Микроклимат лесов

Наибольшее влияние на климат каждого района оказывает листва больших деревьев, что, по-моему, может служить прекрасным примером того, как создается микроклимат. Изучение его потребовало прежде всего обеспечить метеоролога соответствующим оборудованием: пришлось сооружать на определенном расстоянии друг от друга вышки не ниже, а то и выше 25 метров и устанавливать на них метеорологические записывающие приборы. Немецкие метеорологи делали это уже в 1927 году. Но, увы, энтомологи не поднимались по лестницам метеорологов, хотя отдельные наблюдения и говорили, что в лесу, в "зоне вершин" таится не открытый никем материк. Вершины деревьев и в самом деле не стали до сих пор излюбленным местом прогулок энтомологов. Однако известно, что климатические условия там на редкость своеобразны и весьма отличны от тех, которые регистрируются приборами на уровне земли. И температурные, и гигрометрические показатели, и объем осадков, и энергетический баланс, и режим ветров - все совсем иное. Конечно, это не может не влиять на фауну; известно, например, что некоторые виды слывут редкими только потому, что обитают на вершинах деревьев и лишь в виде исключения попадают на почву. Такой образ жизни ведет хорошо известный всем натуралистам красивый жук из группы бронзовок Potosia speciosissima.

Но рассмотрим внимательнее климатические характеристики леса. Быть может, наиболее своеобразная среди них - энергетический баланс. Лесные насекомые, за исключением тех, что обитают на вершинах деревьев, получают далеко не то освещение, какое приходится на долю живущих под открытым небом. Например, оранжевая часть спектра теряет 8% своей интенсивности на открытом месте; зеленые лучи легко проникают в глубь зеленого полога леса; довольно хорошо проходят сквозь листву и инфракрасные лучи. Но в целом (включая и инфракрасные лучи) до почвы леса доходит лишь небольшая доля солнечного излучения.

В буковом лесу (возраст деревьев 120-150 лет) интенсивность света быстро уменьшается к зоне, расположенной ниже уровня крон. В солнечную погоду это проявляется сильнее, чем в пасмурную, когда облака рассеивают свет (по Траппу)

Безусловно, речь идет о средних показателях. Есть зоны, настолько сильно затененные, что и фауна и флора здесь, под очень густой листвой, заметно беднее. Почва, получающая меньше 16% общего излучения, остается обнаженной, при дозе 16-18% показываются первые мхи, при 22-26% - ягодные кустики, такие, например, как черника, но еще очень редкие. Для того чтобы почва покрылась растениями, до нее должно доходить больше 30% солнечных лучей.

Скорость прогревания воздуха в смешанном лесу (из дубов и молодых буков) в течение трех часов после восхода солнца. Графики показывают повышение температуры на разных уровнях (по Гейгеру и Аманну)

Температура воздуха в лесу всегда ниже температуры открытых мест и претерпевает значительные изменения на разных уровнях. Утром, когда всходит солнце, самая холодная зона дубравы - крона деревьев на высоте 23 метров, самая теплая - у почвы. Но чем выше поднимается солнце, тем быстрее нагревается крона; вскоре этот слой становится на 5° теплее остальных, еще хранящих ночную прохладу.

Над обнаженной почвой скорость ветра возрастает пропорционально высоте и на всех уровнях всегда больше к полудню (по Хелльману)

Летним утром мир насекомых в постепенно нагревающемся подлеске начинает шевелиться только после 7 часов. Чтобы нагрелся, наконец, самый затененный, приземный слой, должно пройти не меньше трех часов после восхода. К середине дня наиболее теплой остается все еще зона вершин, а в подлеске, где уже установилось равновесие, оно будет держаться на протяжении всего дня с поразительным постоянством. Всю ночь в лесу сохраняется очень ровная температура с двумя зонами минимума: одна - у самой почвы, куда оседает более тяжелый воздух, другая совершенно неожиданно открыта Зельтцером на вершинах деревьев (что не так-то легко объяснить).

В еловом лесу относительная влажность всегда больше у самой почвы, нежели над кронами, особенно к концу дня

Влажность в лесу высока, по-видимому, из-за относительно низкой температуры, а также из-за недостаточной циркуляции воздуха среди стволов. Роса здесь выпадает очень редко: она ограничена зоной вершин, но зато там роса так обильна, что лучам солнца приходится иногда трудиться по нескольку часов, чтобы она испарилась. В более поздние часы влажность поддерживается двумя источниками - зоной вершин, где идет интенсивное испарение, и почвой. Это весьма любопытно, так как по мере приближения к почве леса температура повышается лишь незначительно, в то время как пирометрические показатели очень высоки, особенно там, где развит растительный покров. Эти показатели возрастают до самого вечера благодаря непрерывному перемещению влаги, вызываемому испарением в вершинах; в это время разница между гигрометрическими показателями на уровне почвы и у самой вершины кроны достигает более 25%, как это наблюдал Гейгер.

Ветры и дожди в лесу значительно слабее - в этом может убедиться каждый. Данные, полученные Гейгером, который поставил в сосновом лесу на 188 часов шесть анемометров, отражены в таблице 2.

Таблица 2. Скорость ветра в еловом лесу на различных уровнях (но Гейгеру)

Эти цифры лишний раз доказывают (впрочем, нужны ли еще доказательства?), что насекомые - обитатели вершин живут в совсем иной среде, нежели их собратья, обитающие на почве. Скорость ветра измеряли и по-иному, еще более точно, подсчитывая число спокойных часов в дубовом лесу (часов, когда анемометр остается неподвижным). Полученные данные сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Число часов затишья на разных уровнях, в дубовом лесу

Определить интенсивность дождя гораздо труднее из-за интерцепции (перехвата) капель листвой. Как мы уже знаем, Кларк пытался выйти из положения с помощью сконструированного им интерцептометра. Но прибор этот пригоден скорее для измерения интерцепции дождя растениями небольшого размера, например полевыми культурами. В лесах же, где кроны деревьев так разнообразны по форме и размеру, проблема осложняется. Устанавливать дождемер в лесу и сопоставлять его показания с показаниями такого же прибора, стоящего вне леса, бесполезно, так как уже на расстоянии одного метра могут наблюдаться большие различия. По словам Гоппе, то, что регистрирует лесной дождемер, ни в коей мере не говорит о том, сколько осадков выпало в лесу, во всяком случае при слабом или среднем дожде. Гоппе использовал серии из двадцати дождемеров, располагаемых на равном расстоянии по двум пересекающимся под прямым углом линиям. Полученные им данные свидетельствовали, что в сосновом лесу две трети дождя не достигают почвы и остаются на кронах (речь идет о небольшом дожде). Любопытно отметить, что даже при очень сильных и затяжных дождях одна пятая часть воды никогда не попадает на землю, особенно вблизи ствола. Таблица 4 наглядно показывает, какое количество влаги достигает почвы (в процентах по отношению к дождю, выпадающему за пределами леса).

Таблица 4. Перехват дождя соснами (по Гоппе)

Интересно, что под лиственными деревьями до земли доходит значительно больше влаги; это может показаться странным, так как в лиственном лесу кроны гуще, чем в хвойном. Но на иглах сосны, например, капли дождя повисают, а с широкой поверхности листьев скатываются и стекают вниз по ветвям. В результате даже при совсем слабом дожде на землю попадает больше 50% влаги. Если по стволам лиственных деревьев стекает 20% общего количества дождевой воды, то по стволам сосен - меньше 5 %.