Взаимодействие леса с внешней средой сложно и многообразно, и, несмотря на длительное изучение его, наука еще не раскрыла многого в экологии леса, которая должна быть одной из важнейших научных основ рассматриваемой проблемы.
Сообщества организмов и экосистем независимо от влияния человека эволюционировали под воздействием природных факторов, междувидовой конкуренции ит. д., поэтому представляют собой динамические системы с перемежающимися равновесиями. В начале этого круговорота стоит процесс фотосинтеза, освобождающий кислород, содержание которого поддерживается в атмосфере Земли лишь этим процессом. Происходящие в листе дерева важнейшие физиологические процессы — ассимиляция углекислого газа, выделение кислорода, транспирация и дыхание — вызывают постоянный, непрекращающийся обмен между листом и окружающим атмосферным воздухом.
Исследованиями установлено, что более 60% кислорода поставляет в биосферу растительность суши и ее главный компонент — лес. Особенно велика роль лесов Урала, Сибири и Дальнего Востока, где процессы ассимиляции преобладают над процессами разложения.
Леса СССР выделяют более 5 млрд. т кислорода и поглощают до 5,5 млрд. т углекислого газа. Немецкий исследователь Brunig (1971) установил, что на образование 1 т абсолютно сухой древесины деревьями независимо от породы поглощается в среднем 1,83 т углекислоты и выделяется 1,23 т кислорода. Кислородопроизводительная способность лиственных пород выше вследствие большего ассимиляционного аппарата. Самое большое количество кислорода выделяют средневозрастные насаждения (от 30 до 60…80 лет), выделение кислорода 30… 60-летними дубовыми и лиственными насаждениями III… IV классов бонитета составляет 6,7, березовыми — 5,9, сосновыми — 4,8, осиновыми — 5,7 т/га.
Больше всего выделяют кислорода и поглощают углекислого газа насаждения I…II классов бонитетов, т. е. выращивание высококачественной древесины не уменьшает кислородопроизводительную роль леса, а находится с ней в прямой зависимости.
Разновозрастные насаждения выделяют кислород более равномерно, что повышает их санитарно-гигиеническую роль. Изучив фотосинтетические свойства древесных пород и особенности насаждений, путем правильного подбора пород можно создать смешанное разновозрастное насаждение с максимальной кислородопронзводительной способностью. Например, в Московской области смешанные посадки из лиственницы сибирской, сосны обыкновенной, ели обыкновенной и тополя бальзамического за вегетационный период поглощают 27…43 т углекислого газа и выделяют 21…30 т кислорода.
Кислород леса качественно отличается от кислорода, полученного из всех других источников; он насыщен фитонцидами и ионами отрицательного заряда.
С давних пор атмосферное электричество привлекало к себе внимание ученых. Изменение самочувствия больных и здоровых людей, урожаи сельскохозяйственных культур и многое другое исследователи связывали с влиянием на них атмосферного электричества. После открытия в конце XIX в. атмосферных ионов эти явления ставят в зависимость от ионизированного воздуха. Ионы размером 10-8 см получили название легких, размером 10-5 см — тяжелых. Сумму легких ионов принято обозначать n±, тяжелых, N±; разноименные ионы записываются символами: n+, n—, N+, N—. Из других обозначений, характеризующих ионизацию, важную роль играет коэффициент униполярности q, равный отношению числа тяжелых ионов к легким q = N±/n±. Чем чище воздух, тем меньше значение q.
Для определения гигиенического эффекта ионизации особое значение имеет концентрация легких положительных и отрицательных ионов в воздухе, так как по мнению исследователей они оказывают благоприятное действие на организм человека. Лечебные свойства отрицательно заряженного воздуха с успехом применяют при лечении гипертонической болезни I—II стадий, бронхиальной астмы, легочного туберкулеза, бессонницы и переутомления.
Благотворное влияние отрицательных ионов на организм человека позволяет причислить ионизацию атмосферного воздуха к числу факторов, имеющих бальнеологическое значение. Исследователями А. А. Минхом (1963) и Ю. Д. Думанским и Е. С. Лахно (1964) наибольшая концентрация легких ионов обнаружена в местах, где зеленые насаждения занимают 35…60% всей территории; там, где озеленение не превышало 7%, легких ионов было в 2…2,5 раза меньше. По-видимому, зеленые насаждения играют положительную роль в поддержании ионного режима воздуха на более высоком уровне.
В промышленных городах, в многолюдных помещениях концентрация ионов колеблется в пределах 100…500, а иногда исчисляется десятками ионов в 1 см3; за городом она выше в 2…3 раза.
