2.2 Значение леса в сохранении водной среды обитания рыб
Важно, что обсуждение роли леса в поддержании состояния запасов рыб и сохранения мест обитания водных биоресурсов развивается вместе с расширением информации об общем снижении водности рек. Заявления учёных, научные публикации, информация из открытых источников данных, средств массовой информации, форумов и социальных сетей, а также мнения экспертов об оценке происходящего подтверждают, что названная проблема важна. Малая водность рек и озер крайне негативно отражается на экологии многих территорий, запасе воды в водохранилищах, выработке электроэнергии, судоходстве, питьевом и сельскохозяйственном водоснабжении. Низкий уровень воды, пересыхание и сокращение числа малых рек, заболачивание русловых участков, отмирание краевых пойменных и дельтовых участков и прочее наблюдаются во многих регионах России. Для изменения ситуации необходима разработка программ и концепций, предусматривающих выполнение мелиоративных мероприятий по спасению малых рек.
Однако анализ программ подобного рода, находящихся в открытом доступе, показал, что в них к приоритетным мерам относят в первую очередь расчистку русел, дноуглубительные и берегоукрепительные работы, выкашивание растительности, восстановление водоподпорных и водорегулирующих плотин и т. п.
В то же время меры по восстановлению прибрежных полос леса в этих программах упоминаются редко, да и то в виде противоэрозионных мероприятий для укрепления берегов. Задача восстановления лесистости водосборов и лесных полос в подобных программах, как правило, не ставится. Хотя для сохранения водности малых рек, питающих крупные водотоки, и мест обитания рыб и поддержания состояния их запасов на устойчивом уровне восстановление и сохранение лесистости и лесных полос играют важную роль.
Защитное значение леса, несомненно, определяется его ролью в водном балансе рек. Лес, покрывая водосборную территорию, выполняет важные водорегулирующие и водоохранные функции. Создавая условия для выпадения повышенного количества осадков летом и накопления снега в зимний период, лесной покров уменьшает суммарное испарение и поверхностный сток, поддерживает высокий уровень воды в реках, способствует созданию запасов подземных вод.
В лесу по сравнению с открытыми пространствами снег тает гораздо медленнее, что обеспечивает сокращение стока воды по поверхности и ее проникновение в почву на значительную глубину. В лесную почву, разрыхлённую корнями деревьев, вода просачивается гораздо быстрее, чем в почву лугов и полей, что приводит к тому, что при весеннем снеготаянии и в период ливневых осадков паводки в лесной зоне бывают менее бурными, а вешние воды через подземный сток равномерно поступают в реки и другие водоёмы. Влияние леса на уменьшение поверхностного стока при таянии снега и ливневых осадках особенно резко проявляется в горах, где лес заметно снижает последствия наводнений. Поверхностный сток зависит от облесённости водосборных бассейнов: чем меньше лесистость, тем интенсивнее сток и меньше воды поглощается почвой в процессе инфильтрации. Во время ливней и паводков лес снижает интенсивность поверхностного стока и наводнений.
Положительное влияние на регулирование поверхностного стока оказывает лесной (растительный) опад. Он обладает высокой влагоемкостью и, фильтруя илистые частицы, предохраняет верхние горизонты почвы от заиливания. Кроме того, движение воды в подстилке происходит в 30-40 раз медленнее, чем на непокрытой почве, что повышает инфильтрацию, способствует накоплению влаги в почве и поступлению ее в замедленный подземный сток. По сравнению с безлесным водосбором в лесу стояние грунтовых вод выше в весенний период и после продолжительных ливневых осадков.
Лесные насаждения положительно влияют на качество стоковой воды. Взаимодействуя с почвогрунтами, остатками растительности и животных организмов, вода выщелачивает из них разные вещества и приобретает определённый химический состав. Древостой (лесные полосы), расположенный по берегам водоемов, играет роль естественных фильтров-очистителей, резко улучшающих химический и бактериологический состав воды.
Лес также положительно влияет на испарение воды и ее температуру в водоёмах. Обычно под пологом леса вода значительно прохладнее, чем в открытом водоеме, что позитивно сказывается на многих физических, химических и бактериологических процессах. Испарение воды с защищённых лесом поверхностей проходит менее интенсивно, что очень важно для сохранения ее запасов. Объем и качество стекающей в водоёмы воды напрямую зависят от облесённости берегов.
Лес на водосборе выполняет важные противоэрозионные функции. При уменьшении лесистости бассейна и облесённости берегов усиливаются эрозионные процессы и в результате повышается мутность воды. Продукты водной и ветровой эрозии, попадая в реки и водоёмы (особенно это относится к малым рекам и озерам), заносят их песком, землёй, илом, вызывают обмеление, пересыхание, изменение русел, приводят к наводнениям, размывам берегов и другим нежелательным явлениям.
Заметное влияние на сток в лесу оказывают рубки. При выборочных рубках, если сомкнутость полога снижается меньше чем на 30%, за счет сокращения площади испарения достигается некоторая экономия влаги и увеличение общего стока. При вырубке половины массы древостоя общий сток уменьшается, так как под пологом появляется густой травяной покров, усиливающий расход влаги на испарение. При полном удалении лесов с площади водосбора с поверхности почвы стекает наибольший объем воды; сток проходит бурно, за короткое время, вызывая множество нежелательных последствий. Подсчитано, что при повышении или снижении лесистости бассейна на 1% годовой сток рек увеличивается или уменьшается в среднем на 10 м3/га. При полном облесении бассейна годовой сток возрастает на 1 000 м3/га, если сравнивать с безлесными территориями.
Говоря о влиянии леса на условия обитания рыб, нужно выделить две стороны проблемы: зависимость этих условий от лесистости бассейна и облесённости берегов. Лесистость бассейна является важнейшим фактором, определяющим общий объем и режим стока, а также химический состав воды. В то же время древесная растительность по берегам создаёт удобные участки для обитания рыб на водных объектах, выполняет противоэрозионные функции, влияет на качество воды, в значительной степени определяет ее термический режим, является важнейшим источником питательных веществ для рыб.
Эти два фактора - влияние леса на почвенную эрозию и объем стока, и влияние облесённости берегов на среду обитания рыб - тесно связаны.
2.3 Заготовки леса на водосборах
Лесистость водосбора играет существенную роль и в водном балансе рек, и в поддержании видового разнообразия и численности рыб, к тому же задача сохранения и восстановления запасов рыб решается в комплексе с задачей сохранения и восстановления водности речных бассейнов.
В большинстве случаев водные сообщества по-разному реагируют на вырубку леса в бассейне водоема: от увеличения количества представителей отдельных групп и видов до существенных колебаний объёмов тех или иных организмов и изменения зон их распространения. Расхождение мнений о роли леса в сохранении среды обитания рыб касается прежде всего количественных оценок и механизмов, опосредующих влияние леса на среду обитания рыб.
Различия в экологии отдельных видов и форм рыб усложняют изучение влияния леса на условия их обитания. Степень этого влияния будет сильно различаться не только для разных видов и форм рыб, но и для бассейнов, расположенных в разных природных условиях: горных, предгорных, равнинных, болотных. Малые реки и ручьи с их элементарными водосборами, будучи уязвимы в экологическом отношении, в то же время наиболее активно участвуют в формировании речного стока крупных рек. Часто вырубки леса полностью охватывают водосборы малых рек и ручьёв, которые из-за небольших размеров и простоты связей в системе «водоток - водосбор» чрезвычайно чувствительны к снижению лесистости и оголению берегов и реагируют на них раньше и резче, чем более крупные водотоки. Сохранность лесного покрова в пределах рыбоохранных или водоохранных зон меньшей площади, чем нерестоохранные полосы лесов, смягчает, но не устраняет это воздействие. Выборочные рубки леса в прибрежной полосе сопровождаются комплексом гидрохимических и гидробиологических изменений, хотя сами водные объекты могут казаться нетронутыми и не подвергавшимися каким-либо изменениям. Эта внешняя сохранность водных объектов - рек и озер, - не вызывающая тревогу, маскирует негативное влияние выборочных рубок и может быть одной из причин несвоевременного принятия мер по восстановлению леса.
Большинство научных работ, посвящённых влиянию лесохозяйственной деятельности на рыб, связаны с рубками и лесовозными дорогами, а также с облесённостью берегов, то есть с довольно очевидными факторами воздействия на среду и условия обитания рыб. Однако для рек и других водных объектов большую опасность представляют не одноразовые (точечные или линейные) источники этого воздействия, а хронические (рассредоточенные), охватывающие значительные площади. Точечные источники наглядны, легко идентифицируются и контролируются. Лесные рубки, снижающие общую лесистость водосбора, относятся к пространственным (охватывающим значительную площадь), рассредоточенным источникам воздействия, суммарный эффект от которых может проявляться не сразу, их сложно регистрировать количественно, они слабо поддаётся контролю. Но зато эти источники воздействия влияют на все элементы экосистемы водотока широкомасштабно и носят необратимый, устойчивый характер.
