Klimatyczne czynniki siedliska - temperatura powietrza

Ten niezwykle ważny czynnik klimatyczny, regulujący tempo procesów życiowych u rośli i reakcji chemicznych w ich otoczeniu, odznacza się wyjątkowo dużą zmiennością w czasie i przestrzeni. Temperatura warunkuje wszystkie procesy życiowe roślin: fotosyntezę, oddychanie, transpirację i wzrost. Znaczny niedobór lub nadmiar tego czynnika powoduje śmierć rośliny.

Przystosowania roślin do określonych warunków termicznych znajdują również wyraz w ich rytmice sezonowej: kiełkowaniu, (istnieniu, kwitnieniu, owocowaniu, opadaniu liści, zapadaniu na spoczynek zimowy, związanych z ciepłymi lub chłodnymi porami roku. Stwierdzono, że dla poszczególnych faz rozwojowych (o ile nie są one regulowane fotoperiodycznie) potrzebne są w poprzedzającym okresie odpowiednie „sumy ciepła” (sumy temperatur efektywnych) albo ustalone liczby dni o odpowiedniej temperaturze. Pojawy fenologiczne stanowią podstawę do wyróżniania fenologicznych pór roku, lepiej odzwierciedlających faktyczny przebieg sezonowych zmian w przyrodzie niż pory określone wedle kryteriów meteorologicznych. W Polsce wyróżnia się 8-9 pór fenologicznych.

Odpowiednio niska temperatura potrzebna jest m.in. do kiełkowania nasion różnych drzew i krzewów, które nie kiełkują lub źle kiełkują a wschody przedłużają się, jeśli nasiona nie zostaną poddane działaniu niskiej temperatury. Takie nasiona trzeba przed wysiewem stratyfikować. Taki sam wynik otrzymuje się, wysiewając późną jesienią nasiona wymagające zimowania w niskiej temperaturze. Czynnik termiczny decyduje o terminach wiosennego budzenia się pączków.

Nigdzie na Ziemi - poza Antarktyką i najwyższymi górami - warunki termiczne nie są tak surowe, by same przez się uniemożliwiały rozwój szaty roślinnej. Ciepło jest, obok wody, najważniejszym czynnikiem determinującym geograficzne rozmieszczenie roślin. Naturalną granicę swego występowania osiąga roślina tam, gdzie wskutek niekorzystnych warunków siedliskowych nie może sprostać konkurencji innych roślin i nie może w dostatecznej mierze się rozmnażać. Wyrazem wpływu temperatury są różne klimatyczne obszary wegetacji, granice lasu oraz poziome i pionowe rozmieszczenie drzew leśnych, i tak np. czynnikiem ograniczającym rozsiedlenie buka i jodły są przede wszystkim skrajne, niskie temperatury zimowe. Również dąb bezszypułkowy unika kontynentalnego wschodu, z jego surowymi zimami.

Niskie temperatury zarówno na dalekiej północy, jak i w wysokich górach wyznaczają bardziej granice areału pewnych określonych postaci lasu, aniżeli rzeczywistą granicę lasu. Przykładem takiego rozległego areału może być tajga syberyjska. Niskie temperatury przyczyniają się do kształtowania zasięgów poszczególnych gatunków drzewiastych, jednak nie stanowią one bariery dla rozprzestrzeniania się formacji leśnej. Optimum rozwojowe poszczególnych gatunków znajduje się w różnej temperaturze. Każdy gatunek ma swoją optymalną temperaturę rozwoju oraz swoje minimum i maksimum temperatur. Dla różnych procesów życiowych temperatury te są różne.

Jednak dla wyższych roślin można przyjąć następujące przybliżone wartości graniczne temperatur: minimum 0-5°C, optimum 20-30°C, maksimum 40-50°C. Dla roślin ważne są temperatury skrajne - minimalne i maksymalne oraz ich rozkład w czasie. Te dwa ekstrema stanowią granice życia, w ramach których poszczególne gatunki drzew mogą egzystować. Wpływ temperatur minimalnych na drzewa zależy od tego, czy występują one w czasie spoczynku zimowego, czy w okresie wegetacyjnym. Zimowe minima nie mają wielkiego znaczenia i rośliny drzewiaste znoszą je na ogół dobrze. Dla rodzimych gatunków zimowe mrozy do około -30°C nie odgrywają większej roli. Podczas bardzo surowych zim powstają nieraz szkody w lasach, spowodowane głównie wysuszającymi, silnymi wiatrami wschodnimi. Wiatry te powodują zwiększenie transpiracji u roślin. Powstaje niedobór wody który nie może być wyrównany, ponieważ korzenie drzew nie są w stanie pobrać jej ze zmarzniętej gleby. Plazma traci wodę a koncentracja soku komórkowego osiąga wartość, przy której roślina ginie. W Polsce z powodu mrozów zimowych najbardziej cierpią jodły, buki, robinie, rzadziej świerki i dęby.

Temperatury maksymalne mają w naszym klimacie niewielkie znaczenie. Górna granica ciepła dla większości roślin nie przekracza 45°C, natomiast u nas temperatura powietrza rzadko przekracza 35°C. Jednak przy zbyt intensywnym, bezpośrednim nagrzaniu powyżej 45°C u gatunków drzew o cienkiej korze (buk, jodła) powstają szkody od zgorzeli. Działanie wysokich temperatur, prowadzące do powstawania suszy może być niekorzystne dla świerka. Gatunek ten, mający płaski system korzeniowy, nie może w czasie długotrwałej suszy pobierać potrzebnych ilości wody mimo, że korona świerka silnie transpiruje. Skutkiem tego jest zakłócenie bilansu wodnego w drzewie, które prowadzi do osłabienia drzewa co czyni go podatnym na atak szkodników wtórnych. Najbardziej wrażliwe na wysokie temperatury są młode siewki i sadzonki, w późniejszym wieku drzewo rzadko ulega poważnemu uszkodzeniu. Silnemu nagrzaniu bezpośrednio nad ziemią ulegają czasem młode sadzonki sosny, rosnące na piaskach. Skutkiem mogą być nieraz duże szkody w uprawach sosnowych. Łagodząco w takim przypadku może wpływać wiatr, który nagrzane powietrze usuwa znad powierzchni ziemi.

Dla roślin drzewiastych najbardziej niebezpieczne są nagłe zmiany temperatury (nocne spadki temperatury powietrza przy gruncie poniżej 0°C), szczególnie występujące podczas okresu wegetacyjnego jako przymrozki.

Mówi się: o przymrozkach całkowitych - jeśli przebieg temperatur na wysokości 20 cm i 2 m jest podobny, o przymrozkach przygruntowych - gdy temperatura powietrza na wysokości 2 m nie spada poniżej zera.

Wyróżnia się przymrozki jesienne (wczesne) i przymrozki wiosenne (późne).

Przymrozki jesienne są mniej szkodliwe dla drzew niż przymrozki wiosenne. Cierpią od nich najbardziej gatunki introdukowane do nas z innych warunków środowiskowych, jak robinia akacjowa i jedlica. Z gatunków rodzimych wrażliwy na przymrozki wczesne jest dąb szypułkowy. Szkody ograniczają się do obmarzania niezupełnie jeszcze zdrewniałych rocznych pędów i gałązek. Przymrozki wczesne nie są częste i nie występują regularnie.

Przymrozki wiosenne pojawiają się u nas regularnie, powodują w lesie większe szkody, gdyż drzewa na początku wegetacji są wrażliwe na niskie temperatury. Szkody polegają na wymrażaniu wschodów, a u drzew starszych - rozwijających się pączków, pędów, liści lub kwiatów. Następstwem tego są zakłócenia wzrostu, zniekształcenia strzałek oraz straty na przyroście i owocowaniu. W młodych pędach drzew liściastych mogą wytwarzać się zrakowacenia w miejscach porażenia kambium.

Przymrozki wiosenne mogą występować jako tzw. przymrozki adwekcyjne (naniesione) i jako przymrozki radiacyjne (miejscowe).

Przymrozki adwekcyjne spowodowane są napływem mas chłodnego powietrza z północnego wschodu, rzadziej z północy. Występują w maju, a czasem w połowie czerwca, zwykle na dużym obszarze. Mogą się pojawiać zarówno przy pogodnym niebie, jak i przy większym lub mniejszym zachmurzeniu. Czasem towarzyszą im opady w formie spóźnionego śniegu lub krupy. Dla drzew niebezpieczne są przymrozki majowe, pojawiające się między 12 a 15 maja, w czasie, w którym kiełkuje, kwitnie i rozwija się większość naszych drzew.

Przymrozki radiacyjne powstają w wyniku oziębienia się dolnych warstw powietrza, wywołanego nocnym wypromieniowaniem ciepła z powierzchni gleby i roślinności. Największe niebezpieczeństwo wystąpienia tego przymrozku jest blisko powierzchni gruntu; zmniejsza się ku górze. Granica występowania przymrozku zostaje przekroczona na wysokości 1-2 m. Dlatego też młode i niskie rośliny, młode uprawy oraz zbyt wcześnie odsłonięte podrosty są najbardziej narażone na przymrozki miejscowe. Przymrozki te powstają z zasadzie podczas bezchmurnych nocy przed wschodem słońca. Towarzyszy im spokój w dolnych warstwach atmosfery, gdyż wiatr wyklucza pojawienie się przymrozku tego typu. Duże znaczenie ma występowanie w tym czasie chmur i mgły. W ciągu dnia zmniejszają one nasłonecznienie a w nocy utrudniają wypromieniowanie, czyli oziębianie się ziemi.

Szczególnie narażone na przymrozki bywają zasłonięte od wiatru zagłębienia terenu lub powierzchnie niedużych zrębów otoczonych wyższymi drzewostanami, tzw. zmrozowiska. Do takich miejsc spływa w bezchmurne i bezwietrzne noce oziębione powietrze najniższych warstw, przylegających do ziemi. Nie mogąc się wymieszać z cieplejszym powietrzem wyższych warstw, jako cięższe spływa po pochyłym terenie i gromadzi się w zmrozowiskach. Osłona zagłębienia zmrozowiskowego od wiatru utrudnia cyrkulację powietrza i przeszkadza wywiewaniu nagromadzonych mas zimnego powietrza. Zasięg zmrozowisk jest ograniczony zarówno w kierunku poziomym jak i pionowym. Najwyższy pionowy zasięg występuje w miesiącach wiosennych, natomiast w lecie zmniejsza się do nieznacznej wysokości. Najczęściej warstwa mroźnego powietrza nie przekracza wysokości 2 m. Gdy drzewa wyrosną ponad tę warstwę, przymrozki stają się dla nich mniej niebezpieczne. Drzewa niekiedy przystosowują się do niekorzystnych warunków wzrostu w płytkich zmrozowiskach. Przykładem może być świerk i jodła, które rozwijają pączki boczne wcześniej od szczytowego. Pączki te ulegają zmrożeniu, lecz pączek szczytowy, który rozwija się później, nie jest narażony na przemarznięcie. Stąd pochodzi charakterystyczny wygląd jodełki rosnącej na zmrozowisku, która od wczesnej młodości jest oczyszczona z bocznych gałązek nawet gdyby rosła pojedynczo. Dopiero po przekroczeniu krawędzi zmrozowiska, boczne gałęzie mogą się normalnie rozwijać.

Zmrozowiska mogą wystąpić również w gniazdach znajdujących się wśród drzewostanu. Gniazda powstałe w drzewostanie w sposób naturalny (wiatrołomy) lub sztuczny, stają się zmrozowiskami, jeżeli zimne, nagromadzone w nich powietrze nie ma możności odpływu. Sytuacja ta występuje, gdy gniazdo otoczone jest drzewostanem o brzegu zamkniętym czyli takim, na którym rosną drzewa z nisko osadzonymi koronami albo gęsty podrost lub podszyt. Niebezpieczeństwo wystąpienia przymrozku jest mniejsze przy brzegu otwartym, ponieważ możliwa jest wymiana zimnego powietrza, powstającego przez wypromieniowanie z powierzchni gniazda i spływającego ze sklepienia otaczającego drzewostanu, z powietrzem cieplejszym wewnątrz drzewostanu. Temperatura przyziemnej warstwy w gnieździe jest taka sama jak w starodrzewiu, dopóki stosunek średnicy gniazda do wysokości drzewostanu jest mniejszy od liczby 0,5. Z powiększaniem się gniazda, temperatura w południe szybko wzrasta w środku gniazda, później maleje w miarę dalszego jego powiększania się. Niebezpieczeństwo przymrozków rośnie z wielkością gniazda. Jest ono największe w środku gniazda, zmniejsza się ku jego brzegom. Temperatura spada o około 1 °C na każde 7 m odległości od brzegu starego drzewostanu. Na południowym brzegu gniazda jest chłodniej, niż na północnym brzegu drzewostanu. W praktyce przyjmuje się, że wystąpienie zmrozowisk jest rzadkim przypadkiem, jeżeli szerokość gniazda nie przekracza wysokości otaczającego drzewostanu.

Na stokach górskich przymrozki miejscowe mogą być niebezpieczne wtedy, gdy odpływ zimnego powietrza jest utrudniony. Możliwość wymieszania się powietrza chłodnego z cieplejszym wewnątrz drzewostanu nie dopuszcza do powstania dużego zagrożenia przymrozkiem. Późne przymrozki miejscowe mogą powstawać nad wszystkimi glebami, lecz najczęściej występują nad glebami torfowymi i bagiennymi, rzadziej nad glinami, a najrzadziej nad piaskami. Torfy i bagna są ośrodkami zmrozowisk, gdyż odznaczają się słabą pojemnością cieplną oraz zajmują najniższe miejsca w terenie. Gleby mokre, ciągle parując tracą przy tym ciepło, mają niską temperaturę i łatwo się oziębiają do zera stopni. Niebezpieczeństwo wystąpienia przymrozków zwiększają trawy porastające glebę, ponieważ źdźbła traw mają (w porównaniu z ich objętością) stosunkowo dużą powierzchnię wypromieniowania i dlatego powodują zawsze silny spadek temperatury. Gęste pokrywy traw są groźniejszymi ogniskami mrozu niż bagna.

Według stopnia wrażliwości na przymrozki można poszczególne gatunki uszeregować następująco:

  1. Drzewa bardzo wrażliwe: jesion, buk, dąb, robinia akacjowa, jodła.
  2. Drzewa mniej wrażliwe: klon, lipa, modrzew, świerk, jedlica.
  3. Drzewa odporne: brzoza, osika, olsza, wiąz, grab, wierzba, jarząb, sosna.

Odporność na przymrozki jest w dużym stopniu zależna od rasy i pochodzenia drzewa. U ras powstałych w okolicach, gdzie występują przymrozki rozwija się odporność jako cecha przystosowawcza do siedliska. Z powodu przeważającego wpływu światła na rośliny, wpływ ciepła zaznacza się mniej wyraźnie. Oddziaływanie ciepła wyraża się natomiast w takich skutkach jak, wzrost i rozwój oraz przyspieszenie lub zahamowanie procesów życiowych. Rośliny dla przejścia pełnego cyklu przemian wzrostowych rozwojowych wymagają nie tylko pewnych ilości ciepła, ale także odpowiedniego czasu oddziaływania warunków termicznych.

Wielkość przyrostu drewna jest wprost proporcjonalna do długości okresu wegetacyjnego. Przez okres wegetacyjny rozumie się zwykle część roku od rozwoju pączków do opadnięcia liści. W praktyce określa on długość pory roku, w której średnia, dzienna temperatura powietrza wynosi powyżej 5°C. Okres wegetacyjny waha się na terenie Polski od 185 dni do 225 dni, przy czym najdłużej trwa on w dolinie Odry i w rejonie Tarnowa (powyżej 220 dni) a najkrócej na Pojezierzu Mazurskim (poniżej 200 dni) i w górach (poniżej 190 dni). Przybliżone pojęcie o ustosunkowaniu się drzew do ciepła daje ich rozmieszczenie geograficzne, na które wymagania cieplne mają niewątpliwy wpływ. Gdyby tak nie było, nie istniałyby w ogóle zasięgi drzew.

Uwzględniając odmienność klimatu nizinnego i górskiego, można wymagania cieplne drzew przedstawić według następującej skali, w kolejności malejących wymagań w każdym szeregu.

W warunkach klimatu nizin:

W warunkach klimatu podgórskiego i górskiego:

  • drzewa o dużych wymaganiach: olsza czarna, grab, dąb szypułkowy, sosna;
  • drzewa o średnich wymaganiach: olsza szara, jesion, lipa drobnolistna, lipa szerokolistna, brzoza brodawkowata, wiąz górski, klon zwyczajny, jodła, buk, osika, jawor;
  • drzewa o małych wymaganiach: modrzew europejski, limba, świerk, jarząb pospolity.

Do hodowli gatunku, mającego duży zasięg geograficzny, nie wystarcza znajomość tylko ogólnych wymagań cieplnych. Wówczas należy uwzględniać także różnice w wymogach różnych ekotypów (ogół populacji jednego gatunku drzewa, zajmujący pewien obszar). Niedocenianie tych różnic kończy się zwykle niepowodzeniem. Ekotypów powstałych w ciepłym klimacie nie można przenosić do klimatu zimnego, ponieważ przyzwyczajone do dłuższego okresu wzrostu nie są odporne na działanie niskich temperatur, a ich pędy nie mogą w nowych warunkach dostatecznie zdrewnieć na zimę. Dlatego też w gospodarstwie leśnym ogromne znaczenie ma sprawa pochodzenia nasion drzew leśnych.

W gospodarstwie leśnym powinno się zawsze zwracać uwagę na wymagania cieplne drzew i ich wrażliwość na przymrozki. Z wymaganiami cieplnymi trzeba się koniecznie liczyć przy odnowieniu lasu. Przy uprawie drzew należy dobierać najwłaściwsze dla danego gatunku mikrosiedlisko, biorąc pod uwagę lokalne ukształtowanie terenu, ekspozycję, zmrozowiska itd. Przy odnawianiu drzewostanów na zrębach zupełnych powinien być brany pod uwagę stosunek powierzchni zrębu chronionej przez ścianę drzewostanu do pozostałej powierzchni zrębu, która jest pozbawiona tej ochrony. Chroniony przez ścianę drzewostanu pas zrębu ma szerokość 0,5-1,0 wysokości drzew. Warunki termiczne na pasie są zbliżone do panujących w lesie. Na nim należałoby wykorzystywać gatunki bardzo wrażliwe na działanie skrajnych temperatur (jodła, buk, jesion), natomiast dalej, na powierzchni odkrytej, można wprowadzać drzewa mniej wrażliwe i odporne na skrajne temperatury (sosna, modrzew, brzoza). Jeżeli na powierzchni nie chronionej mają być uprawiane oprócz drzew odpornych na przymrozki i silną insolację również gatunki wrażliwe, wówczas należy im stworzyć przejściową osłonę przez pozostawienie „cienników”, niższych drzew z drzewostanu podrzędnego, przedrostów i krzewów lub przez założenie przedplonu.

Dla odnowienia naturalnego pod okapem, znaczenie ekologiczne ma tylko temperatura powietrza przylegającego bezpośrednio do gleby. Przebieg temperatury powietrza w przyziemnej warstwie kształtuje się korzystnie dla rozwoju odnowień. Młode rośliny drzewiaste rosną w klimacie nieco chłodniejszym, lecz bardziej wyrównanym i łagodniejszym niż drzewostan macierzysty. Młodym drzewkom rosnącym pod osłoną starszego drzewostanu z reguły nie szkodzą temperatury zimowe poniżej zera. Szkodliwość przymrozków zależy od wielkości spadku temperatury, stanu rozwoju drzewek, stopnia zwarcia koron itd. Najczęściej jednak sklepienie koron powstrzymuje w nocy wypromieniowanie z młodych drzewek co znacznie zmniejsza lub usuwa niebezpieczeństwo przymrozków. Szkody w odnowieniach naturalnych idą w parze z silnym wyschnięciem gleby. W naturalnym odnowieniu lasu metodą cięć częściowych uprzątnięcie resztek starodrzewiu i odsłonięcie podrostu powinno nastąpić w odpowiednim czasie, jednak nie wcześniej aż podrost będzie uodporniony na późne przymrozki i osłona nad nim stanie się zbędna. Orientacyjnym wskaźnikiem nadejścia tego momentu jest wysokość podrostu około 0,5 do 1,0 m.

Zwiększony wskutek trzebieży dopływ światła do różnych warstw atmosfery wewnątrz drzewostanu sprowadza odpowiednie zmiany w stosunkach cieplnych. W drzewostanach poddawanych trzebieży temperatura warstwy przyziemnej powietrza jest wyższa niż w drzewostanach pozostawionych bez trzebieży. Zmiany temperatury w przyziemnej warstwie powietrza pozostają w ścisłym związku ze zmianami zachodzącymi w glebie leśnej, a te z kolei wraz z oddziaływaniem zmienionego mikroklimatu w określony sposób wpływają na stosunki przyrostowe. Trzebież w litych drzewostanach świerkowych przyczynia się do lepszej mineralizacji ściółki, zapobiega gromadzeniu się próchnicy nadkładowej itd., a tym samym wpływa dodatnio na wzrost drzew.

Podczas wykonywania cięć odsłaniających i uprzątających należy unikać tworzenia się zmrozowisk, które mogą powstać gdy:

  1. wielkość leżących w drzewostanie powierzchni odnowieniowych przekracza podwójną wysokość drzew,
  2. dokonuje się usuwania drzewostanu od góry ku dołowi, szczególnie na tarasach przebiegających w poprzek stoku,
  3. odnowienie ma miejsce w nieckach i innych zagłębieniach terenu.

Uwzględnianie czynnika temperatury w praktyce leśnej znajduje swój wyraz w stosowaniu różnych środków ochronnych, głównie przed przymrozkami. Przymrozki adwekcyjne przyniesione przez wiatr zalewają cały teren. Powodują zmrożenie młodych części roślin na dużych powierzchniach, niezależnie od ukształtowania terenu i wieku drzewostanu. Przeciwko tym przymrozkom nie ma skutecznych środków, które można by stosować na większą skalę. W praktyce można niebezpieczeństwo tych przymrozków zmniejszyć przez przykrywanie roślin w szkółkach, wysiew nasion w takim czasie, aby wschodziły po terminie nawrotu przymrozku, utrzymywanie ochronnych pasów przeciwwietrznych na północnych i wschodnich brzegach drzewostanów itp. W przypadku przymrozków radiacyjnych zabiegi hodowlane mają na celu zmniejszenie wypromieniowanie ciepła oraz umożliwienie odpływu zimnego powietrza ze zmrozowiska i wymieszanie go z powietrzem cieplejszym.

Można zastosować tu następujące środki:

  1. szybkie pokrycie przedplonem (brzoza, sosna, modrzew) zagrożonych przymrozkami otwartych i dużych przestrzeni celem wykorzystania osłony przedplonu do późniejszego wprowadzenia gatunków wrażliwych na przymrozki;
  2. osłanianie grządek w szkółkach leśnych kratami, matami, chrustem itp.;
  3. umożliwienie odpływu zimnego powietrza z miejscowych zmrozowisk przez przecięcie odpowiednich linii w drzewostanach otaczających zmrozowiska, przez obcięcie dolnych gałęzi drzew do wysokości około 3 m, przez usunięcie istniejącego podrostu lub podszytu; z miejsc podmokłych należy odprowadzić nadmiar wody za pomocą rowów, którymi odpływać będzie zimne powietrze.
k/klimatyczne-czynniki-siedliska-temperatura-powietrza.txt · ostatnio zmienione: 2013/09/15 12:40 (edycja zewnętrzna)