Микроклимат леса
Содержание:
Введение…………………………………………………………
1.Микроклимат………………………………………….
1.1. Микроклиматические различия……………………………………………. стр.3
1.2. Определение климата, местного климата и микроклимата……………… стр.4
1.3. Микроклимат как явление приземного слоя…………………….…………стр.4
1.4. Методы исследования микроклимата………………………………………
2. Влияние метеорологических факторов на лес……………………………стр.6
3. Микроклимат леса (фитоклимат)………………………………………….с
Вывод…………………………………………………………………
Список литературы………………………………………….………
Введение:
На климат оказывает влияние растительный покров, так как при его наличии деятельной поверхностью становится внешняя граница растительной массы. Растительность изменяет и усложняет условия тепло- и влагообмена в приземном слое воздуха. Летом растительный покров уменьшает ночное выхолаживание почвы, так как эффективное излучение происходит преимущественно с поверхности растительности. Поэтому покров охлаждается ночью сильнее, чем почва под ним. Днем же растительность препятствует нагреванию почвы, поглощая значительную часть солнечной радиации, и температура поверхности растительного покрова оказывается выше температуры поверхности почвы. Таким образом, в теплый период года густой растительный покров охлаждает почву, уменьшает суточную амплитуду температуры почвы и приземного слоя воздуха, снижает их среднесуточную температуру. Влияние растительного покрова имеет в основном микроклиматическое значение, так как распространяется преимущественно на приземный слой воздуха и на небольшие территории….
Микроклимат
Микроклиматом называются местные особенности в режимных метеорологических величинах, обусловленные неоднородностью строения подстилающей поверхности и существенно меняющиеся ужена небольших расстояниях, но наблюдающиеся в пределах одного типа климата. Это значит, что в одном и том же географическом районе с одним общим типом климата наблюдаются различные микроклиматы над большими участками подстилающей поверхности в зависимости от ее строения и свойств. Над лугом и соседним лесом, над пашней и болотом, над ровной степью и в балке, вблизи озера и в отдалении от него совокупность атмосферных условий будет в определенной степени различаться. Это значит, что в указанных местах при одном и том же типе климата будет разный микроклимат.
'Микроклиматические различия зависят, от мелкомасштабных различий в строении и свойствах подстилающей поверхности. Эти различия меньше в сравнении с особенностями климата, которые создаются влиянием других крупномасштабных географических факторов. Крупномасштабные влияния подстилающей поверхности оказывались настолько существенными, что приводили к необходимости выделения отдельных типов климата, например континентального и морского. Сейчас же мы остановимся более подробно на мелкомасштабных воздействиях подстилающей поверхности, приводящих к микроклиматическим различиям в распределении метеорологических элементов, но в пределах одного типа климата.
1.1. В создании микроклиматических различий играют роль экспозиция подстилающей поверхности относительно стран света, мелкомасштабные неровности рельефа, большая или меньшая влажность почвы, характер и особенности растительного покрова и т. п. ,Эти различия в подстилающей поверхности определяют различия в поглощенной радиации, "эффективном излучении
и радиационном балансе поверхности, а также в условиях
турбулентного теплообмена между подстилающей поверхностью и атмосферой. В результате наблюдаются микроклиматические "различия в режиме температуры и влажности воздуха и в испарении.
Микрорельеф и различия в шероховатости земной поверхности могут создавать и микроклиматические различия в режиме ветра. Известны усиления ветра на наветренных склонах и вершинах холмов и зоны слабых ветров в небольших котловинах. Труднее обнаруживаются микроклиматические различия в режиме облачности и осадков. Например, над значительным по размерам озером в теплое время года может происходить частичное рассеяние кучевых облаков. В холодное время года облака конвекции, напротив, могут возникать над открытыми водными поверхностями.
В разных условиях погоды микроклиматические различия могут быть выражены лучше или хуже. Например, температурные различия будут наибольшими в тихую и солнечную погоду, при сильном ветре температурные различия будут наименьшими, а различия в ветре — самыми большими.
Образование различных видов туманов и. следовательно, их климатический режим также зависят от микроразличий земной поверхности. Например, в низине или вблизи болота повторяемость туманов может быть существенно больше, чем в соседнёй открытой местности (за счет поземных туманов). Над большими реками радиационные туманы возникают реже, чем над соседней местностью, но зато в зимнее время возможно возникновение туманов испарения.
