Температура як екологічний фактор

Після надходження сонячної радіації до Землі значна її частина перетворюється в теп-ло, тому вона є основним і практично єдиним джерелом енергії на планеті. У порів-нянні з нею, всі інші джерела тепла є мізерними. Наприклад, існує надходження тепла до поверхні Землі з її надр, але ця температура складає всього 54 кал в рік на кожний кв. сантиметр земної поверхні (у 5000 разів менше ніж від сонця) і збільшується з гли-биною на 1 градус на Сонячні проміні нагрівають повітря та ґрунт. Чим чистіше повітря, тим швидше нагрі-вається ґрунт, чим воно брудніше – тим швидше нагрівається повітря і повільніше грунт.

Ми вже відмічали, що половина сонячної променистої енергії, яка доходить до земної поверхні, приходиться на теплові інфрачервоні промені. Чим вище знаходиться сонце, тим менший шлях ціх променів через атмосферу, тим менше вони поглинаються і роз-сіюються в ній, тим більше їх доходить до Землі та більше нагрівають її. Одночасно з нагрівом поверхні нашої планети відбувається її охолодження за рахунок теплового випромінювання, особливо в нічний час. Частина теплового випромінювання від зем-ної поверхні нагріває внутрішні води, частина – атмосферне повітря, частина – прохо-дить через атмосферу і розсіюється у космосі. В атмосфері теплове випромінення сти-кається з пилом, молекулами газів, краплями води, кристалами льоду, відбивається в них і може знову направлятися e бік Землі. Завдяки хмарам відбувається затримання теплового випромінювання, яке йде від земної поверхні. Вони поглинають тепло, під-вищують свою температуру і починають випромінювати надлишок.

Температура вночі залежить від кількості тепла, яке було поглинуте наземними об’єктами і самою атмосферою на протязі дня, інтенсивності віддачі тепла у вигляді земного теплового випромінювання. Наприклад, властивість водоймищ поглинати со-нячну енергію у великій кількості, а потім поступово її віддавати, приводить до згла-джування максимальних температур на суші під дією повітряних мас над водою. Тому, скажімо, у Західній Європі, яка знаходиться близько від морів, спостерігаються не такі сильні коливання температури на протязі доби (день - ніч) та на протязі року (зима – літо), ніж це відмічається у Східній.

В залежності від температури на Землі, починаючи від екватора, виділяють декілька кліматичних зон:

1. Тропічна зона. Мінімальна середня річна температура понад +16С,місячні та річні її коливання дуже малі. Вегетаційний період продовжується весь рік.

2. Субтропічна зона. Вегетаційний період продовжується також цілий рік, але на про-тязі 1-4 місяців спостерігається деяке пониження температури. Теплові коливання де-що більші, ніж у попередній зоні.

3. Помірно тепла зона. Мінімальна середня річна температура вища 0С, але нижча +16С. Помітний період пониження температур взимку. Перерви у вегетації із-за не-стачі тепла немає, але теплолюбних рослин дуже мало.

4. Помірно холодна зона. Середня річна температура часто нижча 0С. Чітко розріз-няються сезони року. Самий теплий місяць – липень, його середня температура понад +10С,. Вегетаційний період триває 7-8 місяців і закінчується із-за нестачі тепла в кі-нці осені.

5. Холодна полярна зона. Середня річна температура нижча 0С. Середня темпера-тура у липні нижча +10С. Вегетаційний період короткий – 3,5-4 місяці.

Звичайно, такий поділ є умовний, чітких кордонів не існує. Навпаки, перехід від однієї зони до іншої поступовий, але в середньому на один градус широти спостерігається, при пересуванні від екватора до полюсу, зменшення температури приблизно на 0,5С (один градус широти дорівнює 111 км). Це середні дані, оскільки існують значні відмінності у цих даних в континентальній зоні суші та на узбережжі.

Ми вже відмітили, що існують закономірності e динамиці температури повітря в зале-жності від широти місцезнаходження, що в першу чергу відбивається на зональності рослинності. Так, скажімо, ліси не формуються, якщо середня температура на протязі 4 – х місяців не перевищує +10°. Північна межа лісової зони співпадає із середньою ізотермою липня +10°С, поширення дуба +3°С. Ялина зростає там, де період з серед-ньою температурою вище +5°С (ефективні температури) продовжується не меньше 100, липа – 150, бук – 210 днів. Нестача тепла, як лімітуючого фактору в житті рослин, проявляється у високих широтах (тундрі, лісотундрі) і на високогір’ї. На

іншій частині суші із зменшенням надходження тепла змінюється видовий склад рослинності і її продуктивність.

Вище ми вже відмічали, що існує значна різниця в температурних режимах в гірській місцевості. В чому вона полягає? При піднятті у гори спостерігається зменшення тем-ператури у середньому на кожні 100 м на 0,5С. У підніжжя гір тепліше, ніж у горах. Це відбувається тому, що при вертикальному піднятті повітряні маси попадають у го-ризонти атмосфери з низьким тиском. При цьому вони розширяються і втрачають час-тину своєї енергії.

Динаміку рослинного покриву (на прикладі деревних порід) можна прослідкувати хоча б на таких невисоких горах, як Українські Карпати. У долинах і передгір’ях зростають дубові ліси з дуба звичайного та дуба скельного з домішками (в залежності від умов зростання) бука, граба, липи, ясена, ільму, в’яза, ліщини, клену татарського, кизилу та інших. Нижня межа розповсюдження цих порід проходить на висоті 150 – 200 м, а верхня – 600 м над рівнем моря. Поступово дубові ліси переходять у буковий середньогірський пояс змішаних лісів (верхня межа знаходиться на висоті 800 м). Букові ліси так само поступово переходять у ялицево-букові, а ті, в свою чергу – у яли-цево-буково-смерекові. З висоти 900 м починаються смерекові ліси, які простягаються до субальпійського поясу. Тобто до висоти 1350 – 1500 м. У субальпійському поясі переважають шпилькові (сосновий сланець) та листяні чагарники. Для кожного ви-сотного поясу гір, окрім деревних порід, властиві чагарникові, чагарничкові та трав’янисті рослини, мохи і лишайники. Полонини Карпат (альпійський пояс) займають найвище розташовані площі (з висоти 1800 – 1850 м) і вкриті різноманітною трав’янистою рослинністю (найбільш поширені костриця, біловус, половиця звичайна, щучник).

Рельєф місцевості також впливає на температурний режим, а від цього на зростання тих чи інших рослин. Дослідники виявили, що при слабо вигнутому рельєфі спостері-гається швидка віддача тепла в тихі холодні ночі та акумуляція холодного повітря, яке надходить до цього місця з оточуючих більш високих форм рельєфу. В результаті в та-ких місцях температура повітря нижча від оточуючих територій на 8С. В той же час, спостерігається явище інверсії – при якому відбувається підвищення температури з ви-сотою у невеликому прошарку повітря біля поверхні Землі. Такі ділянки називаються морозобойними ямами.

Відносно високі форми рельєфу вивільняються від холодного повітря по мірі того, як відбувається випромінювання тепла з земної поверхні і тому мінімальні значення вночі зостаються досить високими. Таким чином, під впливом місцевих топографічних умов рослини розподіляються по формах рельєфу. У морозобойних ямах ріст рослин упові-льнюється завдяки особливостям температурного режиму.

У гірській місцевості та при слабо хвилястому рельєфі температурний режим буде за-лежати також від експозиції схилу. Значно швидше і значно більше будуть прогрівати-ся схили південної експозиції. На них будуть поселятися рослини теплолюбиві, а та-кож ранньовесняні, які потребують більше тепла. На схилах із північної сторони гір значно довше тримається сніг, холодніше повітря влітку – тому тут формується своє-рідний рослинний покрив, відмінний від південних схилів. Експозиція схилу змінює температуру грунту до 5 градусів і більше.

Відмінності у видовому складі рослинності в залежності від експозиції схилу добре помітні у Гірському Криму на прикладі деревних порід. На північному макросхилі гір розріджені чагарникові зарості дуба пухнастого і грабинника (висота над рівнем моря від 100 – 200 до 300 – 400 м) поступово переходять у дубові ліси дуба пухнастого з під поясом дуба скельного (до висоти 750 м), які, в свою чергу, – у букові та грабові ліси з домішками ясену, липи, клена. Іноді на цих висотах зустрічаються ділянки сосни зви-чайної. Вище бука зростають чагарники, які переходять у яйли На південних схила гір від підніжжя до висоти 400-450 м зростають дуб пухнастий, граб східний, ялівець ви-сокий, держидерево звичайне. Вище (450-1100-1300 м) зростають соснові ліси з сосни кримської та гачкуватої, букові ліси. Ліси переходять у зарості чагарників і сланні фо-рми деревних порід (сосни звичайної, ялівців козачогота низькорослого), а ті – у яйли, що вкриті різноманітною трав’янистою рослинністю.

При веденні сільськогосподарського виробництва, створенні лісів і проведенні фітое-кологічних досліджень слід також пам’ятати про існування залежності між температу-рою ґрунту та прилеглого до нього повітря. Американським вченим Айзеком (1938 р.) було встановлено, що скажімо, при температурі повітря 38С багаті темнокольорові ґрунти нагріваються до температури 73С, в той час як сірі мінеральні ґрунти – до 64С, а жовті – до 67С. Режим нагрівання ґрунту і навколишнього повітря своєрід-ний для кожного його типу, що в свою чергу впливає на видовий склад і розвиток рослин, що їх заселяють.