Погода интересует всех

Погода, животное и растение

Физические и химические процессы, происходящие в воздушной оболочке земного шара, являются предметом исследования общей метеорологии. Взаимодействие же между воздушной оболочкой и биологическими процессами, происходящими на земном шаре, изучает главным образом прикладная метеорология.

Общая метеорология изучает, например, процесс образования атмосферных осадков, а прикладная — осадки лишь с момента их выпадения на земную поверхность. Общая метеорология изучает образование осадков как определенный физический процесс, а прикладная метеорология оценивает его воздействие на процессы, происходящие на земной поверхности и в почве. Крестьянин зимой мечтает о том, чтобы выпало побольше снега, который защитит его посевы от вымерзания. В то же время на железных и шоссейных дорогах обильные снегопады создают большие затруднения для транспорта. Или возьмем, например, росу. Она является продуктом конденсации водяного пара, содержащегося в атмосфере, и не оказывает ни малейшего влияния на развитие погоды. В то же время выпадение росы играет важную роль в сельскохозяйственных работах, так как комбайны можно запускать только после просыхания хлебов.

Отсюда следует, что прикладная метеорология должна быть очень тесно связана с практикой. Различают пять основных отраслей прикладной метеорологии: медицинскую, транспортную, промышленную, лесную и агрометеорологию[38]. Врач, например, хотел бы знать, какие заболевания могут возникнуть при том или ином характере погоды. Крестьянин же обращает особое внимание на метеорологические явления, которые могут нанести вред посевам и повлиять на урожай. А лесовод хочет получить от климатолога данные о том, в какой местности будут наиболее благоприятные климатические условия для оптимального прироста биомассы древесных пород.

Влияние того или иного метеорологического элемента на развитие растительности сильно зависит от того, в какой фазе находится растение. Поэтому агро- или лесометеоролог должен хорошо знать требования растения к определенному метеорологическому элементу. Так, например, почти все полевые культуры в фазе вегетации, когда происходит интенсивный прирост биомассы, нуждаются в достаточном увлажнении, тогда как в фазе спелости излишняя влага может оказаться для растения очень вредной.

В настоящее время известны еще далеко не все стороны сложного взаимодействия между погодой и человеком, животным, растением. Для выяснения взаимодействия метеоролог должен работать в тесном содружестве с ботаниками, зоологами, гидрологами, физиологами и врачами.

Рассмотрим подробнее хотя бы одну из отраслей прикладной метеорологии — агрометеорологию. Она исследует влияние атмосферы на почву и растения и ставит своей целью выявление закономерностей этого влияния. Кроме того, в ее задачу входит применение своевременных защитных мер против вредных метеорологических явлений. Одной из таких задач является, например, обогрев фруктовых деревьев и виноградников во время весеннего возврата холодов и вообще весенних заморозков.

С другой стороны, предметом агрометеорологии является изучение оптимальных условий развития различных растений и изменения микроклимата, т. е. климатических условий в непосредственной близости от растений. Так, например, вблизи живой изгороди почва и приземный слой воздуха нагреваются быстрее, чем на открытой местности. Таким образом, агрометеоролог должен знать как метеорологические, так и биологические закономерности.

Чтобы исследовать влияние погоды на количество и качество урожая, нужно прежде всего по-новому обработать материал метеорологических наблюдений. Для отдельных метеорологических элементов обычно приводятся либо месячные суммы (например, суммы осадков), либо средние месячные значения (например, температуры воздуха). Эти исходные метеорологические данные необходимо переработать хотя бы потому, что начало определенных периодов в развитии сельскохозяйственных культур, а также начало тех или иных сельскохозяйственных работ или агрономических мероприятий далеко не всегда приходится как раз на первое число месяца. Таким образом, переработка обычных метеорологических данных для специальных целей сельского хозяйства приобретает в агрометеорологии огромное значение.

Уже более 100 лет накапливаются многочисленные наблюдения за сроками наступления различных биологических явлений в природе, например, за сроками цветения плодовых деревьев, сроками отлета скворцов и т. п. Материал таких наблюдений уже может быть сопоставлен с ходом погоды за длительное время. В метеорологии такие наблюдения называют фенологическими[39]. Особое внимание при таких наблюдениях обращают на установление сроков начала и окончания роста разных растений. Этот отрезок времени, называемый вегетационным периодом, имеет решающее значение для развития сельскохозяйственных культур и для определения ожидаемого урожая.

Мировая карта сроков уборки пшеницы. Каждый месяц в том или ином районе земного шара производится уборка пшеницы.

Перед внедрением новых культур или новых сортов необходимо во избежание возможных неудач предварительно определить продолжительность вегетационного периода этих культур в тех районах, где планируется их внедрение. В южных районах Европы продолжительность вегетационного периода некоторых культур достигает 260 дней, а в северных — уменьшается до 100 дней. В Южной Европе период самых высоких температур продолжается 160 дней, а в Скандинавии — ноль дней!

По сведениям, полученным о росте пшеницы в разных странах, была построена мировая карта сроков ее возделывания и наступления разных фаз ее развития. На этой карте видно, что каждый месяц в том или ином районе земного шара происходит уборка пшеницы. Начинается она в феврале на экваторе и постепенно смещается в северном полушарии к северу. В субарктической зоне пшеницу убирают в октябре. А затем лето наступает в южном полушарии. Вблизи экватора уборка пшеницы происходит в ноябре, а в южной Африке — в январе. Средние сроки жатвы могут значительно смещаться в зависимости от хода погоды. Но и за постепенным сдвигом таких смещений во времени ведутся наблюдения.

Всемирная фенологическая сеть ведет постоянные наблюдения за сроками наступления определенных периодов развития животного и растительного мира, например, за сроками появления всходов пшеницы и полной спелости ее. Результаты наблюдений передаются в национальные центры. Благодаря этому удается строить общие обзоры состояния различных сельскохозяйственных культур на земном шаре.

Но агрометеорология занимается не только статистическими разработками, но и полностью обслуживает сельскохозяйственное производство. В частности, она уделяет внимание изучению метеорологических условий развития различных болезней, поражающих сельскохозяйственные культуры. Из года в год значительная часть урожая картофеля гибнет под действием фитофторы. Эту болезнь вызывает гриб, по-латыни называемый Phytophthora infestans. Он зимует в клубнях картофеля, а после их прорастания перебирается в стебли. Распространяют фитофтору споры, которые переносятся ветром и заражают новые здоровые картофельные кусты. Развитие спор фитофторы определяется главным образом атмосферными условиями. Оно начинается при температуре 10°. Заражению подвергаются только листья, остававшиеся мокрыми примерно в течение 8 часов подряд. Заражение развивается за четыре часа. Примерно с середины июня устанавливаются температуры воздуха, благоприятные для появления фитофторы. С этого времени агрометеоролог должен непрерывно вести наблюдения за температурой воздуха, ветром, а также за смоченностью поверхности листьев, чтобы предупредить о возможности появления фитофторы. Во-время произведенное опрыскивание растений ядохимикатами позволит избежать слишком больших потерь.

Борьбу против заморозков агрометеоролог ведет в тесном контакте с садоводами и виноградарями. Метеорологическое обслуживание сельского хозяйства распространяется и на ряд других культур. Поскольку погода любого времени года имеет большое значение для сельского хозяйства, постольку и метеообслуживание его не является делом сезонным. От погодных условий сильно зависит, например, проветривание погребов и других складских помещений, сроки начала весенних полевых работ, борьба с сорняками, сроки сенокоса и уборки зерновых, время закладки кормов на силос и многие другие сельскохозяйственные работы.

К сожалению, нередко еще приходится слышать такое мнение, что крестьянин, мол, сам, без всякой агрометеорологии, отлично знает, когда и что ему надо делать. Крестьянин действительно имеет большой опыт проведения сельскохозяйственных работ. Однако его подготовка к тем или иным работам может быть полноценной только тогда, когда он точно знает, как будет развиваться погода. Кроме того, во многих странах сельское хозяйство превратилось за последние годы в крупное социалистическое производство. При этом земельные площади одного хозяйства сильно увеличились, определенные культуры сконцентрировались на небольшом числе угодий, резко улучшилась механизация всех работ. Свойственный социализму коллективный труд на сельскохозяйственных предприятиях предъявляет новые требования к агрометеорологии при массовом производстве сельскохозяйственной продукции.

В новой организации работ по производству больших масс сельскохозяйственной продукции мы имеем очень мало опыта. Так, например, следует выяснить, какие метеорологические условия наиболее способствуют использованию в тех или иных сельскохозяйственных работах различной современной техники. Поэтому необходимо постоянно давать сельскому хозяйству научно обоснованные консультации об ожидаемом воздействии предстоящей погоды на разные отрасли полеводства и животноводства.

После урагана на Филиппинах (фото агентства Центральбильд),

Просветы под мостами часто действуют как аэродинамические трубы. В такой «трубе» с проезжавшей машины были сброшены ветром снопы.

Искусственный туман над фруктовым садом уменьшает опасность замерзания цветущих деревьев.

Дождевание фруктовых деревьев является наиболее надежной защитой как от радиационных, так и от адъективных заморозков

В прежние времена крестьянин начинал свой трудовой день на основании собственного «прогноза», он фактически был предоставлен самому себе. Теперь при коллективном труде товарищеская помощь организуется в хозяйствах или районах, в которых те или иные полевые работы затянулись. Когда надо спасать урожай, то трактора перебрасываются из одних районов в другие. Однако рентабельное использование сельскохозяйственной техники возможно лишь в том случае, если учитываются все агрометеорологические условия: состояние почвы, погода, местные особенности. Сотни штатных и Добровольных наблюдателей информируют местные бюро погоды о ходе полевых работ, о состоянии посевов и т. п., а бюро погоды рассылают руководителям сельского хозяйства обзоры о состоянии сельскохозяйственного производства и о том, какие районы наиболее благоприятны для возделывания определенных сельскохозяйственных культур.

Однако для этого должна быть прежде всего проведена, так сказать, «инвентаризация» наиболее важных метеорологических элементов, должны быть собраны сведения об ураганных ветрах, об участках, затопляемых при наводнениях, о местах, подвергающихся сильным градобитиям, и т. д. При подобном метеорологическом изучении местности не удается сразу получить представление обо всех возможных здесь особых метеорологических явлениях. Ведь некоторые из них наблюдаются только один раз в пять или десять лет, и поэтому их забывают учитывать. Наряду с изучением местности необходимо опрашивать старожилов. Если мы хотим узнать, какая местность наиболее благоприятна для возделывания определенной сельскохозяйственной культуры, то необходимо также очень тщательно изучать фенологические данные. Так, если выясняется, например, что в том или ином месте ягодные кусты из года в год поражаются заморозками, то ясно, что на этом участке нецелесообразно устраивать новый ягодный питомник.

Однако всего этого еще недостаточно. Необходимой обязанностью агрометеорологов является проведение микроклиматической съемки. В зависимости от степени поражаемости заморозком того или иного склона или равнинного участка на нем устанавливается различное число метеорологических приборов, которые используются, когда метеорологические условия могут оказаться опасными для сельскохозяйственных культур. Кроме того, на исследуемой местности прокладывается несколько маршрутов для вездехода, оборудованного необходимыми приборами. Приборы укрепляются на специальных кронштейнах перед машиной или на крыше, причем датчики приборов настолько малоинерционны, что реагируют на малейшие изменения измеряемых метеорологических элементов и тотчас передают соответствующие сигналы регистраторам, укрепленным в кузове машины. С помощью вездеходов можно при различных метеорологических условиях исследовать новые участки местности. Они особенно удобны для обнаружения «озер» холодного воздуха, застаивающегося в пониженных частях рельефа, а также для обнаружения более теплых склонов различных возвышенностей. Известно, что на дне любой котловины всегда накапливается холодный воздух, тогда как на окружающих склонах образуется кольцеобразная теплая зона. Большое значение для сельского хозяйства имеет также выявление участков с наиболее сильными ветрами и районов с повышенным выпадением росы.

Распределение температуры воздуха ночью в понижении рельефа.

Если сопоставить результаты микроклиматических измерений с визуальными наблюдениями и фенологическими данными, то можно установить, какие особые метеорологические условия вызвали, например, раннее созревание пшеницы на том или ином участке. Если изучаемые культуры обладают высокой морозоустойчивостью, то озеро холодного воздуха может почти совсем не выявиться на микроклиматической карте. Ну, а если по тем или иным производственным соображениям на данном участке перестанут возделывать пшеницу и отведут его под овощи? Можно ли выращивать здесь не пшеницу, а овощи? Ответ на этот вопрос могут дать лишь маршрутные микроклиматические съемки. Они позволят установить размеры озер холодного воздуха и решить, возможно ли возделывание на данном участке сельскохозяйственных культур, чувствительных к колебаниям метеорологических условий.

До недавнего времени микроклиматические исследования не представляли большого интереса, ибо в условиях мелкого сельскохозяйственного производства невозможно было ни микроклиматическое районирование территории, ни искусственное воздействие на микроклимат. Если фруктовый сад какого-либо крестьянина оказывался на морозобойном участке, т. е. часто подвергался заморозкам, то этот крестьянин должен был знать, что через каждые 3–4 года у него будут большие убытки. После социалистического преобразования сельского хозяйства условия коренным образом изменились. Теперь можно размещать сельскохозяйственные культуры с учетом реальных особенностей местности и концентрировать полевые и садовые участки в соответствии с наиболее благоприятными условиями произрастания на них соответствующих растений. На микроклиматических картах видно, где необходимо вести работы по защите сельскохозяйственных посадок.

Составление микроклиматических карт имеет большое значение и для животноводства. Сейчас получило широкое распространение открытое содержание скота в зимних условиях. Однако часто не имеет смысла разрушать капитальный старый закрытый скотный двор, чтобы строить на этом же месте открытый хлев. В открытом хлеве скот подвергается непосредственному воздействию почти всех метеорологических элементов, кроме осадков и прямой солнечной радиации. Поэтому, перед тем как строить открытый хлев, непременно нужно провести детальное микроклиматическое исследование местности и выявить участки с сильным ветром, с застаивающимся холодным воздухом, с сырой почвой и т. п. Характеристикам микроклимата часто не уделялось должного внимания, что приводило иногда к неудачам при использовании открытых хлевов. Но эти неудачи связаны не с ошибочностью идеи открытого содержания скота, а лишь с неправильным выбором участков для строительства открытых хлевов.

Наряду с мерами искусственного воздействия на микроклимат, которые должны способствовать повышению уровня сельскохозяйственного производства и увеличению урожайности каждого гектара земли, следует отметить важное значение создания искусственного микроклимата без дополнительных затрат энергии. Эта мера, широко распространенная в садоводстве, заключается в максимально эффективном использовании метеорологических условий.

Широкое развитие производства искусственных пленок, и, в частности, полиэтилена открывает перед нами два пути. В связи с этим над огородами и даже над полями можно без больших затрат оборудовать полиэтиленовые палатки, подобные обычным парникам. Воздух в таких палатках становится теплым и влажным, а также сохраняются грунтовые воды, хотя с поверхности почвы происходит испарение. Пар конденсируется на внутренних стенках палатки, и вода стекает обратно на поверхность почвы. Полиэтилен уменьшает ночное излучение поверхности почвы и поэтому служит хорошей защитой от заморозков. Другой способ использования полиэтиленовой пленки заключается в том, что ее расстилают на поверхности почвы на весь вегетационный период. После того как машина разложит пленку на почве, она проделывает в ней отверстия; расстояние между отверстиями зависит от культуры, которая будет выращиваться на данном поле. В отверстия засевается или высаживается, например, фасоль, кукуруза или помидоры. Отверстия в пленке обеспечивают просачивание в почву дождевой воды.

Пленка имеет три основных положительных свойства. Она почти полностью поглощает солнечную радиацию и превращает ее в тепло. В результате вблизи молодых растений уже в апреле при солнечной погоде температура воздуха достигает 25–30°. В этих условиях растения развиваются быстрее и растут более пышно, так что уже ранней весной, в период наибольшего недостатка витаминов, можно получать свежие овощи. Далее, под пленкой уменьшается испарение с поверхности почвы, поэтому водный баланс земной поверхности мало изменяется под влиянием растительности. И, наконец, третье положительное свойство пленки заключается в том, что вследствие недостатка света под ней уменьшается рост сорняков.

В заключение настоящей главы мы расскажем еще об одном мероприятии, которое осуществляют агрометеорологи в Советском Союзе. Как известно, в северных районах СССР мерзлая почва оттаивает только летом, да и то на небольшую глубину. Лед на глубине сохранился здесь еще со времени последнего ледникового периода. Доказательством служат находки в этих районах (кости доисторических животных и остатки деревьев, возраст которых определяется по содержанию в них радиоактивного изотопа углерода). Мерзлая почва покрыта слоем мха толщиной до 10 см. Мох плохо проводит тепло, но испаряет много влаги. Это препятствует проникновению тепла. Советские ботаники вместе с климатологами и агрометеорологами оборудовали в тайге ряд научных станций для исследования микроклимата и климата почвы. После проведения фундаментальных исследований и опытов был разработан план сельскохозяйственного использования мерзлых почв. Прежде всего необходимо было удалить слой мха. И вот с большим трудом огромные машины начали снимать с почвы мох. Это оказало огромное влияние на микроклимат. Солнечная радиация получила возможность проникать в массивы льда. В первый же год после удаления мха тепло распространилось в лед на глубину до 30 см. Таким образом, агрометеорология способствует выращиванию овощей и фруктов.