Лес и климатические факторы. 1. Климатические

Лес и климатические факторы. 1. Климатические показатели. 2. Лес и тепло.

Лес и климатические факторы. • Климат – это результат взаимодействия солнечной радиации и атмосферы. Судят о нем по многолетнему режиму погоды в данной местности (суточному, месячному, сезонному, годовому). Режим погоды отображается ходом изменения температуры и осадков. • Климат, его сезонные изменения, условия погоды имеют большое значение в повседневной практике лесного хозяйства. С особенностями климата связаны сроки посева и посадки, способы обработки почвы. От климата зависят продуктивность леса, оборот рубки, опасность возникновения лесных пожаров, организация и техника лесозаготовок.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Отдельные климатические показатели Комплексные климатические показатели • Продолжительность вегетационного • Коэффициент увлажнения (КУ) периода (80 100 дней в северной тайге, Г. Н. Высоцкого. Коэффициент 100 120 – в средней, 120 130 – в южной), увлажнения в лесостепи равен 1, в устанавливается по числу дней с лесной зоне – более 1, в полупустыне – активными (эффективными 0, 5. температурами почвы более +5°С и КУ = Сумма осадков за год / воздуха более +10°С. суммарное испарение за год • Сумма активных температур (более • Гидротермический коэффициент (ГК) +10°С) за вегетационной период (900 Г. Т. Селянинова. В районах достаточного 2500°С в лесной зоне) увлажнения гидротермический • Количество атмосферных осадков за коэффициент равен 1 2, чрезмерного год (в таежной зоне 300 600 мм). увлажнения 3 4, недостаточного • Минимальное количество осадков за увлажнения – менее 1. вегетационный период. ГК = (Сумма осадков за вегетационный • Радиационный баланс – приход и расход период/сумма средних температур солнечной энергии в тепловых единицах воздуха за вегетационный период)*10. на единицу площади за какое то время • Радиационный индекс сухости (РИС) (50 к. Дж/см. кв. /год – в северной подзоне М. И. Будыко тайги, 167 к. Дж/см. кв. /год – в западной РИС=Радиационный баланс/ лесостепи). Кол-во тепла, необходимое для испарения годового кол-ва осадков

Климатические показатели • В качестве климатических показателей используются: • продолжительность вегетационного периода (80 100 дней в северной тайге, 100 120 – в средней, 120 13 в южной), устанавливается по числу дней с активными (эффективными) температурами почвы более +5 С и воздуха более +10 С; • сумма активных температур (более +10 С) за вегетационный период (900 2500 С в лесной зоне); • количество атмосферных осадков за год (в таежной зоне 300 600 мм); • минимальное количество осадков за вегетационный период; • радиационный баланс – приход и расход солнечной энергии в тепловых единицах на единицу площади за какое то время (50 к. Дж/см 2/год – в северной подзоне тайги, 167 к. Дж/см 2/год – в западной лесостепи).

Климатические показатели • Лучше отображают климат совокупные показатели (индексы), объединяющие температуру и осадки, поскольку их влияние взаимосвязано. . Наибольшую известность получили коэффициент увлажнения (КУ) Г. Н. Высоцкого и гидротермический коэффициент (ГК) Г. Т. Селянинова. • Коэффициент увлажнения в лесотепи равен 1, в лесной зоне – более 1, в полупустыне – 0, 5. • ГК=Сумма осадков за вегетационный период / Сумма средних температур воздуха за вегетационный период *10. • В районах достаточного увлажнения гидротермический коэффициент равен 1 2, чрезмерного увлажнения 3 4, недостаточного увлажнения – менее 1.

Типы лесной растительности или природные зоны. • В соответствии с климатическими зонами и типами почв на территории России выделены следующие типы лесной раситтельности и природные: • 1. Арктическая. • 2. Зона тундр. • 3. Лесотундра. • 4. Лесная, которая, в свою очередь, делится на таежную(включающую подзоны северной, средней и южной тайги) и зону смешанных, или хвойно широколиственных лесов. • 5. Лесостепная зона. • 6. Степная зона. • 7. Зона полупустынь. • 8. Зона пустынь. • 9. Зона субтропиков.

