Для роста и развития древесные растения требуют определенного количества тепла, т. е. теплового режима, под которым понимают распределение температуры в пространстве (атмосфера, почва, водоем) и непрерывные ее изменения во времени. Без положительной температуры не происходит прорастания семян. Между тем тепловые условия для роста и развития растительности на земном шаре весьма разнообразны и изменчивы. Температура воздуха и почвы постоянно меняется. Она изменяется не только в течение года, но и в течение суток, часов.
Требования растений к теплу также разнообразны и изменчивы, как и тепловые условия на земле. Поэтому тепло как экологический фактор определяет условия произрастания леса. Тепловые условия оказывают влияние как на лес в целом, так и на его отдельные компоненты, особенно древостой. Деревья и кустарники растут и развиваются при температуре выше нуля. Деятельность корней древесных растений начинается при температуре почвы выше 5 °С, фотосинтез происходит при температуре от 0 до 40.. .50 °С, достигая оптимума при 30..35 °С. Прорастание семян, цветение и созревание происходят для каждой породы при определенной положительной температуре. Холодная погода задерживает цветение, созревание плодов, а иногда и полностью приводит к гибели урожая.
Тепло тесно связано с другими климатическими факторами и прежде всего со светом. В пасмурную погоду, далее летом, количество солнечной радиации проникает на поверхность почвы значительно меньше и как следствие наблюдается значительное похолодание. Тепло также связано и с другими факторами, особенно с атмосферными осадками. Увеличение количества выпадающих осадков в вегетационный период, как правило, приводит к снижению температуры. Лес получает тепло, кроме того, из глубоких слоев атмосферы, в процессе образования подстилки, разложения и гниения древесины и т. п. Вместе с тем лес отдает тепло стволами деревьев, кронами, в процессе фотосинтеза, транспирации.
Рост и развитие древесных растений в умеренных широтах тесно связаны с вегетационным периодом. Его продолжительность зависит от природных условий, географической широты, климата, почвы. Все породы по требовательности к теплу разделяются в основном на две группы: теплолюбивые и холодостойкие, способные переносить в течение длительного времени низкие положительные температуры (от 1 до 10 °С). От холодостойкости следует отличать морозоустойчивость, под которой понимают их устойчивость к действию отрицательных температур. Морозостойкие деревья как правило являются холодостойкими. Потребность в тепле условно может быть установлена по внешнему виду дерева.
К теплолюбивым породам относят каштан, дуб, грецкий орех, белую акацию, а к холодостойким — березу, осину, ольху, лиственницу, сосну и др. На рост и развитие древесных растений оказывает влияние крайне низкие и высокие температуры воздуха. Различают поздние весенние и ранние осенние заморозки, т. е. пониженные температуры воздуха и поверхности почвы ниже О °С ночью при положительной суточной температуре. Эти заморозки приносят самый большой вред молодым деревьям в начале осени приводит к погибанию молодых побегов. Обычно температура воздуха при таких заморозках понижается до - 3 ...- 5 °С. Главный побег повреждается, образуется многовершинность, и качество древесины снижается.
Очень чувствительны к заморозкам ясень, бук, дуб, более устойчивы — осина, ольха, рябина, береза, сосна, лиственница. Вредное влияние низких температур в тайге проявляется и в выжимании всходов и самосева из почвы на сырых суглинистых и глинистых почвенных разностях. Это происходит осенью, зимой или весной вследствие того, что вода, замерзая в почве, образует кристаллы льда, которые постепенно утолщаясь, выжимают корни растений на поверхность земли.
Морозобойные трещины чаще всего наблюдаются у деревьев с малоэластичной корой, например у дуба. В трещинах поселяются вредные насекомые, попадают споры грибов-дереворазрушителей и выход деловой древесины резко снижается. В малоснежные зимы при длительных морозах и температуре ниже - 40 °С хвоя у взрослых деревьев ели краснеет, осыпается и они погибают.
Другую опасность для деревьев составляют крайние высокие температуры воздуха, которые приводят к двум распространенным повреждениям: ожогу коры и опалу шейки корня. При ожоге коры при температуре воздуха выше 53...54 °С погибают клетки камбия. От этого повреждения обычно страдают взрослые деревья с гладкой, темноватой корой (дуб, ель) в тот период, когда они внезапно открываются полному свету. Это температурное повреждение способствует заражению дерева грибными болезнями и как следствие - снижению выхода деловой древесины.
Лес влияет на температуру воздуха по-разному в зависимости от лесоводственных свойств деревьев, основных показателей древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова. Чистый древостой, состоящие из теневыносливых деревьев, значительно понижают температуру летом под их пологом. Примесь к ели березы снижает разницу, в температуре, что связанно с составом древостоя, с облиствением и охвоением. С увеличением полноты, сомкнутости и густоты древостоев разница в температурах в лесу и на открытом пространстве увеличивается. При наличии густого подлеска, подроста, живого напочвенного покрова температура воздуха и почвы в лесу также понижается. В итоге лес, затеняя почву, уменьшает приток тепла в период жаркой сухой погоды. Он предохраняет почву от излучения тепла, способствует его сохранению, уменьшает амплитуды крайне высоких и низких температур. В лесу почва промерзает на меньшую глубину, так как он затрудняет линейное перемешивание воздуха и тем самым уменьшает отдачу тепла почвой. Не промерзшая почва впитывает в себя талые воды, более влагоемка, что играет огромную роль для регулирования поступления воды в реки, т. е. предотвращает и смягчает наводнения.
Контрольные вопросы
1. Тепло как экологический фактор.
2. Влияние на лес высоких температур. Опал шейки всходов, ожог коры, суховей.
3. Влияние леса на температуру.
4. Суточные колебания температур в лесу и поле.