В дискуссии о влиянии леса на водоносность рек к началу XX столетия окончательно утвердились две точки зрения. Согласно одной из них, лес, замедляя склоновый сток атмосферных осадков, поддерживает высокую водоносность и вырубка его ведет к обмелению рек. Другая спорящая сторона отстаивала противоположную позицию: лес отрицательно влияет на водоносность рек, так как способствует интенсивному испарению выпадающих на земную поверхность атмосферных осадков.
Как всегда в любом споре, находились и представители золотой середины. Раз одни утверждают, что лес уменьшает, а другие, что он увеличивает водность рек, то, следовательно, правильнее будет считать, что он не влияет существенно на водный режим рек. В этом зашедшем в тупик научном споре по-новому прозвучал голос Георгия Николаевича Высоцкого, сподвижника и ученика В. В. Докучаева, участника экспедиции по испытанию различных способов и приемов ведения лесного и водного хозяйства в степях России (1892 г.), заложившей известные в истории гидрологии опытные лесомелиоративные участки «Каменная Степь», «Великоанадольский» и «Старобельский». Лес сушит равнины и увлажняет горы — так обычно формулируют основной вывод, к которому пришел Высоцкий в результате многолетних исследований гидроклиматической роли леса. Он считал, что вследствие усиленной транспирации лес на равнинах расходует влаги больше, чем голая или покрытая какой-либо иной растительностью поверхность. В горах же, замедляя стенание талых и дождевых вод, лес благоприятно влияет на водность рек.
В качестве подтверждения своих выводов об иссушающей роли леса на равнинах Высоцкий вслед за Отоцким приводил графики колебания уровня грунтовых вод в поле и под пологом леса. Эти графики показывали, что действительно под пологом леса уровни грунтовых вод стоят ниже, чем в прилегающих полях. На основании этого он пришел к выводу, что лес иссушает почву и что теория благотворного действия леса «навеяна народным поверьем, чисто субъективными впечатлениями от леса», создававшими «предвзятость и своего рода массовый гипноз, которому некогда могли противостоять только очень сильные умы».
Надежность экспериментальных данных и выводов Г. Н. Высоцкого об иссушающей роли леса позднее подверг серьезному сомнению Г. Ф. Басов в специальном исследовании (1949 г.). Он пришел к заключению, что выводы Отоцкого и Высоцкого ошибочны, так как они не учли ряд факторов, обусловливающих более низкий уровень грунтовых вод в лесу, а именно: геологические и гидрогеологические условия участков, характер рельефа, а также маловодность периода обследования. К этим причинам, как пишет Д. Л. Соколовский в книге «Речной сток» (1968 г.), следует добавить еще одну, едва ли не важнейшую, а именно: изменение под влиянием лесных насаждений водно-физических свойств почв и повышение общей и действующей скважности, способствующей быстрой инфильтрации талых и дождевых вод по корневым ходам и пустотам в глубокие горизонты на питание грунтовых вод. По мнению Соколовского, этот процесс особенно интенсивным бывает в весенние месяцы, в период снеготаяния, т. е. до начала обычно проводившихся в летнее время полевых обследований, что явилось одной из причин установленной Высоцким меньшей влажности лесных почв по сравнению с почвами открытых участков.
Хотя Высоцкий и говорил об иссушающей роли леса, но он не делал вывода о том, что лес отрицательно влияет на водность рек. Глубоко усвоив докучаевский географический подход к изучению природы, прогрессивная сущность которого заключалась в требовании рассматривать все ее элементы во взаимосвязи и взаимовлиянии, Высоцкий с более широких позиций подошел к оценке гидроклиматической роли леса.
В 1911 г. на съезде лесов лад ельцев и лесохозяев в связи с обсуждением лесоохранительного закона он сказал: «Лес действительно имеет серьезное гидроклиматическое значение на обширных континентах; он как наиболее сильный испаритель влаги не может не обладать таким значением, но его климатическое влияние преимущественно не местное, а широкопространное».
