загрузка...
Экология  | Компоненты атмосферы
Экология

Экологическое значение свойств воздуха

Прежде всего упомянем об электрических разрядах в атмосфере; во время грозы они способствуют вовлечению азота воздуха в биологический круговорот. Электричество оказывает и некоторое прямое влияние на растения, правда еще слабо изученное. Плотность воз-духа и барометрическое давление прежде всего определяют изменения климатических факторов и этим, несомненно, оказывают воздействие на растения и растительность. Водяные мары атмосферы способны снижать прозрачность воздуха и тем самым менять освещенность и качество азота (не говоря уже о влажности, которая тоже обусловлена этими парами)

Определенное значение имеет содержащаяся в воздухе пыль. Ее особенно много бывает в городах и индустриальных районах. В степной полосе нередко случаются пыльные, или черные, бури, когда ветер способен унести в сухую погоду большую часть пахотного слоя. Особенно губительна для растений мгла, нередка случающаяся в юго-восточных районах. В этом, видимо, участвует мельчайшая лёссовая пыль, которая при высоких температурах способствует крайнему иссушении) воздуха, что нередко ведет к гибели растений и посевов.

И наконец, ветер, движение воздуха. Ветер имеет весьма большое экологическое значение, поэтому. остановимся на нем подробнее. Прямое действие ветра на растения сводится к повышению транспирации, нанесению растениям различных механических повреждений или изменению формы кроны; кроме того, ветер способствует переносу пыльцы, семян, плодов и других зачатков. Косвенное воздействие ветра — более многочисленное, включая перемещение тепловых и холодных масс воздуха, облаков, тумана, что, в свою очередь, меняет водный, тепловой и.световой режимы данного района, вызывает температурные инверсии и. т. д.

Скорость ветра обычно измеряют анемометрами; она значительно меняется во времени. Суммарные значения скорости по направлениям (румбам) за определенный период (так называемая роза ветров) могут дать определенную информацию. Скорость ветра возрастает постепенно с высотой над поверхностью почвы, и этот фактор надо всегда иметь в виду при изучении экологической обстановки местообитания. Скорость ветра в кроне дерева всегда максимальна с наветренной стороны и ниже всего с подветренной; у поверхности почвы она значительно снижается даже низким травяным покровом. А лес, особенно если его слагают деревья размой высоты, может снизить скорость ветра на 80%;

Поскольку травяной покров сильно снижает скорость ветра именно у поверхности почвы, то этим самым значительно предупреждается ветровая эрозия и задерживаются частицы почвы, которые способен унести ветер. В прибрежных песках и в пустынях растительный покров предупреждает образование дюн и барханов. На всем этом основано применение полезащитных полос. Высаживая такие полосы, можно добиться снижения транспнрации и испарения, а поэтому более полного использования почвенной влаги, защитить сельскохозяйственные растения от прямых повреждений ветром, а почву — от выдувания и эрозии; лесополосы позволяют сохранить до 40% тепла в местообитании и, кроме того вызывают накопление и более равномерное и правильное распределение снега. Однако надо учитывать и корневую конкуренцию полезащитных посадок, которая проявляется на расстоянии, равном примерно удвоенной высоте высаженных деревьев. Максимум эффективности обычно дают невысокие, протяженные ряды деревьев в комбинации с кустарниками. Довольно велико воздействие ветра на само растение; оно выражается в следующем.

Иссушение. В отсутствие ветра испарение представляет собой простой процесс диффузии водяных паров из устьиц. Но если воздух приходит в движение, то этот процесс значительно усиливается из-за конвекции. Ветер вызывает испарение, даже когда дефицит насыщения равен нулю, т. е. в очень влажной атмосфере. Но при этом скорость испарения не будет пропорциональна увеличению скорости ветра. Ветер повышает транспирацию тем, что сдувает с поверхности листа скопляющийся на ней сырой воздух, поэтому данный процесс особенно хорошо идет на мелких листьях. Кроме того, ветер, скручивая листья, сжимает этим межклетники, что усиливает выделение (выдавливание) паров через устьица. Кутикулярный покров довольно эффективно защищает лист от высыхания. При сильном ветре устьица закрываются и остается только кутикулярная транспирация. Особенно сильно ветер иссушает растение в холодную погоду, когда и почва холодная. Но не менее пагубное действие оказывает ветер в жаркую погоду, когда почва содержит мало доступной влаги и дует горячий сухой ветер-суховей. В этом случае транспирация резко возрастает, но корни не успевают подавать нужное количество воды, и обычно растения увядают.

