Новости

Климатические экологические факторы

16.01.2014

Многолетний циклический режим атмосферных явлений в определенной географической зоне Земли образует ее климат. Климатические экологические факторы включают свет, тепло, влагу и воздух. Вместе с почвой они определяют жизненные формы, рост, развитие, видообразование, продуктивность растений, строение растительных сообществ.
Любая биоэкосистема (в том числе и лес) нормально функционирует только тогда, когда сохраняет свою биологическую устойчивость — гомеостаз — функциональную и структурную независимость от изменившихся условий среды.
Свет. Высшие автотрофные и часть низших растений используют свет как источник энергии для фотосинтеза — главнейшего процесса, в результате которого на Земле было создано органическое вещество в виде растений, животных, запасов нефти, угля, газа.
Через атмосферу к поверхности планеты проникает около 48 % солнечной радиации. Губительные для жизни ультрафиолетовые лучи короче 290 нм задерживаются озоновым слоем. Растения для Фотосинтеза используют лучи в диапазоне длин волн 380 — 710 мм. Это область фотосинтетически активной радиации (ФАР). Побочный продукт фотосинтеза — кислород. Считается, что около 54 % кислорода выделяют в атмосферу леса.
В целом обеспеченность солнечным светом растительных организмов вполне достаточная. Однако каждому растению свойствен определенный диапазон освещенности: минимум, ниже которого растение существовать не может; оптимум, при котором наблюдается наилучший рост, и максимум, выше которого интенсивность фотосинтеза резко падает. По отношению к свету растения делят на три группы: светолюбивые, у которых максимальная интенсивность фотосинтеза (световое насыщение) наблюдается при 25—33% (до 50%) от полной освещенности; тенелюбивые, существующие при 10 % освещенности, и теневыносливые, которые лучше растут и развиваются при достаточно полной освещенности, но могут успешно вегетировать и при слабой освещенности. Однако четких границ и показателей параметров светолюбия нет, поэтому разные исследователи шкалы светолюбия — группировку древесных пород по требовательности их к уровню освещенности, необходимому для прохождения полного жизненного цикла, устанавливают разными методами. Одним из первых шкалу светолюбия предложил русский ученый М. К. Турский, применяемую и сейчас. В порядке возрастания теневыносливости виды располагаются следующим образом: лиственница, береза повислая, сосна, осина, дуб, ясень, клен, ольха черная, ильмовые, ольха серая, граб, ель, бук. пихта.
Тенелюбивых среди древесных пород нет, а теневыносливые образуют значительную группу, общее свойство которых — способность вегетировать при световом минимуме в 1—3 % от полной дневной освещенности (тисс, ель, пихта, самшит, бук, граб, липа). У светолюбивых видов световой минимум составляет 10—15 % и при освещенности ниже этого уровня растения начинают погибать (виды лиственницы, дуба, сосна обыкновенная, ясень).
Свет оказывает решающее влияние на рост, развитие, ход естественного возобновления, смену древесных пород после рубки, влияет на габитус кроны, густоту облиствения, продолжительность жизни листьев, очищаемость стволов от сучьев, быстроту изреживания древостоя.
Как правило, у светолюбивых пород кроны прозрачные листья у светолюбивых хвойных живут до 3 лет, у теневыносливых — до 10 лет, в лесу нижние сучья отмирают рано, и стволы очищаются от них, быстро идет процесс изреживания древостоя — отмирание угнетенных деревьев, в то время как единичные и опушечные деревья образуют мощные, низко опущенные кроны.
У теневыносливых пород нижние сучья кроны живут долго, дерево не спешит очищаться от них и угнетенные деревья отмирают медленно.
Реакция на освещенность у древесных пород — величина непостоянная, может меняться с возрастом в зависимости от почвенно-климатических условий местопроизрастания, от этапов онтогенеза. Молодые растения теневыносливее, на бедных почвах возникает большая потребность к освещенности.
Независимо от того, к какой группе светолюбия относятся те или иные вилы древесных растений, для заложения в почках зачаточных генеративных органов древесным растениям требуется высокая освещенность. Именно поэтому лучше цветут и плодоносят опушечные деревья, чем обитающие в глубине леса, а у хвойных теневыносливых (ель, пихта) стробилы образуются в верхнем, хорошо освещенном ярусе кроны.
