Влажность и ветер

Расшифровывая гигрометрические и термометрические данные, характеризующие микроклимат середины поля, обнаруживаешь, что они в корне отличаются от тех, что характеризуют обстановку в лесу. В лесу гораздо теплее, чем среди полевых культур, выше здесь и показания гигрометра. Это и не удивительно: во-первых, масса растительности удерживает тепло земли, а во-вторых, сами листья и ветви являются источниками сильного теплового излучения. То же и с влажностью: растительный покров ограничивает потерю воды почвой, а сильнейшая транспирация* растений увеличивает содержание воды в воздухе. Так, Штокер зарегистрировал днем 18 июля на лугу под Фрибургом влажность 57 % на высоте одного метра над поверхностью почвы, 78% на высоте 13 сантиметров между листьями клевера и 96% на высоте двух сантиметров от земли в траве. Но кривая этого резкого изменения гигрометрического показателя не сходна с кривой изменения показателей температуры. Дело в том, что тепловые слои в течение суток меняются местами. Почва днем отдает тепло воздуху, а ночью получает его из воздуха. И тем не менее сами показатели изменений примерно одинаковы и ночью и днем.

Почва, покрытая растительностью, испаряет влагу в два раза, а иногда, правда на короткое время, и в 8 раз интенсивнее, чем голая земля. Вся эта масса водяных паров задерживается тем сильнее, чем гуще растительность. Фитцер наглядно показал это на пшеничном поле, где густота стояния растений на разных участках была различной (табл. 7).

Таблица 7. Удержание влаги культурами при разной густоте растений

Гигрометрические записи, произведенные на поверхности растений, чрезвычайно неровны, так как влажный воздух поднимается "порывами" с внутренней части поля и смешивается с наружным воздухом. Однако влажность никогда не достигает предела насыщения. Правда, Венгер однажды после дождя отметил между растениями влажность 98%, но, по-видимому, это был наивысший из когда-либо наблюдавшихся пределов. Ведь как только начинается транспирация, испаряющая поверхность охлаждается, и тем самым автоматически снижается интенсивность процесса.

В очень сухих и очень жарких зонах основное значение для микроклимата имеет тепловой фактор. Распределение влаги меняется: на подступах к пустыне среди листьев растений влажность не выше, а иногда даже ниже, чем снаружи. Штокер объясняет это тем, что солнце слишком перегревает растения, а очень сухой ветер пустыни уносит последние следы влаги. К сожалению, число измерений, сделанных в сухом и жарком климате, невелико. На неорошаемом просяном поле влажность несколько выше у почвы; много выше она на плантации сахарного тростника, что вполне естественно, ведь плантация орошается. Ночью эти различия между показателями влажности, как правило, сглаживаются.

Микрогигрометр Гойо для измерения влажности в микросредах. Подвижные части обозначены тонким контуром, неподвижные - толстым (по Шовену, 1957). Подвижная часть представляет собой спираль из металлизированной с одной стороны бумаги, которая расширяется в зависимости от степени влажности. Ее движения регулируются стальной спиральной пружиной (вверху, в утолщенной части). На рисунке видна трубка, защищающая бумажную спираль. Во время измерений трубка снимается

Полив оказывает удивительно устойчивое влияние на влажность поля (Траппенберг, 1932). Если летним утром провести на табачной плантации дождевание, соответствующее 2-3 миллиметрам осадков, то этого будет достаточно, чтобы влажность оставалась весь день заметно повышенной; причем длительный, но незначительный по интенсивности (2 миллиметра в час) полив эффективнее, чем краткий и интенсивный (30 миллиметров в час). При обильном поливе табачной плантации все крайние показатели, в том числе и термические, снижаются. Конечно, все это неизбежно должно сказываться та насекомых, и Лепуэнт (1964), проводя искусственное дождевание хвойных пород - можжевельника, кипариса, тиса, - доказал это. В засушливый период после полива с особой отчетливостью наблюдается стремительный рост численности фауны, то же бывает и после дождя. Любопытно, что этот подъем кривой роста численности фауны происходит на можжевельнике лишь по прошествии 24 часов. Лепуэнт предполагает, что полив обращает в бегство насекомых, плохо переносящих повышенную влажность, а затем интенсивное испарение привлекает влаголюбивых насекомых с соседних участков.