А. А. Минх и А. Л. Чижевский утверждают, что в 1 см3 воздуха над лесами содержится 2000…2500 легких ионов. В районе озелененного Сестрорецкого курорта под Ленинградом число легких ионов в 1 см3 воздуха доходит до 15 000. В атмосфере без влияния леса число их равно 1000, а в закрытых многолюдных помещениях от 25 до 100.
Комплексное озеленение Москвы и Московской области, а также использование озелененных территорий для отдыха трудящихся потребовало выявления тех видов древесных пород, которые наряду с ландшафтно-эстетическими достоинствами обладают антимикробными свойствами в естественных условиях роста и способны обогащать воздушную среду легкими отрицательными ионами.
Предыдущие исследователи изучали естественную ионизацию независимо от климатических факторов. Во избежание повторения этой ошибки решались одновременно две задачи: изучение влияния насаждений различного состава на число ионов обоих знаков и выявление связи естественной ионизации с микроклиматом, обусловленным определенным дендрологическим составом, и в местах, лишенных древесной растительности. В течение 3 лет 3 раза в день регистрировали ионизацию воздуха в насаждениях сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, дуба летнего, в насаждениях смешанного состава 5С5Д, 3С3Е4Лц, 9Б10с и на разнотравно-злаковой вырубке. Одновременно с регистрацией количества ионов замеряли температуру воздуха (t °С), температуру почвы (t °С), освещенность (тыс. лк), относительную влажность (%), скорость ветра (м/с). Полученные экспериментальные материалы были проанализированы методом множественной корреляции с применением ЭВМ «Минск-22».
Для оценки адекватности уравнений изучаемому явлению определяли значение критерия Фишера и сравнивали его с табличным для 5-го уровня значимости. Качество корреляционных уравнений контролировали вычислением коэффициента множественной корреляции (R). Значение выбранных факторов определяли по величине коэффициента детерминации (R2). Вычисление значений критерия Стьюдента решило проблему отсева факторов, не оказывающих существенного влияния на число ионов обоих знаков.
Математический анализ дал возможность выявить взаимосвязь концентрации ионов с условиями микроклимата в насаждениях различного состава и на вырубке и сделать основные выводы с оценкой степени их надежности и сопоставления.
Все изученные виды насаждений изменяют естественную ионизацию воздуха. Ионизация в исследованных насаждениях характеризуется относительно высоким уровнем и разнообразием. Подтверждена положительная роль зеленых насаждений в поддержании ионного режима воздуха на более высоком уровне.
Количество легких отрицательных ионов зависит от состава насаждений. Увеличение числа ионов наблюдается в насаждениях лиственницы сибирской, сосны обыкновенной и в смешанных посадках с участием сосны обыкновенной до 30…50%. Насыщенность воздуха легкими ионами в насаждениях лиственницы сибирской и сосны обыкновенной колеблется в течение вегетационного периода соответственно от 630 до 800 и от 614 до 896 ионов в 1 см3, величина коэффициента униполярности в большинстве случаев составляет 0,9…1,1. В условиях разнотравно-злаковой вырубки число легких отрицательных ионов вдвое меньше, а среднемесячная величина коэффициента униполярности изменяется от 1,6 до 4,0. Таким образом, вырубка характеризуется более низкими показателями насыщенности воздуха легкими отрицательными ионами чем участки, занятые лесом любого дендрологического состава.
В результате обработки данных эксперимента методом множественной корреляции прослежена зависимость естественной ионизации от почвенно-климатических условий. Во всех вариантах опыта обнаружено прямое положительное влияние температуры воздуха и почвы на число ионов обоих знаков; относительная влажность — фактор, с увеличением которого понижается уровень естественной ионизации в основном из-за убывания отрицательных ионов, увеличение скорости ветра отрицательно влияет на количество ионов в условиях разнотравно-злаковой вырубки.
Отрицательная ионизация оказалась более высокой в насаждениях, несмотря на то что температура воздуха в них ниже, чем на вырубке, на 3…5°С, температура почвы — на 2,5…3°С, а относительная влажность выше на 10…15%. В связи с этим можно предположить, что в насаждениях факторы, связанные с их жизнедеятельностью, увеличивают естественную ионизацию воздуха. К этим факторам относятся интенсивность процессов фотосинтеза, транспирация, фотоэлектрический эффект. Повышают ионизацию в лесу смолистые и ароматические вещества, выделяющиеся в атмосферу в процессе роста древесных пород. Уменьшение скорости ветра в насаждениях также способствует удержанию более ионизированного почвенного воздуха в пределах насаждений. В зимнее время ионизирующая роль лесов снижается примерно в 2 раза.
