Тепловой обмен ели сибирской в условиях подзоны средней тайги

• Автор: Тарасов, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 241 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Г лава 1. Почвенно-климатические условия и лесная растительность района
исследования
1.1. Геоморфология и климат Республики Коми
1.2. Погодные условия вегетационного периода в годы исследований
Глава 2. Объекты исследования, приборы и методика измерений
Глава 3. Теоретическая модель теплового обмена древесного растения
с внешней средой
3.1. Предпосылки создания теоретической модели
3.2. Задача о теплообмене ели в общем виде
3.3. Температурный режим лесной экосистемы
3.4. Температура ствола и ксилемный транспорт
3.5. Начальные и граничные условия
3.6. Температурное поле ствола древесного растения
3.7. Особенности теплообмена древесного растения
Глава 4. Результаты исследований
4.1. Теоретическая температурная функция ствола
4.2. Экспериментальная температурная функция ствола
4.3. Верификация модели
Заключение и основные выводы
Литература
Приложение
Приложение
Приложение
Указатель важнейших обозначений Указатель сокращений
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В связи с резким усилением разносторонних антропогенных воздействий на природную среду и сокращением лесопокрытых площадей леса перестают быть только объектом экономической деятельности, приходит понимание их значения как одного из важнейших компонентов биосферы, продуцента фитомассы и кислорода, стабилизатора микроклимата. Реализация экологических принципов ведения лесного хозяйства требует осмысливания общих закономерностей строения и функционирования лесных экосистем, углубленного исследования их природы и взаимосвязей с другими компонентами биосферы. В связи с этим возрастает интерес к эколо-го-физиологическим исследованиям древесных растений и изучению процессов обмена вещества и энергии в лесных биогеоценозах.
В плане таких исследований изучение теплового обмена растений с окружающей средой является актуальным, поскольку одним из основных факторов, определяющих развитие растения, является количество теплоты, получаемое им из окружающей среды в результате радиационного и конвективного теплообмена. Поэтому получение количественной характеристики теплообмена растительного покрова с окружающей средой можно выделить как важнейшую из ряда задач экологии. Изучение процессов теплообмена живой системы методически решается трудно. Исследования в этом направлении требуют тщательной разработки теории и эксперимента с учетом физиологических процессов, присущих живому организму.
Ведущая роль в формировании лесных экосистем Европейского Северо-Востока принадлежит еловым лесам. Они занимают большую часть лесопокрытой площади, являются эдификаторами и главными трансформаторами природной среды региона. Именно это позволяет выделить ель как один из наиболее значимых объектов эколого-физиологических исследований.

тела и которым характеризуется конвективный теплообмен: ак = —. В опреде-

ленных случаях, рассматривая конвективный теплообмен, можно учесть теплообмен излучением. Если температура среды и температура тела приблизительно одинаковы, а коэффициент лучепоглощения среды мал, что соответствует условиям теплообмена ели в древостое, то закон Ньютона (теплообмен конвекцией) и закон Стефана-Больцмана (теплообмен излучением) запишутся в виде (Кутателадзе, 1957; Лыков, 1978):
д=а(Т-Т„), (3.9)
где а=ак+а11; а - суммарный коэффициент теплообмена; аг - коэффициент теплообмена конвекцией; аи - коэффициент теплообмена излучением. Это упрощает решение задач, связанных с передачей тепла конвекцией и излучением.
С другой стороны, полагая, что передача теплоты от жидкости (газа) к телу при обтекании поверхности тела жидкостью или газом происходит путем кондукции (теплопроводности), для плотности теплового потока, согласно закону Фурье, можно записать
д =-Ке^. (3.10)

В соответствии с законом сохранения энергии количество теплоты, полученное поверхностью тела (3.9), равно количеству теплоты, которое подводится к телу снаружи (3.10). Тогда условия теплообмена на поверхности тела запишутся как
^ + Й(ТС-Г) = 0, (3.11)

где к = -а- = (>ССк+а^- - относительный коэффициент теплоотдачи; Тс - темпера-
Кс Кс
тура среды (воздуха); Т - температура поверхности тела (растения); Кс - коэффициент теплопроводности воздуха.
Коэффициенты лучистого теплообмена при температурах, равных приблизительно температуре атмосферы, имеют порядок 2 ккал/м2'Ч-°С (Эккерт,