Когда речь идет о таких крупных объектах, как побережье или город, иногда избегают пользоваться термином «микроклимат» и говорят о местном климате; однако точного количественного разграничения этих терминов не существует. К явлениям местного климата следует отнести, например, бризы и горно-долинные ветры, многие климатические различия внутри горных систем.
1.2. С. П. Хромовым была сделана попытка увязать определения климата, местного климата и микроклимата с таксономическими единицами ландшафтоведения. Термин «климат» можно понимать как климат географического ландшафта, определяемый по показаниям нескольких станций, расположенных в типичных участках этого ландшафта (например, климат Южного берега Крыма). Под местным климатом можно тогда понимать климат определенного географического урочища внутри данного ландшафта, вполне характеризуемый данными одной метеорологической станции, расположенной в этом урочище (например, станции города Ялты). Микроклимат следует рассматривать как климат фации внутри данного урочища (например, ялтинской набережной), для выяснения которого нужны специальные микроклиматические наблюдения.
1.3. Итак, микроклиматические различия зависят от неоднородности подстилающей поверхности на сравнительно небольших расстояниях. Поэтому в основной своей части они распространяются на слой воздуха, ближайший к земной поверхности. Микроклиматические различия температуры и влажности могут быть прослежены и по показаниям приборов в будках на стандартной высоте наблюдений. Но значительно ярче они будут проявляться в более близком к почве приземном слое воздуха. На высоте будки и выше они будут сглаживаться вследствие перемешивания воздуха при ветре. Поэтому для установления микроклиматических различий нужны наблюдения на различных высотах внутри приземного слоя воздуха. В определенной степени микроклимат отождествляется с климатом приземного слоя воздуха.
Нижний слой воздуха особенно интересен в том отношении, что именно в нем обитают полевые, огородные и многие садовые культуры. Но микроклиматические различия могут существовать в ослабленной степени и на более высоких уровнях. Поэтому микроклиматические наблюдения производят и в слоях выше 2 м (до нескольких десятков метров). Даже под термином «приземный слой» понимают именно слой в несколько десятков метров над земной поверхностью. Выявление микроклиматических различий в таком слое также может представлять интерес,
например, с точки зрения садоводства или лесного хозяйства: ведь плодовые или иные деревья могут далеко выходить за пределы
двухметрового слоя.
В явлениях местного климата, таких, как бризы или горнодолинные ветры, встречается еще большее вертикальное распространение. Бризы, как мы уже знаем, имеют вертикальную мощность в сотни метров.
1.4. Понятно, что обычная сеть метеорологических станций слишком редка для микроклиматических исследований. Такие исследования проводятся путем организации густой сети наблюдений на небольших расстояниях хотя бы на короткие промежутки времени. Наблюдения над ветром, температурой и влажностью при этом производят на разных уровнях над почвой, начиная от нескольких сантиметров. Поскольку с помощью таких наблюдений определяют вертикальные градиенты метеорологических элементов в приземном слое воздуха, то сами наблюдения называются градиентными.
Для микроклиматических наблюдений применяют переносные походные приборы, в особенности психрометр Ассмана и ручной анемометр, а также электрические термометры и переносные актинометрические приборы. Практикуют микроклиматические
съемки с одновременными наблюдениями в ряде точек на местности. Используют также автомобиль, с которого делаются наблюдения походными приборами в различных точках выбранной трассы или самопишущими приборами непрерывно на всей трассе. К микроклиматическим наблюдениям относятся и съемки снежного покрова, выясняющие особенности его распределения на местности.
Понятно, что микроклиматические наблюдения невозможно
вести длительно, на протяжении многих лет, в одном и том же месте, как обычные метеорологические наблюдения. Задача исследования заключается не в определении многолетнего режима, а в выявлении разностей между условиями в различных пунктах исследуемой местности и в сравнении наблюдений в отдельных точках с показаниями опорной постоянно действующей станции в данном районе.
ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЛЕС
Элементы среды, так или иначе влияющие на компоненты биоценозов, называются экологическими факторами. На каждый живой организм и на лес в целом всегда действует сложный комплекс взаимосвязанных между собой факторов, прямо действующих (непосредственно на живые организмы, лес) или косвенно действующих (влияющих на другие факторы). Прямо действующие факторы — это температура, свет, осадки, влажность почвы и др., косвенно действующие — высота над уровнем моря, экспозиция склона и др. Последние могут существенно изменять совокупное действие прямо действующих факторов. Совокупность всех факторов, действующих на лес, создает среду обитания, или условия местопроизрастания.
Формируясь под сложным воздействием множества экологических факторов (климатических, орографических, эдафических, биотических) лес, в свою очередь, сам оказывает большое влияние на эти факторы и создает особую, свойственную ему среду. Таким образом, лес находится под влиянием им самим измененной среды. Лес не только изменяет среду на территории, где он растет, но влияние его простирается и на значительное расстояние за пределами этой территории. В связи с комплексностью влияния экологических факторов на лес выделение в последующем анализе одного фактора из всего комплекса взаимосвязанных и совокупно действующих факторов всегда носит условный характер. Это выделение необходимо лишь как методический прием для удобства изучения действия данного фактора.
Любой физиологический процесс в живых организмах может происходить только в определенном интервале значений экологического фактора. Минимальное и максимальное значения фактора, при которых возможно существование орга-
низма, называются кардинальными точками, а весь диапазон от минимума до максимума — областью устойчивости (пределом толерантности) организма (вида) по отношению к данному фактору. Внутри этой области выделяется некоторая зона оптимума, в пределах которой значения рассматриваемого фактора соответствуют экологическим свойствам организма и наиболее благоприятны для него. В тех случаях, когда значение какого-либо фактора или совокупности их выходит за пределы зоны оптимума, условия среды называются экстремальными. Такие условия возможны как при недостаточном, так и при избыточном значении экологического фактора.
Действие экологических факторов на живые организмы проявляется весьма сложно. Каждый экологический фактор или их комплекс различным образом влияют на разные виды растений и даже на одни и те же растения, но в разные периоды их жизни. Кроме того, это влияние зависит от жизненного состояния растений (хорошо развитые или угнетенные), характера их произрастания (одиночно или в сообществе), генетической неоднородности растений и др. В комплексе взаимосвязанных факторов тот из них определяет в основном совокупный результат воздействия и может обусловить угнетение жизнедеятельности растений вплоть до невозможности произрастания вида, даже при очень благоприятных остальных факторах, значение которого приближается к кардинальным точкам. Такие факторы называют лимитирующими (ограничивающими). Снижение отрицательного влияния в таких условиях возможно только за счет ослабления лимитирующего фактора.
Большинство метеорологических величин и атмосферных явлений оказывают существенное влияние на жизнедеятельность отдельных растений и на лес в целом и поэтому являются важными экологическими факторами.
Для нормальной жизнедеятельности растений нужны в достаточных количествах питательные вещества, свет, тепло и влага. Все эти факторы равнозначны, абсолютно незаменимы, и недостаток любого из них может явиться лимитирующим фактором. Атмосфера во взаимодействии с земной поверхностью решающим образом влияет на географическое распределение потоков лучистой энергии (в том числе и света), тепла и влаги, определяя этим характерные для каждого географического района балансы и режимы. Влияние атмосферы делает географическое распределение потоков лучистой энергии (радиации) весьма сложным вследствие неодинакового в разных географических районах ослабления потоков солнечной радиации из-за больших различий в прозрачности воздуха и облачности. Кроме того, атмосфера почти полностью поглощает радиацию, излучаемую земной поверхностью, и большую часть энергии возвращает обратно на земную поверхность в виде встречного излучения. За счет последнего увеличивается общее количество лучистой энергии, поглощаемое земной поверхностью (ее радиационный баланс) и вследствие этого значительно повышается температура земной поверхности и нижних слоев атмосферы. Еще более усложняет влияние атмосферы географическое распределение тепла и влаги, так как на него влияют особенности их переноса сложнейшей системой воздушных течений общей циркуляции атмосферы и физико-географические особенности местности (удаление от океанов, орография и др.).