Степень полезности климата определяется насыщенностью воздуха местности электричеством отрицательной полярности, поэтому правильным подбором древесных пород можно значительно повысить бальнеологические свойства насаждений. Высокая степень ионизации воздуха, обнаруженная в сосняках и в смешанных посадках с примесью сосны, значительно повышает санитарно-гигиенические достоинства этих насаждений. Целесообразно в лесах Подмосковья внедрять культуры лиственницы сибирской, характеризующиеся высокой продуктивностью, красивым внешним видом и способные улучшать состав воздуха ионами отрицательного заряда.
Для оценки санитарно-гигиенических и бальнеологических свойств лесов большое значение имеет их фитонцидная активность. Фитонциды — это продуцируемые растениями бактерицидные, протистоцидные, фунгицидные вещества, являющиеся одним из факторов их иммунитета и играющие большую роль во взаимоотношениях в биоценозах. По физическому состоянию они могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Фитонциды неоднородны по своей химической структуре. В большинстве случаев это комплекс органических соединений, относящихся к биологически активным веществам. Они содержат соединения различных классов: углеводороды, в том числе эфирные масла, смолы и бальзамы, спирты, альдегиды и кетоны, органические кислоты и их соли, углеводы, аминокислоты и белки. Они способны длительно сохранять свою активность или мгновенно превращаться во внешней среде в другие вещества. Одни фитоорганические вещества действуют на единичные виды микробов, другие обладают широким антимикробным спектром.
Санитарно-гигиеническое значение фитонцидов объясняется тем, что они значительно ослабляют, а в некоторых случаях полностью подавляют действие болезнетворных начал в окружающей человека внешней среде. Доказано, что фитонциды хвойных подавляют развитие возбудителей дифтерии и туберкулезной палочки.
Фитоорганические выделения пихты (Abies sibirica) подавляют развитие микробов коклюша и дифтерии очень малыми концентрациями. Их активность превышает активность многих биологических антисептиков — пенициллина, грамицидина и др. Из мирта (Myrtus) в чистом виде выделено вещество, оказывающее при концентрации 1:100 000 угнетающее действие на развитие золотистого стафилококка и туберкулезной палочки.
В Московской области в течение нескольких лет изучали фитонцидные свойства основных лесообразующих пород (сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, ели обыкновенной, березы бородавчатой, тополя бальзамического и дуба летнего) при действии на колонии St. albus и St. aureus. Стафилококковые культуры избраны в качестве теста, потому что они широко распространены в природе и вызывают до 50% инфекционных заболеваний. Кроме того, многие разновидности стафилококков устойчивы к действию антибиотиков. На основе исследований пришли к выводу, что летучие фитонциды лиственницы сибирской (Larix sibirica), ели обыкновенной (Picea excelsa), тополя бальзамического (Populus balsamifera), дуба летнего (Quercus robur) и березы бородавчатой (Betula verrucosa) снижают, а фитоорганические выделения сосны обыкновенной полностью подавляют рост колоний St. albus и St. aurerus и сохраняют эти свойства в течение всего вегетационного периода. Фитонцидная активность древесных пород имеет четко выраженную сезонную динамику: у хвойных фитонцидные свойства наиболее ярко проявляются с середины июля до августа, у лиственных — в июне и до середины июля, С наступлением осени антимикробная активность ослабевает у всех пород, особенно у лиственных.
Таким образом, антимикробная активность лесов определяется фитонцидными свойствами образующих их пород. Этим объясняется стерилизующее воздействие фитонцидов на микрофлору воздуха. В лесном воздухе содержится в сотни раз меньше микроорганизмов, чем в городском, в жилых и производственных помещениях. В 1 м3 городского воздуха насчитывается в среднем 30…40 тыс. бактерий и других микроорганизмов, в 1 м3 лесного воздуха — от 30 до 100. Данные о плотности микроорганизмов, полученные в Московской области и некоторых районах Сибири, показывают, что количество микробов в 1 м3 воздуха сосновых и кедровых насаждений 1,5…3 раза меньше, чем березовых, а также на вырубках, лесных лугах и болотах. Таким образом, изучение физиологического действия фитонцидов древесных и кустарниковых пород может дать эффективные результаты для практической медицины.
Ученых интересует не только влияние летучих фитонцидов на микробы, но и то, какое действие оказывают фитонциды древесных пород на организм больных и здоровых людей. Е. С. Лахно и др. (1967) на основе медицинских исследований установили, что пребывание взрослых и детей в различных типах насаждений (лесу, парке) с разным породным составом (сосновых, смешанных, лиственных) благотворно влияет на организм человека, повышая тонус, улучшая показатели высшей нервной деятельности, нормализуя реакцию вегетативного отдела нервной системы. Воздух в насаждениях из чистой сосны или с преобладанием ее до 50% оказывает наиболее благоприятное действие на защитные силы организма.
