НОВОЕ ПОНИМАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ЛЕСАМИ И ВОДОЙ 10.10.2008 | пересмотров

В данной статье подытоживается состояние современных знаний о взаимодействии между лесами и водой в водосборных экосистемах. Статья обобщает основные вопросы, за которыми продолжались дискуссии между лесными гидрологами, экспертами из водных ресурсов и правительственными чиновниками, которые принимают политические решения, в течение периода, который минул после принятия декларации в Шизи, третьего Всемирного водного форума и Международного года пресной воды.

Ян Гальдер
профессор Центра научных исследований в сфере землепользования и водных ресурсов, Университет Ньюкасл, Великобритания

Томас Хофер
специалист лесного хозяйства (сохранение лесов и гидрология) Департамента лесного хозяйства FAO, Рим, Италия

Сибиль Вермонт
специалист в сфере науки Федерального офиса окружающей естественной среды, Берн, Швейцария

Патрицио Варен
социальный научный консультант, Департаменту лесного хозяйства FAO, Рим, Италия

Обзор состояния современных знаний о взаимодействии лесов и воды
и актуальные проблемы лесной и водной политики

Доступность и качество воды во многих регионах мира находится  в разной степени под угрозой, во-первых, в связи с злоупотреблениями и неправильным использованием и, во-вторых, в связи с загрязнением окружающей среды. В настоящее время признается, что леса очень влияют на оба фактора. Кроме того, климатические изменения приводят к смене роли лесов в регуляции водостока и в использование водных ресурсов (Bergkamp и ин.,2003). Поэтому рассмотрение взаимосвязи между лесами и водой должно быть отнесено к наиболее приоритетным вопросам.

Водосборные площади, покрытые лесом, являются источником воды, которая используется для коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, промышленных и экологических потребностей в регионах, расположенных выше и ниже по течению водных потоков. Основная задача, что ее должны решать руководители из управления земельными, лесными и водными ресурсами, заключается в максимизации выгод и преимуществ от лесопользования во многих секторах экономики без нанесения убытка водным ресурсам и экосистемам. Для решения этой задачи крайне необходимо углубить наши знания о взаимодействии между лесами/деревьями и водой, повысить уровень осознания проблем, расширить возможности лесной гидрологии и применить эти знания в процессе принятия политических решений. Подобно этому существует необходимость в разработке институционных механизмов для повышения эффективности согласованного сотрудничества при решении вопросов управления лесными и водными ресурсами, а также для реализации и обеспечения выполнения программ действий на национальном и региональном уровнях.

  Ключевые сроки:

Выбросы воды (или водосток): объем воды, которая проходит через данную точку в данный момент времени.

Пополнение: добавление воды в водоносный слой грунтовых вод.

Речной бассейн: сложная система водосборных бассейнов и подбассейнов, что ее пересекает главная река с ее приливами, которая протекает от источников к устя.

Связки между районами, розташованими  выше и ниже по течению: экологические, социально-экономические и культурные потоки, согласованное взаимодействие и конфликты, между верхней и нижней частями водосборного бассейна.

Водосборный бассейн (водосбор): географическая площадь, что ее осушает водосток. Эта концепция применима к широкому спектру объектов - от фермы, которая пересекается ручьем (микроводосбор), к большому бассейну реки или озера.

Управление водосборным бассейном: любая человеческая деятельность, направленная на обеспечение стойкого использования ресурсов водосборного бассейна.  

Лесная и водная политики в прошлом часто базировалась на предположении, что по любым гидрологическим и экологическим условиям лес является лучшим покровом земли для того, чтобы максимизувати водоотдачу и регулировать сезонные водные потоки при одновременном обеспечении высокого качества воды. На основании этого предположения пришли к выводу о том, что сохранение (или расширение) лесного покрова водосборных бассейнов в верхнем течении водных потоков является наиболее эффективным мероприятием, которое расширяет возможности использования воды для сельскохозяйственных, промышленных и коммунально-бытовых потребностей, а также для предотвращения наводнений в районах, расположенных ниже по течению водных потоков.

Научные исследования в отрасли лесной гидрологии, проведенные в 1980-90-х годах (см. Bruijnzeel 2004 и др.), дают совсем другую картину. Хотя эти исследования и подтвердили важную роль лесного покрова, расположенного выше по течению водных потоков в обеспечении высокого качества воды, они в то же время показали, что сделан раньше вывод о позитивном влиянии этого лесного покрова на  годовые и сезонные водные потоки ниже по течению оказался в общем случае ошибочным и таким, которое вводит в заблуждение. В отличие от этого вывода отмеченными исследованиями было установлено, что в засушливых или полузасушливых экосистемах лесной покров не является лучшим видом покрова для земли в смысле повышения водоотдачи ниже по течению водных потоков. Более того, были получены серьезные подтверждения в интересах того факта, который в тропических экосистемах часто переоценивается роль лесного покрова, расположенного выше по течению водных потоков как защитника против сезонных наводнений в районах, расположенных ниже по течению. Это подтверждают и основные международные форумы, на которых рассматривались проблемы крупномасштабных водосборов или речных бассейнов (FAO и CIFOR, 2005).

Необходим целостный подход при рассмотрении взаимодействия между водой, лесами, другими видами землепользования и социально-экономическими факторами, в регионах, расположенных выше и ниже по течению водных потоков (налево: покрыт лесом водосборный бассейн в Индом; справа: ирригация в Сирии).

Международный год пресной воды 2003 и третий Всемирный водный форум (Киото, Япония, 2003) способствовали переводу научных знаний о механизме биофизических взаимоотношений между лесами и водой в плоскость принятия политических решений. Международное совещание экспертов из лесных и водных ресурсов, присвячена  подготовке отмеченных форумов, которая состоялась раньше в ноябре 2002 года в городе Шига (Япония), подчеркнула необходимость более целостного подхода к пониманию взаимодействия между водой, лесами, другими видами землепользования и социально-экономическими факторами, в сложных водосборных экосистемах. В течение последних пяти лет принятая в Шизи декларация экспертов остается исходным документом для разработки нового поколения водной и лесной политик (см. статьи Zingari, Achouri в этом выпуске).

СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ О ЛЕСАХ И ВОДЕ

Современная лесная гидрология сосредоточена на трех направлениях, которые особенно важны для принятия политических решений, а именно: корпоративные преимущества и недостатки лесного покрова для обеспечения максимальной водоотдачи ниже по течению водных потоков; роль лесов, расположенных выше по течению водных потоков, в поддержке стока воды во время сухого сезона; и сохранение качества воды. В данном разделе просуммированы полученные данные по этим направлениям (Hamilton, 2005).

В прошлом принятие политических решений относительно водопользования часто базировалось на предположении, которое формулируется таким способом: чем больше деревьев, тем более воды.

Текущие научные исследования в отрасли лесной гидрологии ставят под сомнение это предположение. Основным потребителем воды фактически является лесная экосистема. Полог лесонасаждения перехватывает осадки и испарения от листьев, уменьшая тем самым объемы грунтових  вод и водных потоков. Поскольку естественные и искусственные леса потребляют больше воды, чем другие виды растительности, которая покрывает землю (включая сельскохозяйственные и фуражные культуры), нет сомнения, что обезлиснення  (даже частичное) повышает водоотдачу в районах, розташованих  ниже по течению водных потоков.

Поэтому иногда выдвигались предложения относительно удаления лесного покрова, который потребляет много воды, особенно в полузасушливых регионах, из метою  предотвратить засуху или смягчить ее последствия. Однако выгоды, которые можно получить от реализации таких предложений, стоит сопоставить с неминуемой потерей многих других выгод и преимуществ от лесопользования, включая противодействие эрозии, улучшение качества воды, звъязування  углероду, рекреационные и эстетичные услуги, строительный лес, дрова, недревесные лесные продукты и биомногообразие. Практику обезлиснення бесспорно стоит избегать в местах, склонных к образованию солончаков, где через выруб леса соли могут очутиться ближе к поверхности почвы, а также в горных лесах, расположенных на уровне туч, где листья деревьев, епифитни растения, суки, ветви, пни и кустарники, образуют “сетку”, что уловлюе  “горизонтальные осадки” от тумана и туч.

Кроме того, бесспорно установлено, что частичное или полное удаление лесного покрова может ускорить сток воды, повысить риск затопления в сезон дождей и привести к сокращению количества речной воды или даже к высыханию русла рек в сухой сезон. Однако, роль лесного покрова в регуляции гидрологических потоков часто переоценивается. Наслидки  обезлиснення становятся очевидными только на микроуровне, а также в связи с краткосрочными и неинтенсивными дождями (какие обычно являются наиболее частыми). В меру увеличения длительности или интенсивности дождей, или в меру увеличения площади, где от водосборного бассейна идут дожди, влияние древесного покрова на регуляцию гидрологических потоков снижается.   

Что касается макроуровня, то возникновение и распространение больших наводнений в намного большей степени зависит от естественных процессов, которые происходят в верхнем водосборе, чем от мероприятий из землеуправлиння. Да, строгие научные данные опровергают миф о том, что обезлиснення в Гималаях влечет большие наводнения в долинах Ганга и Брахмапутри. Крупномасштабные наводнения возникают скорее в результате соединения одновременных пиковых выбросов воды (полноводные реки, обильные стоки из холмов, которые прилегают к затапливаемым площадям, ливни, высокий уровень подземных вод, весенние паводки, речные дамбы, отсутствие водоемов, в низинах) (Hofer, 2006). Поэтому, хотя и можно перечислить много причин, чтобы осуществлять лисовидтворення в водосборном бассейне (например, для уменьшения потерь грунтового слоя, для содержания наносов и отложений за пределами путей водостока, для поддержки сельскохозяйственного производства и ареалов распространения диких животных и т.ин), однако к числу таких причин нельзя отнести снижение риска возникновения наводнений или даже контроль над ними. Лисовидтворення для уменьшения риска наводнений эффективно только на местном уровне на площади в пределах нескольких сотен гектар. Сложные взаимосвязи между лесами и водой в бассейнах больших год продолжают оставаться предметом дискуссий (см. CIFOR, 2007). Очевиднее становится необходимость продолжить эту работу для достижения полного понимания зазначених  взаимосвязей.        

Хотя леса могут сдерживать небольшие и локальные паводковые стоки, но они, как видно, не влияют на экстремальные наводнения, вызванные обильными ливнями, вроде показанного здесь наводнения, что ее спричинив  циклон в долине Пазнаун в Австрии в августе 2005 года.

Наиболее весомый взнос в гидрологические характеристики водозбирних  экосистем леса вносят тем, которые поддерживают высокое качество воды, возводят к минимуму  эрозию почвы на местах, сокращают количество наносов и отложений в водоемах (заболоченные территории, ставки, озера, ручьи, реки) и удерживают или фильтруют другие загрязняющие вещества при прохождении воды через лесную подстилку. Это происходит в соответствии с такими механизмами:  

• На склонах холмов грунтовой слой смещается книзу в основном самосувом в результате действия дождевых капель, которые разбрызгиваются. Естественный лесной покров наиболее эффективно противодействует эрозии почвы, которая вызвана разбрызгивающим эффектом дождевых капель, в основном благодаря кронам нижнего яруса и лесной подстилке, что снижают силу разбрызгивания. Выруб леса и замена его другими видами землепользования приводит в большинстве случаев к более интенсивной и ускоренной эрозии, если только не приложить большие усилия к сохранению почвы.
• Эрозия обычно связана с повышенной концентрацией наносов и отложений в стоковых водах а также с заилением водостока. Лесной покров более эффективен, чем другой вид грунтового покрова, в смысле, что благодаря лесному покрову вода остается настолько свободной от наносов и отложений, насколько это возможно. Верхний слой, мусор и корни деревьев, удерживают наносы и отложения, препятствуя их перемещению книзу. Более того, глубокие корни деревьев стабилизируют склоны и помогают предотвратить сдвиги.

  Леса поддерживают высокое качество воды, возводят к минимуму эрозию почвы на местах и уменьшают количество наносов и отложений; обезлесение обычно повышает эрозию, которая приводит к высокой концентрации наносов и отложениям у водостока и к пидкислення воды (Пакистан).