Растения различаются по отношению к длине дня и ночи (фотопериодизм) и отвечают на это определенной реакцией. Растения длинного дня сформировались в условиях северных и средних широт и для нормального хода онтогенеза им требуется повышенная длительность светового дня, и только в этом случае они смогут зацвести и образовать плоды и семена. Растения короткого дня (субтропические и тропические) в условиях северных широт зацветают поздно или совсем не цветут и не образуют семян. Поэтому фитопериодическую реакцию древесных растений необходимо учитывать при интродукции. Интродукция древесных растений из районов с коротким световым днем в районы с длинным днем приводит к затягиванию вегетации, невыспеванию древесины, позднему цветению. Так случилось при интродукции гледичии, белой акации под Санкт-Петербург, сирени на Кольский полуостров маакии амурской на Южный Урал.
Тепло. Этот важнейший экологический фактор оказывает влияние на распределение видов на Земле, формирование типов растительности, определяющий возможность существования вида на той или иной территории.
Рост и развитие растения проходят в определенном интервале температур. Этот интервал находится в пределах 1—45 °С, Для большинства древесных растений температурный оптимум составляет 15—30 °С.
Обеспеченность теплом природных зон подчинена общей закономерности: возрастание теплообеспеченности идет от полюсов Земли к экватору (в Северном полушарии на каждый градус широты прибавляется 0,51 °С). Это привело к возникновению температурной зональности. Существуют четыре основных температурных пояса: тропический, субтропический, умеренный и холодный. Территория России расположена в умеренном и холодном поясах, и только незначительная площадь, примыкающая к Черному морю, относится к субтропикам. Четко прослеживается термическая зональность и в горных районах, так как по мере возрастания высоты над уровнем моря теплообеспеченность снижается.
Термическая зональность с различным уровнем влагообеспеченности обусловливает зональность растительности: тундра, лесотундра, тайга, смешанные леса и т.д.
Существуют северная (по горизонтали) и верхняя (по вертикали) температурные границы, за которые лес не переходит. Это так называемая минимальная лесная термохора. Установлено, что северная граница дуба черешчатого близка к годовой изотерме +3 °С, а северная граница распространения леса приурочена к июльской изотерме +10 °С.
Древесные растения характеризуются различным отношением к теплу и его сезонным изменениям. Максимальным теплолюбием отличаются растения тропиков и субтропиков, менее теплолюбивы обитатели умеренного пояса и еще менее — холодного и высокогорий.
П. С. Погребняк делит древесные породы по теплолюбию на четыре группы.
1. Очень теплолюбивые — эвкалипты, кипарисы, пробковый дуб, кедры, саксаулы.
2. Теплолюбивые — каштан съедобный, платан восточный, орех грецкий, гледичия, акация белая, вяз граболистный.
3. Среднетребовательные к теплу — дуб черешчатый, граб обыкновенный, клен остролистный, ясень обыкновенный, бархат амурский, ольха черная.
4. Малотребовательны к теплу тополя: дрожащий и бальзамический; ольха серая; березы: повислая и пушистая; рябина обыкновенная; пихта сибирская; сосны обыкновенная, сибирская, стланиковая кедровая.
Эта группировка древесных пород по требовательности к количеству тепла, необходимого для нормального роста и развития растений, включая вызревание семян, основана на учете температурных максимумов, географическом распространении пород, минимальных термохорах, сроках начала и окончания вегетации, с чем связаны сроки наступления фенофаз в связи с переходом температуры воздуха и почвы через определенные пороговые значения, а также с количеством тепла, получаемого растением за период, предшествующий наступлению фенофазы.
По П. Л. Богданову, естественно растущие и разводимые в России древесные растения классифицируют по отношению к теплу на пять групп.
1. Вполне холодостойкие, без повреждений переносящие низкие температуры до -45...-50 °C и более, не повреждающиеся поздними весенними заморозками. К ним относят виды лиственниц, сосну обыкновенную, ель сибирскую, сосны кедровую сибирскую и стланиковую, можжевельники обыкновенный и казацкий, тополь, осину, березы — повислую и пушистую, ольху серую, рябину обыкновенную, иву козью, тополь душистый.