Общая годовая бактериальная обсемененность воздуха в сосново-лиственном лесу с преобладанием сосны в 2 раза меньше, чем в лиственном при той же сомкнутости крон. Выявление широкого антимикробного действия сосняков легло в основу рекомендаций для создания сосновых насаждений. Однако исследованиями Л. З. Гейхмана (1972, 1975) в эти рекомендации внесены существенные уточнения: в весенне-летнее время в сосновых насаждениях повышается концентрация фитонцидов, что становится причиной возникновения у людей, страдающих сердечным недугом, дыхательной аллергии.
Несмотря на способность сосны обыкновенной активно подавлять развитие болезнетворных микробов, не рекомендуется размещать в сосняках кардиологические санатории. В связи с этим рекомендуется в лесной пейзаж смелее вводить породы с меньшей фитонцидной активностью. В частности, для лесов Московской области рекомендуется лиственница сибирская и береза бородавчатая. Смешанные посадки с участием березы целесообразно создавать при строгом соблюдении правил агротехники для удлинения сроков минимальной фитонцидной активности и снижения опасности поражения насаждений пожарами.
Необходимо дальнейшее изучение не только биологической полезности отдельных пород, но и различных типов леса. Уже изучены антимикробные свойства многих древесных и кустарниковых пород, произрастающих в различных географических районах нашей страны: в центральных областях, Крыму, на Кавказе, Украине, в Молдавии, Сибири, на Сахалине, Урале, Дальнем Востоке. Определена зависимость фитонцидной активности от климата местности, от высоты над уровнем моря, от времени года.
Производительность летучих веществ и антимикробный эффект насаждений зависят от состава древесных пород. Например, древостой 70-летнего сосняка бруснично-разнотравного продуцируют в день до 3,8 кг/га, а 65-летнего березняка разнотравного — до 3 кг/га, за вегетационный период соответственно 500 и 300 кг/га летучих органических соединений. В 200-летних кедровниках Западных Саян в течение вегетационного периода выделяется до 50 кг/га фитонцидных веществ, а 1 га можжевелового леса выделяет их до 30 кг в сутки.
В лесных насаждениях создается специфический микроклимат, резко отличающийся от климата городов: радиационная температура в 2 раза ниже, температура воздуха в жаркую погоду ниже на 5…12°С, одновременно относительная влажность увеличивается примерно на 15…20%.
Влияние леса на температуру, относительную влажность и ветровой режим проявляется на прилегающей к нему территории. Температура, влажность воздуха, а также ветровой режим на участках, прилетающих к лесу, зависят от их лесистости; увеличение лесистости с 30 до 70% обусловливает снижение температуры воздуха в течение вегетационного периода на 5…13% по сравнению со средней температурой окружающей местности.
При увеличении лесистости на 10%; температура воздуха снижается в среднем на 0,2°С. С увеличением лесистости на 50% (в интервале от 10 до 50%) абсолютная и относительная влажность воздуха в течение вегетационного периода возрастает на 6…12%. а средняя скорость ветра снижается на 40…45%. Даже неширокие лесные полосы (до 10 м) увеличивают относительную влажность воздуха на расстоянии до 500 м.
Санитарно-гигиеническая функция леса проявляется не только на прилегающих к лесу территориях, но и далеко за ее пределами в результате циркуляции воздуха. Воздушные массы переносятся в другие районы, а на их место приходят новые, которые также очищаются в лесу от пыли и газов и обогащаются ионизированным кислородом, поэтому многие полезные функции леса имеют планетарное значение.
В связи с интенсивным процессом индустриализации и урбанизации многократно возросла роль лесных насаждений в борьбе с шумом. Всем известно, что продолжительный и сильный шум неблагоприятно влияет на человеческий организм. Гигиенисты установили, что длительное воздействие шума вызывает у человека разнообразные патологические изменения сердечно-сосудистой, пищеварительной, эндокринной, мышечной систем, вестибулярного аппарата. В результате воздействия шума производительность труда может снижаться до 60%.
Для гигиенической характеристики шума пользуются не физическими величинами, характеризующими уровень его энергии, а относительными, основанными на субъективном восприятии звука. Исходная величина, по отношению к которой определяют силу звука, — минимальная энергия, находящаяся на пороге слухового восприятия человека. Такая относительная величина измеряется в децибелах. Чтобы иметь представление о значении этих относительных величин, укажем, что воспринимаемый нами шум биения собственного сердца равен 10 дБ, шепот 20 дБ, шелест листьев 30 дБ, громкая речь 70 дБ, автомобильный шум 80…95 дБ. Первичные патологические изменения, такие, как нарушение умственной деятельности, сна, реакции на различные жизненные ситуации, по данным медиков, наблюдаются при шуме свыше 40 дБ, поэтому уровень шума, удовлетворяющий условиям нормальной человеческой деятельности и отдыха, не должен превышать 40 дБ.
Зеленые зоны городов и крупных промышленных поселков по своему функциональному назначению должны отвечать условиям тихого отдыха. Однако значительные территории зеленых зон не соответствуют вышеупомянутым условиям. Как показал анализ шумового режима в различных функциональных участках зеленой зоны Москвы, к таким территориям чаще всего относятся места массового отдыха, пионерские и спортивно-оздоровительные лагеря, участки вдоль дорог и промышленных объектов.
Бороться с шумом в зеленых зонах можно, во-первых путем снижения шума в самих источниках его возникновения, во-вторых, путем выращивания насаждений, обладающих наиболее высокой шумозащитной способностью. Для разработки мероприятий борьбы с шумом в зеленых зонах были проведены специальные исследования шумового режима в различных участках зеленой зоны и шумозащитных свойств насаждений с различной лесоводственно-таксационной характеристикой. Уровень шума, характерный для обследуемого участка зеленой зоны, определяли инспекторским методом, измеряя уровень шума стандартными шумомерами в разных участках насаждений с различной лесоводственно-таксационной характеристикой.
Анализ шумового режима зеленой зоны Москвы показал, что по среднему уровню звукового давления (дБ А) территорию зоны можно разделить на три группы участков: сильного (более 60…100 дБ А), среднего (40…60 дБ А) и слабого (менее 40 дБ А) шумового режима. Эти участки требуют проведения различных хозяйственных мероприятий.
Группа сильного шумового режима объединяет участки зеленых зон вдоль транспортных путей, вокруг промышленных и прочих хозяйственных объектов. На таких участках противошумовые мероприятия должны быть направлены на формирование насаждений с максимальной звукозащитной способностью. К группе среднего шумового режима относятся участки массового отдыха в лесопарковой части зеленой зоны, а также вблизи рек, озер, водохранилищ, пионерских и спортивно-оздоровительных лагерей. Противошумовые мероприятия здесь должны быть направлены на рациональное планирование и организацию и размещение мест отдыха, ограничение доступа отдыхающих, а также на формирование насаждений с повышенными шумозащитными свойствами. В группу слабого шумового режима входят участки зеленой зоны, не требующие проведения специальных мероприятий для снижения шума.
Исследования показали, что лесные насаждения существенно различаются протяженностью полосы снижения уровня звукового давления источника шума до 40 дБ А. Протяженность такой полосы снижается при увеличении вертикальной и горизонтальной сомкнутости насаждений, т. е. высоты прикрепления и густоты крон деревьев, высоты и густоты подроста и подлеска. Повышает шумозащитные свойства насаждений преобладание или участие в составе всех древесных ярусов вечнозеленых древесных пород, особенно имеющей густую, низко опущенную крону ели, а также шахматное или хаотическое размещение деревьев, исключающее беспрепятственное прохождение звука по междурядьям.
Показатели оптимальной ширины звукозащитных полос в насаждениях с разной лесоводственной и таксационной характеристикой следует использовать в качестве нормативов при планировании численности и размещения мест отдыха в насаждениях подзон массового отдыха (лесопарков, прибрежных полос рек, озер, водохранилищ и т. д.), при проектировании и формировании звукозащитных полос вдоль дорог и вокруг других источников шума.
Экономическая оценка санитарно-гигиенической роли леса должна служить экономическим рычагом рационального природопользования и сохранения элементов биосферы. Для оценки санитарно-гигиенических функций леса общепризнанного метода пока нет. Оздоровительное действие лесов не вызывает сомнений, но очень трудно оценить это действие в денежном выражении. На основе анализа и апробирования нескольких методических подходов рекомендуем оценивать это действие методом «замещающих затрат». Он состоит в том, что «невесомые» полезности леса оцениваются по затратам на создание компонентов лесной обстановки искусственным путем. При оценке кислородо-производительной способности леса необходимо исходить из предположения, что кислород, который мы имеем бесплатно в результате фотосинтетической деятельности лесов, будет получен путем разделения воздуха, при котором производство 1 т его равно 8 руб. Аналогично следует оценивать фитонцидные и ионизационные свойства лесов. Зная, сколько кислорода, насыщенного фитонцидами и ионами, производит 1 га леса, нетрудно оценить его оздоровительное действие по бальнеологической функции. Эта оценка будет складываться из оценок отдельных составляющих функций и с учетом фактора времени для лесов Московской области будет равна 19,6 тыс. руб.
Даже из этой примерной денежной оценки видно, что она в несколько раз выше оценки получаемой из леса древесины.
Таким образом, санитарно-гигиеническое значение лесов определяется их антимикробными, стерилизующими свойствами, ионизирующим воздействием на воздух, шумозащитными свойствами и общим оздоравлввающим действием на окружающую человека среду. Эти бальнеологические функции леса не могут быть заменены никакими другими. Благодаря им лес является объектом рекреации.
