ВПЛИВ ВІТРУ НА РОСЛИНИ І ЇХ УГРУПОВАННЯ

Повітряні маси, що формують атмосферу Землі, знаходяться у постійному русі, спричиненому відмінностями у температурі, тиску тощо.

Вітер – це горизонтальне переміщення повітряних мас вздовж земної поверхні.

При цьому відбувається перемішування газів у атмосфері і посилюється газообмін в грунті. З одного боку, вітер прискорює випаровування води, з другого, приносить вологу. Наприклад, на пустельному плато Ордос (Центральна Азія) клімат різкоконтинентальний, аридний. Але в період з червня по вересень тут випадають сильні дощі, які приносять теплі і вологі мусонні вітри. Завдяки цьому у рослин з'являються умови для виживання. Вплив вітру на рослини може бути прямим або опосередкований.

Під прямою дією вітру розуміють, в основному, механічний вплив:

• • вітровал – звалювання дерев з корінням;
• • бурелом – ламання стовбурів дерев.

В першу чергу від вітровалу страждають ті деревні породи, які мають поверхневу кореневу систему, та ті, які в даних екологічних умовах не можуть сформувати глибинну кореневу систему. До першої групи відносяться ялина, береза, бук, а до другої – сосна на заболочених ділянках. Дуже потерпають від вітру поодинокі дерева на вирубках, які залишають на насіння для заліснення відкритих місць. Відомі випадки на Поліссі України, коли бурелому піддаються сотні гектарів соснових насаджень. Стійкі до вітру дуб звичайний (Quercus robur), сосна сибірська, секвоя (Sequqia), евкаліпт. Вони формують потужну кореневу систему. До речі, під дією вітру дерева сильно розкачуються, що часто призводить до розриву коренів і, як наслідок, всихання дерева. Особливо це небезпечно тоді, коли пориви вітру співпадають з амплітудою коливання дерев. Недостатньо сильні вітри можуть обламувати гілки, обривати листя і квіти. Механічні пошкодження рослин значно посилюються у випадку, коли вітер несе дрібні частинки піску та снігу. Вітряно- піщані потоки б'ють листки і пагони, оббивають кору дерев. Особливо потерпають від цього явища ті рослини, які мають широкі листки та малопотужну кору. Вітряні потоки снігу в Арктиці та на високогір'ях повністю знищують ті частини рослин, що не сховані під снігом. Тому в цих умовах формуються фітоценози з низьких форм і видів рослин. На території каменистої пустелі Окулен, яка розташована на захід від озера Іссик-Куль, постійно дмуть вітри з заходу на схід. Всю суху глинисту площу пустелі вкривають дрібні камені. Більша частина рослин, яка тут зростає, схована за камінням з підвітряної сторони. Висота рослин, як правило, не перевищує розмірів каміння. Якщо ж за каменем зростає декілька рослин, то частіше вони розташовані в одну лінію від нього, а висота кожного наступного менша від попереднього.

Вітер може не лише спричиняти механічні пошкодження дерев, але і змінювати їх будову. Вітри, що постійно дмуть в одному напрямі, викликають різні деформації у дерев (рис. 8.1):

• • ексцентричний (нерівномірний) приріст стовбурної деревини;
• • нахил стовбура під тиском вітру;
• • однобокі (прапороподібні) крони.

Рис. 8.1. Зміна форми крони дерев під дією постійних вітрів, що дмуть в одному напрямі

Такі явища спостерігаються у дерев, що зростають на морських узбережжях і на гірських вершинах, а також у рослин тундри, пустель і степів. У 50-ті роки минулого століття на Кримських яйлах проводилися досить широкі роботи із їх заліснення. Однак, значних позитивних результатів не було досягнуто. Однією з причин були сильні вітри, які, з одного боку, впливали на фізіологічні процеси, що проходили у рослинах; з другого – дуже сильно деформували крону. Як наслідок, частина насаджень загинула, частина виросли низькоповнотними та низькорослими.

Вітер здатний впливати і на фізіологічні процеси у рослин. Він відносить пари транспіраційної вологи від поверхні листків, приносить більш сухе повітря і збільшує інтенсивність транспірації. Це, в свою чергу, посилює поглинання поживних речовин і води з грунту. Вітер приносить до рослин більшу кількість вуглекислого газу, але процес асиміляції його не збільшується, оскільки досить сильно збільшується транспірація. Тому відбувається обезводнення рослин і навіть загибель від висихання. Навіть такі стійкі до засухи рослини пустель, як саксаули та інші, знижують приріст пагонів в умовах постійних вітрів у 2 – 3 рази.

Опосередкований вплив вітру на рослини проявляється через видування ґрунту з під коріння, засипанням рослин піском, шмагання рослин пагонами інших видів. Дуже велика роль вітру у формуванні снігового покриву, що, в кінцевому результаті, визначає мозаїчне розміщення рослинності. Це дуже чітко простежується в екстремальних умовах високогір'я та тундри, для яких характерні урагани зі швидкістю вітру 15-30 м/сек., а іноді і до 60 м/сек. Але, навіть, у рівнинних умовах, при наявності вираженого мезо- і мікрорельєфу, не лише потужність снігового покриву взимку залежить від переважаючих вітрів, але і склад та продуктивність рослинних угруповань влітку пов'язана з розою вітрів.

Позитивна роль вітру у житті рослин полягає у тому, що він переносить на значні відстані пилок, насіння та інші діаспори.

Анемофілія (від грецьк. anemos – вітер та phileo – дружба, любов, схильність) – пристосування рослин до запилення за допомогою вітру.

Анемохорія (від грецьк. анемо... та choreo – пересуваюся, розповсюджуюсь, йду вперед) – перенесення діаспор повітряними течіями.

Діаспора (від грецьк. diaspora – розсіювання, розкидання) – частинка різної морфологічної природи, яка відділяється природним шляхом від материнської рослини і служить для розмноження і розселення. Розрізняють вегетативні (клубні, цибулини, бруньки тощо) та генеративні (спори, насіння, плоди тощо) діаспори.

Рослини, які запилюються вітром, називаються анемофітами. Рослини, у яких за допомогою вітру поширюються насіння, плоди та інші діаспори, називаються анемохорами.

Вітрозапильними є голонасінні та близько 10% покритонасінних (чисельні деревні види, майже всі злаки, осокові, хміль, конопля тощо). Анемофіти частіше зустрічаються там, де мало комах – в тундрі, на високогір'ї тощо. Вони мають певні пристосування для полегшення переносу пилку:

• рання поява квітів до появи листя (листки не перешкоджають руху

пилку);

• • спеціальна форма суцвіть;
• • повітряні мішечки на пилку тощо.

Завдяки вітру та наявності спеціальних пристосувань пилок переноситься на десятки і сотні кілометрів. Але переміщення на великі віддалі не завжди призводить до запліднення, оскільки пилок досить часто всихає і втрачає здатність до запліднення, або взагалі не потрапляє на квітку.

Вітер розповсюджує на значні віддалі плоди різних покритонасінних рослин. Як правило, це сухі плоди. Всім відомі пристосування насіння кульбаби лікарської (Taraxacum officinale) та різних видів тополь (Populus). Вони легко підхоплюються вітром і переносяться на значні віддалі. Деякі рослини мають крилатки – що збільшують їх парусність. Це клени, щавель тощо. Аналогічні за призначенням пристосування у вигляді плівок має також насіння сосни і ялини (рис. 8.2). Зазвичай, у такий спосіб плоди і насіння переноситься недалеко, на десятки метрів від рослини (табл. 8.1). Але поступово, від одного покоління до наступного, рослини у такий спосіб захоплюють все нові і нові площі. Крім того, вітер переносить спори лишайників, мохів, папороті, хвощів та плаунів.

Рис. 8.2. Сосна звичайна

а – частина пагона

б – молодий макростробіл

г – зрілий макростробіл

д – насіння

з,в – однорічний макростробіл мікростробілами,

Таблиця 8.1

Розповсюдження насіння деревних порід від стіни лісу (% від кількості насіння під деревом)

У степах і пустелях існує невелика група рослин, які називають “перекоти-поле” (качим, кермек). Завдяки своєрідному утворенню пагонів, рослина на час дозрівання насіння набуває кулеподібної форми. Вона висихає, відокремлюється і переноситься вітром по поверхні грунту на великі відстані. На своєму шляху рослина поступово втрачає насіння. Яскравим прикладом ролі вітру у виникненні та розвитку фітоценозів може бути історія заселення острова Кракатау в Індонезії. У 1885 р. тут відбулося виверження вулкану, внаслідок чого були знищені всі живі організми. Найближчий заселений острів від Кракатау знаходився на віддалі 37 км. Вже через три роки на острові зростало 15 видів рослин, через 25 років – 28 видів. Ботанічний аналіз утвореного фітоценозу показав, що всі папороті, мохи та більша кількість квіткових рослин відносились до анемохорів. Лише незначна кількість видів була занесена птахами.

Рослинні угрупування не лише знаходяться під впливом вітру, але і самі впливають на його напрям і швидкість. Особливий велику роль у перерозподілі руху повітряних мас відіграє ліс. В його гущі значно слабше проявляється дія вітру, чим ліс густіший, чим більша горизонтальна та вертикальна зімкнутість крон, тим слабкіше переміщуються маси повітря. Повітряні потоки обтікають такі щільні непродувні угрупування зверху, майже не проникаючи в середину. При ажурному розміщенні крон, повітряні потоки проходять під намет деревних порід, змінюють повітря у фітоценозі, але їх швидкість значно зменшується. Таким чином, незалежно від особливостей лісів, під наметом деревних порід створюється своєрідний вітровий мікроклімат. Дослідження свідчать, що найменша швидкість повітряних мас у нижніх горизонтах фітоценозу (табл. 8.2).

Ліси, різні за складом і зімкнутістю крон, неоднаково впливають на вітер. Особливо швидко знижують швидкість густі ялинові насадження. Вже на віддалі 40 м від краю лісу, за результатами досліджень О. О. Молчанова, швидкість вітру в ялинниках складає всього 1 – 1,5 % від його швидкості у полі. В листяних насадженнях на всіх висотних рівнях вплив лісу на вітер залежить від ступеня розвитку листя протягом вегетаційного періоду. Зі збільшенням об'єму листового апарату вплив на вітер також збільшується.

Таблиця 8.2

Швидкість вітру в діброві в залежності від висоти над поверхнею грунту

(за О. О. Молчановим, 1964)

Примітка: висота діброви – 25 м, швидкість вітру в степу – 2,4 м/с.

Трансформація вітру лісом не обмежується лише зоною повітря в ньому, а стосується значних площ з підвітряної та навітряної сторін. За спостереженнями відомого лісівника М. С. Несторова, при надходженні вітру до лісового узлісся (починаючи з 60-метрової віддалі) швидкість вітру слабне на 20 – 30 %, а іноді, в залежності від висоти та густоти насадження, і на 50 %. Більш помітний вплив на зменшення швидкості вітру виявляється з навітряного боку лісу – до 10 висот дерев. Зменшення швидкості повітряних потоків на площах перед і за лісом уповільнює процеси транспірації, що дуже важливо в умовах посушливого клімату. Крім того, на цих площах у зимовий період накопичується більше снігу, що вкрай необхідно при нестачі вологи. Таким чином, поблизу лісових масивів створюються специфічні екологічні умови для рослинності. Цю властивість лісових насаджень використовують у степах України з метою створення більш сприятливих умов для вирощування сільськогосподарських культур, шляхом вирощування спеціальних лісових смуг.

В Україні, яка має значні лісові угіддя та достатні лісопридатні території, традиційно добре розвинута агролісомеліорація.

Агролісомеліорація -це наука, що розробляє теоретичні основи розміщення і конструювання агролісомеліоративних насаджень, методи їх вирощування, організаційні форми, техніку технологію агролісомеліоративних робіт.

У 50 – 70 роки минулого століття в Українській РСР було створено цілу сітку полезахисних смуг. Основне їх призначення полягало у захисті сільськогосподарських угідь від негативних антропогенних та природних чинників. В цей комплекс задач входило і зниження впливу суховіїв – сухого вітру з швидкістю понад 3-5 м/с при температурі повітря понад +20-25 °С. В східних та південних регіонах України вони досить часті, що призводить до пригнічення розвитку та загибелі рослин та їх угруповань (природних і антропогенних). Полезахисні смуги мають своєрідну конструкцію, будову, розташовані на певній віддалі одна від одної, що дозволяє в деякій мірі вплинути на вологозабезпеченість площ та знизити шкідливу дію суховіїв.