Деревья на краю леса, на опушке, растут несколько иначе, чем такие же деревья в глубине леса. На краю леса выше освещенность, скорость ветра и загрязнение воздуха, меньше влажность воздуха. Эти закономерности давно и хорошо известны. Реакции деревьев на такие изменения условий получили обозначения "краевые эффекты" или "краевые влияния".
Кора (корка) деревьев часто изучалась и изучается как индикатор загрязненности воздуха. Кора на протяжении многих лет аккумулирует из воздуха разные вещества. Один из признаков состояния коры, изменяющийся вследствие загрязнения, – кислотность или рН. Кислотность очень легко измерить. Поэтому в отношении этого признака возможны массовые измерения.
В работе Д.В. Веселкина "Urbanization increases the range, but not the depth, of forest edge influences on Pinus sylvestris bark pH", опубликованной в журнале"Urban Forestry & Urban Greening", с помощью измерения рН корки сосны исследовано, на какое расстояние в глубину лесов Екатеринбурга проникает атмосферное загрязнение от дорог и городского окружения.
Рис. 1 . Географическое положение экспериментального участка и расположение трансект в городских (красные точки) и пригородных лесах (синие точки).
В норме кора сосны довольно кислая –3.3–3.5 единиц pH. В городском окружении кора сосны становится более щелочной, чем за городом, примерно на 0.4–0.5 единиц pH. И в городских лесопарках и в пригородных лесах вблизи краев леса, по сравнению с участками в глубине леса, кора также подщелачивается. Это и есть проявление краевого эффекта. В городе сила краевого эффекта примерно в 2 раза больше, чем в пригородных лесах. Эти закономерности отражают легко понятные факты: (1) загрязняющие вещества поступают на стволы деревьев с потоками воздуха из пространств, которые окружают леса; (2) часть загрязняющих веществ по мере проникновения в лес осаждается на стволах деревьев и на других частях растений; (3) в городе загрязнение атмосферы выше, чем за городом. Подщелачивание объясняется преобладанием в структуре загрязнений атмосферы в регионе Екатеринбурга пылевых выбросов от автотранспорта и от строительной индустрии.
Неожиданный и самый интересный результат вот какой. И в лесопарках Екатеринбурга и в пригородных лесах изменение pH коры сосны наблюдалось примерно на одинаковых расстояниях от края леса – в 70–160 м, в среднем, примерно, в 100 м от края леса. т.е. тип окружения – город или загородные открытые пространства – не влиял на дальность проникновения загрязнений в глубину сосновых лесов.
Рис. 3 . Зависимость рН коры Pinus sylvestris от расстояния до границ леса на дачных (а, в, д) и городских (б, г, е) трансектах. Общая (•), старая (▲) и недавняя (△) встречаемость вблизи границ леса, дорог (■) и открытых пространств (□). Аппроксимация уравнением линейной регрессии (штриховая линия) и уравнением кусочно-линейной регрессии (сплошная линия).
Хотя исследование было довольно простым, оно дало важную практическую информацию. Получается, если мы хотим использовать естественные сосновые леса как фильтр, чтобы защищаться от атмосферной пыли, необходимо, чтобы ширина защитных участков леса была не менее 100 м, а лучше – не менее 150–200 м. Участки сосновых лесов меньшей протяженности не будут эффективно перехватывать потоки загрязняющих веществ. Интересно было бы исследовать, как с перехватом пыли справляются другие типы растительности, например, лиственные леса или искусственные посадки.