Сравнение местностей, расположенных в разных географических точках примерно на одной высоте
После того как в одном месте накоплен материал фенологических наблюдений за много лет и изучены отклонения в отдельные годы за этот период, можно узнать, как идет развитие растительности в других местах. Сравнивая материалы фенологических наблюдений, сделанных на различных ландшафтах по уже имеющимся опубликованным данным, можно выяснить, в каких пределах изменяются даты наступления отдельных фаз, например, по всей Германии или Европе, и определить, какое место данный район занимает в изучаемой области.
Даты наступления фаз м длительность межфазных периодов примерно на одинаковой высоте
В зависимости от географического положения даже на одинаковой высоте даты наступления фенологических фаз значительно различаются. Примером этого может служить сравнение фенологических календарей для Парижа (Парк св. Мавра), Гейзенгейма на Среднем Рейне, Ставангера, расположенного на западном побережье южной Норвегии, для Москвы и Падуи.
Приведены данные о сроках наступления тех фаз, по которым имеются наблюдения по крайней мере на двух из пяти перечисленных пунктов. По этим данным можно видеть, что разница в сроках наступления отдельных фаз в Гейзенгейме и Москве значительно больше, чем в Париже и Гейзенгейме, в Гейзенгейме и Ставангере больше, чем в Гейзенгейме и Падуе. Приводятся эти различия по фенологическим сезонам. Средние различия между фазами в Гейзенгейме и Париже в начале года увеличиваются (в предвесенний период и в начале весны), а позднее, весной и летом, даты на этих двух станциях совпадают. То же наблюдается и при сравнении данных по Гейзенгейму и Москве. В предвесенний период различия в датах достигают почти 1,5 месяца. В дальнейшем разности уменьшаются до 0,5 месяца в начале и середине лета. Осенью наблюдается обратная последовательность. Вереск начинает цвести под Москвой на 2 дня раньше, чем в Гейзенгейме. Изменение окраски листьев на деревьях в Москве начинается в среднем на 55 дней раньше, чем в Гейзенгейме. Только созревание плодов белой американской жимолости в конце лета в Москве наступает на месяц позднее, чем в Гейзенгейме. Это происходит вследствие того, что процесс созревания определяется состоянием погоды за длительный предшествующий период. Созревание может наступить лишь после накопления определенной суммы температур, после цветения. Начало цветения вереска определяется менее длительным периодом благоприятных условий предшествующей погоды. Среднее различие во времени наступления фаз в Гейзенгейме и Ставангере в предвесенний период равно 20 дням, а в начале и середине лета оно увеличивается до 30 дней. В первый весенний период и весной фазы в Ставангере начинаются раньше, а ранним летом и в середине его, наоборот, позднее, чем в Москве.
Между Гейзенгеймом и Падуей в предвесенний период нет разницы, но затем различие между этими двумя пунктами быстро нарастает. В начале и середине весны оно составляет 1—1,5 недели, а в начале и середине лета достигает двух недель и раньше делались такие сравнения материалов наблюдений для различных мест, расположенных далеко друг от друга. Следует упомянуть о сравнениях, которые делал Ине. Например, он сравнивал данные Гисена и Коимбры в Португалии, Тетерова в Мекленбурге и Муратово (около Орла) в средней части Советского Союза, Вагенингена в Нидерландах с данными разных стран Европы. Подобные сравнения проводились также и другими исследователями. Так, например, Аше Моэ сравнивал материалы наблюдений в Ставангере в Норвегии с такими же наблюдениями в Гисене; Эбле сопоставил данные, полученные в Париже, с материалами по Англии. Оказалось, что на одинаковой высоте растения в районе Лондона зацветают в предвесенний период раньше, чем в Париже, а ранней весной позже.
В течение года наблюдаются более или менее значительные передвижения и изменения последовательности фаз. Так, Верхне-Рейнская низменность осенью относится к разряду поздних областей. В б. Восточной Пруссии весной фазы наступают позже, чем в других областях, а осенью, наоборот, раньше. Только в Шлезвиг-Гольштейне в течение всего года сроки наступления фаз запаздывают.
