Растение и микроклимат

С точки зрения биоклиматолога следует учитывать свойства каждого отдельного растения, а главное - его участков, представляющих особый интерес, например листьев. Одна часть солнечных лучей, падающих на лист, отражается, другая поглощается и тем самым повышает температуру листа, наконец, третья, самая малая, проходит сквозь лист.

Отражение лучей зависит от длины их волн. Ультрафиолетовые лучи поглощаются почти целиком; из видимого участка спектра отражается только одна пятая, во всяком случае не больше одной четвертой части. Зато инфракрасные лучи отражаются в большей своей части. Конечно, все это приводит к нагреванию, тем более что растение поглощает значительную часть наиболее богатых энергией солнечных лучей. Коэффициент "проницаемости листьев" для коротковолновых солнечных лучей невысок. Для видимого участка спектра он колеблется от 5 до 20%, достигая максимума в желтой и зеленой частях спектра, но самая большая проницаемость приходится на инфракрасные лучи, хотя и они в значительной мере, чуть ли не наполовину, отражаются. Гейгер об этом так сказал: "Если бы наш глаз видел инфракрасные лучи, сень лесов казалась бы нам не зеленой, а инфракрасной".

В силу таких особых свойств, проявляющихся по отношению к солнечным лучам и к испарению (для испарения одного грамма воды при разной температуре требуется от 570 до 600 калорий), температура у растений не та, что у окружающего их воздуха. Днем они теплее его, ночью - холоднее. Но при сильной облачности или тогда, когда растения полностью затенены, их температура приближается к температуре воздуха. В дальнейших исследованиях с помощью термопар стало возможным измерять температуру поверхности листа. Она, естественно, зависит от положения листа относительно лучей, а также от вида растения; обычно это средняя величина между температурами почвы и окружающего воздуха. Губер вывел совершенно поразительные кривые, из которых явствует, что толстые мясистые листья Echinocactus по температуре приближаются к почве, а более тонкие листья Lactuca - к воздуху.

Трава на лугу (сплошная линия) избирательно отражает свет в зависимости от длины его волны; 'мертвая' поверхность, такая, как поверхность бетона (пунктирная линия), отражает его более ровно (по Заубереру)

Вагонер и Шоу (1952) исследовали температуру листьев картофеля и томата. На солнце она оказывается на 3-8° выше температуры окружающего воздуха, а в тени - на 0,8° ниже. Кроме того, даже в температуре одних и тех же листьев в зависимости от того, как они расположены, параллельно или перпендикулярно по отношению к солнечным лучам, обнаружена разница в 3°.

Понятно, что это следует учитывать при изучении, например, минирующих насекомых: вся жизнь их проходит даже не просто внутри листа, а внутри одного какого-нибудь его слоя, например в палисадной ткани. Разность между температурами воздуха и растений может доходить в мясистых листьях до 11°, а в листьях магнолии - до еще больших пределов. Такие высокие температуры, как 56°, были зарегистрированы на поверхности листьев и внутри них! Как далек этот микромир от нашего мира! А ведь именно в нем и живет масса насекомых, хотя бы, к примеру, тли.

Говоря о влиянии излучения на температуру тела насекомых, не нужно забывать, что речь идет о животных с изменчивой температурой, у которых способность к терморегуляции либо ничтожна, либо вовсе отсутствует. Следовательно, они по-разному реагируют на излучение в зависимости от размеров, образа жизни, формы и цвета (табл. 1).

Таблица 1. Влияние излучения на температуру различных насекомых (по Мацеку Фиалла, при 32° по зачерненному термометру)

У гусениц крапивницы температура тела может повыситься на солнце до 39,9° при температуре воздуха не выше 15,6°. Зато ночью или в тени температура их тела, как и у бабочек, приближается к температуре воздуха. В полете крапивница подвергается двойному нагреванию: изнутри - от работы мышц, приводящих в движение крылья, и извне - от солнечных лучей; поэтому-то ее и можно встретить в горах Кавказа на высоте 4000 метров, где температура воздуха не поднимается выше 0°. Но есть мелкие виды, вроде Erebia aethiops, не способные на такие рекорды: из-за относительно большей поверхности тела они теряют больше тепла и, стало быть, должны больше получать его от солнечных лучей; движение мышц само по себе не может в нужных пределах повысить температуру их тела.

Поперечный разрез долины, показывающий циркуляцию воздуха в течение дня. Склоны долины прогреваются и нагревают соприкасающийся с ними слой воздуха, который стремится подняться вверх. Одновременно холодный воздух стекает в глубь долины и образует воздушное 'озеро' (по Вагнеру)

Колебания температуры в лесу всегда меньше, чем в открытом поле; это особенно заметно в летние месяцы. В старом лиственном лесу они проявляются четче, чем в хвойном, причем под широколиственными деревьями - в большей степени, чем под узколиственными (по Мюттриху)

То, что на первый взгляд кажется мелочью, может довольно существенно влиять на распределение температур. Известно, например, что холодный воздух тяжелее теплого. На этом явлении основан полет воздушного шара, наполненного подогретым воздухом. Но, подобно воде, холодный воздух струится по склонам и застаивается у препятствий. То же, только в более мелком масштабе, происходит и в растениях. Так, Ульрих и Мад обнаружили капельку холодного воздуха внутри листа кактуса, приподнятые края которого образуют впадину. Можно было бы привести еще немало подобных фактов. У многих растений встречаются органы с глубокими, открытыми сверху впадинами, в которых также должен собираться холодный воздух, создавая для животных, находящих в них приют, "микроответвление их микромира".