2. Холодостойкие, хорошо переносящие суровые зимы, но повреждающиеся при температурах ниже -40 °С. Повреждаются хвоя, покоящиеся почки. Часть из них страдает от поздних весенних заморозков. К этой группе относят ель европейскую пихту сибирскую, ольху черную, липу мелколистную, вяз гладкий, ильм горный, клен остролистный, тополя — белый и черный.
3. Сравнительно теплолюбивые, у которых часть побегов к уходу в зиму не успевает вызреть, и они гибнут. Растения сильно повреждаются низкими температурами и поздневесенними заморозками. В эту группу входят дуб черешчатый (обе его формы), ясень обыкновенный, липа крупнолистная, граб, бук лесной, бархатное дерево, орех маньчжурский, бересклет, тополь европейский, канадский.
4. Теплолюбивые с длинным вегетационным периодом и неполностью вызревающими побегами. Часто у растений этой группы в сильные морозы полностью гибнет вся надземная часть, а возобновление идет от спящих почек у шейки корня. В эту группу входят тополь итальянский, орех грецкий, каштан съедобный, шелковицы — белая и черная, робиния лжеакация.
5. Очень теплолюбивые, не переносящие продолжительные морозы в -10...-15 °С. Эти породы или полностью погибают, или сильно повреждаются. К ним относят виды кедра, кипарис, эвкалипт, пробковый дуб, магнолии, шелковую акацию.
В более поздней классификации Д. Н. Цыганова древесные породы по теплолюбию подразделены на группы — термоморфы (их девять) в зависимости от теплообеспеченности ареалов, в которых они обитают. Градация теплообеспеченности определена от 4,2 кДж/см2 в год для наименее теплолюбивых — гекистотерм, через микротермы (16,8 кДж/см2), мезотермы (25,2 кДж/см2) до мегатерм — наиболее теплолюбивых растений для которых требуется не менее 29,4—33,6 кДж/см2 тепла в год.
Древесные, как и другие виды растений, вступают в ту или иную фазу только после того, как сумма среднесуточных температур достигает определенного уровня. Этот показатель, естественно, неодинаков у разных пород. Так, начало вегетации у осины под Санкт-Петербургом (по Н. Е. Булыгину) совпадает с накоплением ∑t = (225 ± 10) °C, а за весь период вегетации осина получает (2 017 ± 58) °С. Ольха серая вступает в фазу цветения при ∑t = (37,7 ± 1,8) °С, а береза, цветущая одновременно с облиствением, должна набрать ∑t = (194,5 ± 2.8) °С, липа — (1 156 8 ± 5,2) °С, так как время цветения ее приходится на середину лета.
На Южном Урале картина несколько иная, что связано с особенностями климата: для осины ∑t = (235,3 ± 15) и (2 110 ± 49) °С; для ольхи черной ∑t = (44,5 ± 2,5) и (2 310 ± 35) °С; для березы повислой ∑t = (220 ± 48) и (2 350 ± 26,4) °С; для липы мелколистной ∑t = (-1 240,5 ± 4,6) и (2 350 ± 25) °С. Сроки наступления фенофаз, длительность межфазных периодов определяются колебаниями и изменчивостью температуры воздуха и почвы. Температура на уровне теплового оптимума способствует более раннему наступлению всех весенне-летних фенофаз, а осенью — созреванию плодов и семян. Слишком высокие температуры, как правило, вызывают обратный эффект: тормозят темпы ростовых процессов, приводят к более позднему наступлению фенофаз.
В осенний период повышенная температура вызывает более позднее отмирание листьев, продление вегетации; холодная погода, наоборот, — раннее сбрасывание листьев и сокращение периода вегетации. Поэтому в районах с более теплым климатом береза повислая, осина, дуб черешчатый, клен остролистный, липа мелколистная и другие характеризуются более длинным периодом вегетации, чем в районах северного произрастания этих древесных пород. Сроки начала, продолжительность вегетации растения определяются величиной безморозного периода, частотой и интенсивностью заморозков. Для группы древесных растений умеренного и холодного климата необходимы низкие температуры на определенных фазах. Это касается выведения почек из состояния покоя, обеспечения нормального хода микро- и мегаспорогенеза, а у некоторых видов — для успешного прорастания семян (кедровые сосны, вишня, слива, боярышник и т.д.).
Устойчивость растений к экстремально высокой температуре воздуха и почвы понимают как их жаростойкость. Она присуща растениям пустынь, тропиков, субтропиков, южных степей (айлант, песчаная акация, виды саксаула, тамарикса, джузгуна, эфедры). Нередко поверхность тела растения нагревается до +50 °C и более. Тем не менее взрослое растение не гибнет. Для всходов и сеянцев многих лесных пород такие температуры губительны.
Растения средних широт периодически подвергаются действию низких (отрицательных) температур в зимний период (до -40 °С и ниже), менее сильных весенних и осенних морозов и часто ночных летних заморозков.
Термические условия холодного пояса еще суровее. В районе Оймякона, Верхоянска в Восточной Сибири в зимние месяцы температура опускается ниже -70 °С. Низкие температуры часто оказывают поражающее действие на растения. Отмирают отдельные ветви или же гибнет все дерево. Главная причина гибели заключается в потере клетками воды. Образовавшиеся в межклетниках кристаллы льда разрушают ткани, что и приводит к гибели растения.
Устойчивость растений к поражающему действию низких температур с образованием кристаллов льда понимают как морозостойкость, или морозоустойчивость, а без образования льда — как холодостойкость, или холодоустойчивость. Исходя из этого, холодостойкость — это устойчивость растений к поражающему воздействию низкой положительной температуры, а морозостойкость — к воздействию отрицательной температуры.
Морозоустойчивость древесных растений — их физиологическое свойство, связанное с сезонным развитием, с периодами прохождения циклов вегетации и зимнего покоя. Наибольшей морозостойкостью дерево обладает в период глубокого покоя, который завершается к весне. Почки вывести из состояния покоя в это время нельзя. Глубокий покой к весне сменяется вынужденным. На этой фазе покоя почки способны пробуждаться при искусственном их выведении из этого состояния. Вступление почек в вынужденный покой сопровождается резким снижением их морозоустойчивости вплоть до их распускания. Так, у робинии лжеакации в декабре —январе почки выдерживают морозы до -25 °С; в период вынужденного покоя, перед набуханием почек, они повреждаются морозом в -15...-18 °С, а начавшие рост побеги и молодые листья гибнут уже от кратковременных заморозков в -2...-3 °С. То же происходит и с дубом черешчатым, выдерживающим морозы до -35...-40 °С в периоде глубокого покоя, а молодые распускающиеся листья гибнут от мороза в -3...-5 °С. На Южном Урале конский каштан обыкновенный в генеративном периоде выдерживает зимние температуры (без повреждения камбия, вегетативных и генеративных почек) порядка -35...-38 °С. На более ранних этапах онтогенеза он гибнет при понижении температур до -25...-30 °С.
Морозоустойчивость древесных растений зависит от метеоусловий предшествующего сезона вегетации, от почвенных условий. На богатых и избыточно увлажненных почвах морозоустойчивость снижается. Молодые растения (на ювенильном и виргинильном этапах) менее морозостойки, чем в зрелом возрасте. Так, в подзоне южной тайги у такого морозостойкого дерева, как ольха черная, часто обмерзают концы удлиненных побегов, то же происходит и с молодыми растениями клена остролистного, ясеня обыкновенного, у которых гибнет молодая поросль.
Неодинакова устойчивость к морозу и отдельных органов. У хвойных листья менее устойчивы, чем почки; чаше страдают от мороза цветочные почки, чем ростовые и удлиненные побеги по сравнению с укороченными. Камбий многих древесных менее морозостоек, чем побеги и почки. На яблоне с поврежденным камбием весной распускаются почки, дерево зацветает, а затем гибнет вся надземная часть дерева. В отдельные суровые зимы на стволах деревьев возникают продольные разрывы коры — морозобойные трещины. Весной у хвойных можно заметить побурение хвои из-за нагрева ее солнечными лучами, когда она начинает интенсивно испарять влагу из замерзших стволов без пополнения ее извне.
При оценке устойчивости древесных растений к низкой температуре пользуются показателем зимостойкости. Зимостойкость — понятие, включающее не только действие низкой температуры, но и всего комплекса неблагоприятных условий осенне-зимне весеннего периодов, когда растения находятся в состоянии покоя. He всегда морозостойкие в своем ареале растения при интродукции в более благоприятные зоны оказываются зимостойкими. Это можно видеть на примере пихты сибирской, интродуцированной в Западную Европу, где она погибает от чередования в этой зоне морозов и оттепелей, когда дерево выходит из состояния покоя и оказывается не способной выдержать даже слабые морозы порядка -10...-15 °С.