Показаны наибольшие разности сроков наступления отдельных фаз в областях Средней Европы. По этим данным можно видеть, что в сравниваемых областях разности между самыми ранними и самыми поздними сроками наступления фенологических фаз (по средним данным за 1936—1939 гг.) имеют определенный годовой ход. Наименьшая разница наблюдается в начале лета (начало колошения и выметывания метелок, цветение) и поздней осенью (конец полевых работ). Это согласуется с тем положением, что разность в сроках наступления фенологических фаз в отдельные годы меньше всего в начале лета (май—июнь) и больше всего в начале и конце вегетации. Только дата наступления поздней осени (окончание полевых работ) сравнительно мало изменяется.
Между сроками наступления отдельных фаз в зависимости от того, насколько рано или поздно они наступили, существует определенный период, используемый растениями для развития, а земледельцами для выполнения полевых работ. По материалам о ходе развития овса в разных частях Средней Европы, расположенных на одинаковой высоте, можно видеть, насколько различна в разных пунктах продолжительность межфазных периодов. Более ранними исследованиями в странах Средней Европы с очень неодинаковыми климатическими условиями было установлено, что наблюдается весьма интересное различие в продолжительности периодов от всхода овса до появления первой метелки и от появления первой метелки до уборки (по данным за 1936—1939 гг.), причем по этому различию можно видеть особенности ритма развития растений в той или иной области.
Значительные и характерные различия в темпах развития овса наблюдаются по мере продвижения как с запада на восток, так и с юга на север.
Эти изменения продолжительности периодов от всходов до появления первой метелки и от появления первой метелки до уборки. При продвижении с запада на восток в местностях, расположенных примерно на одной широте, сокращается как общая продолжительность вегетационного периода, так и продолжительность обеих его частей (от всходов до появления метелки и от появления первой метелки до уборки). Это объясняется особенностями годового хода температуры в разных частях профиля. В западных областях с морским климатом (Шлезвиг-Гольштейн, Кельнская бухта и Верхне-Рейнская низменность) ранней весной температуры достаточно высоки, чтобы обеспечить появление всходов и быстрое развитие молодых растений. В областях с более континентальным климатом (б. Восточная Пруссия и б. Силезская бухта), расположенных восточнее, температурные условия, благоприятные для прорастания семян, наступают позднее, но дальнейшее развитие растений протекает быстрее. Ускоряющее действие более высоких температур в восточных областях сохраняется до уборки овса (конец июля — начало августа), вследствие этого сокращается межфазный период от появления первой метелки до уборки, а в западных областях наблюдается обратное явление.
Розенкранц в Австрии тоже наблюдал, что период созревания ржи в западной части продолжительнее, чем в восточной. На границе Баварии этот период продолжается 46— 52 дня, в Верхней Австрии 41—46 дней, в Эннсе и Иббсе 46 дней, в Мархвельде и на Дунае, близ границы, 39—42 дня. Чем континентальнее климат, тем короче период созревания.
Совершенно иначе изменяется продолжительность межфазных периодов во время роста овса при продвижении с юга на север. Хотя по мере движения с юга на север общая продолжительность вегетационного периода от посева до уборки становится короче, в соотношении продолжительности двух частей вегетационного периода наблюдается характерный сдвиг, продолжительность периода между всходами и появлением первой метелки становится короче, а период от появления первой метелки до уборки удлиняется. Это объясняется тем, что в южных областях термические условия, обеспечивающие прорастание семян и развитие молодых растений, наступают раньше. Когда появляются всходы в северных районах, солнце стоит выше, быстрое повышение температуры стимулирует развитие тех растений, которые обгоняют развитие растений, взошедших на юге несколько раньше. Во второй период вегетации (между появлением первой метелки и уборкой) для созревания зерна требуется более высокая температура, термические условия на юге оказываются более благоприятными, чем на севере, где вследствие этого созревание зерна несколько задерживается по сравнению с южными районами. Эти особенности продолжительности разных частей вегетационного периода в разных географических условиях часто незаметны, потому что общая продолжительность всего вегетационного периода (от всходов до уборки) почти одинакова на разных широтах. Но для того чтобы понять сущность хода развития растений, необходимо учитывать характерные особенности отдельных периодов вегетации.
В то время как графически изображен ход фенологических явлений в течение всего года в отдельных областях нанесены линии, обозначающие сроки наступления одной фазы в разных районах. Линии эти нанесены лишь схематически с интервалами через 5 дней и не соответствуют фактическому распределению изофен, так как построены без учета рельефа. Такие карты помогают выявить причины (кроме высоты над уровнем моря), вследствие которых изучаемую территорию можно разделить на области с поздними и ранними сроками наступления фаз. Согласно этим картам, в годовом ходе наблюдается постепенное смещение областей с ранними и поздними сроками наступления фаз, заключающееся в том, что линии, направленные в феврале с северо-запада на юго-восток, постепенно поворачиваются против часовой стрелки. В июле, ко времени уборки, эти линии направлены с юго-запада на северо-восток; таким образом, линии одинакового начала фаз примерно в течение полугода совершают поворот на 90°. В ноябре, ко времени окончания полевых работ, эти линии направлены с юго-юго-востока на северо-северо-запад. В это время самые ранние сроки наступления фаз наблюдаются в восточной части б. Померании, а самые поздние — на юго-западе изучаемой территории. Следовательно, с февраля по ноябрь линии делают поворот на 180°.
Эти схематически нанесенные линии показывают только большие различия. Особенности фактического хода наступления фаз можно найти на местных фенологических картах или в фенологических ежегодниках. Материалы по территории Германии можно найти в научных трудах и в официальных сборниках Службы погоды за 1936 и 1937 гг. Сведения за 9-летний период, с 1936 по 1944 г., опубликованы в изданиях Германской службы погоды и продолжают печататься в метеорологических ежегодниках. Для значительной части Европы, от Франции до Советского Союза, разработаны карты. Для характеристики хода фенологического года были использованы даты посева яровых культур, цветения яблони, уборки озимой пшеницы и ее посева.
На этих картах показано, что на большей части Европы в течение фенологического года области с наиболее ранним развитием растений ранней весной перемещаются с юго-запада через юг на юго-восток (к середине лета), а затем на северо-восток (осенью), в то время как перемещение областей с поздним развитием происходит на севере (ранней весной) с северо-востока на северо-запад (летом) и юго-запад (осенью). Линии границ между областями с поздним и ранним развитием с ранней весны до осени делают поворот против часовой стрелки на 180°.
Кроме того, указана и продолжительность некоторых межфазных периодов, вычисленных графически по материалам карт. Линии, обозначающие одинаковую продолжительность всего периода вегетации с ранней весны до осени (от посева яровой пшеницы до посева озимой пшеницы), направлены с северо-запада на юго-восток. Только в южной части исследуемой области эти линии направлены на востоко-юго-восток. Расстояние между линиями незначительно, они расположены довольно близко друг к другу, из чего следует, что даже на незначительных расстояниях наблюдаются довольно большие различия в длительности вегетационного периода.
В юго-западной части Франции между севом яровых весной и озимых осенью крестьяне имеют в своем распоряжении 260 дней для производства сельскохозяйственных работ, а в Эстонии только 120 дней. Линии, обозначающие одинаковую продолжительность основного вегетационного периода от ранней весны до лета (от посева яровой пшеницы до уборки озимой пшеницы), проходят в Западной и Средней Европе в основном с севера на юг, с некоторым уклоном к юго-западу. В б. Восточной Пруссии эти линии все больше отклоняются и принимают направление с северо-запада на юго-восток. Этот период продолжительнее всего в западной части Бретани, 160 дней, в Эстонии он сокращается до 90 дней. Линии проведены по 10-дневным интервалам и расположены довольно далеко друг от друга.
Период от уборки до посева озимой пшеницы также очень важен для сельских хозяев. Линии, разграничивающие зоны с одинаковой продолжительностью этого периода, проходят очень близко друг к другу и направлены в западной части в широтном направлении, а в северо-восточной части с западо-северо-запада на востоко-юго-восток. Для выполнения сельскохозяйственных работ, проводимых в этот период, в южной Франции имеется 130 дней, а в Эстонии меньше чем 30 дней. Продолжительность этого периода является, кроме того, показателем времени, которое при остальных благоприятных условиях можно использовать для разведения пожнивных культур.
Темпы продвижения фаз по горизонтали
С помощью материалов наблюдений в разных странах можно определить скорость продвижения весны по территории Европы, взяв за основу даты начала цветения яблонь, а также скорость других фенологических фаз. В старых работах, например в трудах Е. Ине и X. Шрепфера, было принято определять скорость продвижения фазы на 1° широты и долготы. На основании своих наблюдений за наступлением весны в различных географических широтах Ине вычислил, что для продвижения фазы на 1° затрачивается примерно 4 дня. Так же обстоятельно был этот вопрос проработан во Франции А. Анго. Он нашел, что скорость продвижения фенологических фаз в разных частях страны имеет характерные особенности. Скорость продвижения фаз к северу в южной части Франции значительно больше, чем в северной. Затем скорость продвижения становится тем меньше, чем позже в году наступает фаза. Так, фаза зеленения продвигается на север быстрее других фаз, за. каждые 4,1 дня на 1° широты, фаза уборки продвигается медленнее — за 6,6 дня на 1° широты.
