Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Тепловой обмен ели сибирской в условиях подзоны средней тайги

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Тарасов, Сергей Иванович

Введение.

Глава 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.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Тепловой обмен ели сибирской в условиях подзоны средней тайги"

Актуальность проблемы. В связи с резким усилением разносторонних антропогенных воздействий на природную среду и сокращением лесопокры-тых 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 лесопо-крытой площади, являются эдификаторами и главными трансформаторами природной среды региона. Именно это позволяет выделить ель как один из наиболее значимых объектов эколого-физиологических исследований.

Цель работы. Оценка теплообмена ели (Picea obovata Ledeb.) с применением математической модели теплового взаимодействия растения с окружающей средой.

Задачи. В ходе исследования предстояло решить следующие задачи:

1. Провести теоретическое исследование тепловых процессов в еловом фитоценозе и разработать математическую модель распределения температуры структурных частей дерева ели сибирской.

2. Разработать комплекс оборудования для измерения температуры древесного растения с учетом его морфоструктуры.

3. Экспериментально исследовать динамику распределения температуры дерева ели сибирской.

4. Верифицировать теоретическую модель температурного поля древесного растения.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие положения:

1. Модель тепловых процессов в еловых фитоценозах подзоны средней тайги.

2. Математическая модель температурного поля древесного растения.

3. Закономерности распределения температуры структурных частей дерева ели сибирской.

Вклад автора. Автором создана измерительная система для измерения температурных полей древесного растения, разработана методика измерения, выполнены все работы по сбору и камеральной обработке первичного материала, проведен математический анализ и сделана интерпретация экспериментальных данных.

Организация исследования. Диссертационная работа выполнялась как раздел госбюджетной темы Отдела лесобиологических проблем Севера Института биологии Коми научного центра УрО РАН в 1991-1995 гг.

Эколого-физиологические процессы роста, клеточная организация вегетативных и репродуктивных органов хвойных как научная основа повышения биологической продуктивности и устойчивости лесов Севера" (регистрационный № 01.9.20 00510) и раздел тем, выполнявшихся в 1993-1995 гг. по гранту РФФИ-970450175 - "Биопродукционный процесс и разработка подходов к управлению биологической продуктивностью лесных экосистем Севера" и гранту ФЦНТП - "Экологическая безопасность России. Комплексная оценка продукционного процесса лесных экосистем Севера"(1.2.5.ф).

Научная новизна. Осуществлено эколого-физиологическое исследование, в ходе которого впервые разработана математическая модель, описывающая процесс теплового обмена дерева ели с окружающей его средой в условиях лесных экосистем севера. Создана измерительная система, позволяющая производить измерение температурных полей вегетативных органов древесных растений. Дано описание температурного поля структурных частей ели сибирской.

Теоретическая и практическая значимость. Представленная модель теплового обмена древесного растения с внешней средой является значимым вкладом в теорию биопродукционного процесса хвойных биогеоценозов Севера. Модель позволяет получать значения температуры органов древесного растения в любой момент времени и оценивать количество теплоты, поглощаемое или отдаваемое древостоем, при изменениях температуры среды.

Разработанная измерительная аппаратура может быть использована не только для измерения температуры, но, при соответствующем выборе измерительных преобразователей, для определения других физических величин, когда это связано с необходимостью одновременного получения этих величин в большом количестве точек, разнесенных в пространстве.

Методика, использованная при построении модели теплового взаимодействия растения со средой, и сама модель могут служить основой для дальнейшего углубленного изучения теплообмена древесных растений со средой.

Полученные экспериментальные данные могут быть использованы при построении математической модели теплового обмена древесных растений со средой.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения с основными выводами и приложения, изложенных на 241 странице. Основной машинописный текст занимает 128 страниц и включает 16 таблиц и 19 рисунков. Список литературы содержит 159 наименований. Приложение включает 113 страниц.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Тарасов, Сергей Иванович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Средообразующая роль хвойного леса общеизвестна и подтверждается многочисленными исследованиями (Сукачев, 1947; Молчанов, 1961; Протопопов, 1975 и др.). Одним из аспектов взаимодействия фитоценоза с внешней средой является процесс обмена энергией, в результате которого в лесной экосистеме устанавливается определенный температурный режим. Характер температурного режима в фитоценозе определяется несколькими факторами.

Во-первых, это особенности строения отдельного дерева и архитектура древостоя в целом, которые приводят к перераспределению воздушных потоков и потоков солнечной радиации; во-вторых, способность древесного растения как биофизического объекта, обладающего определенной массой и термическими характеристиками, аккумулировать и отдавать тепловую энергию.

Предлагаемая в данной работе модель тепловых процессов в лесной экосистеме позволяет с новой стороны взглянуть на формирование микроклимата в фитоценозе. В основе модели лежит представление биогеоценоза термодинамической системой, совершающей циклические переходы из устойчивого равновесного состояния в это же состояние в процессе обмена энергией с внешней по отношению к системе средой. Такое представление фитоценоза предполагает определенные соотношения температур составляющих его компонентов, в частности, определенный вид температурных полей древесных растений. Таким образом, установив температурное поле древесного растения в конкретном фитоценозе, можно судить о характере теплообмена биогеоценоза в целом. На практике проверялось соответствие теоретического температурного поля ствола ели температурному полю ствола в климатических условиях подзоны средней тайги. Как показал эксперимент, эмпирическое распределение температуры ствола согласуется с распределением температуры, рассчитанным на основе предложенной модели теплообмена дерева ели. Это подтверждает правильность выбора модели тепловых процессов в биогеоценозе и свидетельствует о том, что наиболее вероятным состоянием лесной экосистемы является состояние, когда температура его макроскопических частей выравнена.

В рамках данной модели лесной экосистемы впервые появилась возможность связать параметры структурных частей дерева (радиальную и вертикальную координаты), с его способностью запасать и отдавать тепло, что, в свою очередь, позволяет оценивать роль древостоя в формировании микроклимата. Действительно, если возможно считать температуру поверхности древесного растения и поверхности почвы равными температуре воздуха, то количество энергии аккумулируемое растительностью и почвой определяется достаточно простыми выражениями.

Количество теплоты, аккумулируемое (отдаваемое) единицей поверхности почвы. Для почвы данная задача формулируется следующим образом: температура поверхности полуограниченного тела (почвы) под влиянием внешних воздействий претерпевает периодические колебания около нулевого значения. Вид функции при z = 0 т = тс а coscot . Дифференциальное уравнение теплопроводности запишется как дТ К„ д2т дт ср dz2 в области 0 < z < оо при начальных и граничных условиях

5.1)

T(z,t) = 0\ т=(); Тс = Тс а cos(—) z=0' Р

Решение данного уравнения или уравнение температурного поля запишется как (Гребер и др., 1958)

-z Ю

Т = Тсав v2a"cos (5.2)

Для потока тепла через произвольную площадь S по направлению нормали к поверхности справедливо выражение dQ = -Кп (~-)Sdz. (5.3) dz

Интегрирование (6.3) от z = 0 до z = oo йот т = 0 до т = ^ дает количество теплоты, запасаемое почвой за полупериод,

Q = ,F^Kncnpn-^-S-Tca. (5.4)

V 71 где Кп - коэффициент теплопроводности почвы, сп - удельная теплоемкость почвы, рп - плотность почвы.

При р = 24 ч, 5 = 1 м2, и Ь= д/Кпспрп выражение (6.4) запишется как б «3.9 -Ъ-Тса. (5.5)

Для гумуса при сп = 0.156 ккал/кг-°С , рп = 500 кг/м3, К„ = 0.324 ккал/(м2-ч-°С) - Ьх 5.03 ккал/(м2-°Сч1/2) (Кин, 1933; Физические условия ., 1955).

Количество теплоты, аккумулируемое (отдаваемое) единицей поверхности растения. Для ограниченного цилиндра количество теплоты, аккумулируемое в течение полупериода (то есть при изменении температуры в пределах от -Тс а до +Тса) будет равно (Гребер, 1958)

2 = Уср2ТСЛЧ'{Ц), (5.6) г где V - объем тела, с - удельная теплоемкость тела, р - плотность вещества тела, г - радиус цилиндра.

Величина Q0 = Vcp2Tca представляет собой количество теплоты, аккумулисш руемое телом при равномерном прогревании. Функция показывает, какая г доля тепла аккумулируется при неравномерном прогревании тела, то есть при затухании температурной волны, и фактически является коэффициентом использования.

Для коэффициента теплопроводности древесины в радиальном направлении ад = 0.0005 м2/ч и периода колебаний р = 24 ч функция уже при г радиусе равном 0.063 м. Следовательно, для радиусов меньших либо равных

0.063 м выражение (6.6) не зависит от радиуса и определяется только объемом тела, то есть (6.6) будет справедливо и для конуса.

Оценкой высоты ствола при радиусе основания равном 0.067 м можно принять величину h= 15 м.

Объем ствола при таких параметрах ствола равен 0.07м3. (5.7)

Площадь поверхности ствола равна

S = TirL = nr-\!h2 + г2 « 3 м2. (5.8) Следовательно, количество теплоты, аккумулируемое единицей поверхности ствола за полупериод, равно dPd^c.a^i Г") о 07 •() 4-500-2-7 ?

Qs =-г— = и-и/ • и 2 = 9.3-Тса ккал/м -°С. (5.9) s S 3

Для стволов, радиус которых превышает 0.35 м, расчет количества теплоты, аккумулируемого единицей поверхности ствола за полупериод, может быть рассчитан по формуле (6.4), так как при радиусах больших 0.35 м ствол можно аппроксимировать полуограниченным телом. Тогда количество теплоты, прил ходящееся на 1 м , равно

Qs=Jl' л/КдсдРд ■ Jp ■ Тса = • л/0.1 - 0.4 • 500 ■ л/24 • Тса =\7.5- Тса ккал/м2-°С. (6.10)

Расчет показывает, что для участков стволов, радиусы которых лежат в диапазоне 0.06-^0.35 м количество теплоты, приходящееся на 1 м , можно оценить как

Qs=0№5-cdPd2Tca = 0.025• 0.4• 500• 2• Тса = 10-7^ ккал/м2-°С. (5.11)

Сравнивая (6.9) и (6.11), можно заключить, что для стволов с радиусами меньшими 0.35 м оценка количества теплоты, аккумулируемого единицей поверхности ствола за полупериод, как 10- Тс а ккал/м вполне приемлема.

Практически, для подзон средней и северной тайги количество тепла, аккумулируемого древостоем в течении дня, может оцениваться по формуле (6.11).

Таким образом, отношение количества тепла, запасаемого стволовой частью древесного растения, к количеству тепла, запасаемому почвой, будет равно = 10« 0.5", (5.12)

Q„ 19.6-TcaSn Sn где Sn - площадь поверхности почвы рассматриваемого участка леса, Sd - площадь поверхности стволов древесных растений, произрастающих на данном участке. То есть, фактически, расчет к сводится к определению соответствующих площадей.

В целом, трансформация древостоем части энергии, поступающей в биогеоценоз, обусловливает выравнивание и стабилизацию температуры среды и приводит к формированию особого теплового режима, характерного для конкретного типа леса. Возможность количественной оценки тепла, аккумулируемого деревом, а значит и древостоем в целом, дает основания для разработки и введения в практику определенных критериев, позволяющих оценивать экологическое состояние фитоценозов. Например, критерий температурной устойчивости древостоя, характеризующий способность фитоценоза противостоять тепловому влиянию.

Количественные закономерности взаимодействия древесного растения с таким фактором внешней среды, как температура, также позволяют давать конкретные числовые характеристики типа обмена энергией древостоя с компонентами биогеоценоза и могут служить признаком, определяющим тип леса.

Достоинство предлагаемой модели теплообмена дерева ели - это возможность получать распределение температуры или поле температуры древесного растения в любой момент времени, что представляется важным при проведении эколого-физиологических исследований древесных растений.

Хотя главная цель настоящей работы - получение модели теплового обмена ели сибирской в условиях подзоны средней тайги, в процессе теоретического и практического исследования поставленной задачи был получен ряд результатов, которые могут оказаться полезными при проведении подобных исследований.

Изучение процессов теплообмена само по себе является непростой задачей, сложность которой возрастает, когда в качестве объекта исследований выбирается живая система. Такие исследования требуют тщательной разработки теории и эксперимента с учетом физиологических процессов, присущих живому организму, а также постоянной поверки теории практикой до получения приемлемого согласования модели и реального процесса. Поскольку невозможно сразу учесть все многообразие биогеоценотических связей, изучение взаимодействия организма со средой целесообразно начинать с упрощенной модели или модели первого приближения, описывающей наиболее общие свойства изучаемого взаимодействия, и уточнять ее по мере накопления экспериментальных данных. Однако, хотя настоящая модель, описывающая тепловое взаимодействие ели сибирской с окружающей средой, не учитывает ряд влияющих факторов, тем не менее, может служить основой для дальнейшего теоретического и практического изучения теплообменных процессов древесных растений со средой как на уровне отдельного растения, так и на уровне фитоценоза.

Серьезную проблему при моделировании представляет описательный, качественный характер параметров исследуемого процесса, позволяющий давать только грубые оценки необходимых величин.

Кроме специфических требований, предъявляемых к моделированию, особенности живых организмов определяют и эксперимент, накладывая ограничения на применяемые методы исследований и приборы. Сведение к минимуму разрушающего влияния измерительного прибора на объект исследований является одним из таких требований. При изучении объектов с распределенными параметрами (например, таких как ствол дерева), когда задачей эксперимента является получение функциональной зависимости некоторой величины от координаты, важное значение приобретает автоматизация измерений, обеспечивающая возможность непосредственного ввода информации в ЭВМ.

Реальные процессы, происходящие в природе, в силу искажающего влияния различных факторов, как правило, описываются случайными функциями -полученные в эксперименте данные подтверждают это. Характеристики измерительных приборов также имеют свойство изменяться с течением времени. Ситуация еще больше осложняется, когда внешние условия, на фоне которых проводится эксперимент, не являются стабильными и не могут быть сведены к некоторым средним значениям, и экспериментально полученная зависимость оказывается единственной реализацией исследуемого процесса.

В таких ситуациях на первый план выходят не только точностные показатели измерительной системы или прибора, но и методика измерений, правильный выбор которой позволяет свести к минимуму влияние факторов, оказывающих воздействие как на объект исследования, так и на измерительную систему, а также методика обработки результатов, полученных в опыте.

В перспективе исследования по проблеме теплового взаимодействия древесного растения с внешней средой должны быть направлены на определение термических характеристик древесных растений и создание обобщенной модели, описывающей теплообмен со средой любого древесного растения.

Проведенное исследование теплообмена дерева ели сибирской позволяет сделать следующие основные выводы.

1. Предложена модель взаимодействия биогеоценоза с потоком энергии солнечной радиации. Данная модель представляет биогеоценоз в каждый момент времени как термодинамическую систему в состоянии устойчивого равновесия.

2. С использованием модели теплового обмена лесной экосистемы определены условия теплового обмена отдельного древесного растения и разработана математическая модель, описывающая динамическое температурное поле дерева ели в виде функции

M^cd'A')

Данная модель сводит в единую взаимосвязанную систему время, температуру среды, термические характеристики вещества тканей древесного растения и геометрические параметры (радиальную и вертикальную координаты) структурных частей дерева. Она позволяет рассчитывать температуру дерева ели для любой заданной координаты в выбранный момент времени.

3. Экспериментально исследовано изменение температуры дерева ели в зависимости от времени и радиальной координаты на трех высотных уровнях. Полученные закономерности характерны для вида Picea obovata в условиях подзоны средней тайги.

4. Показано, что модель температурного поля дерева ели соответствует экспериментальным данным. В рамках данной модели основными параметрами, определяющими температурное поле древесного растения, являются радиальная и вертикальная координаты, время и термические характеристики вещества тканей растения.

5. Адекватность теоретической модели температурного поля дерева ели температурному полю, полученному в эксперименте, подтверждает правильность выбора модели тепловых процессов в лесных экосистемах.

6. Установлено, что температура структурных частей древесного растения, имеющих относительно небольшие размеры (радиус меньший либо равный 0.013 м), полностью определяется мгновенной температурой внешней среды. Температура структурных частей, имеющих радиусы большие 0.2 м, стремится к средней температуре окружающей среды.

7. Разработанные аппаратура и методика измерения температурного поля древесного растения могут быть рекомендованы для внедрения в практику эколого-физиологических исследований.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тарасов, Сергей Иванович, Сыктывкар

1. Алътшуллер Г.Б., Елфимое Н.Н., Шакулин В.Г. Кварцевые генераторы: Справочное пособие. М., 1984. 232 с.

2. Аналоговые и цифровые интегральные схемы: Справочное пособие. / Под ред. С. В. Якубовского. М., 1985. 432 с.

3. Артемьев Б. Г., Голубев С. М. Справочное пособие для работников метрологических служб. Кн.1, М., 1990. 528 с.

4. Атлас Коми АССР. М., 1964. 112 с.

5. Атлас улътраструктуры растительных тканей. / Под ред. М.Ф. Даниловой и Г.М. Козубова. Петрозаводск, 1980. 456 с.

6. Баранов А.Ф. Моделирование продуктивности древостоев методом регрессивного анализа. // Математическое моделирование в биогеоценологии: Тез. докл. Петрозаводск, 1985. С. 17-18.

7. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М., 1971.408 с.

8. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М., 1989.540 с.

9. Биогеноценотические исследования таежных лесов (Ляльский лесоэколо-гический стационар): Тр. КНЦУрО РАН. № 133. Сыктывкар, 1994. 184 с.

10. Биофизические методы исследований в экофизиологии древесных растений. / Под ред. Л.К. Кайбияйнена. Л., 1979. 112 с.

11. Бобкова К. С. Биологическая продуктивность хвойных лесов европейского северо-востока. Л., 1987. 156 с.

12. Бобкова КС., Забоева КВ. Еловые леса. // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб., 2001. С. 20-29.

13. Бобкова КС., Загирова С.В., Тарасов С.И. Морфоструктура и функционирование корней растений в лесных экосистемах севера. // Биогеография почв: Тез. докл. Междун. конф. Сыктывкар, 2002. С. 102-103.

14. Бобров Е.Г. Лесообразующие хвойные СССР. Л., 1978. 185 с.

15. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие. М., 1991. 143 с.

16. Бугровский В.В., Лютое Л.И., Меллина Е.Г. Моделирование развития древостоя с учетом климатических условий. // Журн. общ. биол. 1987. Т. 48, № 1. С. 84-91.

17. Васильев Л.Л., Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. Минск, 1971. 256 с.

18. Вентцелъ Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. М., 1973. 364 с.

19. Вересов Т.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. М., 1983. 128 с.

20. Веретенников А.В. Физиология растений с основами биохимии. Воронеж, 1987. 256 с.

21. Водообмен и физиологические процессы растений: Сб. статей. Изд-во Казанского универ-та, 1981. 111 с.

22. Водорегулирующая роль таежных лесов. / М.В. Рубцов, А.А. Дерюгин, Ю.Н. Соломина и др. М., 1990. 223 с.

23. Галенко Э.П. Фитоклимат и энергетические факторы продуктивности хвойного леса Европейского Севера. Л., 1983. 129 с.

24. Галенко Э.П. Радиационный режим соснового фитоценоза как элемент энергообмена. // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб., 2001. С. 91-101.

25. Гейгер Р. Климат приземного слоя воздуха. М., 1960. 486 с.

26. Гире Г.И., Суховолъйкис В.Г. Адаптационные изменения фотосинтеза сосны обыкновенной после теплового воздействия. // Адаптация древесных раст. к экстрем, условиям среды. Петрозаводск, 1984. С. 117-124.

27. ГОСТ 8.326-89. Метрологическая аттестация средств измерений. М., 1990. 14 с.

28. Гребер Г., Эрк С., Григуллъ У. Основы учения о теплообмене. М., 1958.566 с.

29. Грибов А. И. Исследование термического режима деревьев в условиях Сибири // Эколог.-географ. исслед. флоры Красноярского края, ее охрана и перспективы интродукции. Красноярск, 1986. С. 74-82.

30. Гусев Н.А. Некоторые закономерности водного режима растений. М., 1959. 156 с.

31. Гусев Н.А. Состояние воды в растении. М., 1974. 134 с. Гусев Н.А. Физиология водообмена растений. Казань, 1966. 136 с. Забоева И.В. Глееподзолистые почвы Северо-Востока европейской части СССР // Почвоведение. 1965, № 7. С. 14-26.

32. Забоева И.В. Почвенно-экологические условия еловых сообществ. // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб., 2001. С. 112-130. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР. Сыктывкар, 1975.344 с.

33. Залялов А.А. Физиолого-термодинамический аспект транспорта воды по растению. М., 1984. 135 с.

34. Захаров В.К. Лесная таксация. М., 1967. 406 с.

35. Иванов Л.А. О сосущем аппарате корня древесных пород Советского Союза // Докл. АН СССР. 1953. Т. 94, № 4. С. 713-716.

36. Интегральные микросхемы. Справочник. / Под ред. Б.В.Тарабрина. М., 1984. 528 с.

37. Каганов М.А. К методике измерений температур с помощью термистора // Сб. тр. по агрон. физике. Л., 1952. Вып. 5. С. 135-138.

38. Казимиров Н.И. Проблемы и методологические подходы в моделировании лесных биогеоценозов. // Моделирование лесных биогеоценозов. Петрозаводск, 1986. С. 5-12.

39. Кайбияйнен JI.K. Экофизиология водного режима сосны и сосновых дре-востоев: Автореферат . док.биол.наук. М., 1990. 45 с.

40. Кайбияйнен Л.К, Тихое П.В. Электрокинетические явления и движение пасоки в ксилеме древесных растений // Вопросы лесоведения и лесоводства в Карелии. Петрозаводск, 1975. С. 113-125.

41. Кайбияйнен Л.К, Хари П. Сбалансированность системы водного транспорта у сосны обыкновенной. I. Пути движения влаги в ксилеме // Лесоведение. 1985. №5. С. 23-28.

42. Кайбияйнен Л.К, Хари П., Сазонова Т.А. и др. Сбалансированность системы водного транспорта у сосны обыкновенной. III. Площадь проводящей ксилемы и масса хвои // Лесоведение. 1986. № 1. С. 31- 37.

43. Карслоу Г., ЕгерА. Теплопроводность твердых тел. М., 1964. 487 с.

44. Кин Б.А. Физические свойства почвы. М., 1933. 263 с.

45. Китредж Дж. Влияние леса на климат, почвы и водный режим. М., 1951.456 с.

46. Клинцов А.П. Изменение температуры тела под влиянием рубок ухода // Физиолог, раст., 1955. Т. 2, вып. 4. С. 69-75.

47. Компоновка и конструкции микроэлектронной аппаратуры: Справочное пособие / П.И. Овсищер, И.И. Лившиц, А.К. М., 1982. 208 с.

48. Кондратьев Г.М. Критериальные величины теории регулярного теплового режима второго рода // Теплопередача и тепловое моделирование. М.,1959. С. 5-18.

49. Коровин А.И. Температура почвы и растение на Севере. Петрозаводск, 1961. 192 с.

50. Крамер П., Козловский Т. Физиология древесных растений. М., 1983.464 с.

51. Кубрак Н.И., Аникеева В.А. О взаимосвязи температуры воздуха с температурой древесных стволов и побегов // Материалы отчет, сес. по итогам НИР Арханг. ин-та леса и лесохимии за 1983 г. Архангельск, 1984. С.25-30.

52. Кузив Е.А., Тарасов С. И. Температурный режим воздуха и почвы в лиственно-еловом насаждении. // Биогеоценологические исследования таежных лесов. Сыктывкар, 1994. С. 119-126. (Тр. Коми науч. центра УрО РАН; № 133).

53. Кузин С.Н. Микроклиматическая характеристика хвойно-лиственного насаждения. // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб., 2001. С. 73-90.

54. Куинн Т. Температура. Пер. с англ. под ред. Д.Н. Астрова. М., 1985. 448 с. Курсанов А.Л. Транспорт ассимилянтов в растении. М., 1976. 646 с. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике. Новосибирск, 1982.280 с.

55. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М., 1957. 383 с. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. М., Л., 1958.414 с.

56. Ланцов А.Л., Зворыкин Л.Н., Осипов И.Ф. Цифровые устройства на комплементарных МДП-интегральных микросхемах. М., 1983. 272 с. Лархер В. Экология растений. М., 1978. 384 с.

57. Лащенкова А.Н. Сосновые леса // Производительные силы Коми АССР. М., 1954. Т.З, ч.1. С. 126-157.

58. Леса и лесное хозяйство Коми АССР. Сыктывкар, 1981. 394 с. Лесотаксационный справочник для северо-востока европейской части СССР / Отв. сост. Г.С. Войнов. Архангельск, 1986. 357 с.

59. Лир X., Полъстер Г., Фидлер Г.-И. Физиология древесных растений. М., 1974. 424 с.

60. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М., 1978. 480 с.

61. Лыков А.В. Явления переноса в каппилярно-пористых телах. М., 1954.296 с.

62. Малое В.В. Пьезорезонансные датчики. М., 1989. 272 с.

63. Мартынюк З.П. Пространственно-временная динамика содержания СОг в ельнике. // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб., 2001. С.102-111.

64. Мартынюк З.П., Урнышев А.П., Лапина Л.Э. Изучение потоков С02 в лесных фитоценозах. Сыктывкар, 1991. 20 с. (Сер. Нов. науч. методики / Коми науч. центр УрО РАН;. Вып.37).

65. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений. М., 1990. 535 с.

66. Молчанов А. А. Лес и климат. М., 1961. 278 с.

67. Надуткин В.Д. Строение и физико-механические свойства древесины сосны в связи с условиями произрастания в Коми АССР: Дис. . канд. сельхоз. наук. Сыктывкар, 1954. 247 с.

68. Надуткин В.Д., Модянов А.Н. Надземная фитомасса древесных и кустар-ничковых растений. // Рук. ф. 3, оп.2. д. № 180, 1971, 165 с.

69. Носов В.В., Кукорских А.К. Преобразователи температуры для полевых и лабораторных исследований. // Структура и продуктивность лесных биогеоценозов. Владивосток, 1984. С. 54-64.

70. Основы лесной биоценологии // Под ред. В.Н. Сукачева и Н.В. Дылиса. М., 1964. 574 с.

71. Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. М., 1979.317 с.

72. Перелыгин Л.М. Древесиноведение. Л., 1960. 238 с.

73. Петров П.И. О температурном режиме древесных стволов // Ботан. журн. СССР. 1955. Т. 40, №4. С. 103-111.

74. Пехоеич А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. JL, 1968. 301 с.

75. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров. М., 1989. 335 с. Плохинский Н.А. Биометрия. Новосибирск, 1961. 364 с. Поляк И.И. Методы анализа случайных процессов и полей в климатологии. Л., 1979. 255 с.

76. Протопопов В.В. Средообразующая роль темнохвойного леса. Новосибирск, 1975. 327 с.

77. Пузырев Е.М., Соломатов В В. К построению математической модели температурного режима растений // Физиология растений. 1975. Вып.5-6. Т.22. С. 994-1000.

78. Радченко С. И. Температурные градиенты среды и растения. М., JL, 1966.389 с.

79. Радченко С И. Температура и растение. Восточно-Сибирское книжн. изд-во, 1967. 142 с.

80. Растительность европейской части СССР. / Под ред. С.А. Грибовой, Т.П. Исаченко и Е.М. Лавренко. Л., 1980. 426 с.

81. Раунер Ю.Л. Тепловой баланс растительного покрова. Л., 1972. 209 с. Резисторы: Справочник / Под ред. И.И. Четверткова. М., 1981. 352 с. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника: В 2-х т.Т.1: Пер. с англ. М., 1990. 348 с.

82. Сабинин Д. А. О корневой системе как осмотическом аппарате растений // Изв. биол. н.-иссл. ин-та при Пермск. гос. унив-те. 1975. Т.4. С. 29-32. Сабинин Д. А. Физиология развития растений. М., 1963. 196 с.

83. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М., 1968. 463 с.

84. Сенъкина С.Н. Эколого-физиологические аспекты водного режима сосны и ели в средней подзоне тайги Коми АССР: Дис. . канд. биол. наук. Сыктывкар, 1987. 130 с.

85. Слейчер Р. Водный режим растений. М., 1970. 365 с.

86. Смирнов А.В. Динамика теплового режима некоторых древесных растений // Термический фактор в развитии растений различных географических зон / Моск. фил. геогр. общ. СССР. М., 1979. С. 69-73.

87. Справочник по климату СССР. Вып.1. 4.2. Температура воздуха и почвы. Л. 1965.380 с.

88. Справочник по математике / Под ред. Корн Г., Корн Т. М., 1984. 831 с.

89. Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2-х т. Т.2. / Под ред. Д.П. Линде. М., 1978. 328 с.

90. Справочник по специальным функциям / Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган. М., 1979. 832 с.

91. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники. В 2-х т. Т.1. / Под ред. Д.П. Линде, Б.Х. Кривицкого. М., 1977. 504 с.

92. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники. В 2-х т. Т.2. / Под ред. Д.П. Линде, Б.Х. Кривицкого. М., 1977. 471 с.

93. Справочник по электрическим конденсаторам / Под ред. И.И. Четвертко-ва и В.Ф. Смирнова. М., 1983. 576 с.

94. Справочник таксатора / Под ред. Н.В. Третьякова. М., Л., 1952. 853 с.

95. Структура и продуктивность еловых лесов южной тайги / Под ред. В.Г. Карпова. Л., 1973. 311 с.

96. Сукачев В.Н. Основы теории биоценологии. М. JL, 1947.

97. Тарасов С.И. Метод исследования температурного поля древесного растения на примере ели сибирской. Сыктывкар, 1997. 20 с. (Сер. Нов. науч. методики / Коми науч. центр УрО РАН; Вып. 52).

98. Тарасов С.И. Установка для изучения теплообмена дерева // XII Коми респ. молодеж. научн. конф.: Тез. докл. Сыктывкар, 1994. С. 70.

99. Тепловой и радиационный баланс естественного растительного покрова и сельскохозяйственных полей: Сб. ст.; Под ред. Ю.Л. Раунера. М., 1965. 157 с.

100. Термодинамика живых систем: Сб. тр. JITA. JI. Вып.104. 1966. 74 с.

101. Термодинамика почвенной влаги / Пер. и ред. A.M. Глобуса. Л., 1966. 436с.

102. Тихое П.В. Суточные циклы движения пасоки по ксилеме древесных растений // Вопросы лесоведения и лесоводства в Карелии. Петрозаводск, 1975. С. 126-134.

103. Тихое П.В. Тепловой метод непрерывной регистрации относительной скорости движения пасоки в ксилеме древесных растений // Биофизические методы исследований в экофизиологии древесных растений. Л.,1979. 68-85 с.

104. Тужилкина В.В., Кузив Е.А. Определение поверхности хвои сосны и ели в средней подзоне тайги // Биоценологические исследования хвойных фитоцено-зов на Севере. Сыктывкар, 1983. С. 29 32. ( Тр. Коми фил. АН СССР; № 59).

105. Факторы регуляции экосистем еловых лесов / Под ред. В.Г. Карпова. Л., 1983. 318 с.

106. Физические условия почвы и растение / Под ред. И.Н. Антипова-каратаева, А.А. Ничипоровича. М., 1955. 568 с.

107. Фрей Т., Коппел А. Энергетическая эффективность экосистем. // Стабильность и продуктивность лес. экосистем.: Тез. докл. Всес. совещ., Тарту, 29-31 окт., 1985. Тарту, 1985. С. 147-148.

108. Фрей Т.Э.-А. Некоторые аспекты моделирования продуктивности древо-стоев. // Математическое моделирование биогеоценотических процессов. М., 1985. С. 57-63.

109. Фрей-Вислинг А., Мюлеталер К. Ультраструктура растительной клетки. Пер. с англ. М., 1968. 454 с.

110. Халуика В. Влияние некоторых физических факторов на процессы цветения хвойных пород. // Семен, плантации в лес. семеноводстве. Рига, 1985. С. 63-70.

111. Хари П., Кайбияйнен Л.К, Росс Ю.К Моделирование биопродукционного процесса в лесных биоценозах. // Лесоведение. 1986. № 6. С. 22 30.

112. Хари П., Кайбияйнен Л.К, Сазонова Т.А. и др. Сбалансированность системы водного транспорта у сосны обыкновенной. II. Активная ксилема // Лесоведение. 1985. № 5. С. 74 76.

113. ХейвудР. Термодинамика равновесных процессов. М., 1983. 491 с. Чавчавадзе Е. С. Древесина хвойных. Л., 1979. 190 с. Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые среды. М., 1960. 248 с.

114. Щербаков И.П. Применение полупроводникового электротермометра для измерения температур в тканях дерева. // Физиология растений. 1955. Вып. 4. Т. 2. С. 101-109.

115. Щукин В.К. Теплообмен в природе и технике. М., 1965. 121 с.

116. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. М., Л., 1961.680 с.

117. Экология ельников Севера: Тр. Коми фил. АН СССР. № 32. Сыктывкар, 1977. 96 с.

118. Эколого-физиологические основы продуктивности сосновых лесов европейского Северо-Востока: Сб. ст. КНЦУрОРАН. Сыктывкар, 1992. 176 с.

119. Юдин Ю.П. Геоботаническое районирование // Производительные силы коми АССР. 1954. Т. 3, ч. 1. С. 323-360.

120. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М., 1979. 942 с. Яглом A.M. Корреляционная теория стационарных случайных функций. Л., 1981.280 с.

121. Яценко-Хмелевский А.А. Основы и методы анатомического исследования древесины. М., 1954. 337 с.

122. Яценко-Хмелевский А.А. Краткий курс анатомии растений. М., 1961.282 с.

123. Aston A.R. Heat storage in a young eucalypt forest // Agr. and Forest Meteorology. 1985. Vol. 35. P. 281-297.

124. Crowther J.M., Hutchings N.J. Correlated vertical wind speeds in a spruce canopy. // Forest-Atmos. Interact. Prac. Forest Envairon. Meas. Conf., Oak Ridge, Term., Oct. 23-28, 1983. Dordrecht e.a., 1985. P. 543-561.

125. Denmead O.T., Bradley E.F. Flux-gradient relationships in a forest canopy. // Forest-Atmos. Interact. Prac. Forest Envairon. Meas. Conf., Oak Ridge, Tenn., Oct. 23-28, 1983. Dordrecht e.a., 1985. P. 421-442.

126. Fritschen L. J. Characterization of boundary conditions affecting forest environmental phenomene. // Forest Atmos. Interact. Proc. Forest Environ. Meas. Conf., Oak Ridge, Tenn., Oct. 23-28, 1983. Dordrecht e. A., 1985. P. 3-22.

127. Halldin S., Sangier В., Pontoiller J.Y. Evapotranspiration of a deciduous forest: simulation using routine meteorological data. // J. Hydrol. 1984. Vol. 75, № 1-4. P. 349-358.

128. Hosli J. P., Laroche D., Gagnon R. Presentation d'une nouvelle methode pour evaluer la vitesse d'econlement de la seve dans le xyleme des arbres. // Schweiz. Z. Forst. 1987. Vol. 138, № 3. P. 229-237.

129. Huber В., Hofler K. Die Wasserpermeabilitat des Protoplasmas. // Jahr. f. wiss. Bot. Vol. 73. 1930. P. 210-213.

130. Vanderwaal J.A., Holbo H.R. Needle-air temperature differences of douglas-fir seedlings and relation to microclimate. 11 Forest Sci. Vol. 30, 1984. № 3. P. 635-644.

131. Weinbaum S., Wheller H. Heat transfer in sweat-cooled porous metals. // J. Appl. Phys. Vol. 20. 1949. P. 113-115.

132. Wood S.D., Mangum B.W., Filliben J.J., Tillet S.B. An inverstigation of the stability of thermistors. // J. Res. NBS. Vol. 83. 1978. P. 247-263.1. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

133. Основные технические характеристики

134. Для получения экспериментальных характеристик распределения температуры древесного растения была сконструирована и изготовлена измерительная система (ИС), позволяющая получать значения температур объекта исследования с учетом особенностей его строения.

135. Устройство, назначение, принцип работы

136. Измерительная система состоит из следующих функциональных частей (рис. 1): измерительного преобразователя (ИП), линии передачи (ЛИ), регистратора частоты (РЧ).

137. Рис. 1. Структурная схема измерительной системы. ИП измерительный преобразователь; ЛП - линия передачи; РЧ - регистратор частоты.

138. Блок-схема измерительной системы представлена на рис. 2.

139. ИП состоит из 12-ти преобразователей-переключателей, к каждому из которых подключено 12 датчиков температуры.

140. ИП предназначен для преобразования значений измеряемой температуры в пропорциональные значения частоты.

141. ЛП включает основную и дополнительную линию передач (ОЛП и ДЛП) и блок коммутации (БК). ЛП обеспечивает связь между ИП и регистратором частоты.ип crbtпа—.1. ПП2 4ппз 41. ПП41. ПП51. ПП7 41. ПП8 41. ПП9 <1. ПП101. ПП11сгк-□И—1. ПП121. ЯП1.1. ФИ 1.1. ЦПУ1