может быть вполне соизмерима с длительностью таких циклов. Каждое поколение людей, живущих на Земле, застает реки в определенном состоянии на фоне многолетних циклических колебаний. Наблюдая в течение длительного времени систематическое уменьшение водности реки, человек, не владеющий объективными методами анализа многолетних колебаний стока, не может сказать о причинах такого уменьшения. В 1932 г. Оппоков, рассматривая колебания водности рек СССР в историческое время, опираясь на свои представления о главенствующей роли климатических факторов, обусловливающих ее циклические колебания, дал прекрасный образец конкретной критики ошибочных представлений, коренившихся прежде всего в Министерстве путей сообщения, о якобы лроисходящем прогрессивном обмелении рек и ухудшении судоходных условий на русских реках. Он разбил «на голову» Максимовича, который на Втором съезде гидротехников продемонстрировал график колебания уровня воды Днепра у Киева, подтверждавший, по его мнению, непрерывное понижение уровней реки (особенно минимальных) с 1860 по 1893 г. Максимович, как известно, связывал это с осушением болот Полесья, чем усилил хор критиков Западной экспедиции по осушению болот Полесья, выполнявшей работы большого государственного значения по приведению в культурное состояние обширной Полесской низменности. Оппоков показал, что, хотя уровень Днепра у Киева действительно в течение 30 лет понижался, это тем не менее никак не может говорить о систематическом об- ц мелении Днепра. Понижение уровня Днепра у Киева оказалось явлением чисто местного характера и объяс- i нялось выправлением русла реки, проводившимся в эти годы в связи со строительством железнодорожного моста. На других водомерных постах Днепра, расположенных выше и ниже Киева (например, в Лоцманской Каменке), где русло было устойчивым, никакого систематического понижения уровня воды в эти годы не наблюдалось. 32
Несмотря на понижение уровня воды Днепра у Киева, водность его, как показал Оппоков, отнюдь не обнаруживала систематической тенденции к понижению. В течение последующих сорока лет, после того как Максимовичем был сделан доклад, уровень Днепра у Киева испытывал значительные колебания, повышаясь и понижаясь в основном под влиянием климатических факторов, поскольку русло реки после завершения работ по его регулированию приобрело известную устойчивость. По мнению Оппокова, болота не только не являются регуляторами водного режима рек, а «ухудшают тот вред, который причиняется большой сухостью, с одной стороны, и большой влажностью — с другой. Торфяные почвы решительно уступают обыкновенным минеральным в отношении отдачи воды в сухое время года». Обращаясь к выводам Никитина по этому вопросу, в своей работе «Режим речного стока Верхнего Днепра» (1930 г.) Оппоков писал: «К началу XX столетия нам преподносится под видом новейших выводов гидрологической науки заключение о необходимости для мнимой пользы рек охраны болот в их бассейнах от осушения». Исходя из климатологической концепции формирования водного режима рек, он утверждал, что «питание и жизнь больших рек зависят всецело (подчеркнуто нами.— А. С.) от могущественных климатических и метеорологических влияний, изменить которые не во власти человека.» Е. В. Оппоков пришел к заключению, что «действительного обмеления рек, соединенного с прогрессивной убылью в них воды, не существует и у нас, как не существует его в Западной Европе. Допускать такое обмеление и искать для него доказательства представляло бы бесцельный труд» (цитируется по М. И. Львовичу, «Человек и воды»). Этот вывод имел не только большое научное значение, но и прямые практические последствия. Разоблачение легенды о вредном влиянии осушения болот открыло путь к развитию мелиорации болот и заболоченных земель. Выводы Никитина были окончательно развеяны позднее трудами Дубаха, Иванова, Романова и других ученых. Проведя тщательные многочисленные экспери- 3 4694 33
ментальные исследования, они показали, что болота не могут быть «питателями рек». Поглощая большое количество влаги, болота с трудом отдают ее рекам. Причина этого кроется в чрезвычайно низкой фильтрационной способности торфяной залежи, которая быстро уменьшается с понижением уровня грунтовых вод в болотах. К началу лета, когда уровень в болотах понижается на 30—50 см, вода, содержащаяся в торфе в большом количестве (до 93—95%), передвигается крайне медленно. Болота, таким образом, крепко удерживают воду, содержащуюся в торфяной залежи, а затем испаряют ее в атмосферу. Поэтому роль их в питании рек в межень не может быть положительной. В начале нашего века мелиоративные работы на болотах после нанесенного им экспедицией Тилло удара постепенно возобновились. Государственное значение и особенно широкий размах эти работы получили в последние годы, когда по решению Партии и Правительства осуществляются в огромных масштабах работы по осушению заболоченных территорий Нечерноземной зоны РСФСР и в других районах страны, в том числе в Полесье, из-за осушительных работ в котором, проведенных экспедицией Жилинского, в свое время разгорелась дискуссия о роли болот в питании рек. Однако рациональное решение проблемы осушения болот возможно только при всестороннем и тщательном учете процессов, происходящих в этой специфической экологической системе. Стремясь наверстать упущенное за годы бездействия, мелиораторы увлеклись задачей побыстрее увеличить и ввести в сельскохозяйственный оборот новые осушенные земли. Они «забыли», однако, что их задача заключается не в том, чтобы увеличить площади осушенных земель, а в том, чтобы обеспечить эффективное их использование для получения высоких и устойчивых урожаев. За последние два десятилетия гидрологическая наука успела сделать новые важные выводы, касающиеся водного режима болот и тех изменений в нем, которые происходят при осушении. При одностороннем «осушительном» подходе к мелиорации болот возникает другая опасность — переосушение. Как оказалось во многих случаях, осушенные земли не только не давали ожидаемых урожаев, но верхний 34
переосушенный торфяной слой стал в сухие годы подвергаться ветровой эрозии (выдуванию). Мелиорация (т. е. улучшение водного режима для повышения урожайности сельскохозяйственных культур) требует не просто осушения, а регулирования водного режима, создания оптимального для сельскохозяйственных культур водного режима. Иначе говоря, мелиорация требует осушительно-увлажнительных мероприятий, обеспечивающих сброс излишних вод в многоводные годы и подпитывание в засушливые периоды. При проектировании мелиоративных мероприятий надо, следовательно, не только рассчитывать габариты осушительных каналов и расстояния между ними, но и проектировать будущий водный баланс осушенных земель с таким расчетом, чтобы потребность в воде сельскохозяйственных культур, которыми эти земли будут заняты, была удовлетворена в течение всего вегетационного периода как в многоводные, так и в маловодные сезоны и годы. Это в свою очередь требует регулирования в мелиоративных системах отвода дренажных вод, а при неблагоприятных условиях (засушливые условия)—подпитывания осушаемых земель. Лес сушит равнины ^ . и увлажняет горы •' >, 9 ДИСКУССИИ о влиянии леса на водонос- cv/-, . **i .. ■ ность рек к началу XX столетия окончательно утвердились две точки зрения. Согласно одной из них, лес, замедляя склоновый сток атмосферных осадков, поддерживает высокую водоносность и вырубка его ведет к обмелению рек. Другая спорящая сторона отстаивала противоположную позицию: лес отрицательно влияет на водоносность рек, так как способствует интенсивному испарению выпадающих на земную поверхность атмосферных осадков. Как всегда в любом споре, находились и представители золотой середины. Раз одни утверждают, что лес уменьшает, а другие, что он увеличивает водность рек, то, следовательно, правильнее будет считать, что он не влияет существенно на водный режим рек. В этом зашедшем в тупик научном споре по-новому прозвучал голос Георгия Николаевича Высоцкого, сподвижника 35
и ученика В. В. Докучаева, участника экспедиции по испытанию различных способов и приемов ведения лесного и водного хозяйства в степях России (1892 г.), заложившей известные в истории гидрологии опытные лесомелиоративные участки «Каменная Степь», «Вели- коанадольский» и «Старобельский». Лес сушит равнины и увлажняет горы — так обычно формулируют основной вывод, к которому пришел Высоцкий в результате многолетних исследований гидроклиматической роли см 500 | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 600 4-V- II IV VI VIII X XII II IV VI VIII X XII II IV VI Первый гоя Второй год Трет^л год Рис. 2. Изменение уровня грунтовых вод в лесу и в поле в Воронежской области (по Отоцкому). леса. Он считал, что вследствие усиленной транспира- ции лес на равнинах расходует влаги больше, чем голая или покрытая какой-либо иной растительностью поверхность. В горах же, замедляя стекание талых и дождевых вод, лес благоприятно влияет на водность рек. В качестве подтверждения своих выводов об иссушающей роли леса на равнинах Высоцкий вслед за Отоцким приводил графики колебания уровня грунтовых вод в поле и под пологом леса. Эти графики показывали, что действительно под пологом леса уровни грунтовых вод стоят ниже, чем в прилегающих полях. На основании этого он пришел к выводу, что лес иссушает почву и что теория благотворного действия леса «навеяна народным поверьем, чисто субъективными впечатлениями от леса», создававшими «предвзятость 36
и своего рода массовый гипноз, которому некогда могли противостоять только очень сильные умы». Надежность экспериментальных данных и выводов Г. Н. Высоцкого об иссушающей роли леса позднее подверг серьезному сомнению Г. Ф. Басов в специальном исследовании (1949 г.). Он пришел к заключению, что выводы Отоцкого и Высоцкого ошибочны, так как они не учли ряд факторов, обусловливающих более низкий уровень грунтовых вод в лесу, а именно: геологические и гидрогеологические условия участков, характер рельефа, а также маловодность периода обследования. К этим причинам, как пишет Д. Л. Соколовский в книге «Речной сток» (1968 г.), следует добавить еще одну, едва ли не важнейшую, а именно: изменение под влиянием лесных насаждений водно-физических свойств почв и повышение общей и действующей скважности, способствующей быстрой инфильтрации талых и дождевых вод по корневым ходам и пустотам в глубокие горизонты на питание грунтовых вод. По мнению Соколовского, этот процесс особенно интенсивным бывает в весенние месяцы, в период снеготаяния, т. е. до начала обычно проводившихся в летнее время полевых обследований, что явилось одной из причин установленной Высоцким меньшей влажности лесных почв по сравнению с почвами открытых участков. Хотя Высоцкий и говорил об иссушающей роли леса, но он не делал вывода о том, что лес отрицательно влияет на водность рек. Глубоко усвоив докучаевский географический подход к изучению природы, прогрессивная сущность которого заключалась в требовании рассматривать все ее элементы во взаимосвязи и взаимовлиянии, Высоцкий с более широких позиций подошел к оценке гидроклиматической роли леса. В 1911 г. на съезде лесовладельцев и лесохозяев в связи с обсуждением лесоохранительного закона он сказал: «Лес действительно имеет серьезное гидроклиматическое значение на обширных континентах; он как наиболее сильный испаритель влаги не может не обладать таким значением, но его климатическое влияние преимущественно не местное, а широкопространное». По мнению Высоцкого, европейская часть России представляет собой арену борьбы влажных и относительно холодных морских воздушных масс, поступающих сюда с запада, и сухих масс континентального 37
воздуха, поступающих с востока, со стороны Туранской низменности. Влагоносец Гольфстрим и иссушитель Туран — так называет эти противоборствующие воздушные течения Высоцкий. На исход этой борьбы большое влияние оказывает лес, находящийся на пути влажных морских воздушных масс. Воспринимая влагу, поступающую на территорию Восточно-Европейской равнины главным образом с запада, со стороны Атлантики, лес усиленно испаряет ее, поддерживая влагонасы- щенность воздушных масс, переносимых с северо-западных границ нашей страны в южные просторы сухих степей. Чем больше лесной массив, тем успешнее западный влагоносец сдерживает иссушающее дыхание Турана, препятствуя проникновению его в степные районы Европейской территории России. Отсюда Высоцкий пришел к выводу: лес надо охранять не в степях, где он уже не может оказать существенного влияния на климат и водный режим, а прежде всего на северо-западе страны, откуда главным образом поступает влага. Говоря о том, что прежде наши степи были на севере и на западе обрамлены лесом и что поэтому они были влажнее, урожаи хлебов постояннее, источников и родников было больше, реки были полноводнее, Высоцкий выступал против степной мелиорации в качестве метода охраны вод от истощения. «И вот,— писал он,— в середине прошлого столетия затеяли бороться против бедствий на самом месте наибольшего их проявления; 'затеяли облесить степи наши с целью улучшения их климата, с целью их обводнения». И далее: «Не там нужно особенно бдительно охранять и разводить для рассматриваемой гидроклиматической цели лесные массивы, куда воздушной влаги доносится уже мало, а там, где ее проносится еще много, где есть в почве- грунте избытки влаги, которые сохранять не только бесполезно, но зачастую даже прямо вредно и со стороны местных интересов. Именно за пределами степей, во влажной зоне тайги и особенно в северо-западном крае вместе с соседней с нею Шведско-Германской низменностью, наличность мощной растительности, усиленно испаряющей почвенно-грунтовую влагу, пополняемую обильными осадками, становится для нас с государственной точки зрения в высшей степени важною». 38
Дренаж избыточно увлажненных почв и болот, поскольку он вызовет увеличение продуктивности лесной растительности и в связи с этим повышение испарения за счет сокращения стока, по мнению Высоцкого, должен быть, с гидроклиматической точки зрения, весьма полезным и потому поощряемым. В этой позиции Высоцкого нельзя не заметить ряда логических противоречий. Одно из них заключается в противоречивой оценке местной роли леса. С одной стороны, он признает за лесом роль «насоса», усиленного испарителя влаги, с другой — он говорит о ничтожном местном значении леса. Неясно также, почему леса северо-запада европейской части являются заслоном для иссушителя Турана. Ведь прежде чем достичь северо-запада, сухие воздушные массы, поступающие на европейскую часть со стороны Туранской низменности, должны пересечь все степи? Логичнее было бы сказать, что заслон «иссушителю» должен быть поставлен где-то поближе — скажем, между Мугоджарами и Каспием, там, где он только что вступает на европейскую часть. Надо отметить, что Высоцкий сам понимал некоторую противоречивость своих суждений в вопросе о гидроклиматической роли леса. В одной из последних своих работ, на склоне лет, он писал: «Что же касается леса, то его роль до сих пор не вполне общепризнана. Все предыдущие данные (кроме данных об усиленной конденсации и задержке влаги от поверхностного стока в горах и данных о наносах снега на опушках и полосах) говорят за то, что под лесом запасы воды должны быть ниже, чем под безлесными площадями; следовательно, и питание водных источников должно быть менее обильным. Однако наблюдения более поверхностные и общепризнанные показывают как будто бы обратное, то есть обезлесение территории вызывает сокращение меженного питания рек, иссякание многих источников и ручьев». Какого-то звена нам, видимо, не достает, чтобы преодолеть это противоречие, говорил Высоцкий. Он считал, что разрешить это противоречие можно путем постановки широких экспериментальных исследований и ратовал за создание для этой цели специальных ле- соводных (как он их называл) или лесогидрологиче- ских станций. 39
В статье «Об учреждении лесоводных станций» (1913 г.) он писал: «Сколько миллионов десятин леса исчезло до наших дней с тех пор, когда впервые был выдвинут вопрос о влиянии леса на водный режим и климат страны, когда впервые стали ссылаться на убедительные (особенно для сторонников благотворного влияния леса) показания старожилов... Но почему они, сознавая все-таки значение точных цифровых данных, не позаботились, чтобы такими данными могли располагать их потомки? Неужели же и мы останемся верными этим традициям и на склоне лет своих будем шепелявить внукам сказки о тех остатках былого, которые нам довелось еще видеть собственными глазами, будем знакомить нх с нашими полузабытыми «впечатлениями», не давая реальных цифровых величин для точного учета происшедших изменений». Этим идеям Высоцкого до Великой Октябрьской социалистической революции так и не удалось осуществиться. Только после революции, когда воды и недра стали принадлежать народу, широко развернулись исследования природных ресурсов, в том числе лесных и водных богатств. На созданной в нашей стране сети гидрологических постов, станций, обсерваторий были организованы систематические наблюдения за режимом и балансом вод и его изменением под влиянием хозяйственной деятельности — вырубкн лесов и лесовозобновления, распашки, орошения и осушения земель, урбанизации и других видов деятельности человека. Особенно широко развернулись исследования по гидрологии леса в Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории', носящей ныне имя В. А. Урываева — инициатора и организатора экспериментальных воднобалансовых исследований, директора Государственного гидрологического института в 1942— 1968 гг. В районе озера Валдай были выбраны небольшие экспериментальные бассейны (Таежный лог, Усадь- евский лог и др.) с разной степенью залесенности, на которых организованы детальные систематические наблюдения за стоком, осадками, испарением, грунтовыми и почвенными водами (см. вкладку). На одном из безлесных логов (Синяя Гнилка) н на 1 В 1981 г. лаборатория преобразована в Валдайский филиал Государственного ордена Трудового Красного Знамени гидрологического института. 40
стоковой площадке Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории произведены лесопосадки для изучения того, как изменяется водный режим по мере лесовозобновления. Аналогичные экспериментальные исследования по инициативе и под руководством Государственного гидрологического института были организованы на Придеснянской, Камен- но-Степной, Великоанадольской и других воднобалансовых (стоковых) станциях. Учитывая, что влияние леса на водообмен может проявляться по-разному в годы различной водности и что- при этом должно изучаться влияние других природных факторов, экспериментальные исследования на Валдае и в других географических зонах были рассчитаны на много лет. Организованные в 30—40-х годах они, эти уникальные исследования, ведутся по настоящее время. В процессе организации и проведения экспериментальных исследований совершенствовались применявшиеся ранее и в значительной мере создавались новые- оригинальные методы и технические устройства, необходимые для получения надежных и объективных результатов. Подобного рода многолетних и в научно-методическом отношении стоящих на высоком уровне исследований, без преувеличения можно сказать, нет ни в одной стране в мире. Полученные результаты наблюдений и исследований на воднобалансовых станциях позволили пролить свет на многие стороны проблемы гидроклиматической роли леса. Все наши современные сведения о влиянии различных пород леса, вырубки лесов и лесовозобновления на режим, баланс и качество вод опираются именно* на результаты исследований, проведенных в Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории и на других воднобалансовых станциях. Однако следует с сожалением отметить, что до настоящего времени не проведены крупномасштабные экспериментальные исследования с целью оценки изменения режима и баланса вод после вырубки леса.
В способности почвы поглощать воду — ключ к разгадке ОВОрЯ об изменении климата и водного режима под влиянием вырубки лесов, мы допускали, что лес влияет однозначно на климат и воды. Принимали априори, что под влиянием вырубки лесов ухудшается климат, а вместе с ним изменяется и водный режим, реки мелеют, уменьшается их водность. Однако в вопросе оценки возможного изменения климата под влиянием вырубки леса дело обстояло несколько иначе, чем в отношении оценки влияния леса на водоносность рек. Выводы, касающиеся изменения климата, можно было проверить уже в прошлом веке, так как метеорологические наблюдения начались значительно раньше, чем гидрологические. Эти наблюдения показывали, что в районах интенсивного лесоистребле- ния, например в Западной Европе, не было одностороннего уменьшения осадков или изменения температуры воздуха. По мере увеличения длительности метеорологических наблюдений все отчетливее подтверждался вывод Брюкнера о цикличности колебания климата. Засушливые циклы сменяются периодами с обильными осадками, холодные годы — более теплыми. Поскольку реки являются продуктом климата, их водоносность испытывает те же циклические колебания. Вот что пишет по этому поводу в «Трудах экспедиции для исследования источников главных рек Европейской России» один из ее участников Е. А. Гейнц в статье «Водоносность бассейна Верхней Оки в связи с осадками» (1903 г.), анализируя многолетний ход осадков: «При всевозможнейших колебаниях и отклонениях осадков от нормальных незаметно за все 38 лет ни прогрессивного уменьшения, ни прогрессивного увеличения количества осадков. А поэтому если и замечается прогрессивное уменьшение количества воды, протекающей в некоторых реках, о котором говорят так настойчиво в последнее время, то это нужно приписать ■или другим причинам, связанным с изменением условий стока атмосферных вод, с уменьшением, может быть, уровня грунтовых вод, изменениями рельефа и т. п., или 42
считать это явление не прогрессивным, а лишь частью периодического в связи с периодическими колебаниями осадков» (с. 36). Такой вывод, основанный на данных наблюдений, как бы «развязывал» два вопроса, связанные с оценкой влияния леса на климат и на водоносность рек. Одним из первых мысль о том, что не следует обмеление рек связывать обязательно с ухудшением климата, высказал А. А. Измаильский еще в конце XIX в. На основании многолетних наблюдений за влажностью почвы в ряде публикаций — «Как высохла наша степь» (1893 г.), «Обл'есение и обводнение степей России» (1892 г.) и др.— он пришел к следующему выводу: «В ряду причин, обусловивших обеднение наших степей водою, на первый план мы должны поставить не изменение климата данной местности, а изменение характера поверхности почвы» (Измаильский А. А., 1949, с. 29). Развивая эту мысль, он говорит, что нет основания прибегать к гипотезе об изменении климата в крае, чтобы объяснить обеднение последнего водами: «Важно не то количество влаги, которое выпадает в данной местности в виде атмосферных осадков, а то количество этих осадков, которое успевает всасываться почвою» (с. 71). Дело, следовательно, не в изменении климата. Он может и не меняться, но изменилась поверхность бассейна — изменились условия впитывания атмосферных осадков в почву и вместе с этим изменился весь водный режим. Если инфильтрационная способность почвы улучшилась в результате осуществления тех или иных мероприятий (например, вырубки леса, распашки целины и др.) на водосборе, то воды станет стекать меньше, больше ее пойдет в почву, на пополнение запасов почвенных и грунтовых вод. Это в свою очередь положительно отразится на водоносности рек, увеличит их питание в межень. Если же в результате хозяйственной деятельности в бассейне реки инфильтрационная способность почв ухудшится (например, в результате уплотнения при неумеренном выпасе скота), то это повлечет за собой увеличение паводочного стока и уменьшение питания грунтовых вод. Свою мысль Измаильский подтвердил следующими данными об инфильтрационной способности лесных и степных почв. По его опытам, при выпадении 52,6 мм 43
осадков лесная почва, верхний ее слой (36 см), впитала 35,5 мм и 17 мм пошло на поверхностный сток, испарение, транспирацию и просачивание влаги глубже 36 см. Степная почва (залежь) при том же количестве осадков впитала 10,7 мм, 41,9 мм пошло на сток, испарение и другие виды расхода влаги. На основании большого числа подобных опытов Измаильский выдвинул следующие положения: «Влажность почвы зависит от вида и строения поверхности почвы едва ли не больше, чем от количества атмосферных осадков. Увеличение запасов влаги в почве зависит главным образом: а) от условий, затрудняющих сток воды с поверхности почвы; б) от условий, способствующих проникновению этой влаги внутрь почвы; в) от условий, защищающих поверхность почвы от высыхания». При благоприятном сочетании указанных условий уровень грунтовых вод должен быть значительно выше, чем при неблагоприятном. Может быть, наиболее ярким примером, показывающим, что совсем не обязательно связывать между собою изменения климата и изменение водоносности рек, является грандиозный эксперимент, осуществленный в наши дни. В 50-х годах в нашей стране распаханы огромные площади целинных и залежных земель Казахстана, Западной Сибири и Предгорного Алтая. Это привело к существенному изменению водно-физических свойств почвенного покрова, что, несомненно, оказало определенное влияние на условия стока талых и дождевых вод и в конечном счете на водоносность рек, бассейны которых подверглись распашке. Однако при изучении влияния распашки и сопровождавших ее агротехнических мероприятий на режим рек этот вопрос не ставился в какую-либо связь с изменением климата. Выводы Измаильского о важном влиянии на режим стока характера почвенного покрова в наши дни явились основой ряда агротехнических мероприятий. Они нашли развитие во многих работах, в особенности в работах М. И. Львовича. Опираясь на них, Львович, в частности, дал прогноз о значительном уменьшении стока в бассейне Дона и других рек степной зоны ETC под влиянием планировавшихся в 50-е годы агролесомелиоративных и агротехнических мероприятий. 44
. :г, ш .ч. .'.'ДО.: Лес защищает поля Aj. - ™ -ПРОШЛОМ человек относился к природе ■"t-V Sj,-: •■-■/^ •- .'?•- ■'-." преимущественно потребительски, стремясь побольше взять от нее, не особенно задумываясь о последствиях. Природные ресурсы еще совсем недавно представлялись неисчерпаемыми. За длительный период такого беззаботного отношения к природе многие ее ресурсы поистощились. Все труднее и дороже стали обходиться их добыча и транспортировка. В наш век — век технического прогресса,— когда возможности воздействия человека на природу неизмеримо возросли и все явственнее стало «просвечивать дно» в казавшихся бездонными запасах угля, нефти, воды, леса, все настойчивее звучат голоса о защите природы, о рациональном использовании, охране и возобновлении ее ресурсов. Наиболее эффективно и в широком масштабе эти мероприятия осуществляются в Советском Союзе. Это и понятно. Ведь леса, воды, недра у нас принадлежат народу, и они должны по- хозяйски — рачительно использоваться в интересах ныне живущего и будущих поколений. Использование лесных богатств в нашей стране приобретает все более плановый характер. Лесное хозяйство стремится вести дело сбалансированно: не только вырубать лес, но и компенсировать его убыль, расширяя лесовосстановительные работы, в том числе в степных районах, где леса давно поредели. Начало степному лесоразведению, как известно, было положено еще В. В. Докучаевым в 90-х годах прошлого века в Каменной Степи. Здесь и поныне сохранились лесные полосы, посаженные и взращенные экспедицией Докучаева, представляющие уникальный экспериментальный полигон для изучения эффективности лесомелиоративных мероприятий. Одной из самых серьезных попыток использования лесных насаждений для улучшения природы степей был план преобразования природы, провозглашенный в нашей стране в начале 50-х годов. Его сущность, как известно, заключалась в том, чтобы с помощью лесоразведения — создания системы государственных и кол- 45
хозно-совхозных полезащитных лесных полос — оградить земли степной и лесостепной зоны европейской части СССР от оскудения, от периодически и все чаще повторяющихся здесь засух и суховеев. Осуществление этого плана предусматривало также восстановление лесов на значительной части степных районов. В связи с новизной замысла, а главное» с большим размахом запланированных работ по полезащитному лесоразведению появилось немало исследований, посвященных изучению гидрометеорологической роли и эффективности леса и лесных полос: их ветрозащитного действия, влияния на водный баланс сельскохозяйственных полей и формирование микроклимата межполосных оазисов и ряда других воздействий на природные условия. Исследования и расчеты показывали, что создание системы полезащитных лесных полос существенно уменьшает скорость ветра, способствует уменьшению продуктивного испарения, вызывает увеличение снегозапасов на полях и запасов влаги в почве, что в конечном счете обеспечивает заметную прибавку урожая. Вспоминая о плане полезащитного разведения, мы не имеем в виду останавливаться на механизме влияния лесных полос на гидрометеорологический режим и на их экономической эффективности для подъема урожайности. Это особая тема, и мы отсылаем интересующихся этой проблемой к обстоятельному исследованию А. Р. Константинова и Л. Р. Струзера «Лесные полосы и урожай» (1974 г.). Нас интересует другой вопрос: влияние лесных полос на водный режим рек и почв. Создание полезащитных лесных полос, хотя и немного, но все же увеличивает залесенность речных бассейнов и, следовательно, является мерой, противоположной по своим последствиям вырубке лесов. В сущности, это лесовозобновление. Естественно, что разработка и начатое осуществление грандиозного лесомелиоративного плана в степях вновь привлекли внимание ученых к проблеме гидрологической роли леса, вызвали оживление дискуссии, несколько затихшей в последние десятилетия. Возникновению новой острой дискуссии в значительной степени способствовала публикация в 1950 г. известным гидрологом М. И. Львовичем работы «Гидрометеорологическое действие лесных полос и принципы 46
их размещения». В этой работе Львович высказал ряд спорных идей, касающихся возможного влияния лесных полос на водный баланс межполосных полей и режим речного стока. Рассматривая влияние лесных полос на водный режим системы лесная полоса — сельскохозяйственное поле, Львович пришел к выводу, что лесные полосы будут способствовать перехвату части стока и перемещению задержанной ими воды на поля. Лесные полосы, говорит он, «за счет уменьшения (выделено нами.— А. С.) поверхностного стока по крайней мере удваивают количество воды на полях» (с. 32). Обосновывая этот тезис, имеющий важное практическое значение для оценки водорегулирующей роли лесных полос, Львович в качестве механизма, с помощью которого вода, задержанная лесными полосами, будет перемещаться на поля, выдвинул предположение об усилении «внутрипочвенного стока» (т. е. перемещении свободной гравитационной воды по относительному водоупору в почвенном слое под влиянием напорного градиента). По мере освоения травопольных севооборотов, распространения и роста полезащитных лесонасаждений, пишет он, «внутрипочвенный сток в степных районах будет усиливаться и приобретать все большее значение (выделено нами.— А. С.) в качестве фактора распространения влаги на поля» (с. 36). Высказанные Львовичем суждения о большой роли внутрипочвенного стока для обоснования лесомелиоративных мероприятий в степи встретило со стороны ряда гидрологов, гидрогеологов, почвоведов и других специалистов серьезные возражения. Не меньшие возражения вызвал вывод Львовича о существенном уменьшении речного стока под влиянием лесных полос. Он следовал непосредственно из предыдущего. Поскольку лесные полосы будут способствовать задержанию поверхностного стока и переводу его во внутрипочвенный сток, а последний, перемещаясь на поля, будет расходоваться на повышенную транспирацию сельскохозяйственных растений, Львович неизбежно должен был прийти и пришел к выводу, что осуществление плана лесонасаждений в степи повлечет за собой уменьшение поверхностного стока и водоносности рек. Хотя это уменьшение частично компенсируется увеличением подземного питания рек, тем не менее суммарный сток (поверхностный плюс подземный) в ре- 4?
