загрузка...
Экология  | Распределение температур в лесу
Экология

Распределение температур

Влияние рельефа и экспозиции на распределение температур. Известно, что температура воздуха понижается при подъеме в горы. Горные склоны как бы по диагонали пересекает все более и более холодные слои воздуха. Падение (градиент) температур составляет примерно 1° на 180 м, или — 0,55° на 100 м. Правда, эта закономерность не абсолютна.

Рис. 28. Распределение температур в карстовой котловине (по Walter, 1960)

Она почти не меняется с широтой, но градиент обычно круче у подножия, чем на высоте на подветренных и южных склонах, круче летом, чем зимой, меняется он и по месяцам. Распределение температур в горах зависит и от стекания холодного воздуха вниз по склону, что может вызвать в замкнутых долинах (рис. 28) моря холода, где холодный воздух длительно застаивается.

Очень часто говорят, что повышение высоты над уровнем моря как бы соответствует продвижению на север, т. е. увеличению широты местности. Иногда даже считают, что климат высокогорий аналогичен полярному климату. Однако по отношению к годовому ходу температур этот вывод недействителен. В горах умеренной зоны при высоком солнцестоянии и высокой радиации суточные амплитуды значительно больше, чем в Приполярье. Даже зимой в горах температуры воздуха могут подниматься выше 0°. Затем, если в тундре отмечают в среднем 42 безморозных дня в году, то в горах умеренной зоны количество безморозных дней (в зависимости от высоты) может достигнуть 80; и во всяком случае в горах умеренных широт четко выражено разделение на холодную зиму и теплое лето. В горах тропиков смена морозного и теплого периодов происходит ежесуточно со сменой дня и ночи. Например, в Африке на Килиманджаро днем отмечаются летние температуры, а ночью — зимние. Поэтому Тролль (С. Troll, 1948) назвал такие области областями климата дневного времени, в отличие от умеренной зоны, для которой типичен климат годового времени.

Все. это влияет на распределение поясов растительности. Сокращение продолжительности вегетационного периода и изменение длительности отдельных фенологических явлений по мере подъема в горы хорошо иллюстрирует известная схема Гамса ((рис. 29). На небольших высотах растения полностью успевают пройти все фенофазы — от ранней весны до поздней осени; по мере подъема в горы вегетационный период сокращается, и, наконец, на больших высотах лета фактически нет, а ранняя весна непосредственно переходит в осень. Отмечено, например, что для Альп по мере подъема в горы на каждые 50 м фенологическая осень наступает на один день раньше.

Рис. 29. Изменение длительности фенологических явлений по мере подъема в горы (схема Гамса). Заштриховано — продолжительность периода зимнего покоя

Во многом инсоляция зависит от экспозиции склона, т.е. от ориентации его по сторонам света. С ней связаны и тепловые условия склона. Понятно, что количество тепла, получаемого склоном, складывается из прямой инсоляции и диффузного (отраженного) излучения неба. Но диффузное излучение мало зависит от наклона склона, больше — от погоды. А прямое облучение склона одной и той же экспозиции сильно меняется с изменением географической широты. На экваторе три стоянии солнда в зените, в полдень, экспозиция почти (Не имеет значения, т. е. восточный и западный склоны нагреваются одинаково. Перед полуднем (больше тепла получают восточные склоны, после полудня — западные. По мере движения на север, т. е. с увеличением северной широты (в северном полушарии), больше тепла (получают южные склоны, а в южном полушарии наоборот, северные.

Рис. 30. Постепенный прогрев разных сторон вертикального ствола одиноко стоящего дерева и течение дня. Температуру по румбам регистрировали каждый час с 7 до 18 ч (по Гейгеру, 1960)

В полярных областях значительно уменьшается прямая инсоляция и увеличивается диффузное излучение. Поэтому абсолютные разницы температур, обусловленные экспозицией, очень малы, но они имеют большое относительное значение, поскольку здесь температура является лимитирующим фактором. С увеличением высоты над уровнем моря уменьшается диффузное излучение, и экспозиция, особенно в умеренных широтах, приобретает огромное значение. В среднеевропейских горах даже в зимние месяцы на южных склонах могут зацвести некоторые виды, в то время как на северных снег лежит иногда до половины лета или до нового снегопада. Летом разница между растительностью склонов разных экспозиций несколько сглаживается. Зимой экспозиция почти не играет роли, так как растения находятся в покое..Наибольшее значение экспозиция имеет весной, когда растения начинают вегетацию. Максимальные температуры в отдельные сезоны могут наблюдаться на склонах то одних, то других экспозиций, но минимальные всегда отмечаются только на северных.