He все древесные породы одинаково относятся к поздневесенним, ночным летним и раннеосенним заморозкам. Способность древесных пород переносить эти виды заморозков получила название заморозкоустойчивости. Оценку эту дают по уже вегетирующим растениям. Наиболее заморозкоустойчивы древесные породы областей холодного климата и высокогорий. Очень чувствительны древесные породы областей с мягким климатом умеренной зоны (бук лесной, дуб черешчатый. пихта кавказская, белая акация, многие плодовые). Их побеги, цветки гибнут от весенних заморозков в -1 ...-3 °C. Нередко от весенних заморозков страдают такие хвойные породы, как пихта сибирская, ель европейская на северных границах их ареалов. У них погибают растущие побеги, хвоя, иногда микро- и мегастробилы.
Устойчивость к весенним и осенним заморозкам тесно связана с фенологией древесных пород. Особенно часто от поздневесенних заморозков страдают виды с ранним распусканием листьев и цветков.
Заморозки наиболее опасны для молодых древесных растений не только в силу большей оводненности их тканей, слабой защищенности стеблей пробкой (коркой), но и положения в ярусе, обычно самого нижнего, где в приземном слое воздуха температура всегда самая низкая.
В тайге России заморозки чаще повреждают самосев и молодой подрост ели европейской, пихты сибирской, реже — осины, в широколиственных лесах — подрост ясеня обыкновенного, клена остролистного, дуба черешчатого, бука лесного, бархата амурского и др.
Даже в пределах своих ареалов многие древесные породы серьезно страдают от отрицательных температур, особенно на северных и восточных границах ареала. В еще большей степени от низких температур страдают экзоты и сорта плодовых деревьев. Известны случаи подмерзания и даже гибели садов от морозов в аномально холодные зимы 1967—1968, 1978— 1979, 1986—1987 гг. на европейской территории России, в том числе на Урале. Поэтому изучение вопросов зимо- и заморозкоустойчивости интродуцентов и культурных сортов имеет большое значение в практике лесоводства и садоводства.
Для оценки повреждаемости древесных растений низкой температурой существуют специальные шкалы. Одна из них — пятибалльная шкала С.Я. Соколова: 1 — растение вполне зимостойко; 2 — у растения отмерзают концы побегов; 3 — отмерзают крупные ветви; 4 — отмерзает надземная часть до уровня снежного покрова (почвы); 5 — растение не зимует, т.е. вымерзает с корнем.
Этот вопрос достаточно полно освешен в работах дендрологов П.И. Лапина, В.И. Некрасова, Н.Е. Булыгина и др.
Влага. Вода — обязательный компонент всех жизненных процессов. Она выступает как составная часть живых клеток как метаболит, как растворитель. При высыхании цитоплазмы клетки впадают в анабиоз, в худшем случае гибнут. Особенно много влаги в сочных плодах (85 — 95 % сырой массы), молодых листьях (80—90%), молодых корнях (70—90%). Около 50% приходится на долю воды в сырой древесине. Семена содержат от 5—7 до 10—15 % воды. Вода — один из главных компонентов, участвующих в самом важном физиологическом процессе — фотосинтезе.
Четко проявляется климатообразующая роль воды (влажность воздуха и почвы, континентальность климата, регулирование температуры атмосферы). Для водных растений вода — среда обитания.
Естественные источники влаги — атмосферные осадки в виде дождя, снега, тумана, изморози и фунтовые воды.
Распределение осадков по территориям определяется близостью океанов, морей, циркуляцией атмосферы, рельефом. Есть районы Земли, где годовая сумма осадков достигает 20—30 тыс. мм, и в то же время районы, где годовая сумма не превышает 100 мм (тропические пустыни). Влагообеспеченность территорий зависит не только от годовой суммы осадков, но и от их испаряемости. Если испаряемость превышает годовую сумму осадков, то эту область относят к аридной (сухой), где растения испытывают дефицит влаги — или постоянный (пустыни), или временный (степи). Области с достаточным обеспечением влагой относят к гумидным (влажным).
Условия увлажнения способствовали возникновению у растений различного рода приспособлений, приведших к экологической дифференциации. По отношению древесных пород к влаге их делят на три основные экологические группы — гигрофиты, мезофиты и ксерофиты.
