CIEPŁO
• Oznacza energię wewnętrzną
(zwaną teŻ energią cieplną)
• W fizyce: podobnie jak praca oznacza
formę zmian energii
• Jest to sposób przekazywania
(wymiany) energii między układami
Ciała mogą pobierać lub oddawać ciepło
• Ciepło przepływa pomiędzy ciałami, które
nie znajdują się w równowadze termicznej
– mają one róŻne temperatury
TEMPERATURA
• Jedna z podstawowych wielkości
fizycznych
• Suma średnich energii kinetycznych
ruchów i drgań wszystkich
cząsteczek w danym układzie (ciele)
• Jest miarą stopnia nagrzania ciała oraz
parametrem stanu
Temperatura jest czynnikiem regulującym
tempo procesów Życiowych:
• Fotosyntezy
• Oddychania
• Transpiracji
• Wzrostu i rozwoju
Temperatura wpływa na tempo reakcji
chemicznych zachodzących w ekosystemach
W warunkach klimatycznych Europy
Środkowej zmienność temperatury
w połączeniu z fotoperiodem jest waŻną
przyczyną rytmiki sezonowej roślin
Podstawowe pojawy fenologiczne:
• otwieranie pąków
• rozwój liści
• kwitnienie
• owocowanie
• przebarwianie i opadanie liści
Drzewa: równolegle do pojawów
fenologicznych zaznacza się
periodyczność wzrostu na wysokość
i grubość
• Od temperatury zaleŻy geograficzne
rozmieszczenie roślin
KaŻdy gatunek rośliny ma określone
wymagania względem temperatury
• Średnia roczna temperatura wyznacza
zasięg występowania określonych
formacji roślinnych (np. lasów)
Podział stref roślinnych
ze względu na temperaturę Oparty jest na izotermach rocznych
Izoterma – izolinia* łącząca punkty na mapie
klimatycznej o takiej samej temperaturze
powietrza (w danej chwili lub punkty o takiej
samej średniej rocznej temp.)
* Izolinia – w kartografii krzywa na mapie łącząca punkty
o jednakowych wartościach liczbowych danej cechy
strefa
megatermy kl.tropikalny >20C
kserotermy – subtropikalny - >20C (obniżony 1-4 mce)
mezotermy – umiarkowanie ciepły – 15-20C
mikrotermy – umiarkowanie chlodny – 0-14C
heksitotermy – arktyczny - <0C
Rośliny są najbardziej aktywne, gdy temperatura
dobowa przkracza 10ºC
• 5ºC – graniczna temperatura początku
i końca sezonu wegetacyjnego w warunkach
klimatycznych Europy Środkowej
• Tzw. meteorologiczny okres wegetacyjny
• W naszej szerokości geograficznej trwa on
ok. 6 miesięcy (ok. 180 dni)
10ºC – zaczyna się zielenienie roślin
drzewiastych oraz produkcja asymilatów
wiosną
• Jesień - Żółknięcie liści i zakończenie
procesu asymilacji następuje przy
średniej temperaturze dziennej 10ºC
• Wielu badaczy przyjmuje temp. 10ºC
za progową dla początku i końca okresu
wegetacyjnego dla lasu w naszych
warunkach klimatycznych
Temperatura minimalna: 0 - 5ºC
• Temperatura optymalna: 20 - 30ºC
• Temperatura maksymalna: 40 - 50ºC
Odporność drzew na wysokie i niskie
temp. jest zmienna i zaleŻna od:
• Gatunku
• Ekotypu (pochodzenia)
• Okresu rozwojowego
(najbardziej wraŻliwe: siewki i sadzonki)
Temperatury maksymalne
• W naszym klimacie mają niewielkie
znaczenie
• Najbardziej szkodliwe dla roślin są
duŻe wahania temperatur
Ścinanie białek
• Wysuszenie – zniszczenie protoplazmy
komórek
• Zakłócenia w procesie fotosyntezy
i oddychania
• Zahamowanie wzrostu, inaktywacja
Enzymów
Nasiona szybciej zuŻywają substancje
zapasowe w podwyŻszonej temperaturze
• Aparaty szparkowe otwierają się w wysokiej
temperaturze nawet wtedy, gdy roślina jest
zwiędnięta
• Zgorzel słoneczna (oparzelina) siewek sosny
- przy temp. powyŻej 45ºC
• Zgorzel u buka i jodły – przy temp.powyŻej
45ºC (cienka kora wystawiona na
bezpośrednią insolację)
• Zaburzenie bilansu wodnego u młodych
świerków rosnących na brzegu drzewostanu
Kseromorfizm – ogół zmian morfologicznych
i anatomicznych przystosowujących organizm
do Życia w warunkach suszy lub niskiej
wilgotności
Kseromorfozy:
• Drobnolistność
• Zdrewnienie pędów
• Rozwinięcie tkanki korkowej
• Kolce
• Ciernie
• Owłosienie liści, pędów (kutner)
• Nalot woskowy
• Wysoki stosunek masy korzenia
do części nadziemnej
Temperatury minimalne
• Rodzime gatunki drzew znoszą temp.
do - 30ºC
• Zimą temp. minimalne są mniej
szkodliwe dla drzew niŻ w pozostałych
porach roku
Tworzenie się lodu w przestrzeniach
międzykomórkowych (odwodnienie
i deformacja komórek – śmierć)
• Szybkie zamroŻenie – tworzy się lód
wewnątrz protoplastu, co prowadzi
do jego rozerwania
• Pękanie pni drzew
• Wypychanie roślin z gleby
Rośliny wyŻsze: odporność na niskie
temperatury zmienia się w zaleŻności
od zawartości cukrów w komórkach
• Cukry działają osmotycznie zmniejszając
ilość lodu powstającego w wakuolach
• Niektóre alkohole takŻe wzmacniają
mrozoodporność (np. u jabłoni, u jarzębiny)
Proces „hartowania” roślin z nastaniem
zimy – ochrona przed suszą fizjologiczną
• Susza fizjologiczna – okres, w którym
roślina nie moŻe pobierać wody z
otoczenia, mimo iŻ woda tam występuje
• Przekształcanie skrobi w cukry proste
i tłuszcze, dzięki czemu powstają tzw.
koloidy hydrofilne i zwiększa się potencjał
osmotyczny komórek
przymrozki - Spadki temperatury poniŻej 0ºC w
czasie, w którym średnia temperatura
dobowa utrzymuje się powyŻej 0ºC
Rodzaje przymrozków
• Jesienne (wczesne)
• Wiosenne (późne)
Przymrozki jesienne
• Nie są częste i występują nieregularnie
• Mniej szkodliwe dla drzew
• Cierpią od nich gatunki introdukowane:
robinia i daglezja
• Dąb szypułkowy – obmarzanie
tegorocznych pędów
Przymrozki wiosenne
• Pojawiają się periodycznie
• Szczególnie niebezpieczne między
12 a 15 maja („zimna Zośka”)
Wyrządzają czasami duŻe szkody w lesie –
drzewa będące na początku okresu
wegetacyjnego są bardzo na nie wraŻliwe
• Młode liście łatwo ulegają zmarznięciu
• Kwiaty mogą ulec całkowitemu zniszczeniu
Przymrozki wiosenne
• Adwekcyjne (napływowe)
• Radiacyjne (z wypromieniowania)
Przymrozki adwekcyjne
• Powstawanie: napływ zimnego
powietrza nad ogrzaną powierzchnię
• Najczęściej występują: w północnej
i środkowej Polsce
• Napływ zimnego powietrza z pn – wsch
lub z pn
Pojawiają się zarówno przy
zachmurzonym, jak i pogodnym niebie
• Często towarzyszą im opady śniegu
lub „krupy”
Przymrozki radiacyjne
• Powstawanie: oziębianie się powierzchni na
skutek silnego wypromieniowania ciepła
z gleby i roślinności
• Głównie w pobliŻu gruntu: maksymalnie
do wysokości 1 – 2 m
Warunki sprzyjające: bezchmurne noce
przed wschodem słońca, bezruch powietrza
• Najbardziej naraŻone: młode uprawy
i zbyt wcześnie odsłonięte podrosty
• Silny wiatr, zachmurzenie, mgła:
uniemoŻliwiają powstawanie przymrozków
radiacyjnych
Obecność traw – moŻe zwiększyć
ryzyko powstawania przymrozków
radiacyjnych
Dlaczego?
• Ze względu na ich duŻą powierzchnię
wypromieniowania
• Stąd mgły nad łąkami
Przymrozki są szczególnie
niebezpieczne na zrębie zupełnym
• Jeśli chwasty przerastają nieco
sadzonki, to moŻe to być korzystne
dla uprawy
• Zbyt silne przycięcie chwastów –
wierzchołki sadzonek znajdują się
w strefie naraŻonej na silny przymrozek
Zmrozowisko
• powierzchnia, w na której gromadzi się
zimne (cięŻkie) powietrze, a jego odpływ
jest utrudniony, co sprzyja powstawaniu
przymrozków
• najczęściej: zasłonięte od wiatru
zagłębienia terenu
RównieŻ: powierzchnie nieduŻych
zrębów lub gniazd otoczonych
wyŻszymi drzewostanami
• Gniazda: zimne powietrze nie ma
odpływu ze względu na gęsty podszyt
zamykający brzeg drzewostanu
Drzewa, które przekroczą wysokość 2 m są
mniej naraŻone na szkody od przymrozków
• W płytkich zmrozowiskach jodła i świerk
rozwijają pąki boczne szybciej niŻ szczytowy
• Tereny bagienne: zawsze występują
zmrozowiska (niskie połoŻenie tych powierzchni
ochrona:
w szkolce
Przykrywanie drzewek matami, chrustem
• Zadymianie
• Stosowanie naturalnych osłon – Żywopłoty
• Stosowanie odpornych ekotypów drzew
Na uprawie
Wybór miejsca na uprawę – uwzględnienie
kierunku napływu zimnych mas powietrza
• Uprawa drzew na północnej stronie stoku –
aby opóźnić kwitnienie
• Stosowanie odpornych ekotypów drzew
Mrozoodporność - Zespół mechanizmów i procesów, dzięki
którym rośliny mogą przeŻyć epizodyczne
lub długotrwałe okresy mrozu.
Rośliny są najbardziej mrozoodporne na
początku zimy (grudzień, początek stycznia)
• Wraz ze zbliŻaniem się wiosny ich
mrozoodporność spada
Rośliny młode są mniej mrozoodporne
niŻ rośliny starsze (są bardziej wraŻliwe
na niskie temperatury)
• Znaczne róŻnice w mrozoodporności
występują pomiędzy poszczególnymi
organami roślin
Liście i korzenie są bardziej wraŻliwe niŻ łodygi
• Kwiaty są bardziej wraŻliwe niŻ owoce i liście
• Nasiona i zarodki są dość odporne na mróz
Drzewostan
Zmiany temperatury o duŻej intensywności
odbywają się nad pułapem koron
• Wnętrze lasu bierze udział w zmianach
ilości ciepła, jednak z pewnym opóźnieniem
Przed wschodem słońca:
• NajniŻsze temperatury panują w strefie koron
• Najcieplej jest w przygruntowej warstwie
powietrza
• RóŻnice mogą sięgać nawet 10ºC
Po południu:
• Spadek temperatury zaczyna się
najszybciej w strefie koron
• Najpóźniej następuje w przygruntowej
warstwie powietrza
Pionowe zróŻnicowanie temperatury
w lesie zaleŻy od:
• Zwarcia
• Składu gatunkowego
• Wieku
• Budowy pionowej
Drzewostany iglaste z gatunkami
cienioznośnymi i cieniolubnymi
• Jodła, świerk, daglezja
• Zimą nieco cieplej, latem znacznie
chłodniej niŻ w d-stanach złoŻonych
z gat. światłoŻądnych
• „Klimat oceaniczny”
Drzewostany liściaste złoŻone
z gatunków cieniolubnych
• Buk
• Niskie temperatury zimą (brak liści)
• Niewysokie temperatury latem
• „Klimat umiarkowany”
Drzewostany złoŻone
z gatunków światłoŻądnych
• Sosna, modrzew, brzoza
• Zimą wnętrze d-stanu bardzo się oziębia
• Latem w d-stanie panują dość wysokie
temperatury (w porównaniu z d-stanami
złoŻonymi z gat. cieniolubnych)
• „Klimat kontynentalny”
Do d-stanów złoŻonych z gat.
światłoŻądnych wprowadza się podszyt
• Cel: aby ocieplić przygruntową warstwę
Powietrza
Rozkład temperatury zaleŻy od piętrowości
drzewostanu
• Nie ma szybkiej wymiany ciepła pomiędzy
poszczególnymi piętrami
• Stąd temperatury średnie są podobne jak
w d-stanie jednopiętrowym
• Jednak róŻnice pomiędzy temperaturami
skrajnymi są niewielkie
Las nieznacznie obniŻa temperaturę
powietrza
• Las łagodzi temp. skrajne: amplitudy są
Mniejsze
Lato: temp. niŻsza o kilka stopni w lesie
w porównaniu z polem
• Zima: temp. wyŻsza w lesie
w porównaniu z polem
• Największe róŻnice: w dni słoneczne,
mroźne i bezwietrzne
• W dni pochmurne róŻnice są mniejsze
Na rozkład temperatur brzegu drzewostanu
mają przede wszystkim wpływ:
• Wystawa
• Insolacja słoneczna
• Wiatr
Uszkodzenia młodych drzewek na
cieplejszych brzegach podczas upalnego lata
• Odbicie światła od drzew brzeŻnych
powoduje podwyŻszenie temperatury
• Ściana drzewostanu chroni przed
nadmiernym wypromieniowaniem ciepła
• Mniejsze zagroŻenie powstawania
przymrozków na brzegu drzewostanu
Im większa średnica gniazda, tym więcej
promieniowania do niego dociera
• Jednocześnie większe jest takŻe
wypromieniowanie ciepła, szczególnie w nocy
• Ze zwiększającą się średnicą rośnie
niebezpieczeństwo pojawienia się przymrozków
• Niebezpieczeństwo to maleje w miarę
zbliŻania się do granicy gniazda
• Najcieplejszy jest z reguły północny bok
gniazda, najzimniejszy jest południowy
• Boki wschodni i zachodni wykazują
temperatury pośrednie
Najlepsze są gniazda, których średnica
nie przekracza wysokości d-stanu
• Prawdopodobieństwo powstawania
zmrozowisk jest wtedy najmniejsze