Задержка поверхностного стока. Воды атмосферных осадков стекают в реки, озера и моря поверхностным и грунтовым стоком.
Какой из них преобладает, определяется характером поверхности: рыхлая она или заросшая травой, покрыта лесной подстилкой или голая. От того, каким стоком стекает вода, зависит количество ее в почве и чистота.
Представьте себе, что прошел сильный дождь. В поле почти вся вода устремляется в понижения, а по ним и в реки. Скорость течения воды зависит от рельефа. Если поверхность почвы заросла травой, то вода почти не впитывается в почву. Маленькие, едва заметные ручейки сливаются друг с другом, образуют крупные, а те, в свою очередь, еще крупнее. По пути вода смывает все, что лежит на поверхности почвы. Это и все то, что упало из воздуха. То, что выбросили в атмосферу трубы промышленных предприятий, и то, что мы сами набросали и даже вывезли на свалку. Все это тщательно перемывается водой и в конце концов попадает в реку. С площадей, занятых сельскохозяйственными культурами, ручейков течет меньше. Там часть воды впитывается в грунт. Зато поверхностные воды (вдобавок ко всему прочему) несут еще и частицы почвы. И вода в реках становится мутной, как в луже.
Процесс этот сопровождается не только загрязнением воды. При своем движении она уносит самый верхний, самый плодородный слой почвы с полей, иногда размывая почву и приводя к образованию оврагов, в реки попадают смытые с полей удобрения, ядохимикаты. Такая же картина наблюдается и при снеготаянии. Когда-то наводнения были только весной. А теперь такие бурные наводнения бывают и летом, так быстро дожди скатываются в реки, что те просто не успевают пропустить воду в море. Эти наводнения наносят большой ущерб народному хозяйству. Но это еще не все. Раз вода ушла быстро поверхностным стоком, то в бездождный период ее не хватает для питания рек. И реки превращаются в ручейки и даже пересыхают. Не хватает воды растениям. Иногда этот недостаток настолько велик, что негде взять воду и для полива. Не хватает воды для снабжения промышленных предприятий и населения.
А чем меньше воды, тем выше в почве концентрация вредных примесей.
Теперь возьмем другой случай. Дождь падает на занятую лесной растительностью почву. Почва в лесу обычно покрыта мертвым опадом и лесной подстилкой. Они впитывают воду, как губка; кроме того, стоку воды в лесу препятствуют корни деревьев, более рыхлая почва и отверстия в ней от ходов различных животных, сгнивших корней и т. п. Все это приводит к тому, что почти вся (а чаще и вся) вода впитывается в почву. Даже при снеготаянии, когда мерзлая земля не позволяет воде впитываться в почву, в лесу создаются условия, позволяющие части талых вод не стекать по поверхности. Подстилка и весной вбирает в себя много влаги, которая и остается на месте. Кроме того, в лесу снег тает несколько позже, чем на полях, а в густых хвойных лесах и значительно позже, когда почва успевает оттаять и воде открывается путь вглубь — в грунтовые воды. И все это ведет к тому, что на равнинах вся вода остается в лесу, впитывается в почву и уже в ней стекает в реки.
Конденсаторы влаги. Перевод поверхностного стока во внутрипочвенный вызывает задержку влаги в почве. Она заполняет все пустоты, удерживается в капиллярах, доходит до грунтовых вод, а по различным трещинам проникает и на значительную глубину — в так называемые ювенильные воды. Кроме того, в зимний период снег, падающий на почву, в лесу остается на месте. Его не уносит ветер в пониженные элементы рельефа. Вообще увеличивается общий приход влаги. Громадная поверхность листьев, ветвей и стволов способствует конденсации влаги так называемых горизонтальных осадков, т. е. влаги, находящейся в воздухе в виде тумана и т. п. Представляя значительную переохлажденную поверхность ночью, особенно в горах, они собирают значительное количество воды из осевшей на них росы. Так, по наблюдениям, на горе Вильсон в Калифорнии насаждения конденсировали до 960 мм осадков в летний период и до 1532 мм в зимний. На равнинах эти цифры значительно скромнее. В еловых лесах ФРГ, по опубликованным данным, приходится от 13 до 52% всей суммы осадков на оседающий туман. Это явление хорошо известно всем, кто бывал по утрам в лесу. После тумана влага всегда капает с листьев. В зимнее время на ветвях деревьев много инея, который также опадает на почву (а в прибрежных районах и льда).