Скорость продвижения фаз с юга на север неодинакова, если вычисления производятся для разной долготы. По мере продвижения с запада (группа I) на восток (группа III) Франции ритм продвижения ускоряется.
В Германии подобные исследования вел Вимменауэр, располагавший материалами фенологических наблюдений за лесными породами с 1885 по 1894 г. Сравнивая средние данные, полученные для небольших областей, он установил, что наступление ранней весны запаздывает как в западной, так и в восточной Германии при продвижении к северу на 1° широты на 2,7 дня. При продвижении с запада на восток тоже наблюдается запаздывание сроков наступления фаз в начале весны и весной, причем при сравнении данных для Прирейнских провинций с материалами для б. Силезии, а также материалов для Шлезвиг-Гольштейна с данными для б. Восточной Пруссии оказалось, что на каждый 1° долготы запоздание составляло 0,5 дня.
Скорость продвижения фаз была рассчитана для расстояний, полученных по вертикали к линиям одновременного наступления фенофаз. Вследствие того что линии одновременного наступления фаз не везде проходят параллельно, скорость продвижения их пришлось подсчитывать отдельно для разных участков, причем выявились, конечно, довольно большие различия в скорости движения фаз. Вертикали вычерчивались приблизительно от района Винер-Бекена и Маркфельда на северо-восток, северо-северо-восток и северо-северо-запад.
Как упоминалось выше, изменение сроков наступления фенологических фаз меньше всего в начале лета (в мае—июне). Скорость продвижения этих фаз оказывается больше, чем фаз, наступающих в начале весны, в середине лета и осенью. Быстрее всего продвигаются фазы ко времени окончания полевых работ поздней осенью.
По таким данным можно установить, например, когда наступит весна в разных районах Германии (примерно на одинаковой высоте). Однако приведены средние многолетние скорости продвижения фаз. В отдельные годы отклонения от средней скорости продвижения могут оказаться больше или меньше. Отдельные сезоны года наступают то быстрее, то медленнее. По материалам ежегодников можно определить скорость движения фенологических фаз в отдельные годы.
Сравнение местностей, расположенных на разных высотах
Легко заметить, что даты наступления фенологических фаз неодинаковы, если один пункт наблюдений расположен в низине, а другой — на возвышенности. Часто достаточно в течение одного часа походить по горам, чтобы отметить, что сроки наступления фаз на разных высотах различаются на несколько дней.
Наступление фаз на разных высотах
Пример изменения сроков наступления фаз на разных высотах дан на рисунке, составленном по исследованиям Скамони дат начала цветения сосны на разных высотах северного склона Скалистых гор. На рисунке видно, что линии, обозначающие даты наступления фазы цветения сосны, хорошо совпадают с горизонталями. Графически изображено смещение срока наступления различных фенологических фаз по мере увеличения высоты местности. На графике представлены сроки шести фенологических фаз на разных высотах для четырех горных районов: Шварцвальда, Судет, Эйфеля и Тюринген-Франкенвальда. Кривые фаз, наступающих в начале весны и лета, поднимаются не равномерно по мере увеличения высоты. Они отличаются характерными особенностями. Кривые фаз, наступающих в мае и июле (колошение и цветение озимой ржи, выметывание метелок овса), поднимаются вверх круче, чем другие кривые в первой половине весны (начало полевых работ, посев овса и появление его всходов). Кривые фаз, наступающих в середине лета (уборка озимой ржи и овса), с увеличением высоты поднимаются значительно медленнее. Особенно это заметно в горах Силезии, Тюрингии и Франкенвальде. В Шварцвальде такие же изменения отмечаются до высоты 700—800 м. На больших высотах фазы в мае и июне сильно запаздывают, особенно фаза выметывания первой метелки у овса.