По сравнению с другими типами пригородных ландшафтов леса характеризуются наиболее высокими санитарно-гигиеническими и эстетическими свойствами и оказывают на отдыхающих самое благоприятное терапевтическое и психоэмоциональное воздействие, поэтому вместе с растущей потребностью в загородном отдыхе возрастают и рекреационные нагрузки на пригородные леса. В выходные дни в подмосковные леса выезжает на отдых в среднем 30…40% населения столицы. В солнечные летние выходные дни в пригородных лесах отдыхает более 4 млн. москвичей. Эстетическая привлекательность лесных ландшафтов обусловливает возможность разнообразных форм отдыха, включающих туризм, сбор грибов и ягод, охоту, лыжные и пешие прогулки и т. д.
Интенсивность рекреационного использования лесов во многом зависит от эстетических свойств насаждений. Эстетическая ценность лесных насаждений определяется комплексом факторов, к числу которых относятся освещенность и обозримость, красочность и контрастность, разнообразие и взаимосвязь лесных ландшафтов, декоративные свойства деревьев и кустарников и др. Эстетическая привлекательность лесных ландшафтов по каждому признаку оценивается по 5-балльной шкале. Общая эстетическая оценка насаждений по всем признакам определяется суммой баллов. Высшую эстетическую ценность в нашей средней полосе имеют дубовые, сосновые, березовые насаждения с невысокой сомкнутостью 0,5…0,7, редким подростом и подлеском. Посещаемость таких насаждений обычно выше в 3…5 раз и более по сравнению с посещаемостью расположенных по соседству менее эстетически привлекательных насаждений.
Эстетические и рекреационные достоинства насаждений зависят также от соотношения закрытых, полуоткрытых и открытых ландшафтов, т. е. участков леса разной степени сомкнутости. Например, в средней полосе нашей страны наиболее высокими рекреационными свойствами характеризуются насаждения, в которых доля открытых ландшафтов (сомкнутость менее 0,2) составляет 15…25%, полуоткрытых (сомкнутость 0,3…0,0) — 10..30% и закрытых (сомкнутость 0,7…1,0) — 55..65%. Такие насаждения отличаются повышенной эстетической привлекательностью.
Современное состояние лесов во многих районах СССР уступает потенциальным рекреационным возможностям из-за перегущенности, однородности состава, сильного развития подлеска, захламленности, что существенно снижает их эстетическую оценку по таким показателям, как освещенность и обозримость, красочность и контрастность, разнообразие ландшафтов, перспективы, декоративные свойства деревьев и др. Декоративные свойства таких насаждений могут быть повышены рубками главного и промежуточного пользования.
Лесоводственная и эстетическая оценка насаждений, пройденных обычными производственными рубками, показала, что применяемая организация и технология лесосечных работ при рубках и главного и промежуточного пользования не отвечает требованиям, предъявляемым к формированию насаждений в зонах отдыха. В результате таких рубок эстетическая оценка насаждений не повышается главным образом из-за того, что узкопасечная технология лесосечных работ снижает эстетические свойства насаждения, отбор деревьев в рубку ведется без учета их декоративности.
В лесных ландшафтах в зонах отдыха небольшие по протяженности участки насаждений с преобладанием разных пород должны сочетаться с насаждениями разной степени сомкнутости; в них должна быть дорожно-тропиночная сеть. Эти требования использованы ВНИИЛМом при разработке следующих принципов рубок формирования ландшафта в зонах отдыха:
1) проведение рубок участковым методом, т. е. с охватом насаждений всей подзоны;
2) использование метода ландшафтно-композиционных решений, т. е. выделение наиболее красочных, декоративных насаждений, деревьев, групп деревьев и закрытых, полуоткрытых и открытых ландшафтов с преобладанием разных пород;
3) максимальное использование существующей и проектируемой дорожно-тропиночной сети для организации лесосечных работ. В соответствии с этими принципами определены основные параметры рубок формирования ландшафта для средней полосы СССР. Протяженность участков с преобладанием разных пород — 70…180 м. Соотношение площадей ландшафтов разной степени сомкнутости: открытые (сомкнутость менее 0,2) — 15…25%, полуоткрытые (сомкнутость 0,3…0,6) — 10…30%, закрытые (сомкнутость 0,7…1,0) — 55…65%. Открытые ландшафты подразделяются на поляны большого (30…50 м), среднего (15…30 м) и малого (10…15 м) размера. Соотношение площадей полян принимается равным. Густота дорожно-тропиночной сети с учетом квартальной и визирной сети — не более 5% площади участка.