Лес и тепло • Лучистая энергия Солнца в виде прямой и рассеянной радиации составляет основную часть теплового баланса на поверхности Земли. Поэтому тепловой баланс тесно связан с действием света. • Тепловой фактор лежит в основе географической зональности. Географическое распределение лесов, их характер обусловлены, в первую очередь, распределением тепла и влаги. Недостаток тепла ограничивает продвижение леса на север, несмотря на тоя. Что световой энергии для фотосинтеза там вполне достаточно

Модели зависимости роста леса от климата Задачи моделей Недостатки моделей • Для установления • Отдельные показатели потенциальной климата в разных продуктивности леса географических условиях предложены модели неравнозначны. (уравнения), включающие • Рост леса зависит от всех разные климатические экологических факторов, а не показатели. В этих моделях только от климатических учитываются средняя показателей. продолжительность дня в вегетационном периоде, сумма осадков за год, средняя температура самого холодного и самого теплого месяцев и другие показатели.

Примеры моделей Модель по В. Л. Черепнину Модель по А. М. Рябчикову. • Фитомасса (Ф) = П = (Ос * Д) / (36 *Б), Радиация (Р) * Влага (В) м. куб. /га в год, где • П – потенциальная продуктивность лесных фитоценозов • Ос – количество осадков за год, мм • Д – количество декад в вегетационном периоде • Б – радиационный баланс за год, к. Дж/см. кв.

Лес и тепло • Для успешного произрастания леса необходимо, чтобы количество тепла было достаточно для всех физиологических процессов и роста растений. Фотосинтез может происходить в широких пределах: от – 8 до +55 С, а дыхание – от – 10 и ниже до +60 С (в течении короткого периода). Разные стадии развития – прорастание семян, развитие зеленых растений, цветение – происходят при разных значениях температуры. • Больше всего от температуры зависят такие физиологические процессы, как деятельность ферментов – катализаторов, транспирация, работа корней, растворимость СО 2 и О 2 в клетках.

Лес и тепло • Определить отношение древесных пород к теплу можно, главным образом, по области распространения. Тепловой оптимум находится в центре ареала. Следует учитывать и продолжительность вегетационного периода. Минимальная его продолжительность для бука – 250 дней, клена – 160, липы – 150, ели – 100 дней. • Погребняк составил шкалу требовательности древесных пород к теплу с учетом их географического распространения, сроков распускания и опадения листьев. • очень теплолюбивые (эвкалипт, кипарис, пробковый дуб, кедры, секвойя, саксаулы); • теплолюбивые (каштан съедобный, орех грецкий, белая акация, гледичия, берест, тополь серебристый); • среднетребовательные (дуб черешчатый, граб, ясень, липа, бук, черная ольха)

Тепловой баланс • Накопленная энергия расходуется на обеспечение жизнедеятельности системы по следующему уравнению (основные статьи расхода тепла): Б = Ф + И + Т, где Ф – расход энергии на обеспечение фотосинтеза (не более 5%), И – расход тепла на физическое испарение с поверхности крон, живого напочвенного покрова и почвы (от 10 до 40%), Т – расход энергии на транспирацию (от 40 до 60%) 12

Значение тепла в жизни леса 1. Распределение тепла и влаги обусловливают географическое распространение лесов, их характер. Например, северная граница хвойного леса совпадает с июльской изотермой +11°С; северная граница распространения дуба черешчатого приближается к годовой изотерме +3°С. 2. От температуры зависят такие физиологические процессы: ü фотосинтез может происходить в широких пределах: от 8° до +55°С; ü дыхание – от 10 и ниже до +60°С (в течение короткого периода); ü деятельность ферментов – катализаторов; ü транспирация; ü работа корней; ü растворимость СО 2 и О 2 в клетках. 3. С температурой воздуха и почвы связаны сроки наступления фенофаз: ü семена прорастают при температуре +1… 5°С; ü стебель и листья образуются при +6. . . 8°С; ü цветение – при +15°С; ü сокодвижение у березы начинается при температуре почвы на глубине 15 см 0. . . 0, 2°С при сред ней температуре воздуха+2. . . +3°С; ü у сосны и кедра корни и побеги начинают развиваться при +5. . . +6°С, ü у пихты, ели, лиственницы корни при +5. . . +6°С; ü побеги – при +7. . . +10°С. 13

Лес и тепло • Понятия теплолюбие и холодостойкость не всегда точно отражают отношение древесных растений к теплу. Поэтому используют показатели заморозкоустойчивости, зимостойкости и морозоустойчивости. Заморозкоустойчивость – способность растений переносить заморозки без повреждений. Зимостойкость включает в себя оценку повреждаемости низкой температурой разных органов растений с учетом всего комплекса неблагоприятных термических условий зимы, например, чередования морозов и оттепелей. Морозоустойчивость оценивается по реакции растений на отрицательные температуры воздуха.