В смешанном лесу (дуб и молодой бук) скорость ветра быстро увеличивается по направлению к вершинам деревьев. Эффект усиливается, когда листья на деревьях полностью распускаются (по Гейгеру и Аманну)

Стебли растений весьма энергично тормозят ветер, и в большинстве случаев именно этим объясняется сохранение высоких температурных и гигрометрических показателей на возделываемых полях или на участках с низкорослой растительностью. Штокер, регистрировавший коэффициенты торможения ветра (табл. 8) внутри кустов мелкого вереска (Calluna), пришел к выводу, что невысокие растения, если их много и они растут одно подле другого, никогда не испытывают действия ветра, скорость которого превышает 1 метр в секунду, чаще же всего скорость ветра бывает не более 0,1 метра в секунду. Впрочем, как и следовало ожидать, эффект торможения различен в зависимости от вида растения. Это показали данные Крентце, сведенные в таблицу 9.

Таблица 8. Эффект торможения ветра в зарослях 'мелкого вереска'

Таблица 9. Эффект торможения ветра в зависимости от вида растений

Но на биоклимат влияют и факторы, которые почти никогда не учитываются биологами, это факторы электрические. Из поколения в поколение энтомологи пользовались для измерений на местности термометром, иногда психрометром, измерения суммарной солнечной радиации делались лишь в исключительных случаях, и никому в голову не приходило определять ионизацию или падение электрического потенциала атмосферы. А между тем речь идет о явлениях, не более и не менее загадочных, чем изменения температуры, и есть все основания полагать, что они воздействуют на насекомых. Эдварде отмечает, например, что ионизация воздуха влияет на полет синей мухи. С повышением количества ионов активность синей мухи сначала усиливается, а затем снова возвращается к норме даже тогда, когда насекомые продолжают подвергаться действию ионов (но только ионов положительных, с отрицательными такого эффекта получить нельзя). У тли Myzus persicae (Гэн, 1960) увеличение числа отрицательных ионов или значительное уменьшение положительных влияет на линьку. Кстати, не нужно забывать, что на ионизацию в той или иной степени влияет ветер. Фен (теплый и сухой ветер, характерный для некоторых мест в Альпах), например, вызывает у насекомых ряд физиологических расстройств. И как раз фен богат положительными ионами. Следует отметить, что чувствительность насекомых к электрическим факторам повышается из-за того, что они сами заряжаются во время полета. Эдварде использовал это явление для создания оригинального метода измерения активности полета: насекомые, находящиеся в металлической клетке, соединенной с землей, накапливают при полете положительный заряд, способный воздействовать на антенну установленного в центре клетки электрометра; число и амплитуда отклонений стрелки прибора позволяют измерить активность полета.

До сих пор совершенно не принимался во внимание градиент потенциала. А между тем все знают, как быстро падает атмосферный потенциал на высоте нескольких метров над поверхностью земли. Возможно ли, чтобы этот фактор, влияющий на растения (как установил физик Влес), никак не сказывался на насекомых? Ответ на этот вопрос был дан Эдвардсом. Он показал, что активность полета плодовых мушек временно снижается, если внезапно подвергнуть их действию градиента потенциала в 10-60 вольт на сантиметр. Период сниженной активности можно продлить, если каждые пять минут менять полярность поля; при тех же обстоятельствах снижение активности синей мухи более кратковременно и требует гораздо большего градиента.

Влияние градиента потенциала на численность насекомых показал Лепуэнт (1964), поставив в природных условиях своеобразный опыт. Он покрывал куст можжевельника цилиндром Фарадея и, то присоединяя его к земле, то отключая, подсчитывал количество насекомых, которые находили убежище в листве. Когда цилиндр присоединяли к земле, градиент потенциала под ним становился равным нулю и фауна на можжевельнике увеличивалась более чем втрое. Увеличение происходило быстро и сразу вслед за присоединением. Панцирные клещи особенно чувствительны к градиенту потенциала, а пауки почти безразличны.

Состав воздуха в толще растительного покрова необязательно тот же, что и на открытом месте. Тонциг уже в 1951 году сравнивал воздух на высоте 40 метров над обнаженной почвой с воздухом на полях - пшеничном и клеверном. В атмосфере возделываемых полей содержание углекислого газа доходит до минимума к середине дня, а до максимума - между 12 часами ночи и 6 часами утра. При 28° фотосинтез протекает очень активно, процент углекислого газа сильно понижается, но при еще более высоких температурах дыхание становится активнее, а усвоение углекислого газа замедляется, и содержание его может резко повыситься. На свекловичном поле, которое исследовал Рейно (1954), содержание углекислого газа сохранялось примерно на уровне 0,03% с рядом быстрых повышений после полуночи; чем вызваны эти скачки, пока не выяснено.