Перечисленные выше параметры были использованы при опытно-производственной проверке рубок формирования ландшафта в Загорском лесхозе Московской обл. Участок представлен 30…35-летнимн смешанными производными насаждениями группы сложных ельников с участием березы, осины, ели, дуба. Сомкнутость верхнего полога 0,7…1,0. Нижние древесные ярусы характеризуются густым лещиновым подлеском и местами густым еловым подростом. Из-за перегущенности верхних и нижних ярусов, отсутствия перспектив, монотонности породного состава, низких декоративных свойств деревьев, захламленности участок характеризуется низкой средней эстетической оценкой — 13 баллов (9…17 баллов). При отводе участка в ландшафтную рубку была дана таксационная и эстетическая оценка выделам с закладкой пробных площадей, определены границы выделов, места расположения ландшафтных доминант и дорожно-тропиночной сети и с учетом этих показателей проложены волоки (будущая дорожно-тропиночная сеть). Для каждого выдела была определена интенсивность изреживания. Для закрытых ландшафтов интенсивность изрежнвания не превышала 15, для полуоткрытых — 30…40%. В рубку назначались в первую очередь сухие и фаутные деревья, затем деревья III класса декоративности. Ширина волоков была принята равной 1,5 для тропинок и 3…4 м для дорог при комбинированной коннотракторной (трактор ТДТ-40) трелевке. Под погрузочные площадки были выделены поляны в зоне ландшафтных доминант. Трелевка осуществлялась только в хлыстах, полухлыстах и сортиментах. Наряду с рубкой деревьев был также равномерно изрежен лещиновый подлесок до густоты 100…200 кустов на 1 га, чтобы расстояние между ними не превышало 4…5 м. После завершения лесосечных работ порубочные остатки были сложены в кучи и сожжены, была выполнена повторная таксационная и эстетическая оценка выделов. Эстетическая оценка участка повысилась до 23 баллов, или на 77%.
Благодаря развитию транспортной сети, росту численности транспортных средств, строительству дачнопоселковых кооперативов и постоянно действующих предприятий массового отдыха интенсивность рекреационного использования лесов зеленых зон настолько возросла, что уже сейчас происходит слияние функций лесопарковых и лесохозяйственных частей. Из-за отсутствия научно обоснованных организационно-хозяйственных мероприятий по регулированию рекреационного использования лесов зеленых зон их состояние, особенно вокруг крупных городов, быстро ухудшается. Значительные площади насаждений находятся на необратимой стадии рекреационной дигрессии, характеризующейся почти полным отсутствием естественного возобновления и подлеска, разрушением живого почвенного покрова, усыханием деревьев.
Наряду с выполнением защитных, санитарно-гигиенических и рекреационных функций пригородные леса служат источником древесины. В перспективе в связи с быстрым увеличением площади лесов зеленых зон их лесосырьевая роль существенно повысится.
Комплексное использование и воспроизводство лесов зеленых зон, направленное на улучшение их защитных, санитарно-гигиенических и рекреационных функций, повышение продуктивности и устойчивости требует рациональной организации территории. Один из перспективных методов организации лесов зеленых зон — расчленение их территории на участки, различающиеся по функциональному назначению, интенсивности рекреационного использования, основным направлениям хозяйственной деятельности, и объединение таких участков в подзоны и группы подзон по сходству указанных признаков.
На основе материалов обследования по данной методике зеленых зон Москвы и Костромы и анализа аналогичных данных зеленых зон других городов ВНИИЛМом разработана обобщенная классификация зеленых зон и ландшафтно-типологический метод организации их территории.
Сущность ландшафтно-типологического метода заключается в расчленении территории на ландшафтные участки, к которым приурочены группы типов леса, однородные по рекреационной пригодности и по ведению хозяйства, а также в выделении композиционных центров: живописных форм рельефа, озер, рек, насаждений, лугов и других объектов. Схемы ландшафтно-типологического деления зеленых зон разрабатывают на основе натурного обследования территории путем закладки ландшафтных профилей и сопряженного анализа топокарт, планов лесонасаждений и материалов аэрофотосъемки. Кроме того, привлекают материалы о современной и перспективной рекреационной потребности, о современном состоянии и прогнозе размещения производительных сил и расселения населения, о современном и перспективном размещении транспортной сети.
Дифференциацию групп типов леса по рекреационной пригодности проводят на основе анализа соответствия санитарно-гигиенических, эстетических свойств насаждений и их устойчивости к рекреационному воздействию, целевому назначению подзон. Исходные показатели для расчета площади и рекреационной емкости подзон — допустимые рекреационные нагрузки для групп типов леса, прогнозируемая численность отдыхающих, оптимальные размеры подзон. Величина допустимой нагрузки показывает, сколько людей одновременно ежедневно могут использовать единицу площади, не нанося существенного ущерба биогеоценозу за счет стабилизации процессов нарушения и естественного восстановления всех ярусов растительного покрова.