Гигрофиты — растения избыточно увлажненных местообитаний. Корни их или погружены в воду или расположены в избыточно влажной почве (берега рек, озер, морей, сырые прибрежные луга). Для этих растений характерны широкие листья, интенсивное испарение влаги, поверхностная корневая система, часто наличие воздушных корней. К древесным гигрофитам можно отнести ольху черную, ольху бородатую, многие виды ив. Гигрофиты в тропиках образуют мангровые леса.
Мезофиты — растения среднеувлажненных местообитаний. У них много приспособлений для перенесения в отдельные периоды жизни дефицита влаги в виде завядания, снижения интенсивности транспирации, опушенности органов, частичного сбрасывания листьев и способности продолжать вегетацию после завершения засушливого периода. К мезофитам относят большинство наших древесных пород: кедровые сосны, лиственницы, пихты, ели, осину, березы, клены, липы, яблони, рябины.
Существует еще промежуточная группа — мезогигрофиты, к которой относят березу пушистую, тополь черный (осокорь), черемуху обыкновенную, ясень обыкновенный, бархат амурский и др.
Ксерофиты — растения, обитающие в условиях постоянного или сезонного дефицита влаги. У них есть целый ряд приспособлений для переживания засушливого периода. Это морфологические, анатомические особенности, особые физиологические свойства, обеспечивающие получение воды из почвы, воздуха и очень экономное ее расходование. К таким приспособительным свойствам можно отнести высокое (до 8 106 кПа) осмотическое давление клеточного сока, мощную корневую систему, уменьшение испаряемой площади за счет превращения листьев в чешуйки или их полной потери (эфедра, саксаул, джузгун), свертывание листовой пластинки (каркас), густое опушение, восковой налет, глубокое заложение устьиц листа, водоудерживающая паренхимная ткань в клетках (растения-суккуленты — кактусы, агавы, солянки), а также особый сезонный ритм, когда растения вегетируют только во влагообеспеченный период и впадают в покой — в засушливый.
Есть виды, занимающие промежуточное положение между мезофитами и ксерофитами (мезоксерофиты). Одни из них ближе к мезофитам — береза повислая, дуб черешчатый, другие ближе к ксерофитам — сосна обыкновенная, сосна крымская, вяз мелколистный.
Все эти три группы древесных растений образуют леса и используются в полезащитном лесоразведении и озеленении городов в зонах степи и лесостепи. По Н. Е. Булыгину и др., древесные растения по отношению к влаге можно разделить на 9 экологических групп в порядке возрастания требовательности к условиям увлажнения.
1. Ультраксерофиты: солянки, дуб пушистый, саксаулы, эфедры, виды джузгуна.
2. Ксерофиты: тамариксы, можжевельники, робиния лжеакация, гледичия трехколючковая, сумах дубильный, толокнянка, песчаная акация.
3. Ксеромезофиты: вяз низкий, роза колючейшая, абрикос маньчжурский, кизил мужской, кедровый стланик, сосна крымская.
4. Мезоксерофиты: абрикос обыкновенный, айва обыкновенная, вяз гладкий, карагана кустарниковая, клен полевой, лох узколистный.
5. Мезофиты: ель европейская, пихта сибирская, береза даурская, бук лесной, груша обыкновенная, дуб черешчатый, клен остролистный, виды липы, рябина обыкновенная, яблоня лесная, ива ломкая.
6. Мезогигрофиты: береза пушистая, калина обыкновенная, тополь лавролистный, виды ясеня, ива пятитычинковая, смородина черная.
7. Гигромезофиты: ива белая, черемуха обыкновенная, облепиха крушиновая, виноград амурский.
8. Гигрофиты: ольха пушистая, черная, тополя черный, белый, душистый.
9. Ксерофиты — гигрофиты (по С.Я. Соколову): сосна обыкновенная и горная с широкой экологической амплитудой по отношению к воде.
Древесные растения по-разному реагируют на такое явление, как продолжительность затопления во время паводка. По этому показателю А. И. Колесников разделил древесные породы на 6 групп (табл. 3).

Климатические экологические факторы

Воздух. Надземные части растения находятся в воздушной среде. Физические свойства, газовый состав воздуха неоднородны как в вертикальном направлении, так и в разных географических зонах. Главная составная часть воздуха — кислород, необходимый для дыхания, физиологических и биохимических процессов в органах и тканях. Для фотосинтеза необходим диоксид углерода как компонент органического синтеза, относимый к категории «пища».
