Статья обобщает основные вопросы, по которым шли дискуссии между лесными гидрологами, экспертами по водным ресурсам и чиновниками, принимающими политические решения, в течение периода, прошедшего после принятия декларации в Шизи, третьего Всемирного водного форума и Международного года пресной воды.
Обзор состояния современных знаний о взаимодействии лесов и воды и актуальные проблемы лесной и водной политики
Доступность и качество воды во многих регионах мира находится в разной степени под угрозой, во-первых, в связи со злоупотреблениями и неправильным использованием и, во-вторых, в связи с загрязнением окружающей среды. В настоящее время признается, что леса влияют на оба фактора. Кроме того, климатические изменения приводят к изменению роли лесов в регулировании водостока и в использование водных ресурсов (Bergkamp и др., 2003). Поэтому рассмотрение взаимосвязи между лесами и водой должно быть отнесен к наиболее приоритетных вопросов.
Водосборные площади, покрытые лесом, является источником воды, используемой для коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, промышленных и экологических потребностей в регионах, расположенных выше и ниже по течению водных потоков. Основная задача, которую должны решать руководители по управлению земельными, лесными и водными ресурсами, состоит в максимизации выгод и преимуществ от лесопользования во многих секторах экономики без нанесения ущерба водным ресурсам и экосистемам. Для решения этой задачи крайне необходимо углубить наши знания о взаимодействии между лесами / деревьями и водой, повысить уровень осознания проблем, расширить возможности лесной гидрологии и применить эти знания в процессе принятия политических решений. Подобно этому существует необходимость в разработке институциональных механизмов для повышения эффективности согласованной сотрудничества при решении вопросов управления лесными и водными ресурсами, а также для реализации и обеспечения выполнения программ действий на национальном и региональном уровнях.
Лесная и водная политики в прошлом часто базировалась на предположении, что по любым гидрологическим и экологическим условиям лес является лучшим покровом земли для того, чтобы максимизировать водоотдачу и регулировать сезонные водные потоки при одновременном обеспечении высокого качества воды. На основании этого предположения пришли к выводу, что сохранение (или расширения) лесного покрова водосборных бассейнов в верхнем течении водных потоков является наиболее эффективной мерой, которая расширяет возможности использования воды для сельскохозяйственных, промышленных и коммунально-бытовых нужд, а также для предотвращения наводнений в районах, расположенных ниже по течению водных потоков.
Научные исследования в области лесной гидрологии, проведенные в 1980-90-х годах (см. Bruijnzeel 2004 и др.), дают совсем иную картину. Хотя эти исследования и подтвердили важную роль лесного покрова, расположенного выше по течению водных потоков в обеспечении высокого качества воды, они в то же время показали, что сделанный ранее вывод о положительном влиянии этого лесного покрова на годовые и сезонные водные потоки ниже по течению оказался в общем случае ошибочным и вводящим в заблуждение. В отличие от этого вывода указанными исследованиями было установлено, что в засушливых или полузасушливых экосистемах лесной покров не является лучшим видом покрова для земли в смысле повышения Водоотдача ниже по течению водных потоков. Более того, были получены серьезные подтверждения в пользу того факта, что в тропических экосистемах часто переоценивается роль лесного покрова, расположенного выше по течению водных потоков как защитника против сезонных наводнений в районах, расположенных ниже по течению. Это подтверждают и основные международные форумы, на которых рассматривались проблемы крупномасштабных водосборов или речных бассейнов (FAO и CIFOR, 2005).
Необходим целостный подход при рассмотрении взаимодействия между водой, лесами, другими видами землепользования и социально-экономическими факторами в регионах, расположенных выше и ниже по течению водных потоков (слева: покрытый лесом водосборный бассейн в Индии; справа: ирригация в Сирии.
Международный год пресной воды 2003 и третий Всемирный водный форум (Киото, Япония, 2003) способствовали переводу научных знаний о механизме биофизических взаимоотношений между лесами и водой в плоскость принятия политических решений. Международное совещание экспертов из лесных и водных ресурсов, посвященная подготовке указанных форумов, состоявшейся ранее в ноябре 2002 года в городе Шига (Япония), подчеркнула необходимость более целостного подхода к пониманию взаимодействия между водой, лесами, другими видами землепользования и социально-экономическими факторами в сложных водосборных экосистемах. Последние пять лет принята в Шизи декларация экспертов остается исходным документом для разработки нового поколения водной и лесной политик (см. статью Zingari, Achouri в этом выпуске.
Состояние знаний о лесах и воду
Современная лесная гидрология сосредоточена на трех направлениях, что особенно важны для принятия политических решений, а именно: корпоративные преимущества и недостатки лесного покрова для обеспечения максимальной Водоотдача ниже по течению водных потоков; роль лесов, расположенных выше по течению водных потоков, в поддержке стока воды под время сухого сезона, и сохранения качества воды. В данном разделе подведены полученные данные по этим направлениям (Hamilton, 2005).
В прошлом принятия политических решений по водопользование часто базировалось на предположении, что формулируется следующим образом: чем больше деревьев, тем больше воды.
Текущие научные исследования в области лесной гидрологии ставят под сомнение это предположение. Основным потребителем воды фактически являются лесная экосистема. Полог лесонасаждения перехватывает осадки и испарения от листьев, уменьшая тем самым объемы грунтовых вод и водных потоков. Поскольку естественные и искусственные леса потребляют больше воды, чем другие виды растительности, покрывающей землю (включая сельскохозяйственные и фуражные культуры), нет сомнения, что обезлиснення (даже частичное) повышает водоотдачу в районах, расположенных ниже по течению водных потоков.
Поэтому иногда выдвигались предложения по удалению лесного покрова, который потребляет много воды, особенно в полузасушливых регионах, с целью предотвратить засухе или смягчить его последствия. Однако выгоды, которые можно получить от реализации таких предложений, следует сопоставить с неизбежной потерей многих других выгод и преимуществ от лесопользования, включая противодействие эрозии, улучшение качества воды, связывание углерода, рекреационные и эстетические услуги, строительный лес, дрова, Недревесные лесные и биоразнообразие. Практику обезлиснення определенно стоит избегать в местах, подверженных образованию солончаков, где за вырубки леса соли могут оказаться ближе к поверхности почвы, а также в горных лесах, расположенных на уровне облаков, где листья деревьев, эпифитных растения, сучки, ветки, пни и кустарники образуют "сетку", улавливающая "горизонтальные осадки" от тумана и облаков.
Кроме того, бесспорно установлено, что частичное или полное удаление лесного покрова может ускорить сток воды, повысить риск затопления в сезон дождей и привести к сокращению количества речной воды или даже до высыхания русла рек в сухой сезон. Однако, роль лесного покрова в регулировании гидрологических потоков часто переоценивается. Последствия обезлиснення становятся очевидными только на микроуровне, а также в связи с краткосрочными и неинтенсивным дождями (которые обычно являются наиболее частыми. По мере увеличения продолжительности или интенсивности дождей, или по мере увеличения площади, где от водосборного бассейна идут дожди, влияние древесного покрова на регулирование гидрологических потоков снижается.
Что касается макроуровня, то возникновение и распространение крупных наводнений в гораздо большей степени зависит от природных процессов, происходящих в верхней водосборе, чем от мер по землеуправлиння. Так, строгие научные данные опровергают миф о том, что обезлиснення в Гималаях вызывает большие наводнения в долинах Ганга и Брахмапутры. Крупномасштабные наводнения возникают скорее в результате сочетания одновременных пиковых выбросов воды (полноводные реки, обильные стоки из холмов, прилегающих к затопляемых площадей, ливни, высокий уровень подземных вод, весенние паводки, речные дамбы, отсутствие водоемов в низовьях), (Hofer, 2006) . Поэтому, хотя и можно перечислить множество причин осуществлять лисовидтворення в водосборном бассейне (например, для уменьшения потерь почвенного слоя, для удержания наносов и отложений за пределами путей водостока, для поддержки сельскохозяйственного производства и ареалов распространения диких животных и т.д), однако к числу таких причин нельзя отнести снижение риска возникновения наводнений или даже контроль над ними. Лисовидтворення для уменьшения риска наводнений эффективно только на местном уровне на площади в пределах нескольких сотен гектар. Сложные взаимосвязи между лесами и водой в бассейнах крупных рек продолжают оставаться предметом дискуссий (см. CIFOR, 2007). Более очевидной становится необходимость продолжить эту работу для достижения полного понимания указанных взаимосвязей.