Допустимые рекреационные нагрузки для групп типов леса определяют путем учета в течение нескольких сезонов численности отдыхающих в насаждениях, в которых сложившийся в течение 10 лет и более уровень рекреации способствовал стабилизации процессов естественного восстановления всех компонентов биогеоценоза. Такие насаждения выделяют во всех группах типов леса при маршрутном обследовании территории зеленой зоны по следующим визуальным признакам:
1) древесный отпад, включая сильно поврежденные деревья, превышает не более чем на 5% данные таблиц хода роста;
2) возобновление древесных пород удовлетворительное; 3) видовой состав подлеска, живого напочвенного покрова сохраняет черты, присущие насаждениям с неизмененным рекреационным воздействием;
4) площадь поврежденной и уплотненной поверхности почвы не превышает 40%.
В связи с тем, что количество отдыхающих на одних и тех же участках значительно варьирует в зависимости от условий погоды, от выходных и будних дней, получения результатов с точностью не более 10% отдыхающих учитывают не менее 10 раз, дифференцированно, в будние и выходные дни с комфортными и дискомфортными погодными условиями.
Некоторые участки пригородных лесов в лесохозяйственной группе подзон отдыхающие посещают эпизодически в периоды сбора грибов, ягод и т. д. Исследованиями установлено, что по эквивалентному воздействию на лесные биогеоценозы величина таких кратковременных нагрузок может в 3 раза и более превышать величину средних допустимых нагрузок. При определении допустимых рекреационных нагрузок следует учитывать также возможность повышения устойчивости насаждений куртинно-полянным строением, осушением переувлажненных участков, внесением удобрений и известкованием. Такими мероприятиями можно повысить допустимые рекреационные нагрузки в 4 раза, а иногда и более.
Численность отдыхающих в лесопарковой и лесохозяйственной группах подзон определяют, исходя из прогнозируемого потока отдыхающих в зеленую зону и процентного соотношения посещаемости отдельных подзон. Для подзон защитной группы численность отдыхающих устанавливают по принятым ограничениям посещаемости.
Для территориальной привязки подзон большее значение имеют сведения об их оптимальных размерах. Учет посещаемости в различных участках подзон в пригородных подмосковных лесах и обобщение литературных материалов показали следующие величины оптимальных размеров подзон: пляжная — 50…100 м по берегам реки водоемов; спортивно-игровая — 70…75 м2 на одного отдыхающего; рекреационной застройки — 100…250 м вдоль границы застройки; селитебная — 500…1000 м вдоль границы поселков в зависимости от их размеров; придорожная — 30…80 м, в зависимости от шумопоглощающих и защитных свойств насаждений, буферная — 3…5 км вокруг заповедников, 300…500 м вдоль границ лесных предприятий в зависимости от их размеров. Для подзоны индивидуального отдыха размеры не лимитируются, а для защитной группы определяются установленными нормативами.
Потребную площадь каждой подзоны определяют делением прогнозируемого потока отдыхающих в ту или иную подзону на средневзвешенную допустимую рекреационную нагрузку для групп типов леса, образующих подзону.
Сохранение и восстановление санитарно-гигиенических, эстетических, защитных и других полезных свойств леса в зеленых зонах достигается организационно-хозяйственными мероприятиями, регулирующими численность отдыхающих. К основным организационно-хозяйственным мероприятиям, направленным на регулирование численности отдыхающих в зеленых зонах относятся:
1) рациональное рекреационное использование всей территории пригородных лесов путем устройства рассредоточенных зон отдыха, связанных с городом транспортными магистралями и включающих основные группы подзон отдыха;
2) устройство в пределах зон отдыха подзон массового посещения (пляжных, спортивно-игровых и т. д.), связанных между собой живописными прогулочными маршрутами, оборудованными скамейками, беседками и т. д.;
3) устройство в группах подзон умеренного отдыха постоянных стоянок для длительного и кратковременного туристического отдыха, оборудованных домиками, навесами, местами для установки палаток, кострищами, запасами дров и т. д.;
4) устройство во всех группах подзон рационально-спланированной дорожно-тропиночной сети, выполняющей функции прогулочных маршрутов и лесохозяйственных дорог;
5) формирование сочетающихся на небольшом протяжении (100…200 м) устойчивых к рекреационному воздействию, эстетически привлекательных насаждений и менее привлекательных и устойчивых, но хозяйственноценных насаждений;
6) устройство в наиболее устойчивых к рекреационному воздействию насаждениях и типах леса малых архитектурных форм (скамеек, беседок, детских площадок и т. д.), привлекающих людей;
7) сооружение благоустроенных автомобильных стоянок в придорожных подзонах в окружении устойчивых и эстетически привлекательных насаждений.