Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Биологическая экология. Теория и практика

Температурный режим

Отличительной чертой наземно-воздушной среды является большой размах температурных колебаний. В большинстве районов суши суточные и годовые амплитуды температур составляют десятки градусов. Особенно значительны изменения температуры воздуха в пустынях и приполярных континентальных районах. Например, сезонный размах температуры в пустынях Средней Азии 68-77°С, а суточный — 25-38°С. В окрестностях Якутска среднеянварская температура воздуха - 43°С, среднеиюльская — +19°С, а годовой размах — от - 64 до +35 °С. В Зауралье годовой ход температуры воздуха резкий и сочетается с большой изменчивостью температур зимних и весенних месяцев в разные годы. Самым холодным является январь, средняя температура воздуха составляет -16 -19°С, в отдельные годы понижается до -50°С, самый теплый месяц июль с температурой от 17,2 до 19,5°С. Максимальные плюсовые температуры 38- 41°С.

Еще более значительны колебания температуры на поверхности почвы (рис. 6.29).

— Распределение температур близ поверхности почвы (по Н. Walter, 1951)

Рисунок 6.29 — Распределение температур близ поверхности почвы (по Н. Walter, 1951)

Аночью, Бднем (шкала температур для А в 10 раз крупнее, чем для Б). Iприземный слой воздуха, IIпочва

Наземные растения занимают зону, прилежащую к поверхности почвы, т. е. к «поверхности раздела», на которой совершается переход падающих лучей из одной среды в другую, — из прозрачной в непрозрачную. На этой поверхности создается особый тепловой режим: днем происходит сильное нагревание благодаря поглощению тепловых лучей, ночью — сильное охлаждение вследствие лучеиспускания. Поэтому приземный слой воздуха испытывает наиболее резкие суточные колебания температур, которые в наибольшей степени выражены над оголенной почвой.

Тепловой режим местообитания, например растений, характеризуется на основе измерений температуры непосредственно в растительном покрове. В травянистых сообществах измерения делают внутри и на поверхности травостоя, а в лесах, где существует определенный вертикальный градиент температуры, — в ряде точек на разных высотах.

Устойчивость к температурным изменениям среды у наземных организмов различна и зависит от конкретного местообитания, где протекает их жизнь. Так, наземные листостебельные растения в большинстве своем растут в широком температурном диапазоне, т. е. являются эвритермными. Их жизненный интервал в активном состоянии простирается, как правило, от 5 до +55°С, при этом между +5 и +40°С эти растения продуктивны. Растения континентальных областей, для которых характерен четкий суточный ход температуры, развиваются лучше всего, когда

— Области оптималы ных температур для роста и развития различных растений (по Went, 1957)

Рисунок 6.30 — Области оптималы ных температур для роста и развития различных растений (по Went, 1957)

пункте развития» (рис. 6.31).

ночь на 10-15°С холоднее, чем день. Это относится к большинству растений умеренной зоны — при разнице температур 5-10°С, а тропические растения при еще меньшей амплитуде, около 3°С (рис. 6.30).

У пойкилотермных организмов с повышением температуры (7) продолжительность развития (?) уменьшается все быстрее. Скорость развития V может быть выражена формулой V = 100/t. Скорость развития, как величина, обратная его продолжительности, выражается прямой, пересекающейся с осью температур в «нулевом

Для достижения определенной стадии развития, например у насекомых, — от яйца до имагинальной стадии всегда требуется определенная сумма температур. Произведение эффективной температуры (температуры выше нулевого пункта развития, т. е. T-TJ на длительность развития (i) дает специфическую для данного вида термальную постоянную развития C=t(T-T0).

Используя данное уравнение, можно рассчитать время наступления определенной стадии развития, например вредителя растения, на которой эффективна с ним борьба.