По мнению Высоцкого, европейская часть России представляет собой арену борьбы влажных и относительно холодных морских воздушных масс, поступающих сюда с запада, и сухих масс континентального воздуха, поступающих с востока, со стороны Туранской низменности. Влагоносец Гольфстрим и иссушитель Туран — так называет эти противоборствующие воздушные течения Высоцкий. На исход этой борьбы большое влияние оказывает лес, находящийся на пути влажных морских воздушных масс. Воспринимая влагу, поступающую на территорию Восточно-Европейской равнины главным образом с запада, со стороны Атлантики, лес усиленно испаряет ее, поддерживая влагонасыщенность воздушных масс, переносимых с северо-западных границ нашей страны в южные просторы сухих степей. Чем больше лесной массив, тем успешнее западный влагоносец сдерживает иссушающее дыхание Турана, препятствуя проникновению его в степные районы Европейской территории России.
Отсюда Высоцкий пришел к выводу: лес надо охранять не в степях, где он уже не может оказать существенного влияния на климат и водный режим, а прежде всего на северо-западе страны, откуда главным образом поступает влага.
Говоря о том, что прежде наши степи были на севере и на западе обрамлены лесом и что поэтому они были влажнее, урожаи хлебов постояннее, источников и родников было больше, реки были полноводнее, Высоцкий выступал против степной мелиорации в качестве метода охраны вод от истощения. «И вот, — писал он, — в середине прошлого столетия затеяли бороться против бедствий на самом месте наибольшего их проявления; затеяли облесить степи наши с целью улучшения их климата, с целью их обводнения». И далее: «Не там нужно особенно бдительно охранять и разводить для рассматриваемой гидроклиматической цели лесные массивы, куда воздушной влаги доносится уже мало, а там, где ее проносится еще много, где есть в почвогрунте избытки влаги, которые сохранять не только бесполезно, но зачастую даже прямо вредно и со стороны местных интересов. Именно за пределами степей, во влажной зоне тайги и особенно в северо-западном крае вместе с соседней с нею Шведско-Германской низменностью, наличность мощной растительности, усиленно испаряющей почвенно-грунтовую влагу, пополняемую обильными осадками, становится для нас с государственной точки зрения в высшей степени важною».
Дренаж избыточно увлажненных почв и болот, поскольку он вызовет увеличение продуктивности лесной растительности и в связи с этим повышение испарения за счет сокращения стока, по мнению Высоцкого, должен быть, с гидроклиматической точки зрения, весьма полезным и потому поощряемым.
В этой позиции Высоцкого нельзя не заметить ряда логических противоречий. Одно из них заключается в противоречивой оценке местной роли леса. С одной стороны, он признает за лесом роль «насоса», усиленного испарителя влаги, с другой — он говорит о ничтожном местном значении леса. Неясно также, почему леса северо-запада европейской части являются заслоном для иссушителя Турана. Ведь прежде чем достичь северо-запада, сухие воздушные массы, поступающие на европейскую часть со стороны Туранской низменности, должны пересечь все степи? Логичнее было бы сказать, что заслон «иссушителю» должен быть поставлен где-то поближе — скажем, между Мугоджарами и Каспием, там, где он только что вступает на европейскую часть.
Надо отметить, что Высоцкий сам понимал некоторую противоречивость своих суждений в вопросе о гидроклиматической роли леса. В одной из последних своих работ, на склоне лет, он писал: «Что же касается леса, то его роль до сих пор не вполне общепризнана. Все предыдущие данные (кроме данных об усиленной конденсации и задержке влаги от поверхностного стока в горах и данных о наносах снега на опушках и полосах) говорят за то, что под лесом запасы воды должны быть ниже, чем под безлесными площадями; следовательно, и питание водных источников должно быть менее обильным. Однако наблюдения более поверхностные и общепризнанные показывают как будто бы обратное, то есть обезлесение территории вызывает сокращение меженного питания рек, иссякание многих источников и ручьев».