• Кроме наносов и отложений качество воды могут ухудшать также разные типы загрязняющих веществ - в зависимости от вида местного землепользования и дренажа водостока. Потенциальными загрязняющими веществами могут быть сильно концентрированные органические вещества, которые влекут эвтрофикацию водоемов, а также сельскохозяйственные или промышленные химикаты. Лес беспрекословно является адекватным грунтовым покровом для водосборных бассейнов, которые поставляют питьевую воду, поскольку в лесохозяйственной деятельности (за исключением интенсивно управляемых лесонасаждений) обычно не используются удобрения или пестициды и не происходит загрязнение коммунально-бытовыми стоковыми водами и промышленными стоками. Кроме того, загрязнение воды от неточечного источника (то есть от многих рассеянных источников загрязняющих веществ) при коммунально-бытовом, промышленном и сельскохозяйственном землепользовании может быть значительно снижено или даже устранено с помощью прибрежных буферных лесных зон, созданных и поддерживаемых вдоль водостока. Однако, такие зоны не могут предотвратить загрязнение грунтовых вод. Более того, если деревья через свою высоту и аэродинамическое сопротивление поглощают загрязняющие вещества, которые находятся в воздухе, то такой лес, расположенный в водосборном бассейне, не в состоянии защитить качество воды. Эта проблема в основном касается горных лесов в промышленно розвинених  странах.

ВОПРОС ТЕКУЩЕЙ ЛЕСНОЙ И ВОДНОЙ ПОЛИТИКИ

После проведения Международного года пресной воды 2003 между гидрологами, другими экспертами водного сектора и правительственными чиновниками, которые принимают политические ришення,  развернулись дискуссии по трем основным вопросам: перевод знаний о лесной гидрологии в плоскость водной политики; включение достижений лесного сектора в интегрированную политику управления водными ресурсами;  и оплата экологических услуг, которые предоставляют леса и вода.

Прибрежные буферные лесные зоны могут значительно уменьшить или отстранить загрязнение от неточечного источника при коммунально бытовом, промышленном и сельскохозяйственном землепользовании (Суринам).

Применение знаний о лесной гидрологии в водной политике

Вопреки значительному прогрессу в научном понимании взаимодействия между лесами и водой, роль лесов в стойком управлении водными ресурсами остается, как отмечено в предыдущем разделе, открытым вопросом. Имеет место неопределенность и в некоторых случаях даже противоречивость в связи с трудностями использования результатов научных исследований для разных стран и регионов, разных масштабов водосборов, разных типов леса и древесных видов, и разных режимов лесоуправления.

Другие трудности связаны с отрывом результатов научных исследований от политики. Это частично вызвано общей неспособностью эффективно информировать правительственных чиновников, которые принимают политические решения, о результатах гидрологических исследований, а также в связи с неготовностью к использованию научных доказательств, чтобы бросить вызов загальноприйнятим  мыслям.  

Для преодоления этих трудностей Международный союз научно-исследовательских организаций  лисового сектору (IUFRO) создал в 2006 году специальную комиссию по изучению взаимодействия между лесами и водой. Целью комиссии является достижение консенсуса в лесном гидрологическом содружестве относительно ключевых вопросов, которые касаются взаимоотношений между лесами и водой, и щодо  выявление участков научной неопределенности, на которых стоит сосредоточить научные исследования, ориентированные на содействие принятия политических решений. Стремясь коротко сформулировать и распространить информацию о взаимодействии между лесами и водой, чтобы эту информацию могли легко и безопасно использовать нефахивци, комиссия обнародовала бюллетень с перечнем основных концепций лесной гидрологии таким образом, что они становятся понятными для правительственных чиновников, которые принимают политические решения (см. достопримечательность в конце статьи). Аналогично этому Организация ООН из продовольствия и сельского хозяйства (FAO) обнародовала брошюру “Почему стоит инвестировать в управление водосборными бассейнами” с целью информирования правительственных чиновников о необходимости управления водосборными басейнами  и о выгодах от этого.

Существенную роль в устранении разрыва между научными исследованиями в галузи  лесной гидрологии и политикой играет образование. Научно-техническое образование носит в основном сугубо ведомственный характер. Изучение отдельных дисциплин необходимо для углубления знаний о взаимодействии между лесами и водой, например, для усовершенствования способности оценить влияние программ залиснення и лесовосстановление на качество и количество воды, борьбу с наводнениями и защиту почвы.

Включение лесного хозяйства в интегрированное управление водными ресурсами

Разработка интегрированных планов относительно управления водными ресурсами на уровне водозборив  и/або речных бассейнов была одной из целей, поставленных Всемирным саммитом из устойчивого развития в 2002 году. Эти межведомственные планы должны быть нацелены на обеспечение “воды для людей, для производства продовольственных товаров, для сохранения природы и удовлетворения потребностей промышленности, и для других приложений” (Глобальное партнерство из использования воды, ТАС, 2000).