В приземном слое воздуха содержится 21,9 % кислорода, вполне достаточный объем для обеспечения растений и животного мира. Доля диоксида углерода составляет около 0,03 %. Количество выделенного CO2 при дыхании в процессе роста растений в среднем достигает 20—30 % от поглощаемого при фотосинтезе.
Чем интенсивнее фотосинтез, тем интенсивнее процесс дыхания, при котором образуется энергия. При перегреве растений, недостатке в почвенном воздухе кислорода и воды, механических повреждениях или повреждениях насекомыми, грибами интенсивность дыхания значительно усиливается, а фотосинтез снижается. При сгорании, гниении органики в воздухе увеличивается содержание CO2. Ценность леса заключается в его долголетии. Если органика поля, луга, степи перегнивает в течение года, то органика леса накапливается из года в год, перегнивает только опад, большей частью превращающийся в CO2. Общее же соотношение выделенного в атмосферу при фотосинтезе кислорода и образованного при дыхании и гниении опада CO, — в пользу кислорода.
Известно, что увеличение в воздухе CO2 способствует повышению интенсивности фотосинтеза, как это наблюдается в оранжерейной практике. Сжигание нефти, угля, торфа, газа, распашка степей, вырубка лесов увеличивают содержание диоксида углерода в воздухе. За последние три десятка лет количество CO2 в воздухе возросло на 17—20%. Однако это не стимулировало фотосинтез. Объясняется это тем, что кроме CO2 в воздух при сжигании органического сырья в огромных количествах выбрасываются оксиды серы, азота, которые являются ядами для растений. Снижению фотосинтеза способствует и дым как от промышленных предприятий, так и от лесных пожаров, полыхающих на Земле почти беспрерывно.
Загрязнение атмосферы промышленными выбросами, часто содержащими свинец, ртуть и другие тяжелые металлы, а также радиоактивные вещества, привело к возникновению острейшей экологической проблемы — устойчивости древесных и кустарниковых растений к этим загрязнителям. Эта устойчивость связана со скоростью образования и разрушения хлорофилла в клетках, которая зависит от концентрации загрязнителей среды в воздухе, длительности их воздействия и возможностей самого растения противостоять этим агентам.
Важная проблема в дендрологии — устойчивость к радиации. М. А. Кудинов предложил следующую шкалу устойчивости к радиации: доза облучения 10 Ки смертельна для ольхи черной, дуба черешчатого; 20 Ки — для клена серебристого и остролистного, березы повислой; 30 Ки — для осины, кленов, ясеня зеленого; 60 Ки — для ясеня обыкновенного, липы крупнолистной, клена ясенелистного.
Среди древесных растений есть виды дымо- и газоустойчивые (ель колючая, туя западная, лиственницы сибирская и Гмелина, клен татарский, сирень венгерская, виды липы, вяза, тополя). К негазостойким породам относят виды пихты, ель европейскую и сибирскую, сосну обыкновенную и сосну веймутову, березу повислую, ясень обыкновенный. Поэтому для озеленения пром-предприятий, вдоль автомагистралей следует высаживать только дымо- и газостойкие древесные породы. Подробности об этом можно найти в эколого-дендрологических работах Ю. З. Кулагина, Г. М. Илькун, В.Г. Антипова, С.А. Сергейчик и др., М. Трешоу и др., В.Т. Ярмишко.
Ветер как движение воздуха является фактором формирования климата, он смешивает газы атмосферы, воздействует на транспирацию листьев. Иссушающее действие ветра приводит к сбрасыванию листьев, цветков, незрелых плодов, вызывает гибель растений. Устойчиво дующие в одном направлении ветры формируют своеобразную флаговую форму кроны деревьев, приводят к неравномерному нарастанию древесины, формированию приземистых и стелющихся жизненных форм. Ветры ураганной силы вызывают ветровалы и буреломы.
Однако ветер приносит и пользу. Большая группа древесных растений опыляется ветром (виды хвойных, ольха, березы, ильмы, дуб, лещина, тополя, ясень и др.), а у анемохорных видов он обеспечивает распространение семян и плодов (хвойные, виды вяза, березы, ясеня, клена, тополя, тамарикса и др.).


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: