Роль лісів у підтримці водного балансу в умовах Українських Карпат

Роль лісів у підтримці водного балансу в умовах Українських Карпат

Про причини, чому останнім часом катастрофічно впали рівні води в річках Карпат – в науковій статті Мирослава Кабаля, завідувача  лабораторією лісознавства Карпатського БЗ, Ukrainian Nature Conservation Group

Протягом останніх років мешканці Карпатського регіону можуть спостерігати порушення у водному балансі нашого краю: почастішали паводки та стали регулярними посухи. Однією з причин такого стану речей є глобальні кліматичні зміни, за даними науковців Українського гідрометеорологічного інституту зараз чітко простежується тенденція до збільшення річного поверхневого стоку води, але зменшення цього показника навесні. Через потепління взимку зменшується тривалість та висота снігового покриву і збільшується поверхневий річковий стік. Натомість навесні, завдяки тому, що тане менше снігу і випадає менше дощів спостерігається зниження стоку. Це призводить до зниження рівня ґрунтової вологи і як наслідок, до дефіциту питної та технічної води навіть в умовах гірських населених пунктів Карпат, де випадає найбільша кількість опадів в Україні. За прогнозами, складеними до 2050 року така тенденція буде лише посилюватися (Краковська, 2013).

Отже, нам слід готуватись до того, що в наступні роки повені та посухи будуть лише частішати, а це зважаючи на збільшення рівня споживання питної, і особливо, технічної, води обов’язково призведе до загострення питання з її дефіцитом. Гідрологи переконані, що не можна використовувати понад 30% від стоку води в день без створення дефіциту вологи, тому дуже тривожним сигналом є плани розвитку гідроенергетики на малих річках, як приклад бездумного використання водних ресурсів.

Важливим фактором для акумулювання і утримування вологи в ґрунті є болота, їх меліорація і осушування слугує негативним чинником, що призводить до зниження рівня ґрунтових вод. Тому збереження заболочених ділянок не лише має виняткове значення для охорони біотичного і ландшафтного різноманіття, але і відіграє практичну роль для мешканців краю. В цьому плані дуже тривожно виглядає ситуація, що склалася з знищеням пам’ятки природи – болота “Адромеда” біля с. Чорна Тиса.

Однак, найпотужнішим чинником, що сприяє підтримці водного балансу і може зменшити негативні впливи глобальних кліматичних змін, безумовно є ліс. Під водоохоронно-захисною роллю лісу розуміють весь комплекс його впливу на ланки вологообміну, водні ресурси, режим стоку води та захист ґрунту від ерозії. Її основною складовою є гідрологічна роль, яка формується в результаті регулювання вологи системою насадження – ґрунт (водорегулювальні властивості), позитивними наслідками якої є збільшення ресурсів ґрунтових вод (водоохоронна роль) та зменшення схилового стоку води і рівномірна віддача вологи у руслову мережу (стокорегулювальне значення). З водо – і стокорегулювальними ролями лісу тісно пов’язані його ґрунтозахисні властивості. Для умов Карпат основна суть водоохоронно-захисних функцій лісу полягає в запобіганні виникнення схилового стоку води та ерозійно-селевих явищ, регулюванні паводків і примноженні ресурсів ґрунтового живлення рік. (Олійник, 2008).

Залісненість території водозборів є ключовим фактором, що може позитивно вплинути на водний баланс окремо взятої території. За даними 50-річних стаціонарних експериментальних досліджень Українського науково-дослідного інституту гірського лісівництва, деревостани в горах здатні до чотирьох разів зменшити піки паводків, порівняно з безлісною місцевістю. (Парпан, 2009). На річковий стік впливає не тільки лісистість водозборів, а й інші якісні та кількісні властивості лісу. Це породний склад, вік лісу, його продуктивність та інші структурні особливості. Не менш важливе значення з точки зору середовищетвірної ролі лісу, зокрема його гідрологічних функцій, мають способи та режими ведення лісового господарства. (Чубатий, 1984)

Води, утворені навесні внаслідок сніготанення відіграють важливу роль у підтримці гідрологічного балансу на території певного водозбору та забезпечення водними ресурсами протягом весняно-літнього періоду. За даними науковців Національного лісотехнічного університету України, процеси формування стоку при сніготаненні насамперед залежать від характеру снігонагромадження та швидкості сніготанення. При цьому, визначне місце належить лісовому покриву і таким особливостям рельєфу, як крутизна та експозиція схилів. У лісі ґрунт промерзає значно менше, ніж у полі, а іноді може протягом зими залишатися у не промерзлому стані. Часто ґрунт у лісі розмерзається до зникнення снігового покриву, завдяки чому він вбирає талу воду значно краще, ніж у полі. Дослідження проведенні протягом тривалого періоду, показують, що крім кліматичних умов на формування зимових паводків та весняних водопіль істотно впливає лісовий покрив. Внаслідок затінення ґрунту кронами дерев процес сніготанення у лісі триває довше, ніж на відкритій місцевості, що по-своєму сприяє зменшенню максимальних витрат зимових паводків та весняних водопіль. (Кульчицький-Жигайло, Ошуркевич, 2007).

Зміна природних умов із збільшенням висоти місцевості зумовлює диференціацію захисних функцій гірських лісів. На високих гіпсометричних рівнях важлива роль належить гірськососновому і зеленовільховому криволіссю та високогірним лісам, які трансформують поверхневий стік води у ґрунтовий. Основна водоохоронно-захисна роль належить ялиновим, буково-ялицево-ялиновим і буковим лісам середньо- і низькогір’я. Проте масове застосування суцільних рубок і створення монокультур ялини на місці різновікових корінних деревостанів зумовило зниження середовищетвірних та інших їх корисних функцій (Фурдичко, 2002).

Професор В.С. Олійник у своїй докторській дисертації проаналізував вплив лісокористування на здатність виконувати лісами воодохоронну функцію. Зокрема, він прийшов до висновку, що рубки неоднаково змінюють водний режим гірських схилів. У результаті суцільнолісосічних рубок інтенсифікація схилового стоку майже в 10 разів більша, ніж після добровільно-вибіркових. Цей вид стоку води починає відчутно збільшуватися після зниження лісопокритої площі водозбору менше 60%. Відновлення водного режиму після суцільних рубок у зв’язку із формуванням нового покоління лісу – довготривале і неоднакове в різних лісорослинних умовах. У поясі букових лісів основне його відновлення після суцільних і поступових рубок наступає при віці молодняків 15-20 років, а повноцінне – при досягненні ними 25-30 років. У ялинових лісах ці процеси після суцільних рубок відстають на 10-15 років і відповідно становлять 25-30 і близько 40 років. Чим більше атмосферне зволоження, тим довше триває процес відновлення стокорегулювальних властивостей лісу.

Це підтверджують і дані досліджень інших вчених. Зокрема, працівники кафедри екології Національного лісотехнічного університету України прийшли до висновку, що проведення суцільних рубань лісу з тракторним трелюванням на малих гірських водозборах площею до 10 км² значно змінює формування стоку води та наносів з них; після зливового дощу у кінці затяжного дощового періоду з водозбору, де здійснювались лісосічні роботи, стік наносів зріс у 266-1185 разів, а з подібного водозбору, де рубань не було, лише у 6-7 разів.(Кульчицький-Жигайло та ін., 2007). Ущільнення ґрунту трелювальними роботами призводить до формування поверхневого стоку через 2 хв. дощування. У випадку концентрації на волоках поверхневого стоку з сусідніх ділянок, вони стають чинником, що сприяє пришвидшенню добігання схилового стоку до русла. Вказане явище спостерігається вже після кількаразового проходження трактора. (Ошуркевич, 2010).

С.А. Генсірук, будучи членом наукової експедиції Академії Наук України з вивчення повеней, вітровалів і буреломів у зв’язку з надмірними суцільно-лісосічними рубаннями у Карпатах протягом 1955–1965 рр., дослідив, що надмірні рубання і нераціональне ведення лісового і сільського господарства зумовлюють порушення водозахисної функції лісів. Це він відобразив у доповідній записці у Центральні органи тогочасної влади у Москві, та обґрунтував необхідність різкого зменшення (у 3 рази) обсягів головних рубань у лісах Карпат. Після глибокого вивчення матеріалів цієї доповідної записки ученими лісотехнічної академії Рада Міністрів СРСР 6 листопада1965 р. прийняла рішення про невідкладне зменшення обсягів рубань головного користування в лісах Карпат утричі. (Генсірук, 2008). Отже, до думки науковців щодо необхідності забезпечення виконання лісом біосферних функцій прислухалася навіть тогочасна влада, яка своїм пріоритетом ставила розвиток промисловості.

Вибіркові рубки меншою мірою спричинюють порушення водоохоронно-захисних властивостей лісу, ніж суцільні. Тому обмежене, поступове і рівномірне втручання у природу лісу, в даному випадку головне користування, слід розцінювати як один із важливих заходів збереження середовищетвірної його ролі. Отже, ефективність природоохорони не завжди може бути обмежена статичною охороною лісових ділянок. Такої охорони потребують особливо цінні реліктові, рідкісні, а також зникаючі лісові екосистеми. Щодо деревостанів, які в першу чергу служать лісосировинною базою і мають середовищетвірне значення на значній території, то вони повинні використовуватися раціонально і, головне, без шкоди для навколишнього середовища. Порушення гідрологічної рівноваги істотно позначається на стані водних ресурсів і їх використанні в народному господарстві. Таким чином, шкода, яку спричинює навколишньому середовищу порушення оптимальних гідрологічних умов лісових масивів, в економічному відношенні може бути більш істотною, ніж вартість вилученої із лісового біоценозу деревини. (Чубатий, 1984)

Це підтверджують дослідження, проведені у водозборі р. Брустурянка, доцентом Інституту екологічної економіки і менеджменту О.В. Врублевською. За її висновком, водоохоронною функцією лісів у сучасному розумінні є їх вплив на величину ґрунтового стоку з водозбору (найчастіше збільшення його). Вона є результатом водорегулювальної функції, яка полягає в трансформації лісами всіх складових частин водного балансу території чи водозбору. У меженний, найбільш напружений щодо водопостачання і водовідведення період, ґрунтове живлення є єдиним джерелом збільшення доступної кількості водних ресурсів, тому додаткова вода як продукт лісу може бути використана для задоволення попиту на неї населення і суб’єктів господарювання. Високі значення капітальної оцінки, роблять суспільно ефективними витрати на заліснення вже лише завдяки цінності додаткового обсягу водних ресурсів. (Врублевська, 2007)

Міжнародний досвід гірського лісівництва, вказує на необхідність дотримуватись при використанні водоохоронних лісів наступних принципів (Buergi A., 1999):

– відмова від суцільних рубок, об’єм вирубаної деревини повинен залежати від властивостей насадження та умов місцевості;

– стабільність лісового покриву є більш важливою, ніж якість деревини та вік насаджень;

– стабільність може покращитись завдяки створенню шляхом природного поновлення мішаних різновікових лісів з природним різноманіттям дерев;

– вирубку дерев слід проводити обережно, щоб уникнути пошкоджень річкових русел та дестабілізації схилів. У багатьох випадках хорошим вирішенням є поєднання лісових доріг з системою канатних установок.

Висновки:

1. Ліс відіграє важливу роль у підтриманні водного балансу певної території. Оптимальною для елементарних водозборів є лісистість у 65-70%.
2. Крім лісистості у гідрологічному балансі важливу роль відіграють такі показники, як природність лісів, їх вікова структура і породний склад. Суцільні вирубки та молодняки створені на їх місці не забезпечують водоохоронні функції, акумулювати вологу насадження починають після досягнення 40 річного віку. Важливу роль у підтримці водного балансу гірських водозборів мають приполонинні ліси та криволісся.
3. Відмова від суцільних рубок та використання сучасних природозберігаючих методів лісосічних і трелювальних робіт дозволить поєднати необхідність задоволення потреб у деревині та виконання лісом водоохоронних функцій.
4. У найбільш напружений щодо водопостачання період, ґрунтове живлення є єдиним джерелом збільшення доступної кількості водних ресурсів. Додаткова вода як продукт лісу має свою конкретну матеріальну цінність, і шкода від її дефіциту може бути більшою від прибутків, отриманих внаслідок лісозаготівель. Особливо це питання загострюється у період глобальних кліматичних змін, коли дефіцит водних ресурсів буде лише посилюватись.
5. Використовуючи розроблені методики, можна провести еколого-економічу оцінку водоохоронної функції лісу та розробити менеджмент-план ведення господарювання у лісах для кожного конкретного водозбору.

Мирослав Кабаль, лабораторія лісознавства Карпатського БЗ, Ukrainian Nature Conservation Group

Література:

1. Врублевська О.В., Кульчицький-Жигайло І.Є.Кількісне та економічне оцінювання продуктивності водоохоронної функції лісу // Науковий вісник, 2007, вип. 17.6 с. 58-64
2. Генсірук С.А. Антропогенні зміни в лісах Українських Карпат та їх наслідки /С.А. Генсірук, О.В. Максимець // Лісівнича академія наук України : наукові праці. – Львів: Вид-во НУ “Львівська політехніка”. – 2004. – Вип. 3. – С. 17-21.
3. Калуцький І.Ф., Олійник В.С. Стихійні явища в гірсько – лісових умовах Українських Карпат (вітровали, паводки, ерозія ґрунту). – Львів: Камула, 2007. – 240 с.
4. Краковська С. В.Зміниповерхневогорічкового стоку в Україні до 2050 р. за проекцієюрегіональноїкліматичноїмоделі Ремо / С. В. Краковська, Н. В. Гнатюк // Геоінформатика. – 2013. – № 3. – С. 76-81.
5. Кульчицький-Жигайло І.Є. Вплив лісоексплуатаційних заходів на стік води та наносів у притоках річки Головчанка / І.Є. Кульчицький-Жигайло, Н.С. Приболотна, О.Є. Ошуркевич// Міжвідомчий науково-технічний збірник “Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість”. – 2006. – Вип. 32. – С. 109-118.
6. Кульчицький-Жигайло І.Є. Гідрологічна роль лісів Карпат// Ресурси природних вод Карпатського регіону. – Львів: ЛвЦНТЕІ, 2002. – С. 47-51.
7. Кульчицький-Жигайло І.Є.Вплив лісу на формування зимових паводків в Бескидах / І.Є. Кульчицький-Жигайло,О.Є. Ошуркевич// Науковий вісник НЛТУ України. – 2007. – Вип. 17.1. – С. 23-28.
8. Олійник В.С. Водоохоронно-захисна роль гірських лісів Українських Карпат, її антропогенні зміни та шляхи оптимізації. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю03.03 – лісознавство і лісівництво. – Національний лісотехнічний університет України, м. Львів, 2008.
9. Олійник В.С. Паводкорегулююча роль гірських лісів Карпат // Екологічні та соціально-економічні аспекти катастрофічних стихійних явищ у карпатському регіоні (повені, селі, зсуви): Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. – Рахів, 1999. – С. 257-260.
10. Ошуркевич О.Є. Стокорегулювальний вплив лісів на водозборах малих річок Бескид. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.03 – лісознавство і лісівництво. – Національний лісотехнічний університет України. – м. Львів, 2010.
11. Парпан В.І. Паводкорегулювальна роль гірських лісів Карпат ташляхи їх оптимізації / В.І. Парпан, В.С. Олійник // Екологія та ноосфера: наук.журнал. – 2009. – Т. 20. – №1-2. – С. 121-127.
12. Фурдичко О.І. Карпатські ліси: проблеми екологічної безпеки і сталого розвитку. Львів: Бібльос, 2002. – 192 с.
13. Чубатий О.В. Гірськіліси – регулятори водного режиму. – Ужгород: Карпати, 1984. – 104 с.
14. Buergi A. Forestry operations in protection forests // Екологічні та соціально-економічні аспекти катастрофічних стихійних явищ у карпатському регіоні (повені, селі, зсуви): Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. – Рахів, 1999. – С. 369-374.