«Зелена» і «блакитна» 

Дослідження про ліси і кругообіг води.

Ліси відіграють важливу роль у стабільному забезпеченні чистою прісною водою та багатьма іншими пов’язаними з нею екосистемними послугами, такими, як захист від повеней, ерозії та регулювання клімату. Дослідження вчених Шведського університету сільськогосподарських наук (SLU) показує тісний зв’язок між станом лісів, якістю води та біорізноманіттям.

Дерева як водні інженери

У ХХІ столітті чиста прісна вода стає дедалі дорожчою, а нерідко і джерелом конфліктів. З одного боку, збільшення населення світу та зростання споживання води на душу населення спричиняють постійне зростання попиту. З іншого, глобальні зміни навколишнього середо­вища ще більше посилюють її дефіцит, включаючи посушливі періоди, спричинені зміною клімату. Все це призводить до хронічної нестачі цього цінного ресурсу як у всьому світі, так і, зокрема, в Європі. Серед країн із критичним балансом прісної води в усьому світі вчені відзначають кілька європейських країн, таких, як: Бельгія, Кіпр, Греція, Італія, Португалія та Іспанія.

На цьому тлі ліси відіграють важливу роль у стабільному забезпеченні чистою прісною водою та багатьма іншими екосистемними послугами. Окрім того, що було відомо раніше про взаємодію лісу та води дослідження останнього десятиліття збільшили розуміння ролі, яку відіграють ліси у переробці та транспортуванні цінних водних ресурсів углиб європейського континенту. Пояснення численних пов’язаних з водою переваг, які надають ліси, можна знайти в екосистемній структурі та функціях лісів, у глибокому розумінні зв’язків між рослинами та водою.

Дерева мають вищий індекс листової поверхні (тобто загальної площі поверхні листя на одиницю площі землі), ніж інша рослинність. В європейських лісах, як правило, це 4 куб. м листя на 1 куб. м ґрунту. Це означає, що їхні навіси ефективніші для перехоплення дощу та послаблення, разом із інтенсивним укоріненням, ерозійних сил дощу. Дерева також створюють більш затінений і вологий мікроклімат, який пом’якшує наслідки зміни клімату. Дерева мають глибше коріння, ніж інші рослини, що означає, що вони можуть отримати доступ і накачати більші обсяги ґрунтової води для транспортування до листя для транспірації та росту. Наприклад, за вегетаційний період великий дуб пропускає до 1600 л води на добу.

Європейські ліси пропускають близько 400 мм на рік, або приблизно половину середньої кількості опадів. Високі показники транспірації призводять до того, що дерева мають більше випаровування, ніж інші типи рослинності. Енергія, необхідна для випаровування всієї води, виводиться з навколишнього середовища і виходить із системи у вигляді вбудованого прихованого тепла. Таким чином дерева та ліси мають виражену охолоджуючу дію на навколишнє середовище, що може легко призвести до зниження температури поверхні на 5–10° C (температура, виміряна на поверхні відкритого сонцем навісу).

І, нарешті, кореневі системи дерев і лісів сприяють кращому проникненню води в ґрунт, а велике утворення листя призводить до збільшення вуглецю в ґрунті, що покращує як утримання там ґрунтових вод, так і їх поповнення.

Ліси балансують між «зеленою» та «блакитною» водою

Навкруг ролі лісів у кругообігу води в наукових колах і досі точаться багато дискусій. У лісівничій літературі ліси часто описувалися як «губки», підкреслюючи водопоглинаючу та буферну здатність їхніх крон, коренів і ґрунтів, можливість пом’якшувати повені та врівноважувати річкові потоки. Втім, експериментальні дослідження водозбірного басейну в різних регіонах Європи надали послідовні докази «втрат через випаровування», що призвело до зменшення загального скидання води в річки після залісення. Це призвело до широко поширеної парадигми «блакитної» води. «Блакитна» вода – це та частина опадів, яка досягає водоносних горизонтів, річок і озер після поверхневого стоку або поповнення ґрунтових вод.

Проте за останнє десятиліття чи близько того, зросло визнання важливості екосистемних послуг лісів, пов’язаних із «зеленою» водою. «Зелена» вода – частина опадів, яка випаровується назад в атмосферу через поглинання рослинами та транспірацію або через випаровування з поверхонь листя, ґрунту та водних поверхонь.

Сьогодні прийнято більш інтегрований підхід, який наголошує на багатьох перевагах у водозбереженні завдяки лісам, які можуть бути пов’язані як із «зеленою», так і «блакитною» водою або змішаними. При цьому визнається тенденція до зменшення кількості «блакитної» води в окремих регіонах і на континенті в цілому.

Управління зв’язком «ліс-вода»

Дослідження SLU підтверджують уже відомі основні принципи безпечного управління європейськими лісами. Важливо уникати вирубки лісів, особливо в районах, схильних до ерозії. Обмеження площі суцільної рубки в лісі, особливо на крутих схилах, зменшує поверхневий стік і втрату наносів. Оптимізація розташування інтенсивних лісових насаджень із швидкозростаючими видами дерев зменшує випаровування і, отже, призводить до збільшення збору води у водоносних горизонтах і водозбірних басейнах річок. У свою чергу, озеленення міст деревами охолоджує міські острівці тепла та пом’якшує пікові скиди води. Відновлення лісів уздовж берегів річок сприяє підвищенню якості води. Як правило, у зонах виробництва питної води перевага віддається широколистяним лісам перед хвойними, оскільки нижча середня площа листя дає більше води у водоносний горизонт. Також ця вода менш забруднена, оскільки хвойні породи поглинають більше атмосферного забруднення.

Як зазначається в дослідженні SLU, управління лісами, сприятливе для води, можна стимулювати за допомогою ефективнішого використання вже відомих інструментів і стратегій. Вони включають, у тому числі податки, регулювання та платежі за екосистемні послуги. Успішне управління екосистемними послугами, пов’язаними з водою, часто використовує підходи, які передбачають участь у процесі водозбору річок, а також взаємодію між лісами та іншими видами землекористування.

Варто зазначити, що в Європі розроблені й успішно працюють кілька систем і моделей управління зв’язком «ліс-вода». Вони базуються на відомій комп’ютеризованій Системі підтримки прийняття рішень (Decision Support System, DSS), яка здатна збирати та аналізувати великі обсяги різноманітної інформації. Так, AFFOREST DSS – це проєкт Європейської дослідницької програми п’ятої Рамкової програми ЄС з наукових досліджень та технологічного розвитку. Він розроблений для просторової оптимізації залісення сільськогосподарських угідь, одночасно спрямований на поповнення ґрунтових вод і поглинання вуглецю, а також мінімальне вимивання нітратів у ґрунтові води. Модель GOTILWA+ було розроблено для підтримки багатоцільового лісокультурного дизайну, включаючи виробництво деревини, ефективність використання води, зниження ризику пожежі та очікуване значення ґрунту.

Підсумовуючи, своє дослідження, вчені з SLU відзначають, зокрема, і те, що подальший розвиток зазначених та інших систем управління взаємозв’язком між лісом та водою може допомогти вирішити глобальні питання взаємодії та компромісів між екосистемними послугами, включаючи виробництво «зеленої» та «блакитної» води, і сприяти відновленню лісів та адаптивному управлінню лісами. Однак, сьогодні ці системи відстають від еволюції наукових знань. Таким чином модифікація та коригування систем моделювання лісів й води та механізмів управління є необхідним для адекватного вирішення динаміки рециркуляції опадів як у водозбірному басейні, так і в регіональному та континентальному масштабі.