Рослинний покрив, і зокрема ліс, являє собою один з найбільш динамічних елементів природного середовища. Зміни в рослинному покриві можуть істотно позначитися на гідрологічному режимі території, в тому числі й на річковому стоці. Рослинність і зовнішнє середовище знаходяться в тісному взаємозв’язку: від середовища залежить тип рослинного покриву, а рослинність в свого чергу впливає на формування середовища.

Визначення впливу лісу на річковий стік та його зарегульованість в умовах Карпат з характерною для них територіальною неоднорідністю фізико-географічних умов має особливий інтерес.

Гідрокліматичні умови в Українських Карпатах зумовлюються багатьма факторами. Першочергове значення, як і всюди в горах, має вертикальна поясність природних комплексів. Однак зміни в опадах та стоці з висотою місцевості суворо простежуються тільки в межах окремих районів, більш-менш однорідних за природними умовами. Щодо регіону в цілому, то чітко вираженого збільшення опадів і стоку з висотою не спостерігається. Справа в тому, що на гідрокліматичний режим гірських схилів істотно впливає орографія цієї частини Карпат і, зокрема, те, що головні гірські хребти протистоять панівним повітряним течіям. Як відмічають кліматологи, атмосферне зволоження

Карпат знаходиться під домінуючим впливом західного та південно-західного переносів відносно теплих і вологих повітряних мас. Головні гірські хребти майже перпендикулярні до цих повітряних потоків.

Досить різні природні умови на північному і південному мегасхилах Карпат, що позначається як на опадах, так і на річковому стоці. На північному мегасхилі середньорічна кількість опадів в розрізі водозборів гірських річок коливається в межах 875—1265 мм, а середньорічний стік — від 503 до 1014 мм. На південному мегасхилі опадів буває 995—1601 мм, а річковий стік становить 551 —1229 мм. Сумарне випаровування на південному мегасхилі коливається від 202 до 636 мм, на північному — від 251 до 548 мм. Ці коливання пояснюються різницею у випаровуванні, яке залежить від висоти над рівнем моря та експозиції схилів. Важливе значення в цьому відношенні має перехоплення атмосферних опадів лісовим наметом, що залежить і від типу лісу. Встановлено, що різниця в затриманні опадів наметом букових і ялинових лісів становить 14,4 % від загальної річної кількості опадів.

Більше атмосферне зволоження південного мегасхилу Карпат зумовлене тим, що він є навітряним по відношенню до вологоносних повітряних течій. Північний мегасхил, навпаки, захищений від повітряних потоків. Проте орографічний ефект розподілу атмосферних опадів простежується і в межах обох мегасхилів Карпат. Так, на південному мегасхилі зволоження водозбірних басейнів зростає з північного заходу на південний схід, на північному, навпаки, з південного сходу на північний захід. При цьому максимум опадів сконцентровується на навітряному південному схилі в тій частині, де гірські хребти досягають найбільшої висоти й змінюють свій напрямок. Так, якщо Вододільний хребет у західній частині цього регіону має південно-східний напрямок, то у східній він змінюється на південний. Тут гірські хребти чинять найбільший опір повітряним течіям, які приносять з собою вологу із заходу та південного заходу.

Якщо на південному мегасхилі в місці згаданого вигину Вододільного хребта та прилеглих до нього територій випадає найбільше атмосферної вологи (водозбірні басейни рік Мокрянки — 1601 мм, Тереблі — 1551 мм, Шопурки— 1335 мм), то на паралельному північному мегасхилі, тобто з північного боку Вододільного хребта, випадає мінімум опадів (водозбірні басейни Чорного — 913 мм і Білого — 886 мм Черемошів, Пруту — 1004 мм і частково Бистриці Надвірнянської — 973 мм). Найконкретніше виражене збільшення опадів на південному навітряному мегасхилі. Значне їх зменшення, утворення так званої «дощової тіні»[1], спостерігається на північному мегасхилі. Слід зауважити, що утворення так званої «дощової тіні» від Свидовецького хребта спостерігається вже на південному мегасхилі (басейн ріки Чорної Тиси — 995 мм).

За просторовим (горизонтальним) розподілом атмосферних опадів у Карпатах можна виділити такі райони: на південному мегасхилі — навітряний південний макросхил Полонинських Карпат (І), Привододільиий внутрікарпатський синклінальний прогин (II), ГІричорногірська зона «дощової тіні» (III); на північному мегасхилі— Бескидсько-Горганський (IV) та Чорногоро-Покутсько-Чивчинський (V). Для названих районів коливання середніх багаторічних сум опадів по водозборах характеризується так: І — від 1074 до 1419 мм, II — від 1150 до 1601, III — від 995 до 1236, IV — від 896 до 1265, V — від 875 до 1004 мм. У межах виділених районів досить чітко простежується збільшення опадів і річкового стоку з висотою місцевості. Якщо збільшення опадів і стоку з висотою місцевості характерне тільки для окремих гідрокліматичиих районів, то пряма залежність кількісних показників стоку від опадів проявляється всюди. Це підтверджується досить тісним статичним зв’язком: коефіцієнт кореляції між опадами і стоком становить 0,853.

Інтенсивність некліматичних стокоформуючих факторів залежить від ступеня зволоження території. Відомо, наприклад, що в умовах надмірного атмосферного зволоження вплив некліматичних факторів на формування річкового стоку знижується, а в умовах помірного або недостатнього зволоження — підвищується. Неоднаковий розподіл опадів у просторі є водночас результатом по-різному вираженого впливу некліматичних факторів на формування річкового стоку. Як згадувалось вище, на розподіл опадів та річкового стоку істотно впливають орографічні особливості даного району. Навітряні схили зволожуються більш інтенсивно, ніж підвітряні, і, як відмічає Б. А. Аполлов (1963), чим більша крутизна схилу, тим інтенсивніше зростають плювіометричні градієнти. Чим більша крутизна схилу і менша різноманітність мікрорельєфу, тим більша швидкість збігання води у водотоки. Але в гірських умовах, як уже відзначалось, найбільше значення має глибина врізу русел водотоків у схили, що зумовлює інтенсивний дренаж грунтових вод в гідрографічну мережу.

Таким чином, величина опадів і стоку залежить від розташування схилів щодо вологоносних повітряних течій, швидкості збігання схилового стоку та інтенсивності дренажу підземних вод у водотоки.

Встановлено, що на південному, в основному навітряному мегасхилі Карпат помітно виражений відносно тісний зв’язок між річковим стоком і середньою крутизною схилів водозборів. Парний коефіцієнт кореляції цих показників становить 0,745. На північному мегасхилі такий зв’язок відсутній (коефіцієнт кореляції — 0,217). Пояснюється це тим, що більшість водозбірних басейнів цього мегасхилу, на яких переважають круті схили, знаходяться у «дощовій тіні», а водозбори з пологішими схилами — за її межами і тому зволожуються інтенсивніше.

Вплив лісу як гідрологічного фактора в основному оцінюється шляхом визначення залежності між річковим стоком, його зарегульованістю і такими параметрами, як відносний процент лісистості водозбору, породний склад і вік лісу. З метою визначення залежності величини річкового стоку від лісистості водозборів зіставлялись ці показники з 36 водозбірних басейнів південного та північного мегасхилів Карпат. При цьому не виявлено певного взаємозв’язку між річковим стоком та лісистістю водозборів.

Це можна пояснювати неоднорідністю природних умов цього регіону і зв’язаним з цим неоднаковим атмосферним зволоженням. Парний коефіцієнт кореляції між річковим стоком і ступенем лісистості водозборів становить 0,130, що свідчить про відсутність кореляційного зв’язку.

Оскільки неоднорідність зволоження території по-різному впливає на річковий стік, виникає питання про його залежність від лісистості водозборів у розрізі окремих орографо-гідрокліматичних районів. Виходячи з територіальних відмінностей природних умов, розрізняють чотири групи водозбірних басейнів. До першої групи віднесено басейни річок центральної привододільної частини південного мегасхилу Карпат. Середня річна кількість опадів тут становить 1364 мм. Це зона найбільшого атмосферного зволоження і річкового стоку в межах усього регіону. Друга група охоплює басейни рік навітряного південного схилу Полонинських Карпат. Річна кількість опадів тут становить 1247 мм. Це зона відносно високого атмосферного зволоження і значного річкового стоку. Третя група басейнів знаходиться у «дощовій тіні» на південному і північному мегасхилах переважно східної частини Привододільних Карпат. Середньорічна кількість опадів — 1156 мм. Водозбірні басейни четвертої групи займають в основному центральну і західну частину північного мегасхилу Карпат, частково охоплюють гірський масив Горган і повністю Бескиди. Середньорічна кількість опадів становить 1008 мм.

За характером збільшення середньорічного річкового стоку із зростанням лісистості всі групи водозбірних басейнів однотипні (рис. 1). Це свідчить про те, що градієнти збільшення річкового стоку на одиницю лісистості мають близькі кількісні показники. Як показали розрахунки, для кожної групи водозборів градієнти збільшення річкового стоку на 1 % лісистості становили: для 1-ї групи — 9,4 мм, для 2-ї—10,9, для 3-ї—11,6, для 4-ї — 11,9 мм. При цьому треба мати на увазі, що одержані градієнти характеризують збільшення річкового стоку в діапазонах зміни лісистості для 1-ї групи водозборів — від 29 до 77 %, для 2-ї — від 43 до 85 %, для 3-ї — від 54 до 71 % і для 4-ї — від 59 до 86 %.

Рис. 1. Залежність середньорічних величин річкового стоку від лісистості водозборів у розрізі орографо-гідрокліматичних районів (1—4).

Таким чином, із збільшенням лісистості водозборів збільшується річковий стік, але в Карпатах це збільшення має зональний характер, тобто проявляється в межах водозбірних басейнів відносно однорідних за гідрокліматичними умовами. Причому якщо показники градієнтів збільшення річкового стоку на 1 % лісистості для всіх груп водозборів близькі, то середньорічний шар стоку в розрізі груп водозборів має істотні відмінності.

Отже, на величину річкового стоку домінуючий вплив лісистості проявляється більш-менш однорідно. Слід зауважити, що збільшення річкового стоку виявлено лише в межах зростання лісистості водозбірних басейнів від 29 до 86 %. Карпати належать до високолісистих регіонів, тому не можна категорично стверджувати, що зростання лісистості до 100 % такою ж мірою сприяє збільшенню річкового стоку і особливо його грунтової складової. Це питання досить складне і вимагає обгрунтованого аналізу багатьох стокоформуючих факторів, на базі яких потрібно розробити нормативи оптимальної водоохоронної лісистості водозборів, про що піде мова нижче.

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. Виявити вплив усіх факторів на формування річкового стоку на основі даних для великих водозборів важко, оскільки ліси тут досить неоднорідні як внаслідок значної різноманітності умов місцезростання, так і ступеня їх господарського освоєння. Тому важливо визначити такий якісний показник, який найповніше характеризував би його гідрологічну роль. Якщо виходити з того, що водоохоронно-захисний вплив лісу взагалі вищий, ніж інших рослинних угруповань, то можна зробити висновок, що із збільшенням віку лісу до певних меж збільшуватиметься і його просторовий вплив. Як відомо, просторова структура мішаних деревостанів з віком ускладнюється, що сприяє посиленню гідрологічної ролі лісу за рахунок повнішого порівняно з однопородними лісами використання підземного і надземного повітряного простору. В цьому відношенні особливої уваги заслуговують порівняно старі, добре розвинуті букові та буково-ялицево-ялинові гірські ліси Карпат. Чисті ялинники, здебільшого як результат господарської діяльності людини, в меншій мірі представлені стиглими та перестійними деревостанами.

Стиглі та перестійні букові та мішані ліси мають складну вікову структуру. Як правило, віковий діапазон дерев у них дуже широкий. Це частково пов’язано із деякими біоекологічними особливостями букових і мішаних лісів, які прекрасно відновлюються під материнським наметом. Тому їм притаманні високі водоохоронно-захисні властивості. В. Пежіна (1975) та В. Кречмер (1975) вважають, що стиглі деревостани краще, ніж молоді, сприяють перехопленню горизонтальних опадів, конденсуючи вологу на добре розвинених вегетативних надземних органах, стовбурах та гілках. Це підтверджують дані, одержані при зіставленні середньорічного стоку з водозборів, зайнятих двома віковими категоріями лісів. До лісів першої вікової категорії віднесено молодняки та середньовікові насадження, до другої — пристигаючі, стиглі та перестійні деревостани. При цьому враховано лісистість водозборів, оскільки кількісні показники першої та другої вікових категорій лісів вираховувались по відношенню до загальної, а не до лісовкритої площі водозбору. Із збільшенням частки лісів другої вікової категорії річковий стік зростає (рис. 2). Щодо лісів першої вікової категорії, то виявлено протилежний зв’язок. Досліджувались зміни річкового стоку в діапазоні збільшення частки другої вікової категорії лісів до 35 % від загальної площі водозборів і відповідно першої вікової категорії — від 36 до 68 %, тобто виходячи із реального розподілу площі по згаданих вікових категоріях лісів.

Рис. 2. Залежність середньорічних величин стоку від вікових категорій лісів.

Одержані дані дають загальну уяву про залежність величини річкового стоку від розподілу лісів водозбірного басейну по вікових групах. Щодо кількісних показників цих змін, то вони лише дають підставу зробити висновок про те, що цей розподіл є одним із багатьох стокоформуючих факторів.

Для умов Карпат, характерних надмірним атмосферним зволоженням, неабиякий інтерес являє вплив лісу на зарегульованість річкового стоку. Посилення зарегульованості під впливом різних природних факторів є важливою умовою збереження та примноження водних ресурсів.

Відомо, що головною водорегулюючою властивістю лісу, яка проявляється з різною інтенсивністю, є здатність його переводити поверхневий стік у підземний, грунтовий. Показником цієї властивості лісу є відношення середньорічних максимальних модулів стоку до мінімальних. Чим більший показник відношення цих величин, тим нижча зарегульованість річкового стоку, і навпаки (рис. 3).

Рис. 3. Залежність зарегульованості річкового стоку від лісистості водозборів (1) та участі 2-ї вікової групи лісів у загальній площі водозборів (2).

Таким чином, виходячи із вимог багатоцільового використання лісу і, зокрема, посилення його водоохоронно-захисних функцій на водозбірних басейнах рік, де першочерговим завданням є збереження водних ресурсів і підвищення зарегульованості річкового стоку, необхідно домагатися збільшення як лісистості водозборів, так і відповідної частки лісів другої вікової категорії.

Tags: ліс