В целом снижение лесистости речных водосборов, запретных полос, прибрежной зоны и берегов безусловно негативно влияет на водные экосистемы и условия воспроизводства рыб. Полностью нейтрализовать негативный эффект снижения лесистости при лесоразработках невозможно.
2.4 Заготовки леса по берегам водоемов
Через лесистые берега водоемов осуществляется взаимосвязь водной и наземной экосистем. Растительность по берегам водоема укрывает русло от прямых солнечных лучей, предохраняя водную среду от нагревания; предотвращает эрозию берегов; обеспечивает жизненное пространство для животных и насекомых, служащих кормовой базой для речной экосистемы; накапливает в водной среде множество мелких частиц растительного происхождения, играющих ключевую роль в формировании среды обитания; сохраняет качество придонных органических отложений и тем самым создаёт и поддерживает оптимальные экологические условия для рыб в пресной воде. Соблюдение этих требований к экологическим условиям в водоёмах и прилегающих к ним растительных зонах определяет состояние всей экосистемы бассейна реки.
Водная среда обитания рыб в большой степени зависит от донных отложений, структуры русла реки, изменений в период стихийных природных явлений, когда водный поток может перемещать крупные фракции донных отложений по руслу реки. Конфигурация русла состоит из ряда компонентов - перекатов, заводей, ям, порогов, древесных завалов и валунов, формирующих структуру потока, скорость течения и глубину, что напрямую определяет пригодность того или иного участка реки для обитания рыб.
Лесозаготовки влияют на состояние русла реки, изменяя и характер самого потока, и структуру донных отложений, баланс которых полностью нарушается. Избыточное попадание в воду крупных масс грунта в результате оползней после вырубки леса в береговой полосе может изменить градиент русла и привести к образованию заводей. А понижение массы придонных отложений (например, при расчистке дна от крупных древесных фракций) нарушает гидрологическое разнообразие внутри водного потока. В результате может нарушиться многообразие мест обитания, что приведёт к сокращению видового разнообразия водной экосистемы до ее полной трансформации, включая деградацию. И если сокращается пространство среды обитания рыб (происходит сокращение числа ям, заводей и глубоких проходов), то уменьшается численность рыб.
В результате исследования горных рек и ручьёв (в горных массивах Кавказа, Карпат, Урала, Сибири) установлены нарушения почвенного покрова, деградация лесорастительных условий, ухудшение водно-физических и химических свойств лесных почв из-за снижения лесистости водосборов. Негативное влияние выборочных рубок с изъятием за один приём 45% запаса насаждений прослеживалось по многим показателям качества воды спустя четыре года после завершения рубок и через 14 лет. Несмотря на выявленные тенденции к восстановлению, этого времени явно недостаточно для полного восстановления нарушенных условий формирования качественного ручьевого стока: мутность воды в 4,5 раза превышала норму, а окисляемость воды была в два раза выше фоновых значений в контрольных ручьях.
Ещё один негативный экологический фактор, возникающий при разработке лесосек, связан со строительством сети лесовозных дорог. Эрозионные процессы вдоль лесовозных дорог неизбежно приводят к повышению мутности воды в водотоках и заилению их придонных биотопов. Малые лесовозные дороги, соединённые с магистральной трассой, часто пересекают небольшие ручьи и реки или проходят вдоль склонов гор. В результате неоднократного пересечения рек и ручьёв тяжёлыми грузовиками (иногда и гусеничными транспортными средствами) неизбежно разрушаются ложи водоемов и ниже по течению начинается накопление избыточных осадков. Лесовозные дороги у подножия склонов гор вызывают эрозию и смывание верхнего слоя почвы в водоёмы, особенно со склонов с уклоном более 30 градусов.
2.5 Сохранение лесополос вдоль водоемов
Снижение лесистости водосбора приводит к изменению объёма и режима стока, химического состава воды, увеличению смыва в реки почвенно-грунтовых частиц с поверхностным стоком, заилению донных нерестилищ. С уменьшением облесённости берегов связано усиление их размывания. Во всех случаях происходит изменение температурного режима водоема, ухудшение условий питания и состояния кормовой базы рыб. Значительное отрицательное воздействие на рыб оказывает засорение русел водотоков порубочными остатками.