Хотя леса могут сдерживать небольшие и локальные паводковые стоки, но они, как видно, не влияют на экстремальные наводнения, вызванные обильными ливнями, вроде показанной здесь наводнения, ее вызвал циклон в долине Пазнаун в Австрии в августе 2005 года.
Наиболее весомый вклад в гидрологические характеристики водосборных экосистем леса вносят тем, поддерживающих высокое качество воды, сводят к минимуму эрозию почвы на местах, сокращают количество наносов и отложений в водоемах (заболоченные территории, ставки, озера, ручьи, реки) и удерживают или фильтруют другие загрязняющие вещества при прохождении воды через лесную подстилку. Это происходит в соответствии со следующими механизмами:
• На склонах холмов почвенный слой смещается вниз в основном самосувом в результате действия дождевых капель, разбрызгиваются. Естественный лесной покров наиболее эффективно противодействует эрозии почвы, вызванная разбрызгивая эффектом дождя, в основном благодаря кронам нижнего яруса и лесной подстилке, снижающих силу разбрызгивания. Вырубка леса и замена его другими видами землепользования приводит в большинстве случаев к более интенсивной и ускоренной эрозии, если не приложить большие усилия к сохранению почвы.
• Эрозия обычно связана с повышенной концентрацией наносов и отложений в сточных водах а также с заиления водостока. Лесной покров более эффективен, чем другой вид почвенного покрова, в смысле, что благодаря лесном покрова вода остается настолько свободной от наносов и отложений, насколько это возможно. Верхний слой, мусор и корни деревьев удерживают наносы и отложения, препятствуя их перемещению вниз. Более того, глубокие корни деревьев стабилизируют склоны и помогают предотвратить сдвиги.
Леса поддерживают высокое качество воды, сводят к минимуму эрозию почвы на местах и уменьшают количество наносов и отложений; обезлесения конечно повышает эрозию, что приводит к высокой концентрации наносов и отложений в водопроводе и к подкисления воды (Пакистан).
• Кроме наносов и отложений качество воды могут ухудшать также различные типы загрязняющих веществ - в зависимости от вида местного землепользования и дренажа водостока. Потенциальными загрязняющими веществами могут быть сильно концентрированные органические вещества, вызывающие эвтрофикацию водоемов, а также сельскохозяйственные или промышленные химикаты. Лес беспрекословно является адекватным грунтовым покровом для водосборных бассейнов, поставляющих питьевую воду, поскольку в лесохозяйственной деятельности (за исключением интенсивно управляемых лесонасаждений) обычно не используются удобрения или пестициды и не происходит загрязнение коммунально-бытовыми сточными водами и промышленными стоками. Кроме того, загрязнение воды от неточкового источника (т.е. от многих рассеянных источников загрязняющих веществ) при коммунально-бытовом, промышленном и сельскохозяйственном землепользовании может быть значительно снижено или даже подавляется с помощью прибрежных буферных лесных зон, созданных и поддерживаемых вдоль водостока. Однако такие зоны не могут предотвратить загрязнение грунтовых вод. Более того, если деревья через свою высоту и аэродинамическое сопротивление поглощают загрязняющие вещества, находящиеся в воздухе, то такой лес, расположенный в водосборном бассейне, не в состоянии защитить качество воды. Эта проблема в основном касается горных лесов в промышленно развитых странах.
Вопросы текущей лесной и водной политики
После проведения Международного года пресной воды 2003 между гидрологами, другими экспертами водного сектора и правительства, принимающие политические решения, развернулись дискуссии по трем основным вопросам: перевод знаний о лесном гидрологию в плоскость водной политики; включения достижений лесного сектора в интегрированную политику управления водными ресурсами; и оплата экологических услуг, предоставляемых леса и вода.
Прибрежные буферные лесные зоны могут значительно уменьшить или устранить загрязнения неточкового источника при коммунально бытовом, промышленном и сельскохозяйственном землепользовании (Суринам).
Применение знаний о лесном гидрологию в водной политике
Вопреки значительному прогрессу в научном понимании взаимодействия между лесами и водой, роль лесов в устойчивом управлении водными ресурсами остается, как указано в предыдущем разделе, открытым вопросом. Имеет место неопределенность и в некоторых случаях даже противоречивость в связи с трудностями использования результатов научных исследований для различных стран и регионов, разных масштабов водосборов, различных типов леса и древесных видов, и различных режимов лесоуправления.
Другие трудности связаны с отрывом результатов научных исследований от политики. Это отчасти вызвано общей неспособностью эффективно информировать чиновников, принимающих политические решения, о результатах гидрологических исследований, а также в связи с неготовностью к использованию научных доказательств, чтобы бросить вызов общепринятым мнениям.
Для преодоления этих трудностей Международный союз научно-исследовательских организаций лесного сектора (IUFRO) создал в 2006 году специальную комиссию по изучению взаимодействия между лесами и водой. Целью комиссии является достижение консенсуса в лесном гидрологическом сообществе по ключевым вопросам, касающихся взаимоотношений между лесами и водой, и по выявлению участков научной неопределенности, на которых следует сосредоточить научные исследования, ориентированные на содействие принятию политических решений. Стремясь коротко сформулировать и распространить информацию о взаимодействии между лесами и водой, чтобы эту информацию могли легко и безопасно использовать неспециалисты, комиссия обнародовала бюллетень с перечнем основных концепций лесной гидрологии таким образом, что они становятся понятными для чиновников, принимающих политические решения (см. пам 'ларек конце статьи). Аналогично этому Организация ООН по продовольствию и сельскому хозяйству (FAO) опубликовала брошюру "Почему стоит инвестировать в управление водосборных бассейнах" с целью информирования правительства о необходимости управления водосборных бассейнов и о выгодах от этого.
Существенную роль в устранении разрыва между научными исследованиями в области лесной гидрологии и политикой играет образование. Научно-техническое образование носит в основном сугубо ведомственный характер. Изучение отдельных дисциплин необходимо для углубления знаний о взаимодействии между лесами и водой, например, для усовершенствования способности оценить влияние программ залеснения и лесовосстановления на качество и количество воды, борьбу с наводнениями и защите почвы.
Включение лесного хозяйства в интегрированное управление водными ресурсами
Разработка интегрированных планов по управлению водными ресурсами на уровне водосборов и / или речных бассейнов была одной из целей, поставленных Всемирным саммитом по устойчивому развитию в 2002 году. Эти межведомственные планы должны быть нацелены на обеспечение "воды для людей, для производства продовольственных товаров, для сохранения природы и удовлетворения потребностей промышленности и для других приложений (Глобальное партнерство по использованию воды, ТАС, 2000).
Растущее признание делает необходимым включить измерение "природа для воды" в указанные выше интегрированные планы. Концепция "природа для воды" учитывает роль наземных экосистем в повышении Водоотдача и качества воды. Например, лесная зона Lange Erlen в Швейцарии каждый месяц в течение нескольких дней затопляеться водой из Рейна, лесная почва фильтрует эту воду, благодаря чему улучшается ее качество и пополняются грунтовые воды у соседнего города Базель.
Леса и вода
(Памятка чиновникам, принимающих политические решения)
Потребление воды лесами
К факторам, которые влияют на воду, которую потребляют леса, помимо прочих относят климат, тип леса и тип лесной почвы. В общем случае леса потребляют больше воды, чем низкорослая растительность в связи с более сильным испарением. Леса имеют также низкие показатели с поверхностного стока, по пополнению грунтовых вод и с водоотдачу. Практика лесного управления может существенно влиять на потребление воды лесами через смешивания древесных видов и возраста деревьев, изменение структуры леса и размера площади лесозаготовки, остается открытой.
Потоки в сухой сезон
Леса уменьшают реки в сухой сезон в таком же или в большей степени, как и годовую водоотдачу. Теоретически возможно, что повышенная инфильтрация, вызванная залесением деградированных сельскохозяйственных водосборных бассейнов, может перевесить потери воды из-за чрезмерного испарения в лесах, при этом гидрологические потоки в сухой сезон увеличиваются, а не уменьшаются, хотя такое редко наблюдается.
Паводковые стоки
Леса могут сдерживать небольшие и локальные паводковые стоки, но они, как видно, не влияют ни на экстремальные наводнения, ни на наводнения в пределах большого водосборного бассейна. Единственным возможным исключением из этого является пойменные леса, уменьшают масштабы наводнения ниже по течению водных потоков благодаря гидравлической шероховатости своего поверхностного слоя (сочетание всех элементов, имеющихся на пути водных потоков (например, листья, ветки, пни) замедляющие и десинхронизують паводковые стоки.
Качество воды
Природные леса и лесонасаждения с умелым хозяйствованием могут защитить источники питьевой воды. В лесах, в которых ведется лесоуправления, обычно применяют гораздо меньше питательных веществ, пестицидов и других химикатов, чем при более интенсивных видах землепользования, например в сельском хозяйстве. Искусственные леса в сельскохозяйственных и городских зонах могут уменьшить масштаб загрязнений, особенно, если эти леса находятся на пути водостока или в прибрежной зоне. Однако, если деревья подвергаются воздействию высоких уровней загрязняющих веществ в воздухе, они поглощают серу и азот, что может привести к более интенсивному подкисления воды.
Эрозия
Леса защищают почву, снижают темпы эрозии и уменьшают количество наносов и отложений, которые попадают в реки. Лесохозяйственная деятельность, например, культивация, дренаж, строительство дорог и лесозаготовка, может привести к увеличению ущерба от наносов и отложений, однако оптимальная практика лесоуправления позволяет контролировать этот риск. Лесонасаждения на грунте, склонном к эрозии, и на путях водостока могут уменьшить количество наносов и отложения и быть для них преградой на пути.
Климатические изменения
Модели глобального климата позволяют предположить значительные изменения в сезонных снегопадах, ливневых стоках и испарении во многих частях мира. В контексте этих изменений влияние лесов на качество и количество воды может быть отрицательным или положительным. Там, где планируются крупномасштабные лесонасаждения для смягчения последствий климатических изменений, необходимо предусмотреть, чтобы эта деятельность не привела к нехватке воды. Тень, которую образуют прибрежные леса, может помочь снизить тепловую нагрузку на водную флору и фауну во время глобального потепления.
Энергетические леса
Быстро растущие лесные культуры потенциально имеют большую потребность в воде, что может привести к уменьшению водоотдачу. Ключевым вопросом в регионах, где климатические изменения угрожают водным ресурсам, может стать достижение местного компромисса между возможностью производства энергии из древесины и состоянием водных ресурсов.
Государственный комитет лесного хозяйства Украины
Терминология:
Выброс воды (или водосток): объем воды, проходящей через данную точку в данный момент времени.
Пополнение: добавление воды в водоносный слой грунтовых вод.
Речной бассейн: сложная система водосборных бассейнов и пидбасейнив, что ее пересекает главная река с ее притоками, протекающая от истоков до устья.
Связи между районами, расположенными выше и ниже по течению: экологические, социально-экономические и культурные потоки, согласованная взаимодействие и конфликты между верхней и нижней частями водосборного бассейна.
Водосборный бассейн (водосбор): географическая площадь, которую осушает водостока. Эта концепция применима к широкому спектру объектов - от фермы пересекаемой ручьем (микроводозбир) к большому бассейну реки или озера.
Управление водосборному бассейном: любая человеческая деятельность, направленная на обеспечение устойчивого использования ресурсов водосборного бассейна.