ЛЕС И ТЕПЛО

Значение тепла. Солнечная радиация, проникающая к по­верхности земли (солнечная облученность), приносит основную часть тепла, необходимого для жизни леса. Тепло атмосферы и почвы — один из основных факторов роста, развития и форми­рования леса. Раскрытие почек у деревьев, а также дальней­ший рост листьев и побегов происходят при плюсовых темпе­ратурах, равно как и рост корней, цветение, прорастание се­мян. Древесные породы по-разному относятся к теплу.

По мере продвижения с севера на юг древесная растительность меняется по составу пород и производительности. Дубравы лесостепи сменяются степными растениями, а степь переходит в зону пу­стыни, хотя количество тепла в этой зоне достигает максималь­ной величины. Это происходит потому, что большому количе­ству солнечной радиации в зонах степи и пустыни противопо­ставлено незначительное количество влаги. Вследствие этого условия жизни древесных растений ухудшаются и вместо леса в степи преобладают ковыль, типчак, а в пустынях, где влаги еще меньше, чем в степях, растений либо нет, либо встреча­ются ксерофильные виды растений. Состав леса, его рост и раз­витие зависят от количества тепла. В пределах географических зон древесные и кустарниковые породы требуют определенных температурных условий для нормального роста и развития.

Цветение деревьев, созревание, выпадение, распространение и прорастание семян, рост самосева и подроста — все это проис­ходит у разных растений при неодинаковых температурах.

Источники тепла. Кроме прямой солнечной радиации, лес получает тепло в результате: проникновения рассеянной радиации; встречного излучения атмосферы; притока тепла от болee глубоких слоев почвы, скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при конденсации водяных паров; притока тепла, сопровождающего распад радиоактивных веществ; тепла,

 

Баланс солнечной радиации выделяющегося в результате разложения лесной подстилки и отдаваемого стволами деревьев и их кронами в период охлаж­дения воздуха и почвы. Лес потребляет тепло при фотосинтезе, испарении влаги с поверхности почвы, крон деревьев, при транспирации, прогревании приземных слоев воздуха и нижних слоев почвы, а также при нагреве почвенной влаги, стволов и крон (рис. 33).

Баланс тепла почвы можно определить разностью количе­ства приходящего и расходуемого тепла. Однако эта величина ориентировочна, так как приход и расход тепла зависят от мно­гочисленных факторов: смены ночи и дня, зимы и лета; от ветра, облачности, влажности, рельефа местности и т. д.

Общий баланс тепла может быть определен для каждого конкретного типа леса, вырубки, поляны, болота, водной по­верхности, трелевочного волока. Тепловой баланс вырубки, на­пример, зависит от ее ширины, расположения семенных групп, семенников и других факторов.

Влияние холода и тепла на рост леса. Растение может по­гибнуть или затормозиться в росте вследствие резких колеба­ний температур. Внезапное понижение температуры приводит к отмиранию клеток в растении, которое происходит в резуль­тате образования кристаллов льда, вытягивающих воду из кле­ток и межклеточных пространств растений. Обезвоживание рас­тений вызывает свертывание коллоидных веществ цитоплазмы, которая становится после оттаивания не способной к жизнедея­тельности. Основными причинами повреждений от жары явля­ются обезвоживание клеток и разрушение структуры цито­плазмы.

Установлено, что чем ближе данный вид растения к границе своего ареала и чем хуже общие внешние условия, тем сильнее действуют неблагоприятные крайние температуры. В зависимо­сти от вида растения и его состояния верхняя температурная граница может меняться. Для большинства растений перено­сима крайне высокая температура около 35—40 ° и реже до 50 °С. Однако сеянцы бука, сосны и клена погибают, если тем­пература почвы на некоторое время превышает 46 °С. Часто побеги молодых растений, расположенные ближе к почве, со­всем не растут, так как температура поверхности почвы может доходить до 80 °С. Для различных органов растений также ха­рактерна в свою очередь определенная максимальная темпера­тура. Так, освещенные в течение дня лучами солнца листья мо­гут нагреваться у лиственных до 15 °С и выше температуры воздуха, у хвойных до 10 °С. В то же время ветви и стволы, как более массивные органы, не способные к интенсивному тепло­обмену, могут нагреваться еще выше: ветви сосны от 8 до 48 °С, а ствол ели до 55 °С. На сухих местообитаниях в пу­стыне листья нагреваются до 50 °С, а суккуленты до 60— 65 °С.

Минимальная температура имеет большую амплитуду для различных видов растений. Некоторые растения северных ши­рот в состоянии зимнего покоя переносят морозы до —75 °С. В то же время тропические растения повреждаются от холода уже при температуре 5 °С, если температура ниже нуля, они погибают. Однако при анализе температурных границ следует помнить, что эти цифры имеют относительное значение. Есть сведения о том, что границы устойчивости к морозам у отдель­ных древесных пород могут быть значительно расширены.

Различают косвенные и прямые повреждения, обусловлен­ные особыми условиями зимней погоды и называемые зимними повреждениями. К косвенным отрицательным влияниям холода на древесные растения относится образование продольных мо-розобойных мест, трещин. Это явление — результат резкого сни­жения температуры приземного слоя воздуха. В ночные часы температура растений бывает ниже температуры окружающего воздуха в лесу. Эта разность достигает 3 °С и более. Резкое охлаждение воздуха отрицательно действует на поверхность ствола дерева (на кору и камбиальный слой). В результате по­холодания поверхность ствола уменьшается в объеме, а внут­ренняя часть ствола из-за плохой теплопроводности древесины уменьшается в объеме значительно медленнее или сохраняет свой прежний объем.

Увеличение разности температур внутренней и внешней ча­стей ствола дерева обеспечивает неравномерные напряжения тканей, что приводит к разрыву древесины. Это наблюдается при быстром оттаивании. Появляется морозобойная трещина. Она образует след. Этот след со временем может зарастать. Од­нако часто в трещину попадают споры грибов, которые явля­ются причиной возникновения гнили. Деревья дуба чаще по­вреждаются морозобоиной трещиной в поймах.

При заморозках происходит выжимание (выпирание) сеян­цев в питомниках или саженцев на вырубках. Чаще всего вы­жимание бывает на тяжелых увлажненных почвах. Под дейст­вием пониженной температуры увлажненная почва замерзает. Вода при этом увеличивается в объеме, а вместе с ней и почва принимает больший объем, поднимаясь вместе с находящимися в ней корнями саженцев. При оттаивании почва оседает до прежнего уровня, а растение с корнем остается на поверхности. Молодые сеянцы сосны, ели, пихты легко выжимаются из почвы ранними осенними заморозками. Весной после оттаивания почвы корневые системы саженцев оказываются на поверхно­сти почвы, обветриваются и засыхают под действием весенних солнечных лучей. Это примеры отрицательных действий низких температур.

Солнцепек повреждает чаще всего стволики молодых де­ревьев, выросших под защитой соседних деревьев с южной или юго-западной стороны и лишенных этой защиты вследствие

143вырубки защищающих их деревьев. Легко подвергается ожогам кора молодых деревьев бука, ели, ясеня, липы, пихты, граба и других пород с тонкой корой. Наиболее часто ожоги наблю­даются у растений около сплошных вырубок, по северо-восточ­ной или северной границе их, а также после изреживания на­саждений. Опал шейки корня наблюдается часто у молодых дубков. Сильные опалы приводят к гибели молодых деревьев. Все это прямые отрицательные действия высоких температур.

Высокая температура окружающего воздуха увеличивает его сухость, усиливает испарение и транспирацию, вследствие чего нарушается нормальный ток питательных веществ дерева. Эти нарушения происходят в результате косвенных отрицатель­ных воздействий тепла на растения.

Имеются случаи, когда покоящиеся почки растений остаются неповрежденными, но сильным морозом повреждается камбий ствола и ветвей. Весной почки распускаются, но вскоре моло­дые побеги вянут и дерево полностью погибает. Такое явление наблюдается у некоторых тополей, молодых деревьев черной ольхи, яблони, дуба, клена, ясеня.

Хвойные деревья иногда страдают от ранневесеннего на­грева. При этом оттаявшая хвоя уже транспирирует, а из за­мерзших частей ствола и корней вода еще не поступает. Это приводит к побурению молодой хвои. Требовательность древес­ных пород к теплу характеризует шкала (табл. 2).

Как видно из таблицы, наиболее теплолюбивым деревом яв­ляется эвкалипт и малотребовательными к теплу лиственница и ольха зеленая.

Возможности и приемы полной защиты древесных пород от морозов весьма ограниченны. Часто защита ограничивается про­филактическими мерами: выбором направления и величины ле­сосек, обеспечивающих защиту лесных культур стеной леса; использованием для защиты сеянцев снега, соломенных и дру-2.

 

Отношение древесных пород к количеству тепла

Степень теплолюбия

Вид древесных пород

Очень    теплолюбивые Теплолюбивые

Среднетребовательные к теплу

Малотребовательные к теплу

144

Эвкалипт, криптомерия, сосна приморская, дуб пробко­вый, кипарис, кедр, секвойя, саксаул Каштан съедобный, айлант, платан восточный, дуб пу­шистый, орех пекан, орех грецкий, белая акация, гле­дичия, берест, тополь серебристый Дуб черешчатый, граб, клен, ильм, вяз, ясень, дуб гор­ный, бук, клен, явор, бархат амурский, липа, дуб че­решчатый ранний,  ольха  черная Осина, тополь бальзамический, ольха серая, рябина, береза, пихта гребенчатая, ель, пихта сибирская, сосна обыкновенная, сосна кедровая, лиственница, кедровый стланик, ольха зеленая

гих щитов; созданием дымовой завесы (дымлением); опрыски­ванием (дождеванием) и обогревом. Гораздо целесообразнее, однако, подбор заморозко- и морозоустойчивых или жаростой­ких древесных пород или их форм. Против выжимания эффек­тивно мульчирование, а побелка штамбов в парковых условиях предупреждает ожоги коры дерева.

Влияние леса на температуру воздуха и почвы в лесу, на прогалинах и вырубках. Температурные условия под пологом леса и на открытом месте в течение суток неодинаковы. Лесной полог затрудняет проникновение солнечных лучей к поверхно­сти почвы, уменьшает ее охлаждение и излучение. Корневые си­стемы деревьев подвержены суточным температурным измене­ниям. Температура почвы зависит от состава леса и напочвен­ной растительности, экспозиции склона, влажности почвы, ее механического состава, микрорельефа, толщины лесной под­стилки и др.

Летом почва в лесу имеет более низкую температуру, чем поверхность открытого места. Зимой, наоборот, температура почвы в лесу выше температуры почвы поля. Лесные поляны, окруженные со всех сторон стенами леса, подвергаются охлаж­дению, так как температура застойного приземного слоя воз­духа здесь понижается ночью, а днем быстро повышается,-соз­даются резкие колебания температур в течение суток. Отсюда понятна сложность облесения лесных полян. Очень часто поса­женные в середине поляны культуры полностью погибают. Ко­лебание температур уменьшается по направлению к стенам леса. Поэтому посадку леса на полянах или открытых местах, окру­женных лесом, следует начинать с подбора пород для участ­ков, примыкающих к стенам леса.

Температурные условия вырубок зависят от ширины и на­правления лесосек. Уменьшение ширины лесосеки в сложных высокополнотных древостоях усложняет лесовосстановление вследствие концентрации застойного приземного слоя воздуха на вырубке, подвергающегося в летнее время перегреванию днем и переохлаждению ночью. Посаженный лес, особенно вдоль освещенных в полдень сторон вырубки, может целиком усохнуть из-за солнечных ожогов.

Лес влияет на температурный режим прилегающих к нему сельскохозяйственных полей, уменьшая суточные колебания низких и высоких температур в межполосных пространствах. Влияние лесных полос проявляется с 3—5-летнего возраста. По мере увеличения высоты полос положительное воздействие на микросреду возрастает на расстоянии 20—40-кратной высоты полосы. Прибавка в урожайности сельскохозяйственных куль­тур в результате воздействия лесных полос достигает 2—4 ц/га. В зависимости от конструкции, состава и формы лесных полос их влияние на температуру воздуха и почвы прилегающих от­крытых мест различно.

На поле, находящемся на расстоянии 500 м от лесных полос, почва промерзает на глубину 65 см, в березовой редкой лесной полосе без подлеска — на 56 см, в березовой полосе с подлес­ком— на 36 см, а в полосе вяза и клена с подлеском — на 32 см.

Под влиянием леса и снежного покрова зимой температуры почвы в лесу выше, чем на открытом месте. Снег при повыше­нии температуры воздуха не дает почве прогреваться, а при рез­ких охлаждениях воздуха температура почвы мало изменяется. Например, на поверхности снега температура —39 °С. В это же время на поверхности почвы под снегом температура

—3,1 °С, разность температур над снегом и под ним 35,9 °С. При такой температуре открытый подрост дуба и некоторых других пород вымерзает, а укрытый снегом сохраняется. Вот почему не только растения, но и многие животные и птицы в период сильных морозов находят благоприятное укрытие под снегом. Снежный покров вместе с древесным пологом ограни­чивает промерзание почвы.

Так, в сложной высокопроизводительной субори со 2-м ярусом на глу­бине 20 см температура почвы в январе была —3 «С, а на глубине 40 см

—1,2 °С, в то время как на открытом месте на глубине 20 см температура

—16,2 °С, а на глубине 40 см—8,2°С. Разность температур почвы под сне­гом в лесу и на открытом месте значительна. Слабо промерзшая лесная почва хорошо впитывает весенние талые воды.

Тепловой режим воздуха и почвы регулируется периодиче­ски изреживаниями насаждений до оптимальной полноты в про­цессе рубок ухода или вырубки подлеска. Особую роль в утеп­лении лесной почвы выполняет лесная подстилка. Сгребание или рыхление ее изменяет температурный режим почвы.

Регулирование тепла в лесных питомниках осуществляется при помощи синтетических пленок. Следует учитывать, что под пленками создается высокая влажность воздуха. Поэтому для некоторых древесных и кустарниковых пород такие условия не могут быть оптимальными. Кроме того, под пленки необхо­димо вносить навоз, чтобы компенсировать недостаток в снаб­жении растений углекислотой.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий