Экологическое значение ветра

Причина ветра - неравномерное распределение атмосферного давления на земной поверхности. Значение ветра в жизни растений многообразно. Он обладает прямым и косвенным действием. При этом необходимо учитывать силу ветра, направление и регулярность. Ветер усиливает испарение с почвы и водных поверхностей, иссушает растение, усиливает его транспирацию, изменяет температуру воздуха и почвы. При достаточно снабженном влагой ветре силой до 2 - 3 м/с хорошо идет фотосинтез, ветер уносит от фотосинтезирующих органов растений массы воздуха, недостаточно обогащенные углекислым газом. Однако под действием сильных и продолжительных ветров многие растения снижают фотосинтез, увеличивая интенсивность дыхания. А это приводит к снижению продуктивности.

Различают два направления потока воздуха: параллельное поверхности Земли и перпендикулярное (конвекционное), т. е. перемещение воздуха в вертикальном направлении. Благодаря нисходящему конвекционному потоку холодного воздуха на небольших территориях в относительно высоких северных широтах могут возникать поздние заморозки. Восходящий поток воздуха имеет, как правило, положительное значение в жизни растений. При этом, например в лесных ценозах, происходит перенос не только пыльцы и спор, но и мелких семян. С переносом пыльцы ветром связан грандиознейший по своим масштабам процесс перекрестного опыления - анемофилия (от греч. анемос - ветер, филео - люблю), а также естественная гибридизация растений. Анемофильные растения продуцируют огромную массу мелкой сухой пыльцы. Иногда (например, у сосны обыкновенной) пыльца имеет воздушные мешки, увеличивающие парусность. К анемофильным растениям принадлежат все голосеменные и около 10% покрытосеменных.

Столь же грандиозную работу выполняет ветер в распространении зачатков растений - спор, семян и плодов, с помощью которых они расселяются и размножаются. В этой связи у растений вырабатываются соответствующие приспособления. Происходит отбор анемохорных (от греч. анемос - ветер, хорео - продвигаюсь) растений, у которых на семенах или плодах образуются всевозможные выросты: хохолки, крылатки, парашютики и др. Вторая линия отбора - образование очень мелких и легчайших семян, к ним относятся почти невесомые семена заразих и многих орхидных. Третья линия - "перекати-поле". Это особое приспособление у некоторых степных растений, например кермеков (роды Honiolimon и Limonium) и др. Суть его в следующем: к моменту созревания плодов и семян надземные побеги растения скручиваются и приобретают шаровидную форму и парусность. Такие растения легко отрываются ветром и, гонимые им по степи, рассыпают семена и плоды.

Четвертая линия - баллисты, растения, разметывающие семена под порывами ветра. В качестве примера приведем мак снотворный (Papaver somniferum), разбрасывающий семена на расстояние до 10 м. Отрицательная роль ветра нередко выражается в создании лесных ветровалов и буреломов. От ветровалов страдают деревья со слаборазвитой или поверхностной корневой системой. Из лесных пород наиболее подвержены ветровалам ель и береза. Кроме физикомеханических свойств арматурных тканей и способа расположения корней, ветроустойчивость деревьев зависит также от условий произрастания и, в частности, от густоты и равномерности древостоя. Интересно отметить, что в природных елово-пихтовых лесах Карпат буреломы и ветровалы наносят меньший урон, чем в искусственных насаждениях. Буреломам более подвержены сосна и осина. Ветер нередко служит причиной охлестывания: ветви одних лесных пород охлестывают ветви и стволы других, более слабых по физикомеханическим свойствам древесины. Нередко в наших лесах можно видеть повреждения ветвей сосны от охлестывания их ветвями березы. Ветер вызывает раскачивание стволов деревьев. По данным Л. Иванова, при раскачивании нарушается транзит веществ в теле растения и замедляются ростовые процессы. Ветровое воздействие на травянистые растения менее значительно. Однако наблюдается полегание от ветра посевов хлебных злаков, особенно при густом стеблестое.

Еще большее экологическое значение имеет косвенное влияние ветра. Особенно велика его роль в усилении транспирации растений. Даже небольшой ветер значительно увеличивает ее. Так, при ветре порядка 0,2 - 0,3 м/с испарение увеличивается в 2,5 - 3 раза по сравнению с полным затишьем.

Косвенное влияние ветра проявляется также в переносе атмосферной влаги с морей и океанов в глубь континентов. Зимой ветер перераспределяет снежный покров, сдувая его с полей в овраги и балки, образуя снежные заносы. Из-за ветра нередко пашни остаются без снежного покрова, при этом резко ухудшаются условия зимовки озимых культур. Ветер, выдувая почву, приводит к обнажению корней. Тогда посевы гибнут или от усыхания, или даже от небольших морозов. Посевы и даже полезащитные лесные полосы непродуваемой конструкции в период пыльной (черной) бури могут быть засыпаны почвой и песком. Возникают бури в случаях, когда ветер достигает большой силы при высокой температуре и малой влажности воздуха. Черные бури наблюдаются иногда на обширных пространствах Украины, Северного Кавказа, Молдавии, в средней полосе европейской части СССР - от Белоруссии до Приуралья, в Башкирской АССР и Татарской АССР, на степных просторах Западной Сибири, в Бурятии. Нередко сильные ветры выдувают и переносят на большие расстояния весь пахотный слой вместе с семенами, а иногда с небольшими растениями. По пути следования размельченная почва засыпает посевы, небольшие постройки, дороги и приносит огромный ущерб народному хозяйству. Из-за черной бури затрудняется работа авиационного, железнодорожного и других видов транспорта, заболевают люди ("пыльная пневмония"), птицы и другие животные, в том числе сельскохозяйственные. Развитию пыльных бурь способствуют распашка полей, пониженное содержание органического вещества в почве, чрезмерный выпас копытных животных. Все это неизбежно приводит к изменению структуры почвы из мелкокомковатой к пылевидной.

Широко известно формообразующее действие ветра в случаях, когда ветер в течение всего года направлен более или менее в одну сторону. При этом формируются односторонние флагообразные кроны, изогнутые стволы, наблюдается деструкция годичных колец и т. д. Совокупное действие ветра и температуры резко усиливает формирование своеобразных шпалерных и столообразных форм деревьев. Ветер иссушает все части растения, возвышающиеся над поверхностью снежного покрова. При этом с увеличением высоты над уровнем почвы скорость ветра, а следовательно, и его иссушающая роль резко возрастают, что видно из следующих данных (по Оболенскому, 1927).

Определенное влияние оказывает ветер на газовый состав воздуха, который служит сферой обитания наземных растений. Особую роль играет он в распространении углекислого газа, содержание которого в атмосферном воздухе составляет в среднем 0,03%. Поглощение в процессе фотосинтеза углекислого газа атмосферы постоянно балансируется за счет жизнедеятельности микроорганизмов почвы, дыхания животных, а также сгорания органических веществ и выделения его из недр Земли. Важную роль в поддержании равновесия CO₂ в атмосфере играет Мировой океан. В результате в атмосфере поддерживается сравнительно постоянное количество CO₂.

Выделяемый при фотосинтезе и содержащийся в воздухе кислород в количестве около 21% потребляется растениями, животными и человеком в процессе дыхания. Взрослое дерево за сутки выделяет до 180 л кислорода. Человек же потребляет в день при отсутствии физических нагрузок около 360 л кислорода, а при интенсивной работе - до 900 л. Легковой автомобиль на 1000 км расходует годичную норму кислорода, потребляемого человеком, а реактивный лайнер на перелет из Европы в Америку расходует 35 т кислорода. Из этих примеров следует, что сохранение лесов - насущнейшая проблема; кроме того, эти примеры показывают роль ветра в обеспечении равномерности газового состава атмосферы.

Наземные органы растений практически полностью обеспечены кислородом, тогда как корневые системы в определенных условиях могут испытывать его недостаток. Помимо углекислого газа и кислорода, в атмосфере содержится 78 объемных процентов азота, который подавляющим большинством растений не усваивается. Только некоторые бактерии и сине-зеленые водоросли могут фиксировать его из воздуха; они имеют огромное значение в жизни фитоценозов, так как обогащают почву азотсодержащими соединениями, доступными для высших растений.