11. Взаємодія клімату і рослинності

11.1. Загальний вплив кліматичних факторів на рослинність

Клімат є головним фактором, який визначає характер рослинності – автотрофного блоку екологічних систем. Водночас, рослини також певною мірою впливають на клімат. Як клімат, так і рослинність визначають процеси ґрунтоутворення і склад тваринного світу, який населяє дану місцевість. Про це свідчать дані таких наук, як біогеографія або зоогеографія.

Життєві форми наземних рослин, пристосованих до конкретного кліматичного режиму, часто мають подібну морфологію і характер росту. Наприклад, для тропічного дощового лісу типовими є ліани, епіфіти і види з широкою листовою пластинкою. Вічнозелені хвойні ліси домінують у дуже холодних районах північних широт або високогір’їв, а дрібні морозостійкі тундрові види займають ще вищі широти і висоти.

Райони середніх широт з помірною кількістю опадів звичайно вкриті лісами із широколистяних листопадних порід, тоді як жорстколистяні (склерофітні) вічнозелені чагарники або, як їх часто називають, чапарраль, зустрічаються в районах із зимовими дощами і відчутним дефіцитом вологи протягом весни, літа та осені (Іспанія, Італія, США, Австралія).

В областях зі сталим кліматом, як правило, зустрічається менше життєвих форм рослин, ніж в районах, де він менш сталий. У цілому клімат і рослинність добре відповідають одне одному, недарма кліматологи деколи використовують характер рослинності як найкращий показник клімату. Наприклад, дощові ліси відомі в тропіках і субтропіках. Листопадні ліси ростуть в умовах помірного і більш сухого клімату. Рослинність саван і прерій характеризує напівпосушливі області, а рослинність пустель – надто сухі.

Безумовно, топографія і ґрунти також відіграють роль у визначені типів рослинності, тобто рослинних формацій. Такі крупні угруповання характерних типів рослинності і тварин називають біомами.

Рослинні організми регулюють мікрокліматоп. Розміщуючись паралельно або перпендикулярно сонячному промінню, організми (або окремі їх частини, наприклад, листки) можуть зменшувати ту загальну кількість сонячної енергії, яка на них в дійсності потрапляє. В полудень листя яскраво освітлених крон дерев часто опускаються, тоді як листя затіненого підліску звичайно підставляє сонячному променю всю свою поверхню.

Основна роль рослинного покриву – пом’якшувати більшу частину добових коливань температури, вологості та вітру. Водночас фотосинтез і дихання рослин впливають також на добові зміни концентрації кисню і вуглекислого газу.

11.2. Світло як екологічний фактор

Розглядаючи екологічне значення світла, слід відзначити його основну роль у фотосинтезі зелених рослин, оскільки воно сприяє утворенню органічної речовини – рослинної біомаси, тобто первинної біологічної продукції, від трансформації та використання якої залежить життя на Землі.

Для рослин важливі промені видимої та невидимої частини спектра, особливо оранжево-червоні (0,65...0,68 мкм) і синьо-фіолетові (0,40...0,50 мкм). Найменше поглинаються жовто-сині (0,50...0,60 мкм), майже не поглинаються інфрачервоні. Причому “далеке” інфрачервоне проміння (довжина хвилі понад 1,05 мкм) бере участь у теплообміні рослин, а тому проявляє певний позитивний вплив, особливо при дії низьких температур оточуючого середовища.

В умовах високих температур інфрачервона радіація негативно впливає на рослини. Справа в тому, що це проміння поглинається головним чином не пігментами листя, а водою, яка міститься в тканинах і плазмі клітини, отже, воно може призвести до перегріву рослини.

Великою активністю відрізняються ультрафіолетові промені (0,06...0,30 мкм). Одні з них, які негативно впливають на рослини, не досягають поверхні Землі; їх затримує озоновий шар і різні частинки у верхній частині атмосферного купола Землі. Земної поверхні досягають найдовші з ультрафіолетових променів – з довжиною хвилі 0,38...0,40 мкм, так звані “близьки”. Вони сприяють фотосинтезу рослин, особливо якщо останні одержують ці промені в помірних фазах. У таких випадках вони стимулюють ріст і розмноження клітин, сприяють синтезу високоактивних біологічних сполук, підвищуючи в рослинах вміст вітамінів, антибіотиків, а отже, й стійкість рослинних клітин до захворювань.

Сонячну радіацію, яку зелені рослини поглинають і використовують у процесі фотосинтезу, називають фізіологічно активною радіацією (ФАР), яка обмежена довжиною хвиль 0,38...0,71 мкм, але і в цих межах вона неоднаково поглинається рослинами. Активність ФАР залежить від присутності в рослині кольорових пігментів: хлорофілів, каротиноїдів, фікоціантів та інших, які вибірково працюють у спектрах ФАР.

В житті рослин велике значення має також кількість падаючого світла, тобто інтенсивність освітлення. В містах, через забруднення атмосфери, освітлюваність на 5...15% нижча ніж в приміських зонах.

Світлолюбні рослини (гелеофіти), можуть нормально розвиватись лише при достатньо яскравому світлі.

Тіньолюбні рослини (сціофіти), розвиваються в умовах досить слабкої освітлюваності.

Рослини упродовж життя потребують неоднакової кількості світла. Більшість деревних видів у молоді роки є справжніми тіньолюбами: клен гостролистий, бук, смерека, ялиця.

На рослини впливають не лише інтенсивність і якість світла, але й тривалість освітлення. З цим пов’язані добовий і сезонний ритми розвитку активності рослин, названі фотоперіодизмом.

Розрізняють два типи фотоперіодизму:

короткоденний;

довгоденний.

Короткоденні види ростуть в основному у низьких широтах, а довгоденні – у помірних і високих.

Світло є важливим фактором, який впливає на процеси розмноження рослин і тварин. У багатьох рослин нестача світла гальмує цвітіння, а отже, і розмноження. Мохи, які ростуть в умовах світлового дефіциту, розвивають лише вегетативні органи. Для багатьох тварин тривалість дня є фактором, що регулює ритм розмноження.

Сприйняття світлових сигналів тваринами відбувається за допомогою органів зору. Подразнення передається через нервову систему. Відомі три шляхи впливу їх на систему розмноження:

перший шлях пов’язаний з ендокринною системою, яка виділенням гормонів ініціює статевий цикл;

другий шлях – це вплив через кормовий фактор. У багатьох тварин світло стимулює потребу в їжі, прискорює перебіг процесів розвитку, які зумовлюють дозрівання статевих органів;

третій шлях – це безпосередня дія видимого випромінювання. Його підсилення може впливати на процеси розмноження.

Часто світло виступає як фотоперіодичний стимулятор. Щоб рослина могла вступити в черговий цикл росту і розвитку, їй потрібно пережити холод і одержати таким чином фізіологічне підтвердження того, що зима минула. Тоді поряд з температурою й іншими стимулами виступає світло у вигляді тривалості фотоперіоду, сигналізуючи про припинення періоду спокою (і відповідно початок вегетації).

Фотоперіодизм тісно пов’язаний з відомим механізмом біологічного годинника і служить універсальним засобом регулювання функцій у часі. Біологічний годинник зв’язує між собою ритми факторів середовища і фізіологічні, даючи змогу організмам передбачати добову, сезонну, припливно-відпливну й іншу періодичність.