загрузка...

Очень часты суховеи в юго-восточной части степной зоны. Если суховей бывает в конце цветения и в начале созревания злаков (молочная спелость), то он влечет за собой слабое развитие колоса, малочисленность, щуплость зерна. Такое явление называется захват, причем оно может наблюдаться при суховеях даже у растений, культивируемых в условиях полной обеспеченности водой, например у риса. В этом случае транспирация слишком превышает скорость передвижения воды по проводящей системе. Особенно страдают от иссушающего действия ветра высокорослые растения, поэтому при постоянных ветрах высокие в нормальных условиях растения часто становятся малорослыми, приземистыми. К сильным ветрам довольно хорошо приспособлены высокогорные подушковидные растения. Иногда ветер вызывает образование подушек у таких видов, которые в норме не бывают подушковидными. В этом случае отмирают верхушки побегов, сильно разрастаются боковые побеги, усиливается плотность ветвления.

Карликовость. Когда растение развивается под постоянным воздействием ветра, оно из-за иссушения не достигает нормальной степени обводненности, что вызывает снижение его тургора. Это не позволяет растению развивать клетки нормальных размеров, в результате все органы уменьшаются, растение становится карликовым. Такое влияние ветра особенно обостряется в период роста и растяжения клеток. Арктические и альпийские карликовые растения часто прижаты к почве или к защищающим от ветра микровозвышениям. Правда, в этом случае играет роль и температура почвы, более высокая по сравнению с вышележащими слоями воздуха. Древесные растения в этих условиях становятся величиной с кустарник, хотя возраст их может быть очень большим.

Влияет на растение и раскачивание стволов и ветвей ветром. В опытах Л. А. Иванова было показано, что раскачивание молодых деревьев ветром задерживает их рост, особенно верхушечного и боковых побегов. У таких деревьев уменьшается диаметр ствола, усиливается его сбежистость. В этом случае, видимо, отрицательно сказывается задержка тока пластических веществ в коре ствола и в ветвях, изгибаемых ветром.

Деформация ствола и кроны. Если развивающийся побег испытывает сильное давление ветра, дующего в одну сторону, то форма и положение стебля сильно меняются. При этом изменение формы необязательно сопровождается карликовостью, поскольку ветер может вызвать его и во влажном климате. Это явление особенно часто наблюдается в местах с постоянным направлением ветра — на перегибах горных хребтов, у морских побережий и т. д. Некоторые деревья принимают плоскую форму, вытянутую по направлению ветра, другие — флагообразную. Образование таких форм вызва но отмиранием почек от иссушения с наветренной стороны, поэтому на этой стороне ветви не отрастают. Иногда одновременно меняется и строение ствола, а древесина на срезе принимает асимметричное строение. Для травянистых растений отмечено большее образование ксилемы на наветренной стороне.

Полегание растений вызывается ветром у травянистых растений — пшеницы, ржи, кукурузы, сахарного тростника и др. Ветер прижимает растения к почве, и ели это будут недозревшие особи, они еще в состоянии выпрямиться за счет более сильного роста вертикальных боковых молодых частей стебля. Фактор полегания, как известно, очень неблагоприятен для зерновых, поскольку он сильно затрудняет уборку.

Ветровал и бурелом. В случае ветровала деревья вырываются с корнями, а при буреломе ветер сламывает ствол на какой-то высоте. Степень подобного воздействия, помимо силы ветра, зависит и от анатомической структуры ствола, характера корневой системы, а зимой — от промерзания ствола. От бурелома меньше страдают породы с хорошо развитым слоем луба (липа). Особенно опасны зимние ветровалы и буреломы, когда ствол промерзает и становится хрупким. Ветровал в лесу открывает путь проникновению ветра в глубь леса, что вызывает новые ветровалы и т. д.

Древесные породы по-разному устойчивы к такому механическому воздействию ветра. Например, ель на подзолистых почвах, имея поверхностную корневую систему, является ветровальной породой, обычно ветер выворачивает диски корней ели. Но та же ель на глубокой почве хорошо выдерживает напор ветра даже на открытых местах.. Сосна и пихта, поскольку у них довольно глубокие корни, представляют собой буреломные породы, ветер часто не может вывернуть их с корнем, а переламывает ствол. Хотя на неглубоких почвах сосну иногда, как и ель, ветер вырывает с корнем. Из лиственных пород весьма устойчив дуб с его глубокой корневой системой. Береза обычно ветровальная порода, а осина — буреломная из-за непрочной древесины.

Помимо этого, интересным механическим воздействием ветра является охлёст деревьев собственными ветвями или ветвями соседних деревьев. Очень сильно охлестывает своими длинными ветвями береза, так что ель, если она растет рядом с кроной березы, часто страдает. Собственное внутрикроновое охлестывание снижает густоту кроны, а межкроновое охлестывание (ветвями соседних деревьев) уменьшает сомкнутость крон. Все это приходится учитывать при работах по уходу за лесом.

Ветровая эрозия и завалы. Растительный покров защищает. почву от ветровой эрозии. Но если этот покров нарушен, то ветер выдувает почву и обнажает корни растений. Выдуваемый материал может аккумулироваться где-то в другом месте, иногда засыпая растения, для которых в этом случае очень важна способность образовывать придаточные корни. Такие процессы типичны для песчаных пустынь, и от них сильно страдают псаммофиты. По берегам морей и океанов штормы иногда заносят на берег морскую соленую пыль, которая оказывает влияние на чувствительные к соли растения и часто определяет распределение растительности вдоль этих берегов.

Перераспределение снежного покрова. Ветер сносит снег с увалов и склонов и аккумулирует его в понижениях. Поэтому склоны и вершины, подверженные действию ветра, большую часть зимы остаются покрытыми лишь тонким слоем снега, а понижения, наоборот, длительное время завалены снегом. Иногда такое перераспределение снежного покрова определяет четкие границы отдельных комплексов растительности вследствие незащищенности почвы увалов и склонов, с которых сдувается снег.

Анемофилия, т. е. опыление с помощью ветра. Ветро-опыляемые виды преобладают среди голосеменных и однодольных. При помощи ветра пыльца иногда может переноситься на сотни километров. Нередко считают, что анемофилия менее надежна и очень расточительна, поскольку у пыльцы меньше шансов попасть на рыльце того же вида и в нужное время. Поэтому анемофильные растения вынуждены вырабатывать огромные количества пыльцы. Опыляются ветром почти все древесные породы лесной зоны, основные доминанты степей и лугов (злаки, осоки), а также пустынь (полыни, солянки). То, что они растут большими группами, массивами, во многом компенсирует ненадежность анемофилии.

Анемохория — распространение плодов и семян с помощью ветра. Очень многие виды доверяют ветру свои плоды и семена, причем распространение происходит иногда на огромные расстояния: так, для Арктики в ряде случаев они составляют 800—2000 км. Среди анемохоров различают следующие типы: а) имеющие мелкие и легкие семена. Сюда относятся почти все орхидные, многие вересковые, кускутовые и др.; масса семян у них редко превышает 0,002 г; б) крылатые семена и плоды имеют многие пустынные растения, а из древесных пород — береза, ели, ильмы, клены, ясени и др. Такие плоды хорошо распространяются ветром в момент их опадения с кроны. Поэтому чем выше дерево, тем дальше ветер относит семена. Кроме того, крылатость помогает перемещаться плодам и семенам по снегу под действием ветра, а в песчаных -пустынях такие. плоды перегоняют несущиеся песчинки; в) опушенные плоды и семена имеют многие ивовые, ластовневые, сложноцветные, астрагалы, каллигонумы и др. Волоски помимо обеспечения парусности и летучести также помогают семенам пружинить, подскакивать на поверхности снега или песка. Опушенные плоды и плоды с волосовидными отростками не менее типичны для растений песчаных пустынь; г) семена и плоды в мешочках, вздутые, типа аэростатов, встречаются у физалиса, у многих осок, у пустынных маревых и т. д. В пустынях такие мешочки действуют как воздушные шары, хотя мешочки осок в большинстве случаев помогают их плодам плавать; д) интересный способ распространения плодов ветром представляет собой степная жизненная форма перекати-поле. Это шаровидное по форме растение, которое ко времени созревания плодов отрывается целиком от корневой шейки и катится по степи, разбрасывая в это время свои семена или плоды.

  • Реклама