Рассмотренные причины создают многообразие климатов, а, следовательно, многообразие физических условий среды и природных ландшафтов (в том числе и лесов). Атмосферные процессы посредством влияния на климат в значительной мере определяют возможность произрастания лесов, распределение их по земному шару, видовой состав и продуктивность, а также общие закономерности годового хода фенологического развития растений. Через влияние на погоду эти процессы формируют физические условия среды, их изменение и аномалии на протяжении конкретного промежутка времени (сезона, года и др.) и тем самым определяют ход физиологических процессов и фенологического развития растений, их годовой прирост, урожай плодов и семян. При благоприятном сочетании метеорологических факторов увеличивается продуктивность лесов, повышается их устойчивость, улучшается плодоношение растений и условия естественного возобновления леса. Наоборот, неблагоприятные метеорологические условия снижают продуктивность и ухудшают состояние лесов, вызывают разнообразные повреждения растений и даже их гибель, ухудшают плодоношение и возобновление леса. Под сильным влиянием метеорологических факторов находятся все без исключения процессы, протекающие в лесу, и все компоненты леса.
Влияние отдельных метеорологических факторов и их комплекса на ход физиологических процессов, на сезонное развитие растений, на лес и его компоненты подробно изучается в курсах физиологии растений, экологии, дендрологии, лесоводства и в других специальных дисциплинах. Ниже будут рассмотрены только основные положения.
Важнейшее значение для леса имеет солнечная радиация, благодаря которой растения получают энергию, необходимую для процессов жизнедеятельности. Прежде всего за счет солнечной радиации в зеленых растениях протекает фотосинтез, в ходе которого образуются органические соединения (в основном углеводы) и лучистая энергия превращается в химическую. Непосредственно на фотосинтез растения расходуют очень малую часть потока солнечной радиации, поступающую на земную поверхность. В лесных фитоценозах доля этой радиации не превышает 1-2%. В целом зеленые растения Земли усваивают около 0,5% от всего количества лучистой энергии Солнца, поступающего на земную поверхность, но именно за счет этой энергии существует практически все разнообразие жизни на Земле.
Некоторая часть солнечной радиации, поглощенная растениями, обеспечивает регуляцию множества разнообразных физиологических процессов. Прямо или косвенно солнечная радиация влияет на процессы клеточного деления, растяжения и дифференциации тканей, прирост древесины, листвы и хвои, цветение и плодоношение, прорастание семян, развитие всходов и последующий рост подроста, морфологическое и анатомическое строение растений. Растения чутко реагируют на изменение энергетической освещенности, спектрального состава и продолжительности действия солнечной радиации, соответственно изменяя и приспосабливая к ней свою морфологическую структуру, анатомическое строение и ход физиологических процессов.
Наибольшая часть солнечной радиации, поглощенная фитоценозом, превращается в теплоту и расходуется на транспирацию, физическое испарение и формирование теплового режима.
Характер солнечной радиации в лесу отличается сложностью пространственного распределения и очень большой изменчивостью потоков ее во времени. Он оказывает определяющее влияние на внешний облик растений и их распределение в составе лесных фитоценозов, а также на формирование структуры лесов. В условиях фитоценозов характерной является недостаточная обеспеченность солнечной радиацией, поэтому важнейшая особенность жизни леса — конкуренция между растениями за солнечную радиацию (свет). Недостаток ее является одной из главных причин ослабления и гибели отставших в росте и потому затененных деревьев. В чрезвычайно густых насаждениях он может привести к взаимному ослаблению деревьев, ухудшению их роста и снижению продуктивности.
В лесоводстве регулирование освещенности является мощным средством воздействия на лес в нужном для хозяйства направлении. Создавая при помощи различных рубок благоприятный режим освещенности, можно существенно повысить продуктивность насаждений, улучшить их состояние, обеспечить оптимальные условия для роста перспективных деревьев, усилить плодоношение древостоя, улучшить рост и состояние подроста.
Как важнейший климатообразующий фактор солнечная радиация оказывает громадное влияние на формирование и географическое распределение климатов, т. е. косвенно влияет и на географическое распределение лесов.
Чрезвычайно важным и очень часто лимитирующим фактором является температура. На растения оказывают влияние температуры воздуха, почвы и самих растений. Причем имеют значение не только средние, но также минимальные, максимальные температуры и суммы температур за различные периоды.
Жизнь растений и любой отдельно взятый физиологический процесс могут протекать только в определенном интервале температур, внутри которого имеется зона оптимума. Температурные границы жизни и оптимумы различны для разных видов растений, а у одного и того же растения (вида) они различны для разных физиологических процессов, изменяются с возрастом и в зависимости от этапа сезонного развития. Для большинства растений умеренной зоны, находящихся в состоянии вегетации, температурные границы жизни находятся в пределах от -5 до 55°С. Нижняя кардинальная точка в большинстве случаев обусловлена замерзанием воды в тканях, верхняя — денатурацией белков. Даже непродолжительное воздействие температур, значения которых выходят за тепловые границы жизни, вызывает необратимые повреждения организма растений и их гибель.
Для процессов роста и развития температурные минимумы приходятся на интервалы 5-15°С, оптимумы — на 25-35°С, максимумы — на 45-55°С. При этом наиболее благоприятные условия для данных процессов создаются не при постоянных температурах, а при чередовании дневных оптимальных температур с пониженными на 5-15°С ночными.
Различные древесные породы для нормального роста и развития нуждаются в разных количествах тепла и обладают разной устойчивостью к воздействию аномально высоких и аномально низких температур.
Для оценки количества тепла, получаемого растениями в период вегетации, используют обычно суммы активных температур (суммы среднесуточных температур выше 10°С).
Температуры воздуха и почвы определяют сроки начала и конца периода вегетации, оказывают большое влияние на ход сезонного развития, на динамику роста и годовую продуктивность отдельных растений и фитоценоза в целом. Так, вегетационный период у большинства древесных растений начинается и заканчивается в период перехода среднесуточных температур воздуха через 5-10°С, рост корней — при температурах почвы 2-5°С, распускание листьев — при среднесуточных температурах около 10°С. Температура определяет сроки многих фенологических явлений. Начало и конец их могут быть связаны с переходом температур через определенные пороговые значения или с накоплением определенных сумм температур. Пониженные и повышенные температуры по сравнению с оптимальными замедляют процессы роста и развития, обусловливают более позднее наступление фенологических фаз и удлиняют межфазные периоды.
В вегетационный период неблагоприятными для растений являются сильные похолодания и особенно понижения температуры до отрицательных значений (заморозки). При температуре ниже оптимальной снижаются темпы роста и развития растения, они могут впадать в состояние вынужденного покоя. Заморозки, кроме того, могут вызвать повреждение почек, молодых листьев, хвои и побегов (особенно у ели), а также цветков, завязей и всходов растений. При сильных повреждениях заморозками растения, особенно молодые, могут погибнуть. Для большинства древесных растений в начале периода вегетации опасны заморозки с температурами ниже -3...-4°С.
Повышенные (сверх оптимума) температуры в весенне-летний период также замедляют процессы роста и развития. Продолжительные периоды с высокими температурами и низкой относительной влажностью воздуха (атмосферные засухи) могут привести к почвенной засухе, под влиянием которой сильно угнетается жизнедеятельность растений, повреждаются листья и другие органы, снижается прирост как отдельных деревьев, так и всего древостоя. Засухи ослабляют деревья, в связи с чем создаются благоприятные условия для последующего повреждения их вредителями и болезнями. В некоторых случаях это Является причиной гибели насаждений. Отрицательное влияние засух проявляется и в последующие 1-2 года.
Летом высокие температуры поверхности почвы могут вызвать опад корневой шейки молодых растений на вырубках и в питомниках, особенно на темных почвах. У взрослых деревьев с тонкой корой (ель, пихта, бук) сильный нагрев солнечными лучами поверхности ствола приводит к ожогу коры и локальному отмиранию камбия. В зимнее время хорошо подготовившиеся к холодам древесные растения умеренной зоны способны переносить без вреда довольно низкие температуры (до -50°С и ниже), причем большинство из них требует для своего нормального развития определенного периода воздействия низких температур. Однако при очень сильных морозах некоторые древесные породы (особенно в молодом возрасте и экзоты) могут сильно повреждаться (обмерзают почки, побеги), а иногда погибать целиком. У многих древесных пород при резком понижении температуры происходит растрескивание ствола вдоль — образуются морозобойные трещины. Продолжительные и сильные оттепели в конце зимы могут вызвать пробуждение растений, но затем при последующих морозах — их гибель. Промерзание почвы в зимний период является причиной выжимания молодых растений и разрыва корней у деревьев старшего возраста.