Растения как пойкилотермные организмы не имеют собственной стабильной температуры тела. Их температура определяется тепловым балансом, т. е. соотношением поглощения и отдачи энергии. Эти величины зависят от многих свойств как окружающей среды (количества поступающей солнечной радиации, температуры окружающего воздуха и его движения),

— Влияние температуры на развитие свекловичной тли Aphisfabae (из Е. Гюнтер и др., 1982)

Рисунок 6.31 — Влияние температуры на развитие свекловичной тли Aphisfabae (из Е. Гюнтер и др., 1982)

Продолжительность развития (t), скорость развития (V), результат (длина тела, L)

так и самих растений (окраски, величины и расположения листьев и т.д.). Первостепенную роль играет охлаждающее действие транспирации, которая препятствует сильным перегревам растений в жарких местообитаниях. Как результат действия вышеуказанных причин, температура растений обычно отличается (нередко довольно значительно) от температуры окружающего воздуха. Здесь возможны три ситуации: температура растения выше температуры окружающего воздуха, ниже ее, равна или очень близка к ней. Превышение температуры растений над температурой воздуха встречается не только в сильно прогреваемых, но и в более холодных местообитаниях. Этому способствуют темная окраска или иные оптические свойства растений, которые увеличивают поглощение солнечной радиации, а также анатомо-морфологические особенности, способствующие снижению транспирации. Довольно заметно могут нагреваться, арктические растения (рис. 6.32).

— Распределение температур в розеточном растении арктической тундры (Novosieversia glacialis) в солнечное июньское утро при температуре воздуха 11,7°С (по Б. А. Тихомирову, 1963)

Рисунок 6.32 — Распределение температур в розеточном растении арктической тундры (Novosieversia glacialis) в солнечное июньское утро при температуре воздуха 11,7°С (по Б. А. Тихомирову, 1963)

Справаинтенсивность процессов жизнедеятельности в биосфере: 1самый холодный слой воздуха, 2верхняя граница прироста побегов, 3, 4, 5зона наибольшей активности жизненных процессов и максимального накопления органического вещества, 6уровень вечной мерзлоты и нижняя граница укоренения, 7 — область наиболее низких температур почвы.

Другим примером является карликовая ива — Salix arctica на Аляске, у которой днем листья теплее воздуха на 2-11 °С и даже в ночные часы полярного «круглосуточного дня» — на 1-3°С.

Ранневесенним эфемероидам, так называемым «подснежникам», нагревание листьев обеспечивает возможность достаточно интенсивного фотосинтеза в солнечные, но еще холодные весенние дни. Для холодных местообитаний или местообитаний, связанных с сезонными колебаниями температур, повышение температуры растений экологически очень важно, так как физиологические процессы при этом получают в известных пределах независимость от окружающего теплового фона.

Снижение температуры растений по сравнению с окружающим воздухом чаще всего отмечается в сильно освещенных и прогреваемых участках наземной среды (пустыня, степь), где листовая поверхность растений сильно редуцирована, а усиленная транспирация способствует удалению избытка тепла и предотвращает перегрев. В общих чертах можно сказать, что в жарких местообитаниях температура надземных частей растений ниже, а в холодных — выше температуры воздуха. Совпадение температуры растений с температурой окружающего воздуха встречается реже — в условиях, исключающих сильный приток радиации и интенсивную транспирацию, например, у травянистых растений под пологом лесов, а на открытых участках — в пасмурную погоду или при дожде.

В целом же наземные организмы по сравнению с водными отличаются большей эвритермностью.

В наземно-воздушной среде осложняются условия жизни существованием погодных изменений.

Погода — это непрерывно меняющееся состояние атмосферы у земной поверхности, примерно до высоты 20 км (граница тропосферы). Изменчивость погоды проявляется в постоянном варьировании сочетания таких факторов среды, как температура и влажность воздуха, облачность, осадки, сила и направление ветра и т.д. (рис. 6.33, 6.34).

Для погодных изменений наряду с закономерным чередованием их в годовом цикле характерны непериодические колебания, существенно усложняющие условия существования наземных организмов. На рисунке 6.35 на примере гусеницы яблоневой плодожорки Carpocapsa pomonella показана зависимость смертности от температуры и относительной влажности. Из нее следует, что кри-

— Атмосферные фронты над территорией России

Рисунок 6.33 — Атмосферные фронты над территорией России

— Движение воздуха в теплом (а) и холодном (б) фронтах

Рисунок 6.34 — Движение воздуха в теплом (а) и холодном (б) фронтах

вые равной смертности имеют концентрическую форму и что оптимальная зона ограничена относительной влажностью 55 и 95% и температурой 21 и 28°С.

— Смертность гусениц яблоневой плодожорки Carpocapsa pomonella в зависимости от температуры и влажности (по Р. Дажо, 1975)

Рисунок 6.35 — Смертность гусениц яблоневой плодожорки Carpocapsa pomonella в зависимости от температуры и влажности (по Р. Дажо, 1975)

Свет, температура и влажность воздуха обусловливают у растений обычно не максимальную, а среднюю степень открытия устьиц, так как совпадение всех условий, способствующих их открытию, случается редко (рис. 6.36).

Многолетний режим погоды характеризует климат местности. В понятие климата входят не только средние значения метеорологических явлений, но и их годовой, и суточный ходы, отклонения от них, их повторяемость. Климат определяется географическими условиями района.

Основные климатические факторы — это температура и влаж-

— Влияние света, температуры и влажности воздуха на степень открытия устьиц листьев Ligustrum japanicum (из В. Лархера, 1978)

Рисунок 6.36 — Влияние света, температуры и влажности воздуха на степень открытия устьиц листьев Ligustrum japanicum (из В. Лархера, 1978)

ность, измеряемая количеством осадков и насыщенностью воздуха водяными парами. Так, в удаленных от моря странах наблюдается постепенный переход от гумидного климата через семиаридную промежуточную зону со случайными или периодическими засушливыми периодами к аридной территории, для которой характерны продолжительная засуха, засоление почвы и воды (рис. 6.37).

— Схема изменения климата, растительности и почв вдоль профиля через основные ландшафты Европейской части России с северо-запада на юго-восток до Прикаспийской низменности (по В. Н. Сукачеву, 1934)

Рисунок 6.37 — Схема изменения климата, растительности и почв вдоль профиля через основные ландшафты Европейской части России с северо-запада на юго-восток до Прикаспийской низменности (по В. Н. Сукачеву, 1934)

Примечание: там, где кривая осадков пересекает восходящую линию испаряемости, расположена граница между гумидным (слева) и аридным (справа) климатом. Черным показан гумусовый горизонт, штриховкойиллювиальный горизонт.

Каждое местообитание характеризуется определенным экологическим климатом, т. е. климатом приземного слоя воздуха или экоклиматом.

Большое влияние на климатические факторы оказывает растительность. Так, под пологом леса влажность воздуха всегда выше, а колебания температуры меньше, чем на полянах. Отличается и световой режим этих мест. В разных растительных ассоциациях формируется свой режим света, температуры, влажности, т. е. своеобразный фитоклимат.

Для полной характеристики климатических условий того или иного местообитания не всегда достаточно данных экоклимата или фитоклимата. Местные элементы среды (рельеф, экспозиция, растительность и т. п.) очень часто так изменяют в конкретном участке режим света, температуры, влажности, движение воздуха, что он значительно может отличаться от климатических условий местности. Локальные модификации климата, складывающиеся в приземном слое воздуха, называют микроклиматом. Например, условия жизни, окружающие личинок насекомых, живущих под корой дерева, иные, чем в лесу, где это дерево растет. Температура южной стороны ствола может быть на 10-15°С выше температуры ее северной стороны. Устойчивым микроклиматом обладают заселенные животными норы, дупла деревьев, пещеры. Четких же различий между экоклиматом и микроклиматом не существует. Считается, что экоклимат — это климат больших территорий, а микроклимат—климат отдельных небольших участков. Микроклимат оказывает влияние на живые организмы той или иной территории, местности (рис. 6.38).

Наличие в одной местности многих микроклиматов обеспечивает сосуществование видов, обладающих неодинаковыми требованиями к внешней среде.

— Влияние микроклимата на растительность в тундре (по Ю. И. Чернову, 1979)

Рисунок 6.38 — Влияние микроклимата на растительность в тундре (по Ю. И. Чернову, 1979):

вверхухорошо прогреваемый склон южной экспозиции, внизугоризонтальный участок плакора. Флористический состав на обоих участках одинаков.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы