Фенологичекая реакция на изменения погоды

  - первичный описательный метод фенологических наблюдений. Он заключается в том, что фенологическое состояние объекта с его помощью характеризуется без каких- либо подсчётов.

   Регистрируемые явления – фенофазы  развития  вегетативных и генеративных органов фотографировали и делали записи в дневнике наблюдений.

Метеорологические наблюдения. Почасовые изменения температуры воздуха в течение всего года регистрировались автоматической метеостанцией, которая расположена в г. Мозыре на расстоянии, менее чем 4 км от самой дальней фенологической площадки. Раз в месяц эти показания снимались и заносились в компьютерную базу метеорологических данных. Изменения количества осадков в течение года также регистрировались.

Изучение особенностей местообитаний. Для характеристики условий обитания во всех фитоценозах были проведены геоботанические описания, описания почвенных разрезов и микроклиматические наблюдения. Геоботанические описания выполнены по стандартной методике на площадках размером 25х25 м.

Биоморфологическое изучение видов. Для определения связи погодных условий с биоморфологическими особенностями растений были учтены следующие параметры изученных видов: жизненная форма, феноритмотип, сформированность почек возобновления и число листьев до первого цветка. Жизненная форма растений и принадлежность видов к группам по сформированности почек возобновления. Число листьев до первого цветка определяли для всех маркированных особей кустарничков и травянистых растений. В качестве погодного фактора были выбраны аномально высокие температуры для осенней поры года.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Описание сдвигов сезонного развития растений, произрастающих на обследованной территории и их взаимосвязь с аномальными погодными условиями лета и осени 2011 г. Фитофенология дает подробное описание состояния деревьев и кустарников в летний и осенний периоды.

Летом большинство древесных растений пребывает в фазе роста побегов.

1. Раннее лето (с 0.7.06 до 27.06), среднесуточная температура + 15°С… + 20°С.

Вегетативный цикл: ростовые процессы замедлены, листва деревьев и кустарников полностью развернута,  идет рост побегов; в генеративном цикле - цветение.

2. Полное лето (28.06-25.07)  среднесуточная температура +18°С.

Вегетативный цикл: все виды в фазе летней вегетации, признаков отмирания нет, летняя «стагнация»

3. Спад лета (5.08- 22.08). Среднесуточная температура  +15°С

Первые признаки завершения вегетации растений. Вегетативный цикл: появляются первые признаки отмирания. Единичные желтые листья в кронах берёз незаметны на зелёном фоне.

4. Осень имеет 3 фенологических подсезона.

Ранняя осень (17.08-09.09).  Среднесуточная температура   +10°С … +15°С. 50% деревьев и кустарников имеют признаки отмирания.

Золотая осень (10.09-30.09). Среднесуточная температура  +5°С… +10°С. Первые заморозки. Окончание периода активной вегетации. Более 50% листопадных деревьев имеют осеннюю окраску.

Поздняя осень 0.1 10 – 15.10 среднесуточная  температура +5°С.

Основной процесс - листопад. Процессы отмирания практически завершены. Кроны деревьев и кустарников голые. Редкие зелёные пятна - сирень и калина, коричневые - берёза, рябина, жёлтые - ива, малина.

5. Предзимье 16.10-30.10 среднесуточная  ≈ 0°С, у хвойных растений - зимний облик (побуревшая и поблекшая хвоя).

Такие явления ежегодно наблюдаются в природе у древесных растений. Но лето и осень 2011 года характеризуются аномально высокими температурами воздуха, отсутствием осадков летом.

Воспользовавшись данными с метеорологической станции, мы составили графики среднесуточных температур лета и осени 2010г. (см. Приложение А,Б)                                                     

Дожди в мае были  2, 26, 28 и 29, в июне - 14 июня (гроза), в июле  осадков не выпадало, в августе - 25 августа, в сентябре - 5 и 23 сентября, в октябре - 13, 14, 21, 22, 28 октября. Такие погодные условия называются засухой. Засуха считается биогидрометеологическим явлением, заключающемся в резком нарушении соответствия между притоком влаги к растениям и её расходом. Формирование засухи на территории Республики Беларусь связано с циркуляцией атмосферы, приводящий к установлению длительного периода антициклонической погоды.

Летняя атмосферно-почвенная засуха отличается высокой температурой, суховеями, вызывающими повышенное испарение воды из почвы и транспирацию растений.

Как известно, с водой поступают и перемещаются  по растению питательные вещества, а при испарении стабилизируется температура растения. Когда влаги становится мало возникают серьёзные физиологические расстройства. Большинство растений средней полосы  не имеют дополнительных приспособлений для получения труднодоступной влаги. В первую очередь замедляется рост,  подавляется интенсивность фотосинтеза. В результате растение не способно накапливать пластические вещества, необходимые для роста, закладки почек на будущий год, успешной перезимовки. В жару процессы распада преобладают над процессами синтеза, при этом образуются ядовитые вещества. Для растений средней полосы оптимальная температура не превышает +28°С, при  +35.. +40°С происходит угнетение физиологических процессов, а при  +50°С - отмирание тканей.

Особенно страдают от жары растения в городе. Даже в обычные в температурном отношении периоды,  города по условиям увлажнения сравнивают с полупустынями и даже пустынями. Покрытие асфальтом делает воздух сухим, относительная влажность воздуха в городе составляет 20-22%, это условия атмосферной засухи. Кроме того растения в городе растут изолированно (в естественной обстановке - кроны сомкнуты и создаётся микроклимат с повышенной влажностью).

В конце июля 2011 у некоторых древесных растений начался листопад (берёза, липа, клён, каштан). Так растения пытались спастись от недостатка влаги. Почва абсолютно пересохла, сухость воздуха не позволяла формироваться умеренной росе, которая способна хоть немного компенсировать затраты влаги, которые переносят растения.

Фенологи отмечают, что после сухого и жаркого лета, сдерживающего рост деревьев, часто выпадают обильные осадки, вследствие чего деревья могут дать вспышку роста и затянуть его. При сильной затяжке роста побеги плохо подготавливаются к зиме, не вызревают и зимой вымерзают.

Осенняя погода так же была аномальной, среднесуточная температура сентября и октября  была  выше нормы. Дожди в октябре и повышенная температура воздуха спровоцировали начало вегетации растений. Осенью растения вступают в фазу покоя, сбрасывают листья, вступают в завершение процесса одревеснения побегов.

В соответствии с природным циклом растения должны пройти две стадии закаливания, вторая при температурах  -1°С… -5°С. Вторая стадия не могла начаться из-за аномально тёплой осени, поэтому растения выходили из состояния покоя и начиналось набухание почек. Набухание почек обычно происходит в тот момент, когда температурный градиент переходит «плюс 5°С». Из-за теплой погоды деревья и кустарники вынуждено выходят из состояния покоя. Проснулись почки и образовались годичные побеги  у березы повислой (Betula pendula), каштана (Aesculus hippocastanum), ели обыкновенной   (Picea abies),  лиственицы европейской (Larix decidua), тополя чёрного  ( Populs nigra ), барбариса обыкновенного (Berberis vularis), липы (Tilia cordata), чубушника венечного ( Philadhus coronarius), робинии  (Robinia pseudoacacia ).

Образовавшимся побегам для полного формирования, обособления  почек возобновления, опробкования наружных чешуек почек нужно от 5 до 6 недель. Поэтому нормальная сезонная вегетация у таких деревьев и кустарников не завершалась, питательные вещества, предназначенные для зимовки частично были  израсходованы. 

Нами было замечено, что частота встречаемости аномалий зависит от того, к какой  категории относятся зелёные насаждения.  Меньше всего пострадали деревья и кустарники территорий ограниченного пользования (во дворах, на территории школ, больниц). Это связано с определённым микроклиматом, и с тем, что на этих территориях осуществлялся полив растений. В парках, где кроны деревьев сомкнуты, а следовательно и влажность выше, растения с годичными осенними побегами встречаются реже. Кроме того,  деревья получали некоторую влагу при поливе цветочных клумб.

Самым неблагоприятным местом для растений оказались территории вдоль дорог. Деревья около автострад окружены асфальтом. Температура воздуха на уровне крон по литературным данным может достигать  40-45°С. В результате каштаны,  липы раньше сбросили листья, по нашим подсчётам примерно 2/3 деревьев. Но это не самое страшное. Древесина у деревьев из-за жары сформировалась раньше времени, почки тоже, что и спровоцировало набухание почек возобновления и рост годичных побегов.

Для хвойных растений последовательность прохождения фенофаз такая: 1) набухание вегетативных почек  2) разверзание почек  3) начало обособления хвои  4) завершение роста годичных побегов  5) начало одревеснения побегов 6) обособление верхушечной зимующей почки  7) окончание роста побегов 8) полное одревеснение  9) расцвечивание и опад хвои.

Наиболее стойкой оказалась туя западная, и хотя нами не отмечен вегетативный рост побегов, в кроне огромное количество шишек, а это свидетельство влияния неблагоприятных условий на растения. Декоративный эффект таких растений снижен. Считается, что ель колючая менее капризна. Но у растений, растущих в окружении асфальта, проснулись верхушечные почки. У растений ели обыкновенной, растущих вдоль дороги по ул. Интернациональной, наблюдалось начало обособления хвои из верхушечных почек. Этому способствовало и местоположение деревьев – аллея вдоль асфальтового покрытия площади Ленина.

В целом, по визуальным наблюдениям, больше всего пострадали берёза, липа, каштан, а это главные породы, назначением которых является выполнение средообразующих, санитарно-гигиенических функций. Сокращение их количества ведёт к прямому ухудшению условий жизни человека в городе.

Пострадали даже отдельные деревья, пожалуй, самого пластичного в этом отношении, тополя чёрного: набухли почки и появился конус зелёных листочков.

По нашим наблюдениям самыми стойкими оказались боярышник, яблоня, рябина, клён ясенелистный, вяз шершавый, ясень обыкновенный, сирень, шиповник. На наш взгляд, одним из вероятных объяснений стойкости к аномальным условиям у рябины и боярышника может являться тот факт, что у них вегетативные почки трогаются в рост позже генеративных.

Одной из видимых причин неодинаковой реакции на аномальные условия является западноевропейское происхождение (клён, липа) деревьев, которые нуждаются в повышенной влажности почв.

Из газетных сообщений и интернета известно о повторном цветении некоторых растений во многих городах Беларуси. Нами зарегистрировано повторное цветение в октябре 2011 робинии.

Вторичное цветение растений – одно из наиболее заметных и потому давно отмечаемых фенологических наблюдений (известно явление со средних веков). Иногда у растений происходит вторичное цветение – преждевременное зацветание в конце лета или осенью цветков, заложенных в почках для будущего года (ива козья, конский каштан, слива, вишня, яблоня).

Вторичному цветению способствует очень сухое лето, а затем тёплая дождливая погода. Учёные объясняют это тем, что период осеннего похолодания наступил, но минусовых температур не было, поэтому обманутые осенью растения зацветают.

Считается, что цветение даже одиночных почек ослабляет растение, т.к. не даёт полноценно подготовиться к зиме.

В начале ноября мы зарегистрировали цветение травянистых растений – одуванчика, календулы и маргаритки.

Таким образом, информация, собранная нами в ходе экологической экспертизы и по литературным данным, позволяет считать отклонения в сезонном развитии растений следствием аномальных погодных условий. Но есть ещё одна важная причина этого – отсутствие хозяйственно-административных защитных мероприятий по сохранению деревьев в городе. Поливальные машины появились на пешеходной части улиц в конце лета, когда уже осыпалась большая часть листьев у каштана конского. Вероятно, с этим и связано появление на нём в октябре годичных побегов.

Можно предположить, что вторичное развитие деревьев не дало им возможности нормально подготовиться к зиме, частично погибли почки возобновления, и растения будут ослаблены к началу «законной» весенней вегетации.

Подытоживая вышеизложенное, необходимо выделить 3 основных этапа   проведенной нами  экологической экспертизы.

Первый этап – исследовательский, включивший постановку проблемы, выбор методики и проведение дендрофенонаблюдений.

Второй этап – аналитический, в ходе которого нами проанализированы изменения в сезонном развитии растений, их зависимость от абиотических (температура воздуха) и антропогенных факторов, сделан прогноз возможных последствий.

Прогноз последствий дендрофеноаномалий

  Третий  этап – проектный, предполагает разработку предложений по изменению возникших ситуаций или их предупреждению.

  Мы не можем изменить или устранить отрицательное влияние абиотического фактора – температуры, связанного с изменениями климата, но можем снизить негативные влияния антропогенных факторов. Поэтому наши рекомендации сводятся к необходимости обратить внимание административно-хозяйственного аппарата на обеспечение полива древесных насаждений. Думаем, что и сами жители должны принять участие в спасении деревьев и кустарников вокруг своих домов, ведь от состояния зеленых насаждений напрямую зависит здоровье и жизнь человека в городе.

Выводы. Проведенная дендрофенологическая экспертиза 23 видов деревьев и кустарников позволила сделать следующие выводы: