Фреатофиты

Многие растения пустыни экономно расходуют влагу. Растения эти, называемые ксерофитами, имеют неглубокую, но разветвленную корневую систему. Некоторые же растения пустыни размещаются вдоль водотоков и на площадях распространения относительно неглубоко залегающих грунтовых вод. Эти растения, фреатофиты, обладают глубоко проникающими корнями, достигающими уровня грунтовых вод. Фреатофиты распространены и в районах влажного климата. В настоящее время экологическая классификация фреатофитов разработана недостаточно.

Некоторые фреатофиты плохо переносят засоление и, следовательно, могут служить индикаторами пресных вод в аридных и полуаридных областях. Ясень, ольха, ива, тополь, осина — также фреатофиты. Эти деревья обычно растут там, где поверхность грунтовых вод находится на глубине менее 30 футов.

Значение фреатофитов в аридных районах очень велико, поскольку они потребляют огромное количество воды. Многие из них приносят мало пользы или вообще бесполезны, поэтому вода, поглощаемая ими, теряется напрасно. Исключение составляет люцерна (Medicago sativa), широко распространенный фреатофит, имеющая большое хозяйственное значение. Объем воды, бесполезно расходуемый фреатофитами на Западе США, составляет около 25 млн. акрофутов, или 30 млрд. кубических метров в год. Общее количество воды, бесполезно потребляемое фреатофитами в аридных и полуаридных областях земного шара, во много раз превышает эту величину.

Количество воды, потребляемое фреатофитами, зависит от вида растения, плотности растительного покрова, климатических и гидрологических факторов. Из климатических факторов солнечный свет, температура и влажность наиболее важны. При отсутствии солнечного света или снижении температуры ниже 40° F транспирация у некоторых растений почти прекращается. Другие растения испаряют влагу в небольшом количестве ночью, но прекращают транспирировать при падении средненедельной температуры воздуха ниже 65° F. При повышении относительной влажности транспирация уменьшается.

Из гидрологических факторов, влияющих на потребление воды фреатофитами, важнейшие — глубина до воды и качество воды. Потребление воды многими растениями обратно пропорционально глубине до поверхности грунтовых вод. Так, потребление воды некоторыми растениями может удвоиться при повышении уровня воды, например с глубины 140 см до 70 см. Качество воды влияет на размер транспирации в зависимости от вида растения. По мере роста минерализации воды большинство растений снижает потребление воды. Однако некоторые растения, например солянки, хорошо развиваются, если вода имеет минерализацию в несколько тысяч частей на миллион.

Транспирационные потери точно определяют в больших вегетационных сосудах, поступление воды в которые измеряется. К сожалению, транспи-рацшо больших деревьев нельзя измерить с их помощью, так как для последних требуются вегетационные сосуды огромных размеров.

Если водоносная среда в зоне поверхности грунтовых вод обладает однородным составом, транспирацию можно изучать с помощью наблюдений за изменениями уровня воды в неглубоких колодцах. На рис. 2.2 показан ночной подъем уровня грунтовых вод, вызванный восполнением их в период отсутствия транспирации. Поскольку колебания уровня воды незначительны по сравнению с общей энергией движения воды и мощностью одно

родного водоносного слоя, максимальная скорость подъема уровня воды, отраженная на графике, близка к скорости движения воды, постоянно поступающей в район водоотбора. Таким образом, объем потребляемой воды приблизительно равен произведению максимальной скорости подъема уровня воды и общей площади открытого порового пространства водоносного слоя. На графике (рис. 2.2) видно, что скорость восстановления уровня грунтовых вод равна 1,5 мм/час, а величина = 0,2 мм/час. Скорость восстановления уровня Vtp с учетом устойчивой тенденции в изменении запасов подземных вод , вызванном транспирацией, может быть представлена как

(2.1)

В условиях, показанных на рис. 2.2,

Vtp = 1,5 + 0,2 = 1,7 мм/час.

Количество воды q, проходящее через единицу площади, получают умножением величины Vtp на величину Ne (площадь пор единицы поперечного сечения в зоне около поверхности грунтовых вод), равную 0,15:

Если растительность однородна по всей площади А = 40000 м2 (рис. 2.2), то потребление воды растениями равно Q = qA = 0,000255 м/час·40 000 м2 = 10,2 м3/час = 2690 галл/час.

В случае неоднородности растительности надо сделать поправку на изменчивость плотности растительного покрова и разнообразие его состава.

Суточные колебания уровня грунтовых вод в наблюдательном колодце, вызванные транспирацией фреатофитов
Рис. 2.2. Суточные колебания уровня грунтовых вод в наблюдательном колодце, вызванные транспирацией фреатофитов.

Количество воды, потребляемое растениями при большой плотности растительного покрова, изменяется от менее 1 фута в субарктических областях до более 7,5 фута за год в жарких засушливых районах. Как показали измерения, наибольшее количество воды испаряет тамариск (Tamarix gallica), произрастающий в Европе и Азии. Обширные наблюдения, проведенные в штате Аризона, показали, что тамариск расходует 270 см воды за год при глубине залегания поверхности грунтовых вод 123 см. В табл. 2.1 приведены типичные величины транспирации различных фреатофитов.

Существует несколько способов сохранения подземных вод, потребляемых бесполезной растительностью. При неглубоком залегании грунтовых вод их уровень понижают с помощью скважин вертикального дренажа, в результате чего большинство трав и кустарников-фреатофитов погибает. Дренажная вода может быть использована для какой-либо цели. Некоторые растения уничтожаются гербицидами, выжиганием и механической расчисткой. При успешном проведении этих мероприятий очищенную площадь можно засадить полезными фреатофитами, такими, как люцерна. Однако темп роста некоторых вредных растений настолько велик, что очистка территории от них представляет большую трудность. Например, экземпляр тамариска дает более 500 тыс. семян ежегодно. Многие из этих семян быстро прорастают и в течение менее чем пяти лет дают джунглиподобную поросль. По берегам реки Пекос в период 1912—1952 гг. тамариск разрастался со средней интенсивностью 3 км2 в год.

Таблица 2.1 Количество воды, потребляемое густорастущими фреатофитами

Название фреатофита

Климат

Глубина до воды, см

Годовое потребление воды, см

Тамариск (Tamarix gallica) Теплый сухой 123 270

Теплый сухой

213

224

Кустарниковая, заросль из Sacrobatus vermiculatus

Холодный сухой

50

66

Ива (Salix)

Теплый сухой

61

134

Тополь (Populus)

Теплый сухой

220

238

Люцерна (Medicago sativa)

Холодный сухой

91

80

Ольха (Alnus)

Теплый сухой

138

113

Теплый сухой

162

 

 
< Пред.   След. >