Лес и тепло • Влияние на лес низких и высоких температур. • Низкие температуры. Наиболее опасны для древесных пород заморозки. Они бывают поздние (весенне- летние) и ранние (осенние), адвективные и радиационные. • Адвективные заморозки вызываются горизонтальным перемещением холодных масс воздуха, радиационные – излучением деятельной поверхностью Земли тепловых лучей в мировое пространство. Иногда адвективный заморозок может быть усилен радиационным. • Древесные породы по отношению к заморозкам иногда делят на три группы: • ясень, пихта, бук, ель (чувствительные); • клен, лиственица, сосна (относительно устойчивые); • ольха серая, береза, осина, рябина (устойчивые).

Повреждение растений низкими температурами Причина Какие древесные Вид возникнове- породы Меры борьбы повреждения ния повреждаются Выжимание Чередующееся Мульчирование почвы в питомниках, Распространено на корней промерзание и сохранение на вырубках подстилки, тяжелых обнаженных молодых оттаивание создание микроповышений, мелких куч из почвах (без подстилки) растений почвы весной порубочных остатков. Побивание Предохраняют ель от повреждения побегов, заморозками поросль осины и березы, а листьев, также широколистные виды трав (иван-чай, Поздневесен- цветков. Ель, пихта, бук, ясень сныть и др. ). Полив водой, создание ние заморозки Образование дымовой завесы. Использование щитов, кристаллов высоких гряд. Создание защитных полос льда в тканях. вокруг питомников и плантаций Повреждение Предварительно перед посадкой или побегов, так Экзоты, перенесенные Раннеосенние посевом вводят породу устойчивую, а затем, как они не из более теплого заморозки под ее зашиту, главную породу (система успевают климата в холодный Vorwald). одревеснеть. Резкое Разреживание древостоев. Селекция и Морозобой- Дуб, береза, ильм, понижение выращивание более холодостойких форм ные трещины пихта, ель. температуры древесных пород 16

Повреждение растений высокими температурами Вид Причина Какие древесные породы Меры борьбы повреждения возникновения повреждаются Происходит у внезапно оказавшихся Нагревание коры с на свету взрослых деревьев, прежде Формирование смешанных южной стороны всего, с гладкой корой (бук, граб, древостоев, создание Ожог коры ствола. Перегрев пихта, ель). Не подвержены ожогу подпологовых культур, камбия и опадение коры опушечные деревья с побелка стволов коры пятнами низкоопущенной кроной. Быстрое нагревание при Наблюдается у подроста ели и Ожог листьев максимальной пихты, внезапно выставленных на Создание защитных полос и хвои влажности (начало свет, а иногда и у взрослых деревьев. роста). Разрушение хлорофилла. Систематическое рыхление Может иметь место у всех древесных почвы в питомниках, Сильное пород, прежде всего, у сеянцев и наличие защитного нагревание самосева на границе с верхним слоем покрова из трав с широкой поверхности почвы. Опал почвы, где может наблюдаться горизонтальной листовой Повреждение шейки корня большой перепад температур. Чаще пластинкой или из характеризуется всего наблюдается на обнаженных, деревьев лиственных пород поражением особенно на сухих песчаных, а также (березы, осины), затенение камбия. на темно-окрашенных почвах. почвы в питомниках щитами. 17

Влияние леса на температуру воздуха 1. Снижает максимум температуры воздуха (за год, месяц). 2. Повышает температурные минимумы за месяц в течение года. 3. Уменьшает амплитуду колебаний температуры (за год, месяц, сутки). 4. Снижает среднюю годовую температуру воздуха, так как максимум понижается в большей степени, чем повышается минимум. 18

Влияние леса не температуру почвы 1. Уменьшает приток солнечных лучей к почве, предохраняя ее от радиационного излучения. 2. Уменьшает отдачу тепла почвой, поскольку под пологом древостоя ослаблено движение воздушных масс. 3. Летом лесная почва легче охлаждается, чем на открытом месте, а осенью труднее отдает тепло из за повышенной влажности. 4. Почва в лесу зимой, как правило, промерзает на меньшую глубину. 5. Весной почва в лесу размерзается раньше, чем на открытом месте и начинает впитывать талые воды. Но так происходит не всегда: в малоснежные и морозные зимы почва в еловом лесу, слабо прикрытая снегом, промерзает сильнее. В северной тайге в ельниках почва промерзает даже глубже, чем на открытом месте. 19