Какого-то звена нам, видимо, не достает, чтобы преодолеть это противоречие, говорил Высоцкий. Он считал, что разрешить это противоречие можно путем постановки широких экспериментальных исследований и ратовал за создание для этой цели специальных лесоводных (как он их называл) или лесогидрологических станций.
В статье «Об учреждении лесоводных станций» (1913 г.) он писал: «Сколько миллионов десятин леса исчезло до наших дней с тех пор, когда впервые был выдвинут вопрос о влиянии леса на водный режим и климат страны, когда впервые стали ссылаться на убедительные (особенно для сторонников благотворного влияния леса) показания старожилов… Но почему они, сознавая все-таки значение точных цифровых данных, не позаботились, чтобы такими данными могли располагать их потомки? Неужели же и мы останемся верными этим традициям и на склоне лет своих будем шепелявить внукам сказки о тех остатках былого, которые нам довелось еще видеть собственными глазами, будем знакомить их с нашими полузабытыми «впечатлениями», не давая реальных цифровых величин для точного учета происшедших изменений».
Этим идеям Высоцкого до Великой Октябрьской социалистической революции так и не удалось осуществиться. Только после революции, когда воды и недра стали принадлежать народу, широко развернулись исследования природных ресурсов, в том числе лесных и водных богатств. На созданной в нашей стране сети гидрологических постов, станций, обсерваторий были организованы систематические наблюдения за режимом и балансом вод и его изменением под влиянием хозяйственной деятельности — вырубки лесов и лесовозобновления, распашки, орошения и осушения земель, урбанизации и других видов деятельности человека.
Особенно широко развернулись исследования по гидрологии леса в Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории, носящей ныне имя В. А. Урываева — инициатора и организатора экспериментальных воднобалансовых исследований, директора Государственного гидрологического института в 1942—1968 гг.
В 1981 г. лаборатория преобразована в Валдайский филиал Государственного ордена Трудового Красного Знамени гидрологического института.
В районе озера Валдай были выбраны небольшие экспериментальные бассейны (Таежный лог, Усадьевский лог и др.) с разной степенью залесенности, на которых организованы детальные систематические наблюдения за стоком, осадками, испарением, грунтовыми и почвенными водами.
На одном из безлесных логов (Синяя Гнилка) и на стоковой площадке Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории произведены лесопосадки для изучения того, как изменяется водный режим по мере лесовозобновления. Аналогичные экспериментальные исследования по инициативе и под руководством Государственного гидрологического института были организованы на Придеснянской, Каменно-Степной, Великоанадольской и других воднобалансовых (стоковых) станциях.
Учитывая, что влияние леса на водообмен может проявляться по-разному в годы различной водности и что при этом должно изучаться влияние других природных факторов, экспериментальные исследования на Валдае и в других географических зонах были рассчитаны на много лет. Организованные в 30—40-х годах они, эти уникальные исследования, ведутся по настоящее время.
В процессе организации и проведения экспериментальных исследований совершенствовались применявшиеся ранее и в значительной мере создавались новые оригинальные методы и технические устройства, необходимые для получения надежных и объективных результатов.
Подобного рода многолетних и в научно-методическом отношении стоящих на высоком уровне исследований, без преувеличения можно сказать, нет ни в одной стране в мире.
Полученные результаты наблюдений и исследований на воднобалансовых станциях позволили пролить свет на многие стороны проблемы гидроклиматической роли леса. Все наши современные сведения о влиянии различных пород леса, вырубки лесов и лесовозобновления на режим, баланс и качество вод опираются именно на результаты исследований, проведенных в Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории и на других воднобалансовых станциях.
Однако следует с сожалением отметить, что до настоящего времени не проведены крупномасштабные экспериментальные исследования с целью оценки изменения режима и баланса вод после вырубки леса.