зультате создания полезащитных лесных полос должен уменьшиться. Распространяя этот свой вывод на бассейны Дона, Южного Буга, Оки и других рек степной зоны, которые по плану должны быть охвачены лесомелиоративными мероприятиями, Львович дал прогноз изменения их годового стока, согласно которому через каких-нибудь 10—15 лет после осуществления плана лесонасаждений, т. е. примерно к 1975—1980 гг., сток ■уменьшится на 15—20% и даже 40%. Положения, высказанные Львовичем, о внутрипоч- .венном стоке и его влиянии на режим рек и почв, не только вносили изменение в теоретические представления о движении воды в почвенно-грунтовой толще, но и приводили к недостаточно обоснованным выводам и практическим рекомендациям (например, относитель- .но увеличения ширины лесных полос, что неизбежно было бы связано с изъятием дополнительных площадей лз сельскохозяйственного оборота). Учитывая сложность и важность проблемы, Государственный гидрологический институт счел необходимым провести специальную ■сессию Ученого совета с приглашением на нее многих видных ученых и специалистов. Такая сессия состоялась в Ленинграде 11—12 февраля 1954 г. В ней приняли участие представители 33 научно-исследовательских и проектных организаций и в их числе сторонники положительного и отрицательного влияния леса на сток. Результаты дискуссии опубликованы в книге «О внут- рипочвенном стоке и его роли в гидрологическом режиме рек и почв» (Гидрометеоиздат, 1955). С основным докладом «К вопросу о так называемом «внутрипочвенном стоке» и его роли в гидрологическом режиме почв и рек» выступил профессор Б. И. Куделин (Московский государственный университет). Являясь крупным специалистом в области гидрогеологии, Куделин высказал отрицательное отношение к идее существования и тем более усиления внутрипоч- венного стока. Он справедливо подчеркивал, что при малых уклонах склонов нет такой силы, которая заставила бы воду перемещаться горизонтально внутри почвенного слоя. В заключение доклада Куделин сформулировал вывод: «всестороннее рассмотрение проблемы показало, что идея о большой роли внутрипочвенного стока вгид- 48
„«логическом режиме почв и рек не находит подтверж- «я ни в экспериментальных исследованиях, ни в теоретических предпосылках, ни в гидрогеологических фактах. Эту идею следует считать ошибочной!» (выделено не нами.—Л. С). Более того, оп отметил, что если бы в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения «внутрипочвенныи сток существовал, то это было бы не полезное, а вредное для сельского хозяйства явление, с которым (если бы оно существовало) следовало бы бороться... Способствуя выщелачиванию и выносу питательных солей из почвы, интенсивный внутрипочвенныи сток, действуя систематически из года в год и усиливаясь с осуществлением мероприятий, связанных с введением травопольной системы земледелия, неминуемо приводил бы к прогрессивному падению плодородия почв». В ходе дискуссии острота постановки проблемы «внутрипочвенного стока» и выводы Куделина были несколько «смягчены». Ряд ученых высказался за сохранение понятия «внутрипочвенныи сток», во всяком случае применительно к зоне избыточного увлажнения, где он сливается с грунтовым стоком. В то же время в решении Ученого совета было отмечено, что «Большое значение внутрипочвенного стока в питании рек, формировании речных паводков и водном балансе речных бассейнов данными наблюдений не доказано и теоретически не обосновано». Что касается значительного уменьшения стока Дона, Оки и других рек степной зоны под влиянием лесных полос, то этот вывод представлялся сомнительным и не получил поддержки, так как даже полное прекращение стока с лесных полос (занимающих 3—5% площади водосбора) не могло бы повлечь за собой столь значительного изменения годового стока рек, как это предполагал Львович. Если обратиться к наблюдениям за стоком Дона, ики и других степных рек, ведущимся непрерывно вот уже около 80—100 лет, то они показывают, что сток их практически не изменился вплоть до наших дней. ma60"™ объем стока в отдельные годы несколько уменьшался, то это вызвано не влиянием лесных полос, троительством прудов и водохранилищ, забором во- нт»™-Я ВОдоснабжения, орошения и других нужд. Ос- ивнои причиной уменьшения стока в наши дни, напри- 4 4694 49
мер, Дона, как теперь совершенно ясно, явились не агролесомелиоративные мероприятия, а безвозвратные потери в результате регулирования его стока (Цимлянское водохранилище) и использования его на орошение. _ Все дело в методе * СВЯЗИ с проектированием и осуществлением в 50-х годах лесовосста- новительных работ (посадка лесных полезащитных полос) в степной зоне параллельно с Львовичем, который пришел к выводу о значительном снижении стока в результате создания лесных полос, изучением влияния леса и лесных полос на речной сток занимались другие ученые и в их числе А. П. Бочков, В. В. Рахманов, Л. М. Сидоркина. Выводы этих ученых были прямо противоположными выводам Львовича и в общем виде сводились к тому, что лес увеличивает годовой сток рек. По прогнозу Бочкова и его единомышленников, Дон и другие реки степной зоны должны при лесовозобновлении увеличить свою водоносность, в то время как по прогнозу Львовича они должны были «обмелеть». В связи с рассматриваемой проблемой и существующими принципиальными расхождениями в выводах различных ученых, естественно, возникает вопрос об объективности и надежности методов исследований, которыми они пользуются. Что касается исследований Львовича, то выше уже был высказан ряд критических замечаний в отношении метода и полученных результатов. Теперь следует проанализировать основные методические приемы, которыми пользовались «противники» взглядов Львовича. Метод, которым пользовались Бочков, Рахманов, Сидоркина, примерно один. Он заключается в том, что из числа степных и лесостепных рек европейской части СССР, для которых имелись достаточно надежные многолетние ряды наблюдений за стоком, авторы отбирали такие, бассейны которых характеризовались различной степенью залесенности (от безлесных до полностью покрытых лесом), и устанавливали корреляционные зависимости нормы годового стока (среднего за многолетний период) от степени покрытости водо- 50
сбора лесом. При этом предполагалось, что другие факторы, влияющие на формирование стока (климатические условия, рельеф, почвогрунты и др.)- в рассматриваемых речных бассейнах приблизительно одинаковы. Бочков при установлении корреляционных связей между стоком и степенью залесенности одновременно учитывал количество атмосферных осадков (годовую сумму), что, по его мнению, устраняло сомнение в неодно» родности климатических условий в сравниваемых бассейнах. Поскольку выводы указанных исследователей однозначны— лес увеличивает сток, а методический прием, примененный Бочковым, совершеннее, остановимся вначале на его работе. Бочков, подвергнув анализу многолетние ряды наблюдений за осадками и стоком на 92 водосборах рек лесостепной и степной зон с различной степенью залесенности, установил корреляционную зависимость годового стока от суммы осадков и лесистости водосбора. Если кратко интерпретировать содержание установленной зависимости, то оно сводится к тому, что, например, при выпадении за год в среднем 300 мм осадков увеличение лесистости от 0 всего до 10% приводит к увеличению годового стока от 36 до 54 мм, т. е. на 50%- Это означает, что при увеличении залесенности на 1% сток по всему водосбору должен увеличиться на 6%. В то же время, поскольку на 90% площади водосбора условия стока остаются неизменными, увеличение слоя стока в пределах части водосбора, занятой лесом (10%), должно достигнуть 600%' Аналогичным образом при выпадении за год в среднем 550 мм осадков увеличение лесистости на 10% должно приводить к увеличению стока от 132 до 160 мм, или на 21%, а в пределах лесной части водосбора почти на 250%. Таким образом, по Бочкову, сток интенсивнее всего увеличивается при малой облесенности и относительно небольшой годовой сумме осадков. Это в свою очередь означает, что именно в степной части облесение высоко эффективно для увеличения речного стока. К аналогичным выводам пришла Сидоркина, проанализировавшая сток 18 рек в лесной и степной зонах с различной степенью залесенности, но с близкими, как она говорит, прочими природными условиями. Каких- либо серьезных доказательств равенства прочих уело-
вий Сидоркина, как, впрочем, и другие исследователи, пользующиеся методом сравнения, не приводит. По ее данным, величина стока более облесенных бассейнов выше по сравнению с величиной стока менее облесенных (за тот же период наблюдений) на 10—20% в лесной зоне и на 20—40% в степной. Рахманов тоже пользовался методом сравнения, но, в отличие от Сидоркиной и Бочкова, он на основании исследований пришел к выводу, что под влиянием леса мм ^ _____^ ,_т__^_^_, 550мм О 20 40 60% Лесистость водосборов Рис. 3. Зависимость годового стока от суммы годовых осадков и лесистости водосбора (по Бочкову). сток увеличивается не прогрессивно, а по линейному закону, прямо пропорционально залесенности, и обусловлено это главным образом повышением осадков над лесными площадями вследствие повышенной конденсации атмосферной влаги при прохождении воздушных масс над лесом. Выводы А. П. Бочкова, Л. М. Сидоркиной, В. В. Рахманова и других исследователей были поддержаны такими видными учеными нашего времени, как А. А. Молчанов и Д. Л. Соколовский. В книге «Речной сток» (1968 г.), выдержавшей три издания и получившей ши-. рокое признание, Соколовский пишет: «А. А. Молчанов 52
на основании произведенного сравнительного анализа данных по 88 парам речных бассейнов с различной степенью облесенности пришел к выводу, что годовой сток рек с облесенных бассейнов в 50% случаев оказался выше, чем с малооблесенных», и что в основном «подтвердились взгляды В. В. Рахманова, А. П. Бочкова, Д. Л. Соколовского и А. Д. Дубаха об увеличении стока под влиянием леса». На этом, казалось бы, можно было поставить точку, посчитав, таким образом, многолетний спор о влиянии леса на речной сток законченным в пользу сторонников положительного влияния леса на водоносность рек. И все же точку ставить рано, прежде всего потому, что примененный указанными исследователями метод сравнения в научном отношении далеко не безупречен. Он вызывает серьезные замечания и определенные возражения. Между тем несомненно, что метод исследования в науке играет первостепенное значение. От правильности метода во многом, если не полностью, зависит объективность, а следовательно обоснованность и надежность выводов. Метод в науке А. И. Герцен справедливо называл эмбриологией истины. В изучении оценки гидроклиматической роли леса метод исследования приобретает особенное значение. Метод сравнения, примененный Бочковым и другими учеными, предусматривал подбор пары бассейнов, различающихся «только по степени залесенности» при прочих одинаковых условиях. Однако сделать это, как известно, очень трудно, так как в большинстве случаев залесенный водосбор отличается от безлесного или ма- лозалесенного рельефом, типами почв, расположением уровня грунтовых вод и другими факторами. При всей осторожности применения метода сравнения неизбежно на поверку оказывается, что более залесенные бассейны расположены несколько севернее (ближе к лесной зоне), а менее залесенные — немного южнее (ближе к лесостепной и степной зонам). Особенно это касается бассейнов значительных размеров: в лесной зоне нет больших безлесных бассейнов, а в степной — залесенных. Таким образом, полученные зависимости отражали влияние не леса в чистом виде, а зональных изменений всего комплекса природных условий.
