ЛЕКЦИЯ 4 ЛЕС И ТЕПЛО. 1
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Условия теплообеспеченности Количество тепла в лесных экосистемах зависит от: - географического положения местности; - прозрачности и циркуляции атмосферы; - соотношения прямой и рассеянной радиации; - формы рельефа; - экспозиции склона 2
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Влияние тепла на физиологические процессы деревьев: Фотосинтез Влияние температурного режима на фотосинтез (°С) Породы Нижний предел. Оптимум Верхний предел Хвойные -8…-5 +10…+25 +35…+42 Лиственные -3…-1 +15…+25 +40…+45 - Дыхание (оптимум - +20 -35°С) - Рост (температура 0 - +30 -35°С; +35 -40°С; > +45°C) - Транспирация (стабильна при t ~ до +10°С; рост +10 -12° - 25 -30°С; > 30°C) - Цветение и плодоношение (цветение при t ~ +15°С) - Прорастание семян (оптимум при +18° - +25°С) - Продолжительность вегетационного периода Вегетационный период – период со средней температурой воздуха > +5°С 3
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Влияние тепла на физиологические процессы деревьев Сроки роста побегов и хвои у 2 -летних сеянцев азиатских видов Pinus. Условия произрастания: субальпийско-субарктические - P. pumila; бореально-горнотаежные - P. sibirica и P. cembra; неморальные из муссонных лесов - P. koraiensis и P. parviflora; субтропические - P. armandii. По: Горошкевич, Попов, 2009 (Journal of Siberian Federal University. Biology 1. С. 54 -79) 4
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Влияние тепла на физиологические процессы деревьев Рост микоризных корней ели сибирской в ельнике сфагновом (а) и ельнике черничном (б). 1, 2 – корневые окончания 3, 4 – боковые ответвления корневых окончаний (По: Творожникова, Загирова, Пунегов, 2009 / Физиология растений. Т. 56. № 1. С. 117 -122) 5
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Тепловой баланс ПРИХОДНАЯ И РАСХОДНАЯ ЧАСТИ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА Под радиационным тепловым балансом В понимают приход и расход солнечной энергии в тепловых единицах (к. Дж) на единицу площади (см 2) за определенное время – сутки, вегетационный период, год. 6
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Тепловой баланс Приходная часть теплового баланса B=Q(1 -r)-Iэф к. Дж/см 2 за период времени где Q – солнечная радиация, достигшая земной поверхности; r – среднее альбедо поверхности; Iэф – эффективное излучение земной поверхности, которое получается из разности величин: Iэф=Iз–Iа, где Iз – излучение земной поверхностью, Iа – противоизлучение атмосферой. Iз всегда > Iа. 7
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Тепловой баланс Приходная часть теплового баланса по ФАР для некоторых районов России, к. Дж/см 2 Местоположение актинометрически х станций В за год В за период с t более 5°С В за период с t более 10°С Архангельск 114 86 62, 5 С-Петербург 145 111 90 Самара 215 157 140 Астрахань 224 185 163 8
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Условия теплообеспеченности Расходная часть теплового баланса Bр = Ф + Т + Ифкр + Ифн + Р к. Дж/см 2 за период времени где Ф – расход энергии на фотосинтез; Т – расход растениями энергии на транспирацию; Ифкр – расход тепла на физическое испарение осадков, задержанных кронами деревьев; Ифп – расход тепла на физическое испарение с почвы и напочвенного покрова; Р – расход тепла на турбулентный обмен между подстилающей поверхностью (например лесом) и воздушными массами. 9
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Условия теплообеспеченности – ПОСТУПЛЕНИЕ И РАСХОД ЭНЕРГИИ Район и объект В к. Дж/см 2 за сезон Осадки вегетационного периода, мм Расход тепла, % Ф Т Иф Р РЕСПУБЛИКА КОМИ ЛЕС 23 400 0, 65 60, 0 31, 0 8, 4 ЛУГ 23 400 0, 37 42, 6 36, 0 21, 0 ЛЕНИНГРАДСКАЯ ОБЛ. ЛЕС 113 500 1, 10 63, 0 27, 3 8, 6 ЛУГ 113 500 0, 37 42, 6 36, 0 21, 0 ЛЕС 163 420 0, 90 36, 3 12, 0 50, 8 ЛУГ 163 420 0, 30 25, 7 15, 0 59, 0 КИЕВСКАЯ ОБЛ КАВКАЗ (1100 м н. у. м. ) ЛЕС 239 1145 1, 00 45, 6 27, 8 25, 6 ЛУГ 239 1145 0, 50 33, 1 37, 2 29, 2 272 150 0, 10 6, 3 7, 0 86, 7 ТУРКМЕНИЯ ПУСТЫНЯ Ф – фотосинтез, Т – транспирация, Иф – физическое испарение, Р – турбулентный обмен 10
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Условия теплообеспеченности – Северная граница леса Северный предел распространения лесов совпадает с изотермой +10°С 11
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Влияние леса на температурный режим РАЗЛИЧИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ПОД ПОЛОГОМ ЛЕСА И НА ОТКРЫТОМ МЕСТЕ, °С 12
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Влияние леса на температурный режим Температура воздуха в различных местах древесного яруса 13
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Влияние леса на температурный режим Годовой ход температуры почвы на глубине 20 и 160 см в лесу и на открытом иесте * - ЛЕС * - ПОЛЕ 20 см * * * * 160 см * * * * 14
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Шкала холодоустойчивости древесных пород 15
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Многолетняя мерзлота и распространение древесных пород А Ареалы произрастания лиственницы (А) и зона распространения многолетней мерзлоты (Б) Б 16
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Морозобойные трещины на стволах деревьев 17
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Чувствительность древесных пород к заморозкам - Очень чувствительные – ясень, дуб, ель, пихта, бук, каштан, орех грецкий, белая акация - Среднечувствительные – сосна, лиственница, осина - Устойчивые – лиственница, кедр, ольха, рябина, клен остролистный, каштан Два вида заморозков: - радиационные - адвективные 18
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Форма коры: Ель сибирская Лиственница Сукачева Пихта сибирская 19
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Образование в годичных кольцах древесины морозобойных повреждений Нормальная структура годичных колец Кольца с морозобойными повреждениями клеточной структуры Фото Гурской М. А. 20
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Вертикальное распределение по стволу морозобойных повреждений в годичных кольцах деревьев По: Гурская М. А. , 2002 21
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Факторы, влияющие на образование морозобойных повреждений (толщина коры) По: Гурская М. А. , 2002 Толщина коры 22
ЛЕКЦИЯ 4. ЛЕС И ТЕПЛО - Действие крайних температур на деревья Факторы, влияющие на образование морозобойных повреждений (диаметр ствола) По: Гурская М. А. , 2002 23