Книга: Климат и деятельность человека

Климат и леса

Леса — важный источник сырья и продовольствия, а также органическая связь биосферы и всей климатической системы. Они очень чувствительны к изменениям климата, о чем легко можно судить по кольцам срезов деревьев. В свою очередь, ощутимые изменения лесного покрова отражаются на климате в региональном или глобальном масштабах.

Как известно, из 510 млн. км² поверхности земного шара Мировой океан занимает 361 млн. км² (71%), а суша 149 млн. км² (29%). Поверхность суши, которая на 120 млн. км² покрыта растительностью, по типам подстилающей поверхности распределяется следующим образом.

Полярные районы занимают площадь 15 млн. км² (10% поверхности суши), тундра, болота, водоемы и реки — 30 млн. км² (21 %), земная растительность — 24 млн. км² (16%), засушливые пустыни — 9 млн. км² (6%), культивируемые земли — 14 млн. км² (9%), лесистая местность — 7 млн. км² (5%). Леса занимают площадь 50 млн. км², или 33% поверхности суши. Земли более чем одной трети поверхности суши (37%) малопродуктивны или вовсе непродуктивны. Среди них тундра, водная поверхность и др. (21 %), пустыни (6 %), полярные районы (10 %).

В результате фотосинтеза и роста различных типов растительности годовое производство биомассы в пересчете на сухую массу составляет для всего земного шара 155?10⁹ т в год: 55?10⁹ т приходится на океан и 100?10⁹ т — на сушу. Из этого количества леса дают основную продукцию, составляющую около 65?10⁹ т в год при средней продуктивности леса 1,3?10³ т/км² биомассы в год. Леса, следовательно, — самая продуктивная органическая система. Продуктивность лесов в 2—3 раза выше продуктивности других типов растительности суши и почти в 10 раз больше продуктивности океана.

Леса ответственны за газовый обмен, в частности за углеродный и кислородный циклы. Если принять годовой прирост древесины равным порядка 65?10⁹ т в год, то общее количество ее примерно в 30 раз больше, т. е. 2?10¹² т. Поскольку на 1 кг древесины приходится 0,35—0,5 кг С, общее содержание его в лесах составляет от 700?10⁹ — 1000?10⁹ т. Считается, что для производства единицы массы сухого вещества нужно затратить 1,83 единиц массы CO₂. При этом в атмосферу выделяется около 1,32 единиц массы O₂.

Всего, таким образом, леса поглощают из атмосферы около 119?10⁹ т CO₂ и выделяют в атмосферу 88?10⁹ т в год O₂. (Масса атмосферы — около 5,2?10¹⁵ т. В ней находится около 1,3?10¹⁵ т O₂ и 2,57?10¹² CO₂.)

Около 53% мировых запасов леса составляют тропические леса. Их вклад в мировую продукцию сухого вещества — около 75%. Главный лесной континент — Южная Америка (площадь тропических лесов 11?10⁶ км², или 55% площади всех тропических лесов).

Большие лесные массивы находятся в северной части умеренной зоны северного полушария. В табл. 9 приведено более детальное распределение лесов.

Средний запас древесины зависит от типа леса. В сухих субтропических лесах Южной Америки он составляет не более 40 м³/га, а во влажных тропических лесах 200—300 м³/га и более. Промышленная продукция леса по данным ФАО на площади 2,8?10⁹ га — около 1,45?10⁹ м³ в год. Таким образом, промышленное производство леса не превышает 1,5—2% годового прироста древесины. Из этой продукции около 59% идет в эксплуатацию и в другие виды промышленности и 41% используется как топливо.

Использование леса как топлива эквивалентно реализации энергии в (17—21)?10³ Дж на 1 г сухого вещества. Таким образом, в среднем фиксация энергии в древесной биомассе в год составляет порядка 1,2?10²¹ Дж.

Таблица 9. Распределение лесов, % площади широтной зоны

Леса влияют на тепловой баланс нашей планеты, влагооборот, речной сток, динамику атмосферы, ее газовый и аэрозольный состав и др. Коэффициент поглощения солнечной радиации деревьями очень велик, около 67 Дж/м² (почва, лишенная растительности, поглощает 33 Дж/м²). Потенциальные испарения над лесом составляют 850 мм/год, а над почвой, лишенной растительности, — 425 мм/год. Степень покрытости лесом воздействует на водный и энергетический баланс планеты. В свою очередь, изменение составляющих энергетического и водного баланса сказывается на продуктивности леса. Потенциальная продуктивность лесов зависит от температуры самого теплого месяца, годового количества осадков, продолжительности вегетационного периода, внутригодовых колебаний температуры, испарения, радиационного баланса и др. В странах холодного климата повышение температуры способствует ускоренному росту деревьев, в то же время небольшие повышения испаряемости практически не влияют на него. В странах теплого климата рост деревьев не зависит от температуры, однако при подъеме температуры увеличивается испаряемость, в результате чего продуктивность леса уменьшается.

Климатические флюктуации также отражаются на росте деревьев, Достаточно сказать, что такая наука, как дендроклиматология, опирается на закономерности роста деревьев (фиксируемые на срезах по кольцам деревьев) в зависимости от климатических условий. Это позволяет достаточно надежно восстанавливать климат прошлого.

Известно, что линии лесов в горах тесно связаны с климатом, а их положение с высотой меняется при изменениях климата. Линия лесов в горах зависит от широты, высоты, места и климатических условий. В тропиках (в Андах, Гималаях) она возвышается на 5 тыс. м над уровнем моря, в полярных районах находится вблизи уровня моря. Потепления (похолодания) на 0,5—0,6° С вызывают повышение (понижение) линии лесов примерно на 100 м. И такие явления отмечались в прошлом.