Ненадежность метода подтверждается и выводами Бочкова. Львович в работе «Человек и воды», детально проанализировав исследования, выполненные Бочковым методом сравнения, так резюмирует свое суждение о его выводах, касающихся влияния леса на годовой сток: «Все же время от времени появляются произведения, в которых цепочка ошибочных предпосылок приводит к столь же ошибочным выводам, дающим неверное представление о научном и практическом состоянии проблемы антропогенных изменений водного баланса и речного стока... Полное отсутствие какого-либо смысла в методе, примененном указанным автором, было нами доказано с предельной ясностью; совершенно очевидна научная и практическая бессодержательность полученных им выводов» (с. 459). В этом суждении, несомненно, есть значительная доля правды, хотя оно и высказано, может быть, в слишком резкой форме. Учитывая постоянные сомнения относительно равенства прочих условий (кроме степени залесенности), при применении метода сравнения для оценки влияния леса на водоносность рек прибегают к приему, который позволяет в какой-то мере избавиться от недостатка метода. Для этого, прежде чем анализировать зависимость годового стока рек от степени залесенности, районируют территорию, т. е. выделяют районы с более или менее однородными физико-географическими условиями (рельефом, почвогрунтами и т. д.), и рассматривают влияние леса на сток не вообще, а в пределах каждого такого «однородного» района в отдельности. Слово «однородного» нами заключено в кавычки, так как объективные критерии однородности установить весьма затруднительно и районирование каждый автор производит по своему усмотрению, с большой долей субъективности. Метод сравнения с использованием районирования применяет в своих исследованиях, например, П. Ф. Ид- зон (1975 г.). Подбирая и сравнивая между собою пары бассейнов в пределах выделенных районов, существенно отличающихся по степени залесенности, Идзон пришел к выводу, что лес влияет на годовой сток не однозначно, а различно, в каждом выделенном районе по-* 54
особому. В одних районах — в большей части сравниваемых между собой пар бассейнов, отличающихся по степени залесенности,— годовой сток более залесенных бассейнов выше, чем менее залесенных, в других—наоборот. При этом в пределах каждого выделенного района встречаются бассейны, в которых лес влияет положительно— увеличивает годовой сток, и бассейны, в которых лес влияет отрицательно — уменьшает годовой сток. Существенным недостатком этого метода является, как отмечено выше, отсутствие объективных признаков районирования. Если в одних бассейнах лес увеличивает сток, а в других уменьшает, то, очевидно, должны быть бассейны, в которых лес не влияет на сток. О недостатке метода говорит и вывод Идзона о том, что лес может и уменьшать и увеличивать годовой сток, однако неизвестно, почему это происходит в природе. Если исследования не дают ответа на вопрос почему, это уже не наука. Такими выводами практически воспользоваться нельзя. Наряду с методом сравнения разработаны и применяются в гидрологии и другие, более строгие методы исследования. Широкое распространение в последние годы получил метод водного баланса, использование которого предполагает изучение и измерение или косвенный расчет в избранных бассейнах всех элементов, определяющих баланс: атмосферных осадков, испарения, стока, изменения уровня грунтовых вод и вод в зоне аэрации (выше уровня грунтовых вод). Конечно, такой современный научный, строго физический подход к проблеме имеет неоспоримые преимущества перед методом сравнения. Он позволяет не только определять, как влияет лес на водоносность рек, но и объяснить, почему это происходит. Однако на пути применения этого метода еще много трудностей, заключающихся в недостаточно высокой точности измерения и расчета отдельных элементов водного баланса. Начать с того, что, казалось бы, самый простой его элемент — атмосферные осадки — измеряется осадкомерными приборами все еще весьма несовершенно. Часть осадков теряется в результате смачивания стенок осадкомера, испарения воды в период между измерениями и ветрового выдувания (особенно снега). Хотя осадки измеряются уже сотни лет, нет прибо- 55
pa, позволяющего измерить их истинную величину. Для того чтобы приблизиться к ней, в измерения вводят поправки, значения которых достигают 10, 25, 50% и более. Особенно велики такие поправки для северных районов СССР, где значительная часть годовых осадков выпадает в виде снега. Еще сложнее дело обстоит с измерением испарения с поверхности бассейна, покрытого лесом. В сущности, наука до сих пор не располагает методами непосредственного измерения этого элемента водного баланса. Поэтому при изучении водного баланса величину испарения рассчитывают косвенными методами, опираясь на измерение элементов теплового баланса земной поверхности (прихода и расхода солнечного тепла). Весьма сложной и трудоемкой задачей является определение изменений запасов воды в зоне аэрации, запасов грунтовых и поверхностных вод и др. Несмотря на сложность метода водного баланса, он все шире применяется в гидрологических исследованиях. По мере накопления опыта и совершенствования приборов точность измерения и расчета элементов водного баланса непрерывно повышается, выводы становятся более надежными. Вероятно, именно на пути применения этого метода можно ожидать наибольшего успеха. Тайна Таежного лога ЯЧИНЯЯ с 30-х годов в изучении гидрологической роли леса все большее значение приобретают экспериментальные исследования в специальных полевых лабораториях — на стоковых или воднобалансовых станциях, где наблюдения за стоком в сравниваемых бассейнах ведутся в небольших логах, расположенных в непосредственной близости друг к другу. В этом случае сомнения в том, что климатические условия сравниваемых бассейнов различны, а природная зональность не учтена, естественно, отпадают. Влияние леса на водный режим здесь выступает в более чистом виде. Экспериментальные исследования на водосборах с разной лесопокрытостью были организованы на ряде станций. Первые такие исследования были организованы на базе Валдайской научно-иссле-. 56
довательской гидрологической лаборатории, в двух бассейнах, один из которых (Таежный лог) почти полностью (98%) занят густым хвойным лесом, а другой (Усадьевский лог) практически безлесный. Для изучения влияния на водный режим лесовозобновления в безлесном бассейне небольшого лога (Синяя Гнилка) был посажен сосновый лес. Более четверти века велись параллельные наблюдения за стоком этих логов. Каковы же долгожданные результаты? Средний годовой сток лесного Таежного лога оказался почти на 25% меньше стока безлесного Усадьев- ского лога (230 и 300 мм). Сток лога Синяя Гнилка по мере лесовозобновления непрерывно уменьшался. Поскольку в равенстве климатических условий этих близко расположенных логов не было никаких сомнений, напрашивался вывод: лес уменьшает сток и, следовательно, испаряет влаги больше, чем открытая безлесная поверхность. Казалось, вопрос, который дискутировался многие десятки лет, решен не в пользу сторонников положительного влияния леса на водоносность рек. Однако ученые еще и еще раз анализируют материалы Валдайского и других аналогичных полевых экспериментов. И вновь приходят к выводу: нет, и по этим данным нельзя надежно сказать, как влияет лес на водоносность рек. В чем же дело? К сожалению, и в данном случае условия стока сравниваемых опытных бассейнов отличаются не только степенью залесенности. Есть еще один важный фактор, определяющий условия стока талых и дождевых вод. Это характер почвогрунтов, слагающих поверхность бассейна. О большом значении характера почвенного покрова и его влиянии на сток говорилось выше. Если почва песчаная, хорошо фильтрующая влагу, то осадки просачиваются вглубь и поверхностный сток будет небольшим. При тех же самых осадках, выпавших на суглинистую, плохо фильтрующую почву, сток будет больше. Изучение почвогрунтов в бассейнах логов Таежного и Усадьевского показало, что инфильтрационные свойства их существенно различаются: в Усадьевском (безлесном) логу почвы преимущественно суглинистые, а в Таежном — песчаные. При высокой инфильтрационной способности почв Таежного лога часть осадков, выпадающих на его по- С7
верхность, просачивается вглубь до уровня грунтовых вод и затем стекает подземным путем, минуя измерительное сооружение (водослив), установленное в русле лога для учета стока. Следовательно, бассейн Таежного лога незамкнутый. А если это так, то из сравнения стока двух логов нельзя сделать вывод, что лес увеличивает испарение, уменьшая таким образом сток. Для выяснения этого необходимы детальные исследования всего водного баланса этих логов, включая осадки, сток, испарение, режим подземных вод. Такие исследования были проведены, и оказалось, что полный сток Таежного лога (включая воду, которая фильтруется в грунт и не учитывается измерительным устройством) не меньше стока Усадьевского лога. Практически суммарный (поверхностный подземный) сток и другие элементы водного баланса близки друг к другу. Многолетние наблюдения показали следующее: водный баланс Таежного лога — осадки 840 мм, сток 330 мм, испарение 510 мм, а Усадьевского лога соответственно— 800, 300 и 500 мм в среднем за год. Одновременно было установлено, что в лесу атмосферных осадков выпадает несколько больше, чем в открытой безлесной местности. Теперь уже можно сделать совсем другой вывод: лес почти не влияет на сток или немного увеличивает его, и основной причиной этого является большее количество осадков. При этом очень важно отметить, что увеличивается не поверхностный, а подземный сток. Около 100 мм (330—230=100) поглощается почвогрун- тами бассейна Таежного лога'. Испарение же с лесного и безлесного бассейнов оказалось практически одинаковым. Подобных материалов экспериментальных исследований, подтверждающих факт снижения поверхностного стока в малых залесенных бассейнах и на стоковых площадках, можно было бы привести много. Ну а как же результаты, полученные в Таежном и Усадьевском логах, согласуются с данными эксперимента в бассейне Синяя Гнилка, где по мере лесовозобновления сток непрерывно уменьшался в течение 1 230 мм — фактический сток, измеренный с помощью водослива, 330 мм — сток, вычисленный по уравнению водного баланса (осадки минус испарение). 58
20 лет? Не противоречит ли это выводам, полученным по данным водного баланса для бассейна Таежного лога? Детальные исследования водного баланса в бассейне Синяя Гнилка показали: нет, не противоречит. По мере лесовозобновления в бассейне Синяя Гнилка поверхностный сток уменьшался и соответственно увеличивался подземный. Перевод значительной доли поверхностного стока в устойчивый подземный сток — и есть разгадка гидрологической роли леса и тайны Таежного лога. Регулятор стока Я | • j с изучением влияния леса на изменение водоносности рек в многолетнем разрезе большой научный и практический интерес представляет выявление роли леса в сезонном регулировании стока. Водоносность рек и степень облесенности бассейнов изменяются параллельно в зависимости от географической широты местности, и от этого трудно избавиться при применении метода сравнения. Неизмеримо более убедительными были бы результаты наблюдений за стоком в водном бассейне при разной степени его зале- сенности. Но, к сожалению, значительные изменения в залесенности речных бассейнов произошли главным образом в прошлом веке, до начала систематических наблюдений за водным режимом рек. Найти такие речные бассейны, в которых степень залесенности за период наблюдений существенно изменилась, нелегко, так как в наш век леса вырубают осторожнее и это уже не приводит к обезлесению речных бассейнов значительных размеров, для которых только и имеются материалы сравнительно длительных наблюдений. А. Г. Булавко, использовав метод сравнения в улучшенном варианте, т. е. проанализировав изменение режима стока в одном и том же бассейне при изменении за время наблюдений степени его залесенности, получил в своей работе «Водный баланс речных водосборов» интересные выводы. Он анализировал данные наблюдений в бассейнах р. Немана у Смаленинкай, где имеется самый продолжительный в стране ряд наблю-
дений, с 1812 г., т. е. более чем за 150 лет, р. Березины у Борисова и Бобруйска и р. Днепра между Оршей и Речицей, где наблюдения за стоком ведутся с конца прошлого — начала нашего века. За исходный уровень степени залесенности этих бассейнов Булавко принял уровень 1887 г., когда была произведена специальная земельная инвентаризация (перепись). В результате вырубки лесов степень залесенности в рассматриваемых бассейнах почти непрерывно падала и в 40-х годах достигла минимума: 55— 57% по сравнению с 1887 г. Это означает, что к 1950 г. почти на половине площади, занятой в этих бассейнах лесом в 1887 г., лес был сведен. А. Г. Булавко наряду с данными о стоке собрал и проанализировал данные об атмосферных осадках, что позволило ему в какой-то мере иллиминировать возможное влияние неоднородности климатических условий за период наблюдений. Рассмотрев колебание осадков, стока и коэффициентов стока по десятилетиям, Булавко не обнаружил какой-либо односторонней тенденции — увеличения или уменьшения стока. Оказалось, что сток и коэффициенты стока (т. е. доля осадков, идущих на формирование речного стока), например, в бассейне Немана колеблются всего в пределах ±4% около своего среднего значения за многолетний период. Никакой связи с динамикой степени залесенности Булавко в результате исследования не обнаружил и так резюмировал свои выводы: «Все это позволяет сделать вывод, что главной и определяющей причиной изменений (вернее было бы сказать, колебаний.— А. С.) стока являются не изменение лесистости и распаханности водосборов, а климатические факторы. К аналогичному выводу пришли также П. Ф. Вишневский и И. Г. Рубцов на основании данных по южным рекам Украины» (с. 269). Таким образом, Булавко в сущности подтвердил выводы Оппокова о преобладающей роли климатических факторов, сделанные еще в начале нашего века. Но Булавко пошел дальше и наряду с анализом многолетнего изменения годового стока произвел исследование сезонного распределения стока в том же бассейне Немана за 150 лет наблюдений. В качестве характеристики внутригодовой неравномерности стока он принял отношение объемов стока за три весенних месяца 60
(март — май), когда преобладает поверхностный сток, к объемам летнего стока (июнь — август), когда питание Неман получает в основном за счет грунтовых вод. Это отношение он назвал коэффициентом неравномерности стока. И получил весьма убедительные данные, показывающие, что в течение 150 лет по мере уменьшения степени залесенности внутригодовая неравномерность стока непрерывно и устойчиво возрастала. Коэффициент неравномерности при средней величине, равной 2,36, в 1811—1840 гг. был равен 2,03, в 1841—1870 гг.— 2,25, в 1871—1900 гг.—2,33, в 1901—1930 гг.—2,45 и в 1931—1960 гг.— 2,75. За 150 лет коэффициент неравномерности увеличился с 2,03 до 2,75. Эти данные, таким образом, показывают, что весенний сток (март—■ май) за 150 лет увеличился, а летний сток (июнь — август) уменьшился. Из этого неизбежно следует вывод: лес уменьшает поверхностный сток и увеличивает грунтовый сток, существенно не влияя на объем годового стока, во всяком случае в бассейне Немана. Нельзя не отметить, что изменение внутригодовой неравномерности стока удалось обнаружить при анализе 150-летнего ряда наблюдений. При анализе более коротких рядов наблюдений (20—30 лет), с которыми обычно имеют дело в гидрологии, выявить эти изменения практически невозможно, так как они лежат в пределах точности расчетов. Прием, использованный Булавко для выявления влияния леса на внутригодовую неравномерность стока, интересен, а выводы представляются достаточно убедительными. Однако они относятся к одному бассейну р. Неман. Можно ли их распространить на другие реки? Существуют более сложные приемы анализа массового материала наблюдений на основе применения современного аппарата математической статистики: множественной корреляции. Мы не будем злоупотреблять вниманием и постараемся изложить сущность метода, не прибегая к формулам и уравнениям. Основным преимуществом метода множествеииой корреляции является возможность выявления влияния на сток не одного или двух факторов, взятых в отдельности, а ряда факторов (например, 5—10), от которых в той или иной мере зависит режим речного стока. Этот метод, следовательно, позволяет (разумеется, при соблюдении ряда требований и ограничений) проводить 61
более углубленное исследование влияния всего комплекса физико-географических факторов (залесеиность, заболоченность, уклон, распаханность и др.) и каждого фактора в отдельности на режим стока (годовой, сезонный, максимальный и др.). Короче говоря, этот метод позволяет в принципе избавиться от вечного сомнения в равенстве прочих условий. Одна из первых попыток использовать этот метод для выявления влияния физико-географических факторов (в их числе степени залесенности) на внутригодо- вую неравномерность стока принадлежит В. И. Бабкину (1969 г.). В качестве обобщенной характеристики внутригодового режима стока он принял так называемый коэффициент внутригодовой зарегулированности <р или коэффициент внутригодовой неравномерности d— = 1-Ф. Для того чтобы представить, что означает коэффициент ф, мысленно представим себе годовой гидрограф стока (график хода объема стока), на котором проведена линия, соответствующая среднегодовому расходу воды. Часть площади гидрографа, расположенная ниже линии среднегодового расхода воды, отнесенная ко всей площади гидрографа стока, и будет характеризовать внутригодовую зарегулированность, а разница d — внутригодовую неравномерность стока. Для наглядности это показано на рис. 4. При изучении влияния на внутригодовую зарегулированность стока физико-географических условий. Бабкин рассматривал 8 факторов. В качестве показателя зональной водоносности, изменение которой по территории носит закономерный характер, он принял средний многолетний модуль стока Мо=л/(с-км2). Из числа факторов, характеризующих поверхность бассейна и влияющих на сток, Бабкин использовал 7 факторов: размер площади водосбора, уклон реки, озерность, лесистость, заболоченность, закарстованность, распаханность. Зависимость внутригодовой зарегулированности от указанных факторов Бабкин изучал по данным наблюдений в 1280 пунктах, продолжительность наблюдений в которых больше 10 лет. Предварительно он произвел районирование территории ETC, выделив 56 районов «с однородными условиями внутригодовой зарегулированности стока». 62
Теперь, после необходимых разъяснений, касающихся метода множественной корреляции и условий, в которых ои был применен, остановимся на выводах автора, полученных в результате исследования. Придерживаясь рамок интересующего нас предмета, рассмотрим лишь оценку степени влияния леса на внутри- годовую естественную зарегулированность стока. Результаты не дают однозначного ответа и несколько разочаровывают: в одних районах лес положительно влияет на внутригодовую зарегулированность стока» ш* 0,2 0,4 0,6 0,8 Обеспеченность в долях единицы 1,0 "I* 'I' 'г 'I' ч—'г'(' i—г ■ г * f ■ i II IV VI VIII X XII' Рис. 4. Схема определения коэффициента естественной зарегулированное™ стока (У — базисный сток). в других — отрицательно. Почему так происходит, автору установить не удалось. В 35 районах (из 56) значения частных (т. е. отражающих влияние какого- либо одного фактора) коэффициентов корреляции между коэффициентом зарегулированное™ и степенью залесенности оказались недостоверными, так как величины этих коэффициентов сопоставимы с ошибками расчета. При всей кажущейся заманчивости метода множественной корреляции применение его для изучения влияния леса на режим стока пока не вышло из стадии поисков. В сложном клубке различных взаимосвязанных факторов, влияющих на сток рек, трудно 63.
выделить и оценить роль какого-либо одного. Для этого требуется, как говорится, большой объем информации — большее число пунктов и большая продолжительность наблюдений. При значительном числе выделенных Бабкиным районов в пределах каждого района оказалось сравнительно мало пунктов наблюдений, с помощью которых можно было бы выявить влияние большого числа факторов (в рассмотренном примере их было 8), и продолжительность наблюдений была недостаточной для надежных выводов. Укротитель весеннего половодья РСДИ многих вопросов, относящихся к гидрологии леса, вопрос о влиянии леса на весеннее половодье наименее дискуссионный. Лес, бесспорно, снижает интенсивность снеготаяния, способствует задержанию и замедлению стока талых вод. Увеличивая продолжительность половодья, в залесенных •бассейнах лес снижает подъем уровней и расходов воды в сравнении с безлесными, и половодье проходит, следовательно, менее бурно. Более позднее начало снеготаяния в лесу и запаздывание схода снежного покрова на 2—3 недели по сравнению с открытыми участками бассейна общеизвестны. Вероятно, каждому приходилось наблюдать, как весной снег на полях уже сошел, а в лесу под кронами деревьев он, защищенный от прямого воздействия солнечных лучей, еще только чуть начинает таять. Чем гуще и тенистее лес, тем больше его умеряющее влияние на снеготаяние. Обширные экспериментальные исследования полностью подтверждают эти выводы. Особенно обстоятельные многолетние исследования снега и снеготаяния в лесу произведены П. П. Кузьминым. Результаты их опубликованы в его «трилогии» «Снег и снеготаяние» (1961 г.). В специальной гидрологической литературе несколько различны лишь количественные оценки регулирующего влияния леса на весенний сток. Обычно, •64
рассматривая весенний сток или сток половодья и влияющие на нег0 факторы, различают три его основные характеристики: объем стока за время половодья; форму гидрографа стока половодья; максимальный расход воды и соответствующий ему наивысший уровень. На объем стока половодья лес оказывает существенное влияние лишь в малых бассейнах с неглубоким эрозионным врезом. Весенний сток в малых залесенных бассейнах ниже, чем в безлесных. Объясняется это повышенной инфильтрационной способностью лесных почв, переводом поверхностного стока в грунтовый, который в малых бассейнах обычно не полностью дренируется слабо врезанным руслом. Что касается бассейнов значительных размеров, полностью дренирующих грунтовые воды, то сколь-ни- будь существенного влияния леса на объем весеннего половодья, как показывают данные наблюдений, не обнаруживается. Поэтому, например, карты изолиний слоя стока за весеннее половодье, показывающие его изменение по территории, строятся без учета влияния леса. Влияние леса на форму гидрографа и максимальный сток весеннего половодья однозначно — лес растягивает половодье, увеличивает его продолжительность и уменьшает максимальный расход воды. Известна не только качественная сторона этого явления, но в специальной литературе дается и количественная его оценка. Существует ряд формул, с помощью которых в расчетах максимального расхода воды (например, при строительстве моста и определении его отверстия для пропуска половодья) учитывается зависимость его от степени залесенности речного бассейна. При разном составе и густоте леса максимальные расходы воды в полностью залесенных бассейнах по различным формулам снижаются примерно в 2—3 раза по сравнению с безлесными бассейнами. Поскольку сказанное выше о влиянии леса на весеннее половодье практически признается установленным и не подлежащим сомнению, можно было бы на этом больше и не останавливаться. Однако есть все же одна существенная деталь, касающаяся влияния леса на снижение максимальных расходов воды за период половодий, на которую следует обратить внима-
ние читателя. Речь идет о правильности утверждения, что чем больше степень залесенности речного бассейна, тем меньше (прн прочих равных условиях) максимальный расход воды в период половодья. Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо хотя бы в общих чертах коснуться механизма влияния леса на распластывание гидрографа стока весеннего половодья. Увеличение продолжительности половодья и снижение максимальных расходов воды объясняется, как отмечено было выше, разновременностью снеготаяния в поле и в лесу. Именно в результате несинхронного поступления талых вод из лесных и безлесных частей бассейна происходит снижение волн талого стока. Наибольшей задержки наступления максимума половодья, казалось бы, следует ожидать при полной залесенности бассейна. Исходя из этого предположения, в расчетах обычно принимают, что максимальные расходы воды снижаются непрерывно, прямо пропорционально степени залесенности бассейна (от 0 до 100%). Но при полной залесенности бассейна снег будет таять не только позже, чем в безлесном бассейне, ио и при более высоких температурах воздуха. Следовательно, интенсивность снеготаяния (слой стаявшего снега в единицу времени), зависящая от температуры воздуха, в полностью залесенном бассейне может быть сравнительно высокой, так как снеготаянием одновременно будет охвачен весь бассейн. На основании сказанного можно сделать следующий вывод: наибольшее снижение максимального стока будет иметь место в бассейне, залесенном не полностью, а на 50—60%, где разновременность снеготаяния в поле и в лесу проявляется в наибольшей мере. Если представить это графически и на графике показать: на оси ординат — модули максимального стока, а на оси абсцисс — долю площади водосбора, занятую лесом, то мы получим вогнутую кривую с минимумом где-то около 0,5—0,6 (50—60%)- Прн залесенности свыше 0,5—0,6 модули максимального стока увеличиваются (И. В. Иванов, 1959 г.). Следовательно, не полная, а частичная (50—60%) залесенность бассейна оказывает наибольшее регулирующее влияние на паводоч- ный сток. 66
Несмотря на кажущуюся обоснованность этого вывода н подтверждение его эмпирическими данными, все же в нем нет полной уверенности. Дело в том, что график, из которого это следует, имеет тот же недостаток, что и упоминавшийся уже неоднократно метод сравнения. В сущности, это тот же метод, только примененный в графической форме. При подборе материалов для составления графика автор также принял, что все прочие условия стока (кроме залесенности) одинаковы. Между тем внимательное ознакомление с использованными при этом материалами не убеждает в этом. Возможно, именно поэтому в практике инженерно-гидрологических расчетов принимается по-прежнему, что наибольшей залесенности (100%) соответствует наибольшее снижение максимальных расходов воды. Атмосферные осадки ~ в поле и в лесу 611ШЯ вопрос о гидрометеорологической роли леса, научное исследование, конечно, не может ограничиваться лишь констатацией того или иного (положительного или отрицательного) влияния леса на водоносность рек. В обязательное требование к любому исследованию входит получение ответа на вопросы: почему это происходит, чем объясняется тот или иной эффект влияния леса, его вырубки или возобновления? Не ответив на эти вопросы, нельзя сделать каких-либо практических выводов. В исследованиях, показывающих, что лес благотворно влияет на водоносность рек (годовой сток), обычно в качестве важной причины увеличения стока в лесных бассейнах выдвигается предположение о том, что в лесу выпадает больше атмосферных осадков, чем на открытых, безлесных территориях. Это связывают с возрастанием динамической шероховатости над лесом, замедляющей движение воздушного потока. Подходя к лесной опушке, он как бы приподнимается, что вместе с увеличением шероховатости, создаваемой кронами деревьев, способствует конденсации паров, стимулирует выпадение осадков. К7
Теоретически такое объяснение представляется достаточно убедительным, однако доказать это практически, с помощью измерений в натуре, нелегко. Без подтверждения же увеличения осадков на залесенных участках данными измерений этот вывод, основанный на общих соображениях, не может считаться убедительным. Существует немало исследований, в которых авторы пытаются найти подтверждение факту увеличения осадков над лесом с помощью специальных экспериментальных исследований и обобщения материалов стандартных осадкомерных наблюдений на сети гидрометеорологических станций и постов. Для того чтобы читатель мог представить сложность задачи, придется несколько коснуться методики этих исследований. Экспериментальные исследования обычно заключаются в установке осадкомеров параллельно в поле и в лесу. В поле, очевидно, выбрать место для осадкомера сравнительно легко: по возможности дальше от опушки леса, чтобы лес не оказывал влияния. В лесу это сделать непросто. Выбрать место для осадкомера в лесу надо так, чтобы результаты могли дать надежный ответ на вопрос о том, как влияет лес на атмосферные осадки. В лесу правильность и надежность учета выпадения и количества осадков во многом зависят от места установки осадкомера. Если осадкомер установить под пологом леса, то априори можно сказать, что он покажет меньшее количество осадков, так как часть их, задержанная кронами деревьев, испарится. Особенно значительная доля осадков задерживается на кронах деревьев зимой, когда выпадает снег. При этом количество задержанных осадков будет во многом зависеть от характера древостоя, его видового состава, возраста, густоты. Обычно в экспериментальных исследованиях за эталон принимают показания осадкомера, установленного на поляне внутри большого лесного массива. Эти показания сравнивают с показаниями осадкомера, установленного в поле, и по их разности судят о влиянии леса на количество осадков. Теперь допустим, что такие исследования проведены и они показали (а обычно они так и показывают), что в лесу осадков выпадает больше, чем в поле. 68
Но насколько надежен и обоснован такой вывод? Можно ли отнести полученную разницу на счет влияния именно леса? И здесь неизбежно придется коснуться одного из запутанных вопросов гидрометеорологической науки — вопроса о точности измерения количества осадков существующими осадкомерами. Вопрос этот имеет большую историю. Казалось бы, чего проще — поставить осадкомер- ный сосуд (ведро) и в определенные сроки измерить мерным стаканом, сколько осадков в него попало. Многие видели и хорошо знают, как это делается. Хотя осадки на гидрометеорологических станциях таким образом измеряются не один десяток лет, оказывается на поверку, что с помощью осадкомера улавливаются далеко не все фактически выпавшие осадки. Часть их затрачивается на смачивание стенок осадкомерного сосуда, часть испаряется за время, прошедшее между сроками наблюдений. Но это не все. Самая значительная часть осадков не попадает в осадкомер при ветре, выдувается из него. Особенно если осадки выпадают в виде снега. Чем больше скорость ветра, тем большее количество осадков недоучитывают осадкомеры. В районах, где значительная часть осадков выпадает в виде снега при больших скоростях ветра, неучтенными оказываются 20—30, иногда более 50% выпавших осадков. Вопрос о недоучете осадков осадкомерами в результате выдувания в настоящее время довольно хорошо изучен. Имеются конкретные предложения об «исправлении» измерительных осадков путем введения поправок в зависимости от скорости ветра. Теперь, после этого отступления, вернемся к описанному выше эксперименту и посмотрим, можно ли различие в количестве осадков, измеренных в поле и на лесной поляне, рассматривать как надежное подтверждение различия истинных осадков в поле и в лесу. Прежде всего, для ответа на этот вопрос необходимо учесть различия ветрового режима в местах установки осадкомеров — в поле и в лесу (на лесной поляне). Очевидно, скорость ветра в поле будет больше, чем на лесной поляне, защищенной от ветра со всех сторон (величину осадков, измеренных на поляне, иногда принимают за истинные осадки, так как влияние 69
ветра здесь практически не сказывается). Но тогда и недоучет осадков осадкомером, установленным в поле, будет больше, чем в лесу. Следовательно, различие в количестве осадков в поле и в лесу можно объяснить не только влиянием леса, но и недоучетом осадков в поле в результате различия в скорости ветра. Если осадкомер, установленный в поле, защитить от ветра и тем самым уменьшить недоучет осадков, то различия в количестве осадков, возможно, и не будет совсем. Наряду с довольно многочисленными экспериментальными исследованиями (параллельными измерениями осадков), которые обычно показывают, что в лесу за год выпадает на 10—30% осадков больше, чем на открытых участках, существуют попытки оценить соотношение количества осадков в поле и в лесу по данным обычных наблюдений на длительное время работающей сети метеорологических станций. Количество осадков при этом сопоставляют с той или иной характеристикой лесистости прилегающего к станции района. Часто за такой район принимался, например, просто круг радиусом 30 км (Г. П. Калинин, 1950 г.) или 10 км (В. В. Рахманов, 1959 г.), в центре которого расположена метеостанция. Исследования, выполненные на основе обобщения данных обычных сетевых наблюдений с привлечением данных по большому количеству метеостанций, как будто бы подтверждают вывод о том, что в залесенных местах выпадает осадков несколько больше (по Калинину, на 10%), чем в открытой местности. Однако эти выводы еще в большей мере, чем результаты специальных исследований, подвергаются сомнению и у нас, и за рубежом. Причина сомнений такая: разница не в степени залесенности, а в скорости ветра, возможно, является главной причиной различия величин измеренных осадков. Не случайно отсутствие связи осадков с лесистостью было отмечено и на Международном симпозиуме по влиянию леса на внешнюю среду (Москва, 1970 г.). По-видимому, следует согласиться с А. И. Субботиным, который в статье «Влияет ли лес на осадки?» (1979 г.) пишет: «Точность современных данных о количестве осадков такова, что на основании их нельзя уверенно судить о наличии разницы в осадках над лесом н над безлесными участками». 70
Вопрос, таким образом, остается все еще открытым. В связи с этим в настоящее время предпринимаются усилия по разработке осадкомерных приборов, уменьшающих недоучет осадков под влиянием ветра. Предлагается, например, в качестве эталона использовать осадкомер Третьякова с двойной заборной защитой или осадкомер, установленный в кустарнике, срезанном на уровне его приемного отверстия (В. С. Голубев). Чем более ученые углубляются в проблему гидроклиматической роли леса, тем сложнее она представляется. Среди многих ученых, посвятивших свои исследования этой проблеме, значительный вклад в ее решение внес Степан Федорович Федоров. В течение более 25 лет под его руководством на базе Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории проводятся экспериментальные исследования влияния леса на осадки, сток, испарение и другие элементы водного баланса; по своей глубине равных этим наблюдениям, пожалуй, нет ни в одной другой стране мира. Вот к каким выводам пришел в отношении влияния леса на осадки Федоров в своей докторской диссертации «Экспериментальные исследования испарения и водорегулирующей роли леса» (1979 г.), в которой подведены итоги его исследований, отличающихся исключительной скрупулезностью. «Количество осадков, — пишет он, — измеренное на лесных полянах, отличается от действительного количества осадков, выпадающего на лесной массив. Это несоответствие обусловлено, с одной стороны, так называемым аэродинамическим эффектом поляны (попросту уменьшением скорости ветра.— А. С), а с другой — экранизирующим влиянием древостоя, т. е. влиянием стены леса на траекторию движения капель дождя и снежинок». Аэродинамический и экранирующий эффекты оказывают противоположное влияние на накопление осадков на лесной поляне: первый — способствует большему накоплению осадков, а второй — меньшему. Однако могут быть поляны такого размера, когда это влияние взаимно компенсируется. В этом случае величина осадков на такой поляне (индикаторной) не будет отличаться от суммы осадков, выпадающих на лесной массив- Резюмируя свои выводы о влиянии леса на жидкие и твердые осадки (снег), Федоров пишет: «В целом за 71