Тепло как климатический элемент является главным фактором, определяющим северную (в горных условиях — верхнюю) границу лесов и ареалов древесных пород, видовой состав лесов в разных географических районах и продуктивность лесных фитоценозов. Так, например, северная граница лесов практически точно совпадает с изотермой за июль в среднем 10°С, северная граница ареала дуба — с годовой изотермой 3°С. С увеличением теплообеспеченности в направлении от северной границы лесов к югу лесной зоны видовой состав их обогащается, возрастает продуктивность, улучшаются условия лесовозобновления. Из-за недостатка тепла леса европейского Севера имеют среднюю продуктивность на 3-4 класса бонитета ниже, чем в средней полосе этой части. По той же причине семена древесных растений там часто не вызревают, хорошие урожаи наблюдаются редко и лесовозобновление затруднено.
Необходимым условием для нормального роста и развития растений является оптимальное содержание влаги в почве, причем для растений вредны как недостаток, так и избыток ее. При недостатке влаги в почве корни растений не в состоянии подать нужное количество воды для обеспечения надземных частей, вследствие чего нарушается нормальный водный режим растений, устьица частично или полностью закрываются, снижается транспирация, угнетаются фотосинтез и другие процессы жизнедеятельности, нарушается нормальный обмен веществ, снижается продуктивность растений. Избыток воды в почве ухудшает аэрацию.
Режим увлажнения почв и атмосферы формируется под воздействием большого количества факторов (метеорологических, почвенных, биотических и др.). Поэтому условия увлажнения сильно изменяются в пространстве как по природным зонам земного шара, так и по отдельным местообитаниям в пределах одного и того же участка леса. Общий характер увлажнения природных зон и других крупных регионов определяется особенностями протекания крупномасштабных, тесно взаимосвязанных между собой климатообразующих процессов — влаго- и теплооборота и общей циркуляции атмосферы, взаимодействие которых формирует климаты, обусловливает их специфические, черты и географическое распределение. Зональный характер климатообразующих процессов является главной причиной зональности климатов, почв и растительности. По обеспеченности растений влагой выделяют зоны с аридным климатом, где растения испытывают недостаток влаги на протяжении большей части вегетационного периода (пустыни и полупустыни), зоны с гумидным климатом, где растения в избытке обеспечены влагой (тундра, лесотундра, тайга) и зоны с полуаридным (семиаридным) климатом, где недостаточное увлажнение наблюдается в отдельные засушливые годы. Типичными для гумидной зоны являются лесная растительность, промывной тип водного режима почв, подзолообразование, широкое распространение избыточного увлажнения, заболачивание почв; для полуаридной зоны — степная растительность, непромывной тип водного режима почв и образование черноземов.
Для обеспечения растений влагой большое значение имеют годовые суммы осадков, а также распределение их по сезонам года. В умеренной зоне произрастание лесов возможно при минимальной годовой сумме осадков около 400 мм. Недостаток влаги является главным фактором, определяющим южную границу лесов. Годовая сумма осадков может быть меньшей в областях с холодным климатом и соответственно с меньшим суммарным испарением (например, в северных районах Восточной Сибири леса произрастают при сумме осадков около 200 мм в год), а также в тех случаях, когда осадки выпадают преимущественно в период вегетации.
В пределах одной и той же природной зоны при одном и том же тиле климата условия увлажнения отдельных участков земной поверхности и отдельных местообитаний сильно различаются вследствие влияния почвенных факторов, рельефа, растительности и др. Эти различия условий увлажнения являются важнейшей причиной пространственной неоднородности почв и растительности.

- Микроклимат на предприятиях
- Микроклимат на производстве
- Микроклимат на рабочем месте
- Микроклимат помещений
- Микроклимат помещений
- Микроклимат помещений
- Микроклимат помещений
- Микроклимат в рабочей зоне. Вентиляция
- Микроклимат в семье
- Микроклимат для животных
- Микроклимат животноводческих помещений
- Микроклимат животноводческих помещений
- Микроклимат животноводческих помещений для крупного рогатого скота
- Микроклимат и его основные параметры. Нормирование микроклимата