Ліси виконують ряд важливих функцій: господарсько-сировинні, кліматорегулюючі, водоохоронні, захисні, рекреаційні, санітарно-гігієнічні, естетичні. До санітарно-гігієнічних функцій лісу, які позитивно впливають на стан здоров’я людини, відносяться наступні: виділення лісом кисню і поглинання вуглекислого газу, іонізаційний ефект, пило- і газозахисна, шумозахисна, фітонцидна, іонізаційна, фотоактинічна, психологічна.
Киснепродуктивна і вуглецедепонувальна функції лісових екосистем. Вміст кисню і вуглекислого газу в атмосфері залежить від процесів обміну енергією між рослинами і їх споживачами. У великих містах кількість вуглекислого газу у повітрі збільшується під дією промислових викидів. Встановлено, що зростання концентрації СО2 до 0,5% негативно впливає на людину. У середньому за рік одна людина споживає 400-500 кг кисню. Тільки промисловість щорічно використовує 23% кисню, який виробляється зеленими рослинами. Такої кількості його вистачило б для 43 млрд. чол. на цілий рік.
За існуючих темпів споживання кисню його запаси поступово зменшуються. Головну роль у відтворенні ресурсів кисню на планеті та зменшенні вмісту вуглекислого газу у повітрі відіграють зелені рослини, особливо ліси, які займаючи 1/3 поверхні суші (4 млрд. га), продукують понад 50% всієї біомаси. У процесі життєдіяльності рослин щорічно утворюється близько 180 млрд. т фітомаси (суха вага) і виділяється в атмосферу 300 млрд. т кисню, причому лісові насадження мають найвищу продуктивність органічної маси на одиницю площі.
Для утворення 1 т сухої органічної маси деревні рослини поглинають 1820-1840 кг СО2 і виділяють 1393-1426 т кисню. З кожних 264 кг вуглекислого газу і 108 кг води рослини продукують 180 кг глюкози і 192 кг кисню. У сприятливий літній день 1 га лісу утворює 120-150 кг сухої фітомаси, поглинаючи 220-275 кг СО2 і виділяючи 180-215 кг кисню, що забезпечує потребу у кисні 430-500 чоловік впродовж 10 год. Чотири дорослі дерева забезпечують добову потребу у кисні однієї людини.
Щороку ліси України виділяють у повітря мільйони тон кисню і поглинають мільйони тон СО2. Зокрема, ліси Українських Карпат щороку поглинають близько 12,8 млн. т СО2 і виділяють 9,8 млн. т кисню.
Один квадратний метр листя за період вегетації виділяє кисню: осика – 1 кг, граб, ясен – 0,9, дуб, сосна – 0,8, бук, клен, ліщина – 0,6, липа – 0,5 кг.
Кількість поглинутого при фотосинтезі СО2 і виділеного кисню залежить від ряду причин: складу насаджень, їх віку, повноти, бонітету і т.п. Наприклад, у насадженнях І класу бонітету фотосинтез так само, як і газообмін, інтенсивніший. Вони поглинають за рік 4,6-6,5 т СО2 і виділяють 3,5-5,0 т кисню. В той же час насадження ІІІ класу бонітету поглинають тільки 2,9-4,1 т СО2 і виділяють 2,2-3,2 т кисню. Один гектар 20-річних соснових насаджень поглинає щорічно 9,4 т СО2 і виділяє 7,3 т кисню, а 60-річних - виділяє більше 10 т кисню.
Найбільше кисню виділяють середньовікові насадження (від 30 до 70-80 років). Наприклад, кращі насадження ялини європейської Іа класу бонітету у 50-ти річному віці виділяють 14,3 т/га кисню, а в 120-річному – 7,1 т, насадження бука відповідно 12,9 і 6,8 т/га. Швидкоростучі деревні породи виділяють кисню більше, ніж повільноростучі. Наприклад, в одних і тих же умовах 40-річні деревостани дуба червоного виділяють 19,6 т/га кисню, а такі ж деревостани з дуба звичайного – 12,4 т/га. Один гектар насаджень тополі виділяє у 7 раз більше кисню, ніж 1 га ялинових насаджень. Одне широколистяне дерево з проекцією крони 150 м2 продукує за 10 років таку кількість кисню, яка забезпечує потреби однієї людини впродовж 2 років.