годовой период средние многолетние значения осадков на лесных и полевых водосборах в условиях Новгородской области различаются на 40—50 мм. Влияние леса на увеличение осадков над лесом по сравнению с полем в основном сказывается в теплый период года». Расточитель или л хранитель влаги * ЧИСЛС проблем, относящихся к гидрологии леса, может быть, одной из самых главных является проблема измерения и расчета испарения. Увеличивает или уменьшает лес испарение — вот вопрос, над решением которого ученые бьются не один десяток лет. В сущности, если бы мы располагали надежным способом, позволяющим непосредственно измерить испарение с поверхности участка, занятого лесом, большинство вопросов, касающихся гидрометеорологической его роли, было бы решено или, во всяком случае, стало значительно яснее. В самом деле, зная, сколько влаги испаряется и выпадает, мы могли бы определить сток с лесного участка и, сопоставив эти данные с данными о стоке с безлесного участка, предметно ответить на основной вопрос о влиянии леса на водоносность рек. Когда сторонники иссушающего влияния леса на режим почв прежде говорили, что лес, высасывая влагу из почвы, испаряет ее в атмосферу, уменьшая тем самым речной сток, противники этого взгляда всегда могли сказать: надо еще доказать, что лес испаряет больше, чем поле, занятое сельскохозяйственными культурами. К сожалению, ни в те далекие годы, когда об этом говорил Докучаев, ни в наши дни мы так и не научились измерять (вероятно, и не сумеем в будущем) испарение с поверхности участка, занятого лесом, и вынуждены прибегать к косвенным методам его расчета. Прямым измерением, например, с помощью уникального большого гидравлического испарения весом 50 т, созданного и установленного в Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории, мы можем измерить испарение небольшого дерева, но сум- 72
а отдельных деревьев — это еще не лес, а испарение отдельного дерева — это не испарение леса. Лес — это сложное растительное сообщество, жизнь которого подчинена своим законам. Конечно, это не означает, что наука до сих пор бессильна что-либо сказать о величине испарения с территорий, занятых лесом. Гидрология располагает рядом косвенных приемов, позволяющих с той или иной точностью определить эту величину. Наиболее надежно испарение с поверхности леса может быть определено методом водного баланса как остаточный член его уравнения. Зная величину атмосферных осадков (х) и стока (у), мы по разности осадки минус сток находим величину испарения z (z=x—у). Но это можно сделать только при условии, если территория (бассейн), для которой производится такой расчет, «замкнутая», т. е. не имеет водообмена с соседними участками. Практически это условие выполняется лишь для бассейнов значительных размеров, так как малые бассейны редко бывают замкнутыми. Расчет водного баланса незамкнутого бассейна сильно усложняется, и результат его становится малонадежным. Другим ограничением применения метода водного баланса для расчета.испарения является интервал времени: по разности х—у испарение может быть определено только в среднем за многолетний период. За отдельный год или более короткий интервал времени получить величину испарения методом водного баланса трудно, так как в этом случае надо достаточно надежно знать, как изменяются за такое же время запасы грунтовых и почвенных вод. Для этого надо располагать густой сетью скважин, систематически вести измерения влажности почвы во многих точках зоны аэрации. Суммарное испарение леса поэтому обычно рассчитывают косвенными методами, например методом теплового баланса. Сущность метода теплового баланса состоит в определении доли радиационного баланса, т. е. солнечного тепла, идущей на испарение. Деление этой доли тепла на скрытую теплоту фазовых переходов и дает величину испарения. Разновидностью указанного метода является комплексный метод М. И. Будыко, с помощью которого величина испарения рассчитывается через максимально возможное испарение (испаряемость) и продуктив- 73
ные запасы влаги в метровом слое почвы. Используют также другие косвенные методы расчета. Суммарное испарение леса ученые стремятся дифференцировать, рассматривая отдельно испарение с почвы под пологом леса, испарение с крон деревьев, ? транспирацию древесной растительности, причем от-' дельно в вегетационный и зимний (при наличии снежного покрова) периоды. Трудно в популярной брошюре сколько-нибудь детально излагать все эти методы, не углубляясь слишком далеко в дебри гидрометеорологии. Будет достаточно, если мы скажем, что эти методы позволяют определить величину испарения леса с некоторым приближением к истине. Но, к сожалению, саму истину мы не знаем (за истинное испарение обычно принимают величину разности осадки минус сток). Точность таких данных оценить трудно, но, по всей видимости, она не превышает 15—20%. Наиболее полно указанные методы рассмотрены применительно к задаче определения испарения с поверхности леса в упоминавшейся уже работе Федорова (1979 г.). Его выводами мы и воспользуемся для ответа на вопрос: больше или меньше испаряет лес по сравнению с безлесными участками? «В среднем за многолетний период (1955—1973),— пишет Федоров в своей работе, — годовая сумма испарения с поверхности леса и поля в условиях Новгородской области мало различается и составляет примерно 500 мм.» Это означает, что лес практически не влияет на средний годовой сток. Заметим, что этот вывод относится к лесной зоне (южная часть тайги). Однако в отдельные годы в зависимости от степени увлажненности соотношение испарения с леса и поля может быть различным. В сухие годы лес испаряет меньше, чем поле, во влажные — больше. А это уже означает, что лес умеряет многолетние колебания испарения и стока в сравнении с полем. В Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории в настоящее время детально изучаются не только испарение, но все элементы водного баланса леса и их изменения при вырубке и лесовозобновлении. С. Ф. Федоров исследовал два типичных случая последовательного изменения структуры водного 74
баланса: 1) когда лес заменяется вырубкой и затем постепенно возобновляется; 2) когда на полевом участке производятся лесопосадки и затем постепенно возобновляется лес. В результате исследований в Крестецком леспромхозе Новгородской области Федоров пришел к следующим выводам. При вырубке леса изменяются условия выпадения осадков, на 50% и более уменьшается величина суммарного испарения, полностью исключается задержание осадков на кронах деревьев. Поэтому после вырубки леса и повышается уровень грунтовых вод, увеличиваются запасы воды в почве, ухудшается инфильтрационная способность почвы и существенно увеличивается поверхностный сток с территории, освобожденной от леса. Словом, вырубка леса влечет за собой резкое ухудшение водорегулирующих свойств леса. В последующем на вырубке при постепенном лесовозобновлении происходит восстановление прежнего водного и теплового режимов и водорегулирующих свойств леса. Уровень грунтовых вод и запасы воды в почве понижаются, поверхностный сток уменьшается и т. д. Примерно через 20 лет (в условиях Валдая) лес и его водорегулирующее влияние восстанавливаются. Структуру и изменение водного баланса при лесовозобновлении Федоров изучал на небольшом экспериментальном водосборе Синяя Гнилка и на двух стоковых площадках Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории. На одной площадке, занятой прежде картофельным полем, в 1950 г. были посажены четырехлетние ель и сосна, а на другой — береза и осинник. Поверхность водосбора Синяя Гнилка в 1951—1960 гг. представляла собой обычное сельскохозяйственное поле, а в 1961 г. здесь были высажены ель и сосна того же возраста, что и на стоковых площадках. Исследования показали, что уже в первые же годы лесопосадок начали изменяться инфильтрационная способность почвы, снегонакопление, промерзание, задержание осадков и другие элементы гидрологического режима. На стоковых площадках (супесчаные почвы) через 5—6 лет после лесопосадок поверхностный сток уменьшился настолько, что стал таким же, как в спелом еловом лесу. В бассейне Синей Гнилки (суглинистые почвы) процесс изменения стока и всех элементов водного баланса при лесовозобновлении про- 75
исходил медленнее, чем на стоковых площадках, где почвы супесчаные. За 10-летний период, прошедший] после лесопосадок, величина инфильтрации в почву (на' питание грунтовых вод) возросла в 2 раза по сравнению с контрольным водосбором. Увеличилось суммарное испарение, снизился уровень грунтовых вод. Заметно изменилась структура стока: доля грунтового стока в период половодья до лесопосадок (1957—1961 гг.) составляла 13%, через 10—15 лет (к 1975 г.) она увеличилась до 32%. Таким образом, исследования на вырубках и в лесопосадках позволили впервые с цифрами в руках показать, что лес оказывает существенное регулирующее влияние на все элементы водного баланса, умеряя колебания их как внутри года, так и в многолетнем разрезе. Вырубка леса влечет за собой ухудшение водорегулирующих свойств леса, а лесовозобновление — их постепенное восстановление. Следует еще раз подчеркнуть, что все сказанное (по результатам исследований Валдайской гидрологической лаборатории) относится к лесной зоне, т. е. к зоне с избыточным увлажнением, где испарение с различных угодий (будь то лес или поле) в общем почти одинаково. В лесостепной и степной зонах влияние леса на испарение и другие элементы водного и теплового балансов усиливается. По мере продвижения от лесной зоны к лесостепной и далее к степной различие испарения с леса и поля возрастает. В засушливых степях в течение более значительной части времени года испарение с поверхности почвы может быть меньше потенциально возможного из-за недостатка влаги. В лесу же это невозможно. При недостатке влаги лес погибнет. Эти элементарные рассуждения подтверждает и многолетний опыт: в степной зоне лес может расти лишь при искусственном орошении или на участках с особо благоприятными условиями — при дополнительном поступлении влаги с близлежащих участков, например в долинах и поймах рек.
Лес лесу рознь ^ О СИХ ПОр, говоря о гидрометеорологической роли леса, мы умышленно старались не усложнять и без того сложную проблему. Поэтому пользовались таким обобщенным, несколько абстрактным понятием: «лес». В подавляющем большинстве исследований, которые упоминались выше, ученые не говорят прямо, о каком лесе идет речь: лес и все. Возможно, происходит это потому, что исследования, касающиеся влияния леса на климат и воды, выполнены главным образом гидрологами и метеорологами. Они не рискуют углубляться в дебри лесоведения— особой, большой и сложной науки. Лес они рассматривают как некое механическое препятствие на пути водообмена между атмосферой и гидросферой. Такой схематизированный подход в какой-то мере оправдан на определенной стадии исследований, так как позволяет сосредоточить внимание на главном — общем для любого леса. В конце концов в механизме влияния леса на гидроклиматический режим, несомненно, есть что-то общее: лес влияет на температуру и влажность воздуха, изменяет условия выпадения осадков, влажность почвы, испарение, сток талых и дождевых вод. Известным оправданием такого подхода является также и то обстоятельство, что в пределах бассейна, особенно значительного размера, лес редко бывает однородным. Поэтому гидрологи вынуждены пользоваться, как правило, обобщенной характеристикой залесенности бассейна. Иначе смотрят на проблему гидроклиматической роли леса лесоводы. Для них лес — это сложное растительное сообщество, которое развивается по своим физиологическим законам. Лес может быть разного видового состава: хвойным, лиственным, смешанным. Хвойный лес может быть еловым, сосновым; в лиственном лесу может преобладать береза, осина, дуб, граб и т. д. Лес может произрастать на глинистых, песчаных, супесчаных и других почвах. По возрасту он может быть молодым, спелым или перестойным, по густоте — различным в зависимости от степени сомкнутости крон. 77
Общеизвестно, что лесные сообщества различи, в каждой природной зоне. Гидрологическая роль леса,! как справедливо считают лесоводы, в значительной ме- ре определяется видовым составом, возрастом и полнотой лесонасаждений. Вот как излагает эту мысль из-, вестный ученый-лесовод А. А. Молчанов, в течение многих лет возглавляющий гидрологические исследования в Институте леса АН СССР: «Накопленный лесоведением большой фактический материал свидетельствует о наличии различных стадий в жизни леса. В каждом из них рост и развитие древостоев происходит по- разному, что в свою очередь должно вызвать различие гидрологических процессов в почвах (выделено нами.— А. С). Одновременное изучение водного режима почв в древостоях одного и того же типа леса, но различных возрастов позволяет установить развитие гидрологического процесса в почве в связи с ростом и развитием насаждений. При таком подходе становится возможным разобраться во взаимоотношениях между ростом леса и влажностью почвы. Вполне понятно, что совершенно неправильно решать вопрос о гидрологической роли леса (выделено нами.— А. С.) без участия компонентов леса — древостоев различного возраста, состава и полноты, изменяющихся во времени». Лесоводы понимают, что надежно установить влияние леса на климат и водный режим во всем многообразии сочетаний видового состава, возраста н полноты насаждений — задача нелегкая. И, конечно, они пока не в состоянии ее решить в такой широкой постановке. Тем не менее проведенные ими исследования подтверждают необходимость если не полного, то хотя бы частичного учета основных особенностей реального леса. Посмотрим, как водоохранная роль леса зависит, по исследованиям лесоводов, например, от возраста лесонасаждений, о котором в предыдущих главах мы совсем не упоминали. Если под водоохранной ролью леса, следуя И. В. Тюрину, понимать «совокупность тех влияний леса, в результате которых усиливается значение производительных, или полезных, сторон водного баланса за счет уменьшения непроизводительных, или вредных, сторон этого баланса» (к числу которых, как известно, относятся сокращение поверхностного стока и перевод его в грунтовый, сокращение физического испарения, 78