Осенние фазы (посев озимой ржи и ее всходы) на возвышенных местах наступают, наоборот, раньше. Раньше всего производится посев озимой ржи и появляются ее всходы на самой большой высоте, по мере уменьшения высоты посев ржи производится все позже. На высоте около 300 м сроки посева резко передвигаются и становятся наиболее поздними. Ниже этой высоты сроки посева снова становятся более ранними. Так же распределяется по высотам и дата конца полевых работ. В этом случае заметно более раннее наступление срока в местностях, расположенных ниже 300 м, а на Эйфеле — ниже 150 м.
Продолжительность межфазных периодов на разных высотах
В соответствии с изменением сроков наступления фаз на различных высотах изменяется и продолжительность межфазных периодов. Графически показано, как различается вегетационный период овса на разной высоте в Судетах. На небольших высотах период от всходов до выметывания первой метелки длиннее, а на более значительных высотах короче. Последующий период, от появления первой метелки до созревания, наоборот, короче всего на низких местах и длиннее на больших высотах. Такое же соотношение продолжительности этих двух периодов наблюдается и в других горных районах (Шварцвальд, Тюрингенский и Франконский Лес, Эйфель и т. д.).
Противоположность в продолжительности следующих друг за другом периодов развития овса объясняется следующим образом. На незначительной высоте всходы овса появляются рано, когда погода еще прохладная, это задерживает развитие молодых растений. Примерно через 18 дней посев овса производится на высоте 400 м, и ко времени появления всходов воздух и почва оказываются там сильнее нагретыми, чем в низине, поэтому развитие растений на возвышенности происходит значительно быстрее, чем на ниже расположенных участках. Только на более значительных высотах, от 650 до 1000 м, в Шварцвальде продолжительность первого периода развития овса снова удлиняется, так как термические условия к моменту появления всходов не способствуют быстрому развитию молодых растений. Следующий период, от появления первой метелки до уборки, на возвышенностях проходит медленно и заканчивается поздно, потому что термические условия менее благоприятны (тепла меньше), чем на низких местах. По средним показателям можно видеть, что по мере увеличения высоты первый период развития овса проходит быстрее, а второй период (до созревания зерна) значительно затягивается.
Такая закономерность в продолжительности двух периодов роста при изменении высоты совпадает с ранее полученными данными о ходе развития растений на одинаковой высоте, но на различных географических широтах. Северные широты соответствуют большим высотам, а поведение растений в южных широтах сходно с поведением их у подножия гор на низменностях. В обоих случаях продолжительность всего периода вегетации овса, от всходов до уборки, мало различается. Что же касается характерного большого различия в продолжительности обоих периодов (от всходов до появления первой метелки и от появления первой метелки до созревания), имеющего решающее значение для жизни овсяного растения, то оно при учете общей продолжительности вегетационного периода более или менее скрывается. Различие в продолжительности отдельных периодов развития овса на различных высотах в разных районах земледелия имеет очень большое практическое значение, потому что запасы питательных веществ в почве наиболее полно используются в течение первого периода развития растений, до появления метелки; поэтому чем длительнее будет этот период, тем лучше растение использует питательные вещества.
Продолжительность периода от уборки урожая до посева озимой ржи с увеличением высоты изменяется значительнее, чем продолжительность периодов роста в первой половине года до середины лета. Значительное сокращение этого промежутка времени объясняется прежде всего поздней уборкой зерновых на большой высоте и ранним севом их (чтобы обеспечить появление всходов при нормальных условиях). Вследствие сокращения периода от уборки до посева озимых в 2 раза при разности высот 500 м приходится торопиться с выполнением последних за сезон сельскохозяйственных работ. Быстрое сокращение этого периода с высотой определяет естественную границу ареала распространения пожнивных культур.
Понятно, что с увеличением высоты постепенно сокращается весь период вегетации и соответственно сроки выполнения полевых работ от начала обработки почвы весной до конца полевых работ осенью.
В этом случае происходит значительное сокращение периода сельскохозяйственных работ. При подъеме на 500 м утрачивается около 1 месяца, что имеет большое практическое значение для сельского хозяйства. По мере увеличения высоты в соответствии с сокращением периода вегетации увеличивается продолжительность периода зимнего покоя.
Скорость движения фаз по высоте
По средним срокам наступления различных фаз для разных высот можно вычислить, насколько задерживается их продвижение и сколько дней нужно, чтобы фаза поднялась на 100 м.