Разница между средними температурами воздуха за месяц в лесу и среди открытой полевой местности 20

Лесохозяйственные методы регулирования температуры 1. Лиственный ярус над елью и пихтой во избежание побивания заморозками, ожога хвои и коры надо удалять постепенно, за два- три приема. Целесообразность постепенной рубки вызвана, прежде всего, необходимостью постепенного укрепления подроста, с учетом его адаптационной способности к температурным колебаниям. 2. Размещение рядов культур и коридоров при уходе за елью в северных районах с севера на юг, в южных – с запада на восток. 3. Создание защитного полога из устойчивых к температурным колебаниям древесных пород (система Vorwald). 4. Мелиорация почвы для ее утепления и улучшения воздушного режима. 5. Рубки ухода (на Севере они являются основным средством утепления почвы). 6. Разреживание густых опушек из ели и пихты с подлеском для утепления лесосеки. 7. В горах – посадка чувствительных к температурным крайностям древесных пород на северных склонах. 21

Лес и тепло • Высокие температуры. • Наиболее опасные последствия высоких температур – ожог коры, опал шейки корня, ожог о покраснение. • Ожог коры происходит у внезапно оказавшихся на свету взрослых деревьев. От ожога коры страдают, в основном древесные породы с гладкой корой (бук, граб, пихта, ель). Не подвержены ожогу коры опушечные деревья с низкоопущенной кроной. • Опал шейки корня происходит у сеянцев и самосева на границе с верхним слоем почвы, где может наблюдаться большой перепад температур. В результате поражается камбий в нижней части ствола над уровнем почвы. • Ожог и покраснение хвои наблюдается у подроста ели и пихты, внезапно выставленных на свет, а иногда и у взрослых деревьев. В этом случае в хвое происходит разрушение хлорофилла.

Лес и тепло • Общеизвестно баготворное влияние леса на тепловой режим. В лесу в жаркие дни температура ниже, а ночью выше, чем на открытом месте. Несмотря на то, что среднегодовая температура воздуха в лесу и на открытом месте почти одинаковая (разница в пределах 1 градуса) в лесу по сравнению с открытым местом летом прохладнее, в зимой теплее. Поэтому поздние и ранние заморозки в лесу

Лес и тепло – Лес оказывает влияние и на тепловой режим почвы. Почва в лесу (по сравнению с полем) летом меньше прогревается, а зимой меньше промерзает. – Влияние леса на тепловой режим сказывается прежде всего через полог. Определенное значение в прогреве воздуха в межствольном пространстве имеет и теплоотдача самих стволов (в конце зимы из за этого образуются углубления снега вокруг стволов). На тепловой режим почвы влияет также лесная подстилка. Тепловой режим в лесу определяется древесной породой, составом древостоя, его возрастом, типом почвы, ее механическими свойствами, рельефом и т. д)

Лес и тепло • На лесных полянах и прогалинах возможно увеличение амплитуды колебания температуры воздуха. При наличии в лесу прогалин (диаметром равным или боле двойной высоты древостоя) возможна «морозобойная яма» . Она возможна, если вокруг такой прогалины расположен густой кустарник, подрост или двухъярусный древостой. В этом случае происходит скопление и застаивание холодных масс воздуха. • В целом лес создает благоприятный тепловой режим для каждого компонента древостоя (подроста, подлеска, напочвенного покрова, живого мира, а также для человека.

Отношение древесных пород к теплу Шкала Г. Ф. Морозова Шкала П. С. Погребняка (по мере снижения теплолюбия) (учитывает географическое • каштан, распространение древесных • дуб, пород, минимальные термохоры, сроки распускания и • ясень, опадения листьев): • ильмовые, 1. очень теплолюбивые (эвкалипт, • граб, кипарис); • сосна, 2. теплолюбивые (каштан • ольха, съедобный, орех грецкий, белая • береза, акация); • пихта, 3. среднетребовательные (дуб, граб, ильмовые, ясень, липа, • ель, бук); • кедр, 4. малотребовательные (осина, • лиственница. ольха серая, береза, ель, пихта, сосна, кедр, лиственница).