загрузка...

Величина солнечной радиации (инсоляции), естественно, зависит не только от экспозиции, но и от крутизны склона, та(к как определяется углом падения солнечных лучей. Если летом в полдень высота солнца, например, около 68°, наиболее освещен склон уклоном в 22°, весной и осенью — в 45°, а зимой, при высоте солнца примерно 22°, больше освещен склон в 68°.

Экспозиция играет роль и для отдельных растений. По наблюдениям Б. А. Тихомирова (1963), в Арктике сторона растения, обращенная к солнцу, нагревается намного сильнее, чем теневая. Так, разница температур цветков на солнечной и теневой сторонах опушенного соцветия мытника (Pedicularis adamsii) достигала 9° (на солнечной стороне +14°, на теневой +5° при температуре воздуха +8°). У многих растений с вертикально стоящими соцветиями цветки прежде всего начинают распускаться на стороне соцветия, ориентированной на юг, к полуденному солнцу. Для колонновидных кактусов Мексики отмечено, что первые цветки у них появляются на юго-западной стороне. У пихты максимальные температуры камбия в стволе также были отмечены на юго-западной стороне.

Рис. 31. Изменение прогрева ствола дерева (кал/сут) по сезонам в горах и на равнине (no Waller, 1960)

От ориентации по сторонам света сильно зависит микроклимат дерева. Так, если измерять радиацию на стволе одиноко стоящего дерева (ряс. 30) в течение суток по румбам, то получится картина прогрева разных сторон ствола. В первую половину дня (по часовой стрелке) лучше прогревается юго-восточная сторона, а к вечеру, по мере продвижения солнца, юго-западная. На рис. 31 показано изменение прогрева ствола по сезонам в горах и на равнине. Здесь видно следующее; во-первых, в горах ствол получает больше солнечной радиации, особенно весной и зимой, и, во-вторых, зимой из-за низкого положения солнца на долю южной части

Рис. 32. Последовательность за-цветония 15-летней сосны, стоящей на открытом месте: 1— 15/V; 2 — 16/V до полудня: 3- 16/V после полудни; 4 — I7/V (по Waller, 1960)

ствола лучистой энергии при холится даже больше, чем летом (это положение действительно и для долины). Поэтому возникает опасность ожога ствола ранней весной, когда ночи еще холодные, а в полдень яркое солнце может вызвать растрескивание и опадение коры. Изменение микроклимата (в связи с ориентацией по сторонам света) в кроне лучше всего можно проследить по срокам зацветания отдельных цветков. Так, А. Скамони (Scamoni, 1938), наблюдая за последовательностью зацветания в кроне 15-летней сосны (на открытом месте), отметил (рис. 32), что.начинается оно с южной стороны, на северной же запаздывает на 2— 3 дня, а наибольшее числю соцветий обнаруживается на южной и западной сторонах.

Различная инсоляция при разном положении солнца вызывает образование так называемых компасных растений (рис. 33). К таким растениям относится, например, латук (Mycelis muratis), у которого верхние листья ориентированы с севера на юг. Это явление особенно четко заметно в сухих местах, где недостаток почвенной влаги до некоторой степени покрывается ориентировкой листьев с целью уменьшения их инсоляции и снижения транспирации. Если же такое растение растет, например, близко к нагреваемой стене, то продольная ось его листьев может быть ориентирована перпендикулярно к стене.

Рис. 33. Ориентация нижних (черное) и верхних листьев (пунктир) у «компасного» растения Mycelis muralis. Цифры обозначают количество листьев: первая — нижних, вторая (в скобках) —верхних (то Гейгеру. 1960)

Не что подобное наблюдается у эвкалиптов Австралии, обращающих к солнцу ребра своих листьев. А у некоторых растений, например у грудницы (Linosyris vulgaris), прямо.на солнце.направлена верхушка листа (иногда такие растения называют солнечными часами, или гномонами).

Наконец, различная экспозиция имеет значение и в таком вопросе, как направление пахоты- по отношению к сторонам света. Температура на гребнях, направленных с севера на юг, бывает всегда выше, чем на ровной поверхности, а на гребнях, направленных с запада на восток, — ниже. Но, с другой стороны, борозды ночью всегда теплее, чем гребни, поскольку ночное излучение сильнее на гребнях.

  • Реклама