Накопленная и проникшая в грунтовые воды влага очень медленно стекает в реки, попадая к корням растений, и «пьют» ее не только деревья, но и сельскохозяйственные растения, растущие на пути ее движения. При этом почти полностью прекращается поверхностный сток, уменьшается сила весенних наводнений, зато и обмеления рек в засушливые периоды менее выражены. Недаром еще Ф. Энгельс так высоко оценил водоохранную роль леса: «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы получить 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».
Хранитель чистоты воды. К старости человек все чаще вспоминает свое детство. Захотелось и нам посмотреть родную Десну-красавицу. Вспомнили ее прозрачные воды, тихое течение, прекрасные песчаные плесы и крутые берега. Сядешь, бывало, на такой круче и любуешься, как гуляют крупные голавли. И вот приехали снова на берега Десны лет через 50. Не утерпели, сразу пошли на знакомые места. Но куда же девалась Десна-красавица? По руслу текла серая мутная вода, в которой не только не разглядеть голавлей (если они еще не перевелись), но едва просвечивает брошенная кем-то у самого берега автомобильная шина.
Вырубка лесов в самых истоках рек приводит к их обмелению и загрязнению. Ведь в лесу как? Вода, впитываясь в почву, проходит многократную очистку. Сначала она процеживается через слой листьев, потом через полуперегнившие части растений, а потом через почву — и течет в реку чистая, как слезинка.
Попробуйте, выройте колодец (в лесу не надо рыть глубоко) и посмотрите, какая вода в нем будет. Иногда даже водоохранные полосы, оставленные по берегам рек, справляются с поверхностным стоком.
Но не все леса так хорошо служат человеку. Все, о чем говорилось, скорее относится к хвойным и даже дубовым древостоям. А зайдите в светленькую березовую рощу, ну хотя бы в такую, какая нарисована на картине Левитана. И свежего опада там нет, нет и зеленого мохового ковра, да и подстилки нет. Все это успевает перегнить в начале лета. И растет под пологом деревьев такая же трава, как и на ближайшей полянке. Нет, конечно, не бегут из березняка поверхностные воды, как с поля. Но и не задерживаются так, как в сосновом лесу. Вот и еще одна сторона нашей беззаботности: появился лес, а какой, важно ли?
Увлажнитель климата. Долго спорили лесоводы о влиянии леса на общую влажность почвы и климата. Одни ученые, базируясь на данных о том, что древесные породы транспирируют большее количество влаги, и на случаях заболачивания вырубок на севере, вполне справедливо утверждали, что лес сушит почву. Эти данные были подтверждены специальными наблюдениями над уровнем грунтовых вод в поле и под лесом. Была даже высказана крылатая фраза, что «лес сушит равнины и увлажняет горы». Все это так, но если в атмосферу испаряется больше влаги, то и выпадает ее в виде осадков тоже больше. Увеличивается оборачиваемость воды в общем влагообороте, а это значит, что и почва, и растения могут получить больше воды.
Известный русский климатолог О. А. Дроздов по этому поводу писал, что при отсутствии испарения лесов внутренние части многих материков превратились бы в пустыни.
Влияние леса на водный баланс очень сильно зависит и от самого леса, его возраста, полноты, состава древостоев, наличия подлеска, характера живого и мертвого напочвенного покрова. Оказывается, что лучше всего влияют на водный баланс коренные древостой в спелом возрасте. Конкретные цифры наступления возраста гидрологической спелости имеются в соответствующих изданиях. Здесь важно остановиться только на одной стороне этого вопроса. Когда мы ведем сплошную вырубку древостоев, то на целый век ухудшаем влияние леса на водный баланс. На вырубке он почти равен нулю, потом по мере роста деревьев увеличивается, но так и не доходит до своего максимума — мы снова вырубаем древостой. Это плохо. Но еще хуже, когда при отсутствии древостоев воды могут нанести непоправимые последствия.
Во многих местах нашей страны, иногда на значительной глубине, находятся различные минеральные воды, которые широко используются при лечении различных заболеваний. Эта та часть вод атмосферных осадков, которая по трещинам проникает глубоко в горные породы. Трещины кончаются, и вода просачивается через рыхлые породы, насыщаясь различными минеральными веществами, иногда очень полезными человеку. Несколько лет назад на Кавказе в некоторых минеральных источниках вдруг стало мало воды. Стали искать причину — и нашли. В горах вырубили леса, воды атмосферных осадков стали стекать по поверхности и почти перестали питать ювенильные воды. А нет обычной воды, нет и минеральной. И тогда люди срочно стали принимать меры к сокращению поверхностного стока. Начали они и создавать древостой, изреживая которые, раньше незаметно перешагнули тот минимум, когда лес перестал выполнять водоохранную роль и конденсировать влагу.