Іонізаційний ефект. Ступінь іонізації характеризується кількістю позитивних і негативних, легких і важких іонів у 1 см2 повітря. У природних умовах спостерігається невелика перевага позитивних іонів над негативними, а важких над легкими. Їх відношення (коефіцієнт уніполярності) для нижніх шарів атмосфери складає 1,1-1,2.
Для визначення гігієнічного ефекту іонізації особливого значення набуває концентрація легких позитивних і негативних іонів у повітрі. Чим менший коефіцієнт уніполярності, тим чистішим і сприятливішим у гігієнічному відношенні вважається повітря.
Середня кількість легких іонів у міському повітрі значно нижча, ніж у лісовому. У промислових містах, у багатолюдних приміщеннях їх концентрація коливається в межах 100-500, а іноді сягає кількох десятків в 1 см3, причому переважають важкі іони.
У лісі концентрація легких іонів у 2-3 рази вища. Іонізація повітря – одна із причин сприятливого впливу лісів на стан здоров’я людини. Лікувальні властивості іонізованого повітря використовують при гіпертонічній хворобі, атеросклерозі, бронхіальній астмі, легеневому туберкульозі, безсонні, перевтомі та ін.
Важливим фактором, що обумовлює лікувально-оздоровчі функції лісів, є їх фітонцидність - властивість виділяти леткі і нелеткі фітоорганічні речовини (альдегіди, кетони, складні ефіри і т. ін.), так звані фітонциди, що здатніочищувати повітря від хвороботворних мікроорганізмів. Фітонциди – це вироблені рослинами бактерицидні, фунгіцидні і протистоцидні речовини, які є одним із факторів їхнього імунітету та відіграють важливу роль у взаємодії організмів у біогеоценозах.
У природних екосистемах леткі виділення перемішуються з повітрям і їх вміст залежить від багатьох факторів, особливо, від зональних. Виділення рослин, головним чином, поступають у ґрунт через кореневу систему. У надземній частині фітоценозів рослинами виділяються леткі сполуки, з яких найбільше значення мають ефірні олії. До складу летких виділень рослин входять різні вуглеводні, альдегіди, метан, етан, пропан, бутан, кетони, органічні і нуклеїнові кислоти, а також інші сполуки. До складу летких виділень деяких рослин може входити біля 200 різних компонентів. У летких виділеннях сосни і деяких лікарських рослин містяться терпени, які є токсичними для деяких видів мікроорганізмів. Різниця в інтенсивності виділення і складі фітонцидів стали основою для поділу їх на первинні, тобто продуковані непошкодженими рослинами, і вторинні, тобто продуковані у відповідь на поранення. Як первинні, так і вторинні фітонциди мають здатність убивати або пригнічувати бактерії, гриби, віруси, найпростіші організми.
Встановлено, що об’єм і склад летких виділень істотно змінюється в залежності від життєвих форм рослин та факторів навколишнього середовища (пори року, часу доби, кліматичних та ін.). Зокрема, найактивніше виділення летких речовин відбувається у період вегетації (травень-серпень). Восени цей процес сповільнюється, а в період зимового спокою – практично припиняється. Найбільше фітонцидів з максимально високим вмістом їх виділяють молоді органи рослин. Із збільшенням їх віку знижується видільна активність. Фітонцидна активність залежить і від часу доби (у денні години вона вища, ніж вночі, максимальна – о 12 год, мінімальна – о 24 год.). У темряві виділення фітонцидів практично припиняється. На висоті 2250 м фітонцидоутворення у 2-3 рази інтенсивніше, ніж на рівнинах.
Кількість фітонцидів, які продукуються лісовими угрупованнями, залежить від кількості живої органічної речовини, що міститься в насадженні, тобто біомаси.
Влітку 1 га листяного лісу виділяє в середньому за добу 2 кг фітонцидів, шпилькового – 5 кг.
В 1 м3 лісового повітря налічується більше 500 патогенних мікроорганізмів, тоді як у міському середовищі їх 30-40 тис. У березовому лісі в 1 м3 повітря виявлено всього 450 мікроорганізмів, у сосновому – 200-300, що нижче існуючих норм для операційних приміщень.
До числа деревних видів з максимальною фітонцидною активністю і широким спектром дії відносять дуб північний, березу повислу, ялицю білу, сосну звичайну, ялівець. Низькою фітонцидною активністю і вузьким спектром дії характеризуються бук лісовий, верба козяча, осика та ін. Серед чагарників високою фітонцидною активністю та широким спектром дії відзначаються бузина чорна, крушина ламка, черемха звичайна, а з трав’яних рослин – ожина сиза, безщитник жіночий, щитник чоловічий.
Встановлено, що фітонциди одного виду рослин вибірково діють на патогенні мікроорганізми. Наприклад, фітонциди дуба звичайного, дуба північного, барбарису звичайного активно діють на білий стафілокок, однак не впливають на золотистий стафілокок. Водночас, фітонциди клена гостролистого і явора, навпаки, активно діють на золотистий стафілокок і не виявляють впливу на білий стафілокок.
З оздоровчим впливом летких виділень пов’язують різницю у частоті проявів захворювань у школярів, які проживають у місті і в лісистій місцевості. У міських школярів хвороби органів дихання спостерігаються у 2,5 рази, а захворювання нервової системи, шкіри, залоз внутрішньої секреції – у 3-5 разів частіше. Позитивна дія фітоорганічного фону лісового повітря використовується при санаторно-курортному лікуванні.
Пило- і газозахисна функція лісів. Ліси слугують біологічним фільтром очищення повітря від твердих і газоподібних домішок. Підраховано, що 1 га лісу залежно від породного складуздатний затримувати за рік 30-70 т пилу, зменшуючи його концентрацію у повітрі на 30-40%. Так, 1 га соснового лісу затримує на кронах дерев до 30 т пилу, ялинового – 35, дубового – 54, букового – 68 т.
Газопоглинальна роль лісу обумовлена тим, що частина газів поглинається у процесі фотосинтезу, а частина розсіюється кронами дерев у верхні шари атомсфери в результаті турбулентної дифузії.
Властивість лісостанів поглинати шкідливі газоподібні речовини залежить від породного складу, повноти, форми, висоти, відстані від джерела забруднення, кліматичних умов тощо. Найефективніше очищують повітря листяні деревостани. Хвойно-листяні насадження дещо поступаються за цим показником, а найнижчою здатністю відзначаються хвойні лісостани. Середньоповнотні насадження мають більшу газопоглинальну здатність, ніж високоповнотні чи низькоповнотні.
Встановлено, що 1 га лісу здатен поглинути 150-400 кг сірчистого газу, 75-100 кг хлоридів, 20-25 кг фторидів. За вегетаційний період 1 кг листків білої акації (у перерахунку на суху речовину) накопичує сірчистого газу 69 г, в’яза звичайного – 39 г, тополі чорної – 157, хвої сосни – 0,5-1 г. Окремі дерева верби, тополі і ясена здатні поглинути з повітря 200-250 г хлору, чагарники – 100-150 г. Найбільше свинцю поглинають листки каштану кінського (600-800 мг/кг сухої речовини), клена гостролистого (304), тополі пірамідальної (162), липи крупнолистої (80), бирючини (270 мг/кг). Багато рослин може засвоювати з атмосфери алкани та ароматичні вуглеводні, карбонільні сполуки, ефіри і ефірні олії.
Ліс, особливо молоді пагони, поглинають радіоактивні речовини і запобігають їх проникненню вглиб насаджень. Таким чином вони зменшують вміст радіоактивних речовин в повітрі на 25% і більше. Листя і хвоя дерев можуть збирати до 50% радіоактивного йоду. За даними вчених, загальна радіоактивність на незахищених місцях у 32 рази вища, ніж у лісі. У листяному лісі самоочищення надземної частини від радіоактивних речовин відбувається швидше, ніж у хвойному. На висоті 25 м над хвойним лісом доза випромінювання у 1,5 рази вища, ніж над листяним.
Шумозахисна функція лісів. В умовах сучасного міста високий рівень шуму вкрай негативно впливає на здров’я людини. Лісові насадження знижують шумовий фон, запобігаючи поширенню звукових хвиль. Середній рівень шуму на відстані 100 м вглиб лісу у 5-16 разів нижчий, порівняно з відкритою місцевістю. Лісова смуга шириною 200-250 м майже повністю поглинає шум від руху автотрнаспорту. Крони листяних порід уловлюють 26% звукової енергії, відбивають і розсіюють 74%. Високою шумопоглинаючою здатністю відзначаються мішані багатоярусні деревостани, до складу яких входять клен гостролистий, липа крупнолиста, калина, тополя берлінська і канадська, дуб звичайний, граб, бук та ін.