обеспечивающее производительный расход влаги на транспирацию), то можно привести такой пример, показывающий, как изменяется водоохранная роль леса по мере увеличения возраста лесонасаждения для леса типа бор-брусничник (по А. А. Молчанову): Возраст, лет 10 20 30 40 SO 60 70 100 120 Доля водорегулирующей роли (от 65-летиего древостоя) 2,0 0,1 -0,5 -0,3 0,5 1,0 1,3 1,6 2,0 Комментируя эти данные, можно, следовательно, сказать, что сосновый лес в 20—50-летнем возрасте, обладающий большой потребностью в воде и расходующий большое количество воды на испарение, отрицательно влияет на водный баланс. В то же время водоохранная роль более молодых и более старых насаждений положительная (большая доля осадков переводится в грунтовый сток). Следовательно, водоохранная роль насаждения за время его жизни не остается постоянной: она положительная — в молодом возрасте, отрицательная — в зрелом и вновь положительная — в старом лесу, потребляющем мало влаги. Вот как, например, представляет себе изменение водного баланса лесного участка после сведения леса в ходе лесовозобновления О. И. Крестовский, под руководством которого в течение последних лет (1975— 1980 гг.) проводились детальные воднобалансовые исследования в бассейне р. Вятки на открытых и залесенных водосборах (участках леса) разного возраста и полноты насаждений. В первые годы после сведения леса на вырубке резко уменьшается испарение и за счет этого возрастает сток. Через 5—6 лет наступает максимум стока и минимум испарения и начинается обратный процесс — уменьшение стока и увеличение испарения. Примерно к 20-летнему возрасту леса сток и испарение достигают исходных значений. Затем в жизни леса начинается период постепенного повышения во- допотребления и соответственно повышение испарения и сокращение стока. Максимум водопотребления (и соответственно минимум стока) наблюдается в зрелом возрасте — 40—60 лет. Далее по мере старения леса и уменьшения его продуктивности начинается период сокращения водопотребления — уменьшение испарения и увеличение стока. 79
Примерно к 100-летнему возрасту леса все возвращается «на круги своя», к тому, с чего началось. Читателю, наверное, трудно было уследить за всем сказанным, за всей этой несколько сложной сменой жизненных циклов леса и изменением его потребности в воде. Более наглядно это видно на рис. 5, любезно предоставленном автору О. И. Крестовским, на котором показан ход изменения стока и испарения по мере лесовозобновления. /о нормы 1 / 1 / V ^-" '-- ■"-,. ф/ -^SRS-SE. О 20 40 60 80 100 лет Рис. 5. Ход восстановления леса, изменения испарения и стока с вырубленного участка (по Крестовскому). Можно привести аналогичные данные, подтверждающие большое влияние полноты насаждения на водоохранную роль леса. Если при полноте соснового леса, равной 0,9 (90% поверхности занято лесом), принять водоохранную роль за единицу, то, по данным Молчанова, при изреживании его до полноты 0,5 водоохранная роль повысится до 2,6. Однако это только в том случае, если на поверхности почвы нет вейникового покрова. При возникновении вейникового покрова водоохранная роль прореженных древостоев по сравнению 80
с полными уменьшается до 0,8. Такое увеличение водорегулирующей роли леса при изреживании его открывает путь к искусственному (путем рубок ухода) повышению водоохранных свойств одного и того же леса. Столь же существенно, по данным лесоводов, меняется водоохранная роль леса в зависимости от его типа. Приняв за единицу водоохранные свойства 65-летнего бора-брусничника, Молчанов для других типов леса того же возраста приводит следующие показатели: сосняк мшистый 1,4, сосняк-черничник 0,5, сосняк-дол - гомошник 0,2, сосняк сфагновый 0,5. Таким образом, наибольшая водоохранная роль принадлежит сосновым древостоям на сухих почвах и наименьшая —на влажных. Детальное изучение водного баланса леса в процессе его роста позволяет, по мнению Молчанова, в перспективе научиться управлять водным режимом почв, не истощая запасов влаги под лесом. Можно увеличивать или уменьшать запасы влаги под пологом леса по сравнению с полями и лугами, варьируя по своему усмотрению состав, полноту и возраст древостоя. Автору этих строк импонирует такая постановка вопроса и перспектива. Но надо отдавать отчет в исключительной сложности задачи. Вероятно, дифференцировать водоохранную роль для какого-то одного типа древостоя и возможно, но сделать это для всего многообразия лесов в речных бассейнах различных природных зон в скором времени вряд ли удастся. Стремиться, однако, к этому надо. Для этого необходимо объединение усилий лесоводов, почвоведов, гидрологов и географов. :».. Нужен активный эксперимент ОТЯ различие в стоке рядом расположенных парных бассейнов с разной степенью залесенности и объясняют влиянием леса, остается всегда сомнение: одинаковы ли при этом все прочие условия стока. Возможно, что различие в величинах стока в определенной степени объясняется также различными почвами, уклоном склонов и другими особенностями, как в случае, например, когда мы сравнивали сток Таежного и Усадьевского логов. 6 46Q4 81
Ученые давно мечтали провести чистый эксперимент, результаты которого не вызывали бы никакого сомнения в том, что различие в стоке сравниваемых бассейнов объясняется только влиянием леса. Строгим представлялся эксперимент в одном бассейне при искусственном изменении степени его залесенности путем частичного или полного сведения леса. Эксперимент этот довольно прост, хотя и требует значительного времени для получения надежных результатов. Нужно только выбрать опытный залесенный бассейн, провести в нем наблюдения за стоком в течение 5, а лучше 10 лет, а затем лес вырубить и продолжить наблюдения в течение 5—10 лет уже в безлесном бассейне. Сравнение стока за первый и второй периоды и даст ответ на вопрос о том, как влияет лес (или его вырубка) на водоносность рек. С одной, однако, оговоркой: если метеорологические условия (осадки, температура воздуха и др.) в эти периоды будут одинаковы. Еще лучше, если эксперимент будет проводиться в двух бассейнах. После нескольких лет параллельных наблюдений в избранных двух небольших, вблизи расположенных бассейнах в одном из них лес вырубить, а другой бассейн оставить в качестве контрольного. Параллельные наблюдения вести еще несколько лет. Конечно, такого рода активные эксперименты потребуют немало времени. Но что значит 10—20 лет по сравнению с важностью проблемы и многолетней историей ее решения. Первый вариант эксперимента был проведен в округе Ота (Япония). Сток в бассейне, покрытом лиственным лесом, наблюдался в течение 7 лет. После того как лес вырубили, в первый год сток увеличился на 11,6%, а в среднем за 3 года — на 7,3%. По мере возобновления леса на вырубках сток постепенно достиг первоначального значения. Второй вариант экспериментальных исследований проводился в штате Колорадо (США). В течение 8 лет здесь велись параллельные наблюдения в двух небольших бассейнах, покрытых лесом на 78 и 84%. Во втором бассейне по прошествии 8 лет лес вырубили и наблюдения продолжали еще 7 лет. Этот эксперимент также подтвердил, что после вырубки леса сток заметно увеличился. До вырубки леса 82
годовой водный баланс лесного водосбора характеризовался следующими данными: осадки 540 мм, испарение 382 мм, сток 158 мм. После вырубки соответственно: 528, 343 и 185 мм. Сток, как мы видим, возрос почти на 20% (с 158 до 185 мм). Аналогичные данные были получены в экспериментальных бассейнах ФРГ и Швейцарии. Они подтверждают: сток после вырубки леса увеличивается. Обратите внимание: опять противоречие. Если после вырубки леса сток увеличивается, значит, лес уменьшает сток. А ведь после тщательного изучения водного баланса Таежного лога был получен другой вывод. Но противоречие это кажущееся. Действительно, лес уменьшает поверхностный сток (тот, который измеряется в русле лога), но вместе с тем за счет снижения поверхностного стока увеличивает подземный сток. Увеличение подземного стока, к сожалению, мы в большинстве случаев не можем непосредственно измерить. Доказать это можно, лишь применяя метод водного баланса. Определив количество атмосферных осадков (х) и рассчитав величину испарения с леса (z), найдем разность этих величин х—z, которая даст суммарную величину поверхностного и подземного стока (ус)- Измерив величину поверхностного стока (z/n), нетрудно определить подземный сток (z/подз). Он, очевидно, равен Ус—г/п = z/подз (черточки над буквенными обозначениями поверхностного, подземного и суммарного стока показывают, что имеются в виду средние многолетние значения). Но так легко сделать, рассуждая теоретически. В природе это много сложнее. Дело в том, что величину испарения с поверхности леса (вернее, величину суммарного испарения с поверхности бассейна, покрытого лесом) непосредственно измерить невозможно (во всяком случае, наука пока не располагает такими методами). Ее можно определить (рассчитать) лишь приближенно, косвенными приемами, по данным градиентных (на разных высотах) наблюдений за температурой, влажностью воздуха и скоростью ветра. По соответствующим формулам, пользуясь этими данными, определяют отток водяного пара над лесом. Косвенное определение, не подтвержденное измерением, конечно, не может считаться вполне достоверным. R4
В какой-то мере достоверность расчета суммарного испарения с лесного водосбора может подтвердить разность осадков и стока (z=x—у) в замкнутом бассейне, поверхность которого покрыта лесом. Получается замкнутый круг. Приведенные выше данные активного эксперимента (с вырубкой леса) представляют большой интерес и являются серьезным шагом на пути раскрытия тайн гидрологии леса. Можно лишь пожалеть, что в нашей стране — самой богатой лесной державе — такого рода экспериментальных исследований не проведено. Выводы зарубежных исследований (активных экспериментов) относятся к иным природным условиям, к условиям преимущественного дождевого питания, в то время как в СССР подавляющее большинство рек основное питание получают за счет таяния снегов на равнинах или в горах. Однако значение рассмотренных экспериментов все же нельзя переоценивать. Ведь после вырубки леса поверхность бассейна не изменилась, осталась прежней. Был срезан лес, но остались пни, лесная подстилка. Нас же интересует вопрос, как изменится сток, если после вырубки леса пни выкорчевать, поверхность бассейна распахать или подвергнуть урбанизации. .:,-.;> Водоохранная роль леса '''""• Я П6РВЫЙ взгляд представляется стран- ,'■■■- - .*-.:-■..■.*' " ным: ученые еще по-настоящему не разобрались в механизме влияния леса на климат и водоносность рек, тем не менее в СССР и в ряде других стран уже давно разработана и осуществляется целая система водоохранных мероприятий с помощью законодательного регулирования вырубки лесов в бассейнах рек. В действительности странного здесь ничего нет. Проблема гидроклиматической роли леса еще далека от окончательного решения. Еще много неясного в механизме влияния леса на климат и воды. Однако в результате систематических многолетних наблюдений за колебаниями климата и водоносности рек на обширной сети гидрологических и метеорологических станций и постов, экспериментальных исследований на водно- 84
балансовых станциях многое в этом сложном механизме стало, конечно, более понятным. Прежде всего, с течением времени стало очевидным, что не следует смешивать, так сказать, в одну кучу две, хотя и связанные между собой, но все же разные стороны проблемы: влияние леса на климат и влияние леса на водоносность рек. Механизм этих влияний разный. Влияние леса и вырубки лееов на климат значительных территорий (не микроклимат) может проявляться лишь через крупномасштабное изменение циркуляции атмосферы и связанный с этим изменением влагоперенос воздушными потоками. Даже значительные в масштабах отдельных стран изменения в степени залесенности, по-видимому, не могут сколько-нибудь существенно влиять на общие закономерности циркуляции атмосферы н влагоперенос, определяемые в основном взаимодействием океана и суши. Обобщение данных многолетних наблюдений на сети метеорологических станций не дает оснований сколько-нибудь надежно утверждать, что климат отдельных стран или больших территорий изменяется односторонне в результате вырубки лесов. Хотя в последние годы советские и зарубежные климатологи много пишут и говорят о возможном антропогенном изменении климата, однако свои прогнозы они не связывают теперь с лесоистреблением. Их беспокойство в отношении климата ныне связано в основном с непрерывным возрастанием содержания углекислого газа в атмосфере в связи с развитием хозяйственной деятельности человека, особенно сжигания угля, следствием чего в перспективе можно ожидать потепления климата (парниковый эффект). В свою очередь потепление климата может иметь важные последствия и коренным образом изменить природу обширных территорий, в том числе и водный режим рек. Но это совсем другая проблема. Во всяком случае, на Всемирной конференции по климату, состоявшейся в 1979 г. в Женеве по инициативе Всемирной метеорологической организации, климатологи высказали весьма осторожное суждение о возможном влиянии леса на климат, сказав, что пока нет никаких объективных данных об изменении климата под влиянием его вырубки. Что касается влияния леса (и вырубки) на водоносность рек, то, несмотря на различие взглядов, гидрологи 85
пришли в целом к определенному выводу: лес и соответственно его вырубка существенно влияют на водный режим рек. Однако это влияние не связано с изменением климата. Оно проявляется в различии условий стекания дождевых и талых вод с поверхности залесенных и безлесных бассейнов. Многочисленные экспериментальные данные показывают, что лес уменьшает сток. Долгое время это ставило в тупик ученых: как же согласовать водоохранное значение леса с экспериментальными данными, показывающими, что в опытных лесных бассейнах сток меньше, чем в безлесных, и что по мере искусственного лесовозобновления сток неизменно увеличивается. На этом основании за рубежом вырубка леса даже выдвигается в качестве одной из эффективных мер для увеличения водных ресурсов. Исследования, выполненные Валдайской гидрологической лабораторией Государственного гидрологического института, позволили разрешить это кажущееся противоречие. Дело в том, что в залесенных бассейнах и на залесенных стоковых площадках уменьшается не сток вообще, а только поверхностный сток. Задержанные лесом талые и дождевые воды расходуются не на увеличение испарения, которое с леса и других угодий в общем различается незначительно (во всяком случае, в лесной зоне), а просачиваются вглубь и идут на питание грунтовых вод. Уменьшая поверхностный сток и за этот счет увеличивая подземный сток в реки, лес оказывает большое водорегулирующее влияние. Не в поддержании общей водоносности рек, а в уменьшении неравномерности внутригодового распределения стока проявляется главная водоохранная роль леса. В залесенных бассейнах реки более полноводны в меженный период, чем в безлесных. Вырубка лесов, уменьшая подземное питание рек, делает реки более маловодными в межень. Если говорить о реках европейской части СССР, применительно к которым шла дискуссия о влиянии вырубки лесов на их водоносность, то это относится к летнему периоду. Сказанное полностью согласуется с представлениями, сложившимися в народе о положительной роли леса, так как, говоря об обмелении рек, люди, конечно, имели в виду летний, меженный период.