Растущее признание делает необходимым включить измерение “природа для воды“ в отмеченные выше интегрированные планы. Концепция “природа для воды“ учитывает роль наземных экосистем в повышении водоотдачи и качества воды. Например, лесная зона Lange Erlen в Швейцарии каждый месяц в течение декилькох  дней затопляется водой из Рейна, а лесная почва фильтрует эту воду, благодаря чему улучшается ее качество и пополняются грунтовые воды около соседнего города Базель.

   ЛЕСА И ВОДА
(достопримечательность правительственным чиновникам, которые принимают политические решения)

ПОТРЕБЛЕНИЕ ВОДЫ ЛЕСАМИ

К факторам, которые влияют на воду, которую потребляют леса, кроме других относят климат, тип леса и тип лесной почвы. В общем случае леса потребляют больше воды, чем низкорослая растительность в связи с более сильным испарением. Леса имеют также низкие показатели из поверхностного стока, из пополнения грунтовых вод и из водоотдачи. Практика лесного управления может существенно влиять на  потребление воды лесами через смешивание древесных видов и возраста деревьев, изменение структуры леса и размера площади лесозаготовки, которая остается открытой.

ВОДНЫЕ ПОТОКИ В СУХОЙ СЕЗОН

Леса уменьшают водные потоки в сухой сезон в таком же или в большем ступени,  как и  годовую водоотдачу. Теоретически возможно, что повышенная инфильтрация, вызванная залисненням деградированных сельскохозяйственных водосборных бассейнов, может перевесить потери воды через  избыточное испарение в лесах, при этом гидрологические потоки в сухой сезон увеличиваются, а не уменьшаются, хотя таке  редко наблюдается.

ПАВОДКОВЫЕ СТОКИ

Леса могут сдерживать небольшие и локальные паводковые стоки, но они, как видно, не влияют ни на экстремальные наводнения, ни на наводнении в пределах большого водосборного бассейна. Единственным возможным исключением из этого являются пойменные леса, которые уменьшают масштабы наводнения ниже по течению водных потоков благодаря гидравлической шероховатости своего поверхностного слоя (соединение всех элементов, которые есть на пути водных потоков (например, листья, ветви, пеньки) замедляют и десинхронизують паводковые стоки.

КАЧЕСТВО ВОДЫ

Естественные леса и лесонасаждения с умелым ведением хозяйства могут защитить источники питьевой воды. В лесах, в которых ведется лесоуправление, обычно применяют намного меньше питательных веществ, пестицидов и других химикатов, чем при более интенсивных видах землепользования, например в сельском хозяйстве. Искусственные леса в сельскохозяйственных и городских зонах могут уменьшить масштаб загрязнений, особенно, если эти леса находятся на шляху водостоку или в прибрежной зоне. Однако, если деревья поддаются влиянию высоких уровней загрязняющих веществ в воздухе, они поглощают серу и азот, который может привести к более интенсивному пидкислення воды. 

ЭРОЗИЯ

Леса защищают почву, снижают темпы эрозии и уменьшают количество наносов и отложений, которые попадають в реки. Лесохозяйственная деятельность, например, культивация, дренаж, строительство дорог и лесозаготовка, может привести к увеличению убытков от наносов и отложений, однако оптимальная практика лесоуправления позволяет контролировать этот риск. Лесонасаждение на почве, склонной к эрозии, и на путях водостока могут уменьшить количество наносов и отложения и быть для них преградой на пути.

Климатични  ИЗМЕНЕНИЯ

Модели глобального климата позволяют предусмотреть значительные изменения в сезонных снегопадах, дождевых стоках и испарении во многих частях мира. В контексте этих изменений влияние лесов на качество и количество воды может быть негативным или позитивным. Там, где планируются крупномасштабные лесонасаждения для смягчения последствий климатических изменений, необходимо предусмотреть, чтобы эта деятельность не привела к недостатку воды. Тень, которую образуют прибрежные леса, может помочь снизить тепловую нагрузку на водную флору и фауну во время глобального потепления.  

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЛЕСА

Быстро растущие лесные культуры потенциально нуждаются большую в воде, которая может привести к уменьшению водоотдачи. Ключевым вопросом в регионах,  где климатические изменения угрожают водным ресурсам, может стать достижение местного компромисса между возможностью производства энергии из древесины и состоянием водных ресурсов.

Государственный комитет лесного хозяйства России