Sluneční záření

Sluneční záření ilustrační obrázek

Sluneční záření představuje energetický zdroj naprosté většiny všech procesů v atmosféře a na zemském povrchu.
Velký význam má zejména v biosféře, kde je základním předpokladem koloběhu a transformace energie.

Sluneční, nebo solární konstanta 1354 W.m-2, představuje intenzitu záření nad hranicí atmosféry, jež je průchodem ovzduším snížena pohlcováním, absorpcí a rozptylem, difúzí. Z hlediska konkrétní plošky na zemském povrchu a její energetické bilance pak můžeme hovořit o následujících bilančních složkách:
globálním záření jako sumě zářivé energie dopadající na plochu,
skládající se z přímého záření (insolace)
a rozptýleného (difúzního) záření,
a doplněného o odražené záření (albedu)
a tepelného vyzařování místa i atmosféry.
Záření podléhá sezónním změnám v rámci rotace Země (den-noc, diurnální), oběhu Země kolem Slunce (roční, sezónní, cirkadiánní periodicita) a proměnlivé sluneční aktivity. Také poloha na zemském povrchu (zeměpisná šířka) určuje rozhodujícím způsobem dynamiku a množství záření.

Ekologický význam záření

a jeho jednotlivých složek může být dosti rozdílný.
Difúzní záření může být rostlinami využito v celém rozsahu,
přímé a příliš intenzivní záření jim může i škodit.
Záření kratších vlnových délek, i záření ultrafialové, má velké destrukční účinky. Nicméně je téměř zcela pohlcováno atmosférou, v závislosti na její mocnosti a množství a typu v ní obsažených částic. Na zemský povrch ho proniká jen malá část, i ta však některé formy života značně ohrožuje. Rostliny se proti nepříznivým vlivům všech forem záření brání (ochlupení, vosková vrstva).
Infračervené záření představuje tepelné záření objektů, včetně atmosféry. Je důležité pro udržení pro život příznivého rozmezí teplot.

Celkově jde o složené záření skládající se z fotonů pohybujících se na různých vlnových délkách v rámci celé škály vyzařované Sluncem, tj. v rámci celého slunečního spektra. Většina energie záření časem degraduje na záření tepelné, část energie se mění na jiné formy (energie poutaná chemicky (fotosyntéza), fyzikálně (výparem)apod..

Rozdělení spektra slunečního záření

Fotosynteticky aktivní záření

(je označováno jako FAR)
- v oboru viditelného světla, 450 - 760 nm má i zásadní vliv pro fotosyntézu, je využíváno primárními producenty a převáděno na chemickou energii organických vazeb. Je zásadním vstupem pro vytváření produkce lesního ekosystému, jakož i naprosté většiny dalších ekosystémů.

Les a světelné záření

Lesní ekosystém, hlavně korunová vrstva, má zásadní vliv na modifikaci procházejícího záření a na radiační bilanci lokality. Vytváří se zcela specifický radiační režim, daný interakcí asimilačního aparátu (a v menší míře i ostatními komponentami nadzemní biomasy porostů) a záření.
Část zářivé energie je tak odražena zpět do ovzduší (albedo, reflexe), toto množství může představovat 10 - 14 % v jehličnatých a 13 - 17 % v listnatých porostech.
Další část je pohlcena biomasou (absorpce)
a část proniká listy (korunovou vrstvou - transmise).
Reflexe a transmise představují záření využitelné pro další fotosynteticky aktivní orgány a organizmy. Množství světla pronikajícího do nitra porostu (porostního prostředí) je oproti množství světla nad korunami stromů značně sníženo a je změněna jeho vlnová délka.

Pokles ozářenosti v rámci korunového prostoru klesá nelineárně, na hodnotu vylučující existenci asimilačního aparátu rostlin (ve spodní třetině koruny), potom se až k půdnímu povrchu příliš nemění. Na ozářenost porostního prostředí má vliv především druh dřeviny a hustota porostu. Také pěstební zásahy ovlivňující počet stromů na stanovišti mění výrazně radiační poměry v porostech lesních dřevin, což má vliv na celý ekosystém lesa. Nicméně efekt těchto zásahů, pokud nemají vysokou intenzitu, je většinou jen krátkodobý a poměrně rychle odezní, neboť během krátkého časového intervalu lesní dřeviny uvolněný prostor rychle zaplní.

Množství světla v porostech lesních dřevin (Klimo et al. 1994) ve srovnání s % světla na volné ploše se podle ročního období (zejména u opadavých listnáčů) může měnit až o několik desítek procent, u stálezelených je tento efekt podstatně menší. Řádově se intenzita světla mimo vegetační období u opadavých listnáčů pohybuje okolo 60-80% intenzity mimo porost.
Rozdíly mezi porosty různých dřevin se spíše týkají velikosti listové plochy a typu asimilačního aparátu, než toho, zda se jedná o dřeviny listnaté, nebo jehličnaté.

Tak jsou v plném vegetačním období na povrchu půdy v porostu smrku, dubu a buku podmínky dosti podobné (intenzita světla zhruba 2-40% z intenzity na volné ploše), zatímco v porostu břízy a borovice je to 20-40% a u jasanu dokonce 8-60%.

Tepelné záření

Teplota je určována do značné míry právě zářením, tj. radiačním režimem a dále tepelnými vlastnostmi prostředí (pohlcováním, akumulací, vedením a vyzařováním), a sezónní a periodické změny teploty lokality jsou pak označovány jako teplotní režim.

Jednotlivé organizmy, druhy a celá společenstva jsou vázány na určité rozpětí teplot, v němž mohou vegetovat a reprodukovat se, lze nalézt teplotu z určitého hlediska pro jednotlivé projevy optimální a stejně tak lze určit i extrémy, teploty limitní, stejně významné jako teploty pro daný projev života průměrné. Teploty nutné pro zachování života rostliny se pohybují od -5 do +55 °C.

Pro asimilaci je u vyšších rostlin jako

Růstově a produkčně jsou rostliny aktivní při teplotách mezi +5 až +40 °C.
Existují rozdíly mezi teplotou vzduchu a teplotou rostliny samotné. Při přímém oslunění může být teplota povrchu rostlinného těla o 2-8 °C vyšší než teplota vzduchu.
Citlivá jsou zejména mladá vývojová stádia dřevin (některé typy padání semenáčků v lesních školkách). Na druhé straně snesou lesní dřeviny velice nízké teploty až -60 °C, podmínkou je však zpravidla předešlá příprava a stav dormance.
Rostliny původem z nízkých zeměpisných šířek bývají poškozeny již při dosažení teploty mrazu.
Naše rostliny jsou přizpůsobené střídání denních a nočních teplot. Ale při přehřátí osluněného kmene za dne a následnému rychlému snížení teplot za noci může docházet k poškozování vnějších pletiv.

Naše dřeviny snesou i poměrně dost nízké zimní teploty - réva až -21, třešně, švestky, slivoně -30 až -35, jabloně -33 až -35 °C.

Teplota má zásadní význam i pro intenzitu základních životních reakcí a projevů rostlin, jako je transpirace, asimilace a respirace a její dynamika má primární vliv na rozšíření vegetace a vznik vegetačních pásem na zemském povrchu.
Jako ekologicky významná je např. délka vegetační doby, označující počet dnů, kdy je denní průměrná teplota alespoň 10 °C. Pro existenci lesního ekosystému je nutná její délka alespoň 1 měsíc, listnatý opadavý les vyžaduje alespoň 4 měsíční trvání - to platí jak pro zeměpisnou šířku, tak i pro nadmořskou výšku lokality.
Pro růst a vývoj lesních dřevin jsou významné i extrémy, jako je například výskyt pozdních a časných mrazů, na které jsou různé dřeviny různě citlivé. Známá je třeba citlivost mladých buků na pozdní mrazy, limitující obnovu bukem na holé ploše na celé řadě lokalit. Pionýrské dřeviny se naopak vyznačují značnou tolerancí vůči klimatickým extrémům, v první řadě pak extrémům teplotním.

Les a tepelné záření

Lesní prostředí modifikuje výrazným způsobem teplotní poměry lokality.
Na hodnoty teplot má kromě druhového složení a hustoty porostu vliv i jeho věk a struktura.
Vliv porostu na průměrnou denní teplotu (průměr ze 4 měření) roste v závislosti na jeho hustotě, tj. do fáze tyčkovin. S dalším rozvolňováním opět průměrné teploty půdy rostou v důsledku snížení zápoje a většího přístupu světla (tepla) na půdní povrch.
Rozdíly oproti volné ploše se pohybují řádově v hodnotách jednotek až desítek stupňů rozdílu (paseka/porost) na povrchu půdy a několika jednotek v 10-20 cm hloubce v půdě. Příklad : Průměrná týdenní teplota vzduchu a půdy mimo les a ve smrkové mlazině za bezoblačného a oblačného počasí (°C)
Rozdíly v hustotě porostu jsou v průměru 1-2 stupňů.
Na změny teploty mají znatelný vliv i výchovné zásahy, spočívající v proředění porostu a tím i vyšší radiace.

Literatura použitá a doporučená:
Chroust L.: Ekologie výchovy lesních porostů, Opočno, FGMRI RS Opočno 1997. 277 s.
Klimo, E.: Ekologie lesa. /Ekology of the Forest/. Brno, VŠZ v Brně 1994. 170 s.
Korpel´, Š.: Pestovanie lesa. /Silviculture/. Príroda, Bratislava 1991. 465 s.
Otto, H.-J.: Waldoekologie. Stuttgart, Eugen Ulmer 1994. 391 p.
Procházka S. a kol: Fyziologie rostlin, Academia Praha, 1998, s.485
Rozsypal S. a kol: Přehled biologie, Scientia s.r.o., 1994, s.578.
Volf F. a kol: Zemědělská botanika, SZN,1988, s.383
Vodrážka Z.: Biochemie, Academia Praha, 1999, s.191