Природа одного «Парадокса»

И. Долгушин

Окончены экспедиционные исследования, обработаны собранные материалы. И вот перед нами несколько графиков.

Мы смотрим на них и... недоуменно переглядываемся: многие кривые «ведут себя» совсем не так, как следовало ожидать: вместо «спадов» на них явные «пики» и наоборот... В чем же дело?

На всякий случай все подвергается тщательной проверке. Но ошибок нет. Значит, налицо какая-то странная, пока непонятная закономерность...

Переносим несколько загадочных кривых на отдельный лист. Каждая из них отражает ход роста сосны на болотах и заболоченных участках в Нижнем Приобье, то есть на севере Западной Сибири. Линии показывают, как на протяжении последних десятилетий менялась толщина годичных колец — иначе говоря, с какой скоростью увеличивалась толщина сосен, что зависит в основном от меняющихся соотношений тепла и влаги. А чтобы эта зависимость стала наглядней, снизу на графике подрисовываем еще три ломаных линии — колебания важнейших метеорологических элементов за время жизни сосен.

Теперь можно и поразмыслить над «странным» графиком (см. стр. 329).

Известно, что север Западной Сибири — далеко не лучшее место для роста леса, тепла здесь слишком мало, а влаги — чересчур много. Поэтому значение коэффициента увлажнения (т. е. отношения выпавших осадков к фактическому испарению) в Нижнем Приобье очень велико — оно варьирует от 1,2 в «сухие» годы до 1,4—1,6 — во «влажные». Одним из результатов такого положения оказывается большая переувлажненность почв: от 40 до 80% площади здесь занято болотами или заболоченными лесами.

Из этого, казалось бы, можно сделать лишь один вывод: прирост деревьев, особенно в избыточно увлажненных местах, должен усиливаться в относительно «сухие» и «теплые» летние месяцы и, наоборот, падать во «влажные» и «холодные». Такова логика, такова функциональная зависимость растущих в северной и средней тайге древесных насаждений от количества тепла и влаги.

А на нашем графике — все иначе. Мы видим, что в периоды с малым количеством осадков прирост обычно не только не увеличивается, а заметно снижается, в то же время в группы лет с «пиками» осадков он чаще всего образует хорошо выраженные «всплески» Можно подумать, что соснам на болотах не хватает воды! Что же касается зависимости их роста от температуры воздуха в самый разгар вегетации — в июне и июле, — то никакой сколько-нибудь определенной закономерности кривые графиков не выявляют. С повышением температуры прирост то падает, то возрастает; но в последнем случае почти всегда одновременно «ползет» вверх и кривая осадков...

Изменения толщины годичных колец

Так обстоит дело. Недоумения, не покидая нас, вызывают повышенный интерес к этим странным фактам. Ведь не разобравшись в особенностях роста деревьев, мы не можем использовать дендрохронологические материалы — эту своеобразную летопись природы — для характеристики колебаний климата за минувшие столетия, для изучения закономерностей эволюции лесной растительности и развития болот, периодически наступающих на суходолы. А все это имеет прямое отношение к проблеме мелиорации Западно-Сибирской низменности, к ее хозяйственному освоению...

Идет время, накапливаются новые факты. Удается подметить, что ярче всего прямая связь прироста с осадками бывает выражена у древостоев, приуроченных к сырым заторфованным днищам ложбин временного стока, а также к самым окраинам верховых и переходных болот. Тщательный анализ метеорологических данных показывает, что действие осадков на прирост деревьев в различное время года очень неравноценно. Так, обильные и частые дожди в конце весны и первой половине лета, как правило, влияют на рост сосен весьма благотворно, а подобные же дожди в конце лета и осенью замедляют их прирост в следующем году. То же можно сказать и о снегопадах: чем больше их бывает в первые зимние месяцы, тем для деревьев лучше, снег же, выпадающий в конце зимы, оказывает обратное действие. Естественно поэтому, что сами по себе годовые показатели осадков не могут иметь непосредственной функциональной связи с величиной прироста деревьев. А между тем видимость ее существует: на графике группам лет с «пиками» годовых осадков обычно отвечают по времени «пики» прироста. Но явление это по существу случайное. Дело в том, что между количеством годовых и весенне-летних осадков в Нижнем Приобье обычно наблюдается прямое соотношение (что хорошо иллюстрируют кривые на графике: они чаще всего почти параллельны), а контролируют прирост именно дожди в июне и июле. В справедливости этого нас, в частности, убеждает ход соответствующих кривых на графике в конце 1890-х и начале 1900-х годов: в этот, несколько аномальный (с точки зрения метеорологических условий) период линии годовых и летних осадков расходятся, не соответствуя друг другу в количественном отношении, и тут становится видно, что кривые хода роста деревьев следуют не за годовыми, а за весенне-летними осадками. Правильность этого вывода хорошо доказывается и другими фактами.

Итак, главный «виновник» заинтересовавшей нас загадочной закономерности найден — это дожди в конце весны и начале лета. И теперь, естественно, встает вопрос о причинах их определяющего воздействия на рост деревьев. В чем же дело, какие тайны связаны с этими первыми дождями?

Обращаемся к литературе. Перед нами такие фундаментальные, добротные труды, как «Общее лесоводство» П. С. Погребняка, «Лес и климат» А. А. Молчанова, некоторые другие. Но, как ни странно, о действии дождей на лес в этих работах говорится слишком мало, а обширные материалы о влиянии на рост деревьев влажности почвы не дают удовлетворяющих нас ответов...

Вновь поиски, вновь наблюдения. И вот наконец картина начинает проясняться. Во-первых, нам удается установить, что обильные дожди в конце весны и начале лета существенно увеличивают вегетационный период у деревьев, растущих на большинстве болот. Это происходит в результате того, что сравнительно теплые дождевые воды активно «разъедают» слой льдистой мерзлоты, обычно образующейся в торфе в студеные сибирские зимы, и освобожденные от нее корни деревьев получают возможность нормально функционировать гораздо раньше (иногда на 2—3 недели), чем в «сухие» весенне-летние месяцы.

Во-вторых, становится очевидным, что многое зависит и от специфического состава свежей дождевой воды. Количество растворенного в ней кислорода обычно превышает 8—10 мг/л, в почвенной влаге низинных болот кислорода бывает не более 2 мг/л, а в воде переходных и верховых болот (о которых как раз и идет речь) он практически вообще отсутствует. Естественно поэтому, что положение деревьев, испытывающих на болотах почти постоянное кислородное голодание, сразу же после дождей резко улучшается.

Не менее важен и другой факт. В самое по следнее время благодаря работам В. Е. Кабаева выяснилось, что содержащаяся в только что выпавшей дождевой воде перекись водорода (а ее количество, кстати, резко возрастает при грозах) обладает способностью связывать азот атмосферы в соединения, легко усвояемые растениями. Дефицит же этих соединений, совершенно необходимых деревьям, в субстрате местных болот очень велик. Установлено также, что перекись водорода интенсифицирует процессы фотосинтеза, улучшает подвижность в почве некоторых элементов, особенно фосфора. Все это, конечно, оказывает на древостой самое положительное воздействие.

Очень существенно, судя по всему, и еще одно обстоятельство. Не так давно стало известно, что с атмосферными осадками на землю выпадает довольно много (иногда по 300—400 кг на 1 га) различных минеральных и органических веществ, чаще всего находящихся в виде сернокислых, двууглекислых и хлористых соединений. При этом некоторые из элементов, входящих в их состав, в частности кальций и магний, обычно полностью удовлетворяют потребности местной растительности, а количество серы даже превосходит их. Не может быть сомнений, что все эти вещества, попадающие на болота с дождями в самый разгар вегетации деревьев, оказываются для них очень кстати...

Говоря о воздействии на растительность дождевых вод, обладающих особыми качествами и свойствами (в том числе, несомненно, и электромагнитными!), трудно не упомянуть еще об одном открытии. Обнаружилось, что содержание витамина С в ягодах малины и смородины прямым образом зависит от количества осадков в период с мая по июль. При их обилии концентрация витамина в этих ягодах иногда повышается более чем вдвое, причем любопытно, что она бывает особенно велика в том случае, если ягоды собирают сразу же после дождя! Причины этого явления пока неясны, но сам факт, разумеется, очень интересен.

И, наконец, последний довод, касающийся связи дождей и прироста деревьев. Есть все основания полагать, что после протаивания почвы суходолов какая-то часть питательных веществ сносится с них дождевыми водами в краевые зоны болот как с поверхностным, так и с грунтовым стоком.

Таковы данные, таковы соображения.

Конечно, далеко не во всех случаях упомянутые нами факторы приводят к заметному увеличению прироста сосен. Не надо забывать, что у обильных дождей есть и «оборотная сторона медали» — чрезмерное переувлажнение почвы, большие затраты тепла на испарение, активизация вредных для деревьев процессов болотообразования и т. д. Кроме того, иногда хороший прирост оказывается невозможным из-за повреждений, нанесенных чересчур крепкими морозами... Существуют нередко и другие осложняющие дело обстоятельства.

И все же на многих участках подмеченная нами закономерность проявляется достаточно ярко. Эффект воздействия весенне-летних дождей на лес часто бывает настолько велик, что погасить его не удается ни процессам болото-образования, ни лютым зимним стужам...

«Парадокс», таким образом, потерял ореол таинственности. Все (или, вернее, почти все) стало ясно. А ясность принесла нам не только внутреннее удовлетворение, но позволила сделать на основе дендрологических материалов некоторые интересные научные выводы, которые, возможно, будут иметь практическое значение.

На этом примере мы видим, как географические науки все более глубоко проникают в сущность природных процессов. Познание закономерностей, свойственных живой и неживой природе, позволяет не только лучше ориентироваться в окружающей нас естественной среде, но и указывает пути для более полного использования ее богатств на благо человека.