Рубить или не рубить лес £С наше национальное богатство, важнейший вид природных ресурсов. Использовать его надо разумно, чтобы не обеднить нашу землю. Не оставить ее опустошенной для будущих поколений. В нашей стране разработана и осуществляется целая система природоохранных мероприятий, включающая и охрану леса как неотъемлемого элемента природы. Важным звеном в этой системе являются государственные заповедники, представляющие собой территории, типичные для определенных природных зон, имеющие особую хозяйственную, научную и культурную ценность. Практическое использование лесов в заповедниках запрещается, и они исключаются из хозяйственного оборота. Природа и лес здесь сохраняются, насколько это возможно, в первозданном виде. В СССР в настоящее время имеется более 40 заповедников, находящихся в ведении Главного управления по заповедникам Министерства сельского хозяйства СССР, Академии наук СССР и союзных республик. Почти все они созданы после Великой Октябрьской революции. В последние годы создано значительное число заказников, учреждены памятники природы. Заказники — это лесные и водные участки, находящиеся под особой охраной, в пределах которых использование леса строго ограничено. Заказниками, например, объявлены многие леса, прилегающие к Москве, Ленинграду и другим крупным городам. Памятниками природы объявляются природные объекты, в том числе и леса, представляющие особую историческую или культурную ценность. К их числу, например, относятся озера Валдайское, Селигер, болото Лам- мин-Суо, в районе которых рубка леса, так же как и в заказниках, строго регламентирована. Наконец, в последние годы широко пропагандируется создание обширных национальных парков с использованием леса для рекреационных целей. Такой парк предлагается создать, например, вокруг озера Байкал. В интересах охраны этого уникального водоема рубку леса здесь предлагается также практически запретить. Аналогичный национальный парк предлагается учре- 87
дить на Валдайской возвышенности, где берут начало главные русские реки. Особое место среди природоохранных мероприятий занимают водоохранные леса. О них следует рассказать подробнее, поскольку вопрос о их назначении и эффективности с точки зрения охраны водных ресурсов непосредственно связан с проблемой гидроклиматической роли леса. По замыслу, водоохранные леса — это леса, основным назначением которых является поддержание естественного режима водных объектов — рек, озер. Действие их на водный режим проявляется главным образом в том, что лес ослабляет интенсивность весеннего снеготаяния, растягивает период половодья и снижает высоту подъема уровня, предохраняет почву от эрозии. Вода, проникающая в лесу в глубь почвы, служит источником питания рек в межень, предотвращает их летнее обмеление. Система водоохранных лесов у нас в стране создана на основе постановления ЦИК и СНК. СССР от 2 июля 1936 г. Общая их площадь около 75 млн. га, а площадь водоохранных полос вдоль рек (I, II и III групп) 17,5 млн. га. Ширина запретных лесов вдоль рек достигает 20 км по обоим берегам Волги от истока до Рыбинска, вдоль Оки до Рязани. Менее широкие полосы (от 1 до 6 км) созданы вдоль других рек. Общая их протяженность составляет 20,7 тыс. км. В водоохранных лесах установлен жесткий режим рубок: разрешаются только рубки ухода и санитарные. Общая площадь лесов, в которых строго ограничена рубка, составляет около 45 млн. га, или 4% общей площади лесов СССР, занимающих 1131 млрд. га. Введение системы водоохранных лесов, разумеется, следует всячески приветствовать. Однако возникает вопрос, почему в общем, очень небольшая часть лесов признана имеющими водоохранное значение, а подавляющей части лесов в этой природоохранной функции отказано. Впервые на отмеченное противоречие обратил внимание Львович в своей книге «Человек и воды», где он пишет: «В лесах I группы и полосах вдоль рек, занимающих 4%, водоохранные свойства лесов сохраняются, но ценой невыгодного для народного хозяйства выклю- 88
чения этих лесов из эксплуатации и перестоя, а на 96% площади лесов водоохранные мероприятия, по существу, не проводятся. Иначе говоря, на ничтожной площади лесов водоохранные меры осуществляются в условиях почти полного отказа от их использования, а на огромной площади, где ведется промышленная эксплуатация, эффективные водоохранные меры не принимаются» (с. 448). Одним из основных аргументов для обоснования создания запретных водоохранных полос послужило представление о том, что леса, примыкающие к рекам, обладают более высокой водорегулирующей способностью, чем леса, расположенные вдали от рек. В качестве другого аргумента выдвигалось более высокое их противоэрозионное значение. Элементарные соображения и расчеты показывают, что эти аргументы не выдерживают серьезной критики. В формировании речного стока и развитии эрозионных процессов участвует весь речной бассейн, а не только его прирусловая часть. Водоохранные полосы вдоль рек не обладают какими-то особыми водорегулирующими свойствами в сравнении с другими лесами в пределах речного водосбора. Занимая незначительную часть его площади, они не имеют особых преимуществ в сравнении с любыми другими лесами. Нельзя не согласиться с выводом Львовича, что все леса в пределах речного водосбора имеют водоохранное значение для данной реки и что система запретных водоохранных лесов, занимающих небольшую часть речных бассейнов, при недостаточном внимании всем остальным лесам, с гидрологической точки зрения, т. е. с точки зрения тех задач, для решения которых эта система была создана, не имеет достаточного смысла. Этот важный вывод гидрологической науки, имеющий большое практическое значение, видимо, недостаточно понят органами, ведающими лесным хозяйством. Одновременно заслуживает серьезного внимания вопрос о неэффективности почти полного исключения из хозяйственного оборота небольшой части лесов водоохранного назначения. В этой связи большой интерес представляют соображения, высказанные начальником Всесоюзного лесопромышленного объединения «Перм- леспром» кандидатом технических наук Д. Липманом в статье «Лесное поле сродни хлебному» (Правда, 89
8 марта 1980 г.). Смысл этой статьи сводится к тому, что пора в определенной степени пересмотреть устаревшие взгляды на систему запретных и водоохранных лесов, необоснованное их полное исключение из хозяйственного оборота. «В разговорах о необходимости бережного отношения к лесу,— пишет Липман,— нередко приходится слышать упреки по поводу якобы чрезмерной рубки его, а люди, занятые столь тяжелым трудом, представляются чуть ли не губителями природы». На огромных площадях запретные, неиспользуемые леса стареют, перестаивают, захламляются. Нельзя сводить все дело к альтернативе: «рубить или не рубить!» Требуется научно обоснованный государственный подход, учитывающий как экологические, так и экономические интересы. Только ,в зоне действия объединения «Чусовлес» из эксплуатации исключены 320 тыс. га леса с запасом свыше 20 млн. куб. м древесины. Большая часть этих лесов перестойные. Водоохранное и санитарное их значение много ниже, чем молодых лесов. «Не лучше ли,— пишет Липман,— заняться реконструкцией этих лесов, используя рубку деревьев одновременно с мерами по лесовозобновлению». Словом, рубка леса (в пределах среднегодового прироста) при условии предохранения почвы от разрушения и при немедленном возобновлении леса не нарушает водоохранных свойств леса. Отсюда вытекает вывод, что между водоохранными свойствами леса и рубкой, если она производится правильно, нет противоречий. Охранять природу, это не значит прекратить использование природных ресурсов. Применительно к лесным ресурсам задача охраны леса заключается в том, чтобы его использование строго сообразовалось с естественным и искусственным возобновлением и сохранением водоохранных, почвоохранных и других свойств леса. Чем дальше ученые углубляются в изучение проблемы гидроклиматической роли леса, тем больше возникает вопросов. Возможно, вообще нет однозначного окончательного ответа на этот вопрос. Но это, вероятно, относится не только к рассматриваемой проблеме. Это относится к науке вообще. Разгадывая все новые 90
и новые загадки природы, наука никогда не достигает абсолютной истины. Только приближается к ней, а она все более отдаляется. В связи с этк-м вспоминаются слова президента Академии наук СССР С. И. Вавилова, всю жизнь посвятившего изучению света: «Итак, природу света мы не знаем, но на пути ее познания мы создали телескопы, фотоаппараты и множество других сложных приборов». Так и с проблемой гидроклиматической роли леса. Мы говорили о влиянии леса. Но ведь лес бывает разный — хвойный, лиственный, смешанный, старый, молодой, зрелый, густой, редкий. Он может расти на глинистых, суглинистых, песчаных почвах, на равнине, в горах и т. д. Настало время конкретизировать постановку проблемы. Надо говорить конкретно: о влиянии какого леса, в каких случаях и о каких природных условиях идет речь. Исследования продолжаются. По мере их развития открываются новые приемы практического использования водоохранной роли леса и пути улучшения водного баланса сельскохозяйственных полей с помощью агролесомелиоративных мероприятий для обеспечения высоких и устойчивых урожаев.
Что читать о гидроклиматической роли леса Бабкин В. И. Внутригодовая зарегулированность стока рек равнинной территории европейской части СССР и факторы, ее определяющие — Труды ГГИ, 1969, вып. 174, с. 59—95. Басов Г. Ф. Режим подземных вод Каменной степи и влияние на него лесных защитных полос.— Научн. труды Воронежского лесохозяйств. ин-та, 1948, т. 10, с. 27—65. Басов Г. Ф. О некоторых ошибках в работах П. В. Отоцко- го.— Научн. труды Воронежского лесохозяйств. ин-та, 1960, т. 21, с. 112—139. Бочков А. П. Влияние леса и агролесомелиоративных мероприятий на водность рек лесостепной зоны европейской части СССР.— Л.: Гидрометеоиздат, 1954.— 136 с. Булавко А. Г. Водный баланс речных водосборов.— Л., 1971.— 304 с. Вейнберг Я. И. Лес. Значение его в природе и меры к его охранению.— М., 1884.—564 с. Веке Г. Об убыли воды в реках и ручьях культурных стран и сопровождающем это явление усилении половодий.— Вена, 1873. В о р о н к о в Н. А., Ш о м п о л о в а В. А. Об учете атмосферных осадков при лесогидрологических исследованиях.— В кн.: Почвенные и гидрологические исследования в лесах. М., 1979, с. 108—123. Высоцкий Г. Н. О гидрологическом и метеорологическом влиянии лесов.— М.: Гослестехиздат, 1938.— 68 с, ил. Высоцкий Г. Н. Лес сушит равнины и увлажняет горы.— На лесокультурном фронте, 1932, № 2, с. 23—24. Георгиевский Ю. М. Влияние лесистости на максимальную высоту весеннего половодья.— Труды ГГИ, 1957, вып. 61, с. 299—307. Докучаев В. В. Предполагаемое обмеление рек Европейской равнины: Доклад 1876 г.— В кн.: Заседание Петерб. собр. сельских хозяев. СПб, 1876, № 7, с. 16. Докучаев В. В. Наши степи прежде и теперь. СПб, 1892. Д у б а х А. Д. Влияние леса по водосбору реки на весенние паводки.-— Метеорология и гидрология, 1936, № 9, с. 33—41. Зобов М. Петр Великий как первый лесовод в России.— Лесной журнал, 1872, вып. 4, с. 1—6. Иванов И. В. К вопросу о влиянии залесенности бассейна реки на высоту весеннего половодья.— Метеорология и гидрология, 1950, № 1, с. 41—47. Идзон П. Ф.,Пименова Г. С. Влияние леса на сток рек.— М.: Наука, 1975.—ПО с. Измаильский А. А. Как высохла наша степь: Предварит, сообщ. о результатах исследований влажности почвы в Полтавской губ. 1886—1893 —Полтава, 1893 — 68 с. Калинин Г. П. Роль лесов в распространении осадков.— Метеорология и гидрология, 1950, № 1, с. 14—20. Константинов А. Р., Струзер Л. Р. Лесные полосы и урожай. Изд. 2-е пер.— Л., 1974.— 214 с, ил. 92
Кузин П. С. О влиянии вырубки леса на сток.— Труды ГГИ, 1947, вып. 1, с. 160—182. Кузьмин П. П. Процесс таяния снежного покрова.— Л.: Гидро- метеоиздат, 1961.— 345 с. Лебедев А. В. Водоохранное значение леса в бассейнах Оби и Енисея.— М.: Наука, 1964.— 64 с. Ломоносов М. В. Избранные философские произведения. 1950, с. 408—409. Львович М. И. Человек и воды.— М.: Госгеографгиз, 1963.— 568 с, ил. Львович М. И. Гидрометеорологическое действие лесных полос и принципы их размещения на полях колхозов и совхозов.— Труды ГГИ, 1950, вып. 23/77, 57 с. Львович М. И. О методах оценки изменений речного стока.— Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1955, № 6, с. 55—68. Молчанов А. А. Гидрологическая роль леса.— Бюлл. Моск. о-ва нспытат. природы. 1949, вып. 4, с. 55—82. Молчанов А. А. Гидрологическая роль леса.—М.: АН СССР, 1960 — 487 с. Оппоков Е. В. К вопросу о влиянии лесов и болот на питание рек в связи с новейшими данными по исследованию речного стока.— В кн.: Землеведение, т. 12, кн. 3, Геогр. отд. имп. о-ва любителей естествозн., антропологии, этногр.— М., 1905, с. 1—53. Отоцкий П. В. Режим грунтовых вод.— Почвоведение, 1915, т. 17, с. 25—27 и 1916, т. 18, с. 1—11. Побединский А. В. Водоохранная и почвозащитная роль лесов.— М.: Лесная промышленность, 1979.— 176 с, ил. Рахманов В. В. Водоохранная роль лесов.— М.: Гослесбумиз- дат, 1962.—235 с. Р у т к о в с к и й В. И. Климатическая и гидрологическая роль леса.— Труды 2-го Всесоюз. геогр. съезда, т. 2. М., 1948, с. 387—406. С и д о р к и н а Л. М. О влиянии леса на гидрологический режим рек.—Труды ЛГМИ, 1956, вып. 5—6, с. 86—107. Смарагдов Д. Г. Водный режим в лесах: Водоохранная роль леса.—Труды ВАИИЛХ, 1939, вып. 8, с. 5—26. Соколов А. А. О влиянии леса на максимальный сток весеннего половодья.—Труды ГГИ, 1962, вып. 99, с. 79—140. Соколов А. А. Из истории вопроса о гидрологической роли леса.— Метеорология и гидрология, 1949, № 4, с. 109—111. Соколовский Д. Л. Речной сток: Основы теории и методики расчетов. Изд. 3-е доп.— Л.: Гидрометеоиздат, 1968.— 539 с, ил. Соколовский Д. Л. О влиянии леса на режим речного стока.—Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1958, № 3, с. 98—113. Субботин А И. Влияет ли лес на осадки? — Лесоведение, 1979, № 5, с. 13—18. Троицкий В. А., Жернова М. Н. Влияние леса на поверхностный сток.— В кн.: Водный режим в лесах, 1939, 266 с. Тюрин И. В. Опыт классификации лесных площадей водоохранной зоны по их водоохранно-защитной роли.— В кн.: Исслед. по лесн. хозяйству.— М.; Л.: Гослесбумиздат, 1949, вып. 26, с. 5—56. Ф а л ь к о в с к и й П. К. Круговорот влаги в природе под влиянием леса.— Почвоведение, 1939, № 4.
Федоров С. Ф. Исследование элементов водного баланса в лесной зоне Европейской территории СССР.—■ Л.: Гидроме- теоиздат, 1977.— 264 с. Федоров С. Ф. Экспериментальное исследование испарения и водорегулирующей роли леса: Автореф. дис. на соиск. уч. степени канд. геогр. наук.—Л.: ГГИ, 1979.— 45 с. Эйтинген Г. Р. Задержание осадков пологом леса.— Лесное хозяйство, 1938, № 4, с. 11—24. Эйтинген Г. Р. Снежный покров в лесу и в поле.— Лесное хозяйство, 1939, № 2, с. 69—78. Энгельгардт М. А. Леса и климат.— СПб, 1902.— 80 с. Энгельс Ф. Диалектика природы.— Поли. собр. соч., т. 20? с. 343—626.
Содержание Предисловие. В. И. Корзун 3 Плакала Саша, как лес вырубали 4 Кто сказал первый 8 Два враждующих лагеря 13 Мнение академиков Г. П. Гельмерсена и Г. И. Вильда 17 Являются ли болота питателями рек 23 Изменение или колебание водоносности рек 28 Лес сушит равнины и увлажняет горы 35 В способности почвы поглощать воду — ключ к разгадке 42 Лес защищает поля 45 Все дело в методе 50 Тайна Таежиого лога 56 Регулятор стока 59 Укротитель весеннего половодья 64 Атмосферные осадки в поле и в лесу 67 Расточитель или хранитель влаги 72 Лес лесу рознь 77 Нужен активный эксперимент 81 Водоохранная роль леса 84 Рубить или не рубить лес 87 Что читать о гидроклиматической роли леса 92