В литературе приводятся сведения по определению этого высотного градиента. Анго сделал подобные расчеты для Франции, располагая обширным материалом. Он проследил по средним показателям за 10-летний период запоздание фаз развертывания листьев и цветения для 9 различных возвышенностей. По средним данным как для развертывания листьев, так и для цветения получен градиент 4 дня. Основываясь на том, что в среднем запоздание было одинаково и для ранних видов растений (сирень) и для поздних (дуб, липа), Анго считал такие интервалы обязательными и для развития всех остальных деревьев и кустарников во Франции.
В Италии Минио, использовав старые данные наблюдений нескольких станций в доломитовых Альпах (близ Венеции), определил высотный градиент в пределах от 4,4 до 5 дней на 100 м. Другие наблюдения, проводившиеся в провинции Виченца, показали, что на каждые 100 м высоты запаздывание равно 4,9 дня. Дальнейшие наблюдения, проводившиеся в 1922 г. в Апеннинах, показали разницу 3 дня на каждые 100 м высоты. Фиори рассчитал, что в Тосканских Апеннинах запаздывание равно 3,6 дня, в то время как Пфафф на основании исследований, которые он проводил в Бозене, нашел, что на каждые 100 м высоты запаздывание равно 4,4 дня.
В Германии Вимменауэр вел наблюдения за развитием лесных пород в разных районах. В пределах первых 300 м высоты он не обнаружил значительной разницы в ходе развития растений. На высотах ниже 100 м развитие даже несколько отставало от времени, отмеченного для 100—200 м, что объясняется частыми заморозками во влажных низменностях, несколько задерживающими развитие растений. Он установил, что увеличение высоты на 100 м задерживает развитие растений в среднем на 2—2,5 дня.
Изучением вопроса об изменении сроков наступления осенних фаз на возвышенностях занимался Ине. Он указал на то, что изменение окраски листьев в горах отмечается значительно раньше, чем на низменностях. Имеются также данные Шрепфера и Гильтнера по определению высотного градиента. По Шрепферу, увеличение высоты на 100 м задерживает цветение озимой ржи на 4 дня, а уборку ржи более чем на 5 дней. Гильтнер, рассчитывая изменения сроков наступления фаз на каждые 50 м высоты, нашел, что высотный градиент не везде одинаков. Например, в Баварии он в среднем меньше, чем его обычно указывают. Цветение ржи там запаздывает на 2,6 дня, а уборка урожая на 4 дня на каждые 100 м высоты.
Приведены средние скорости продвижения отдельных фаз сельскохозяйственных культур для четырех возвышенностей (Шварцвальда, Судет, Тюрингенского и Франконского Леса и Эйфеля). Приведенные в таблице градиенты изменяются в пределах от 1,8 до 5,7 дня. Средние градиенты, полученные для этих возвышенностей, позволяют определить типичные особенности для отдельных фаз. Самые большие высотные градиенты наблюдаются в начале лета. Фазы, наступающие в это время (колошение и цветение озимой ржи, появление первой метелки у овса), поднимаются на 100 м в среднем за 2,5—3 дня. Весной, в середине лета и осенью градиент меньше. Продвижение сроков посева овса и всходов его происходит за 4,5 дня на 100 м. Почти столько же времени, около 4,3—4,4 дня, требуется осенью на продвижение фаз посева и всходов озимой ржи вниз по склону. В то время как весной фаза начала полевых работ продвигается вверх с незначительной скоростью и проходит 100 м за 4,5 дня, осенью фаза окончания полевых работ, опускаясь вниз, проходит 100 м за 3—3,5 дня.
Средние градиенты для отдельных возвышенностей более или менее значительно отличаются от общих средних скоростей продвижения фаз. Особенно значительны эти отклонения для Тюрингенского и Франконского Леса, где все фазы, за исключением начала и конца полевых работ, перемещаются значительно быстрее, чем на других горных хребтах. Об этих различиях будет говориться подробнее дальше. От рассмотренного выше годового хода вертикального градиента фаз имеются существенные отклонения. Так, Ине указал на различие скорости продвижения фаз развертывания листьев и цветения плодовых. По его наблюдениям, появление первых листьев, особенно у бука, продвигалось по горам быстрее, чем зацветание вишни, груши и яблони. Скорость продвижения фазы зацветания яблони по высоте на 100 м он нашел равной 3,2 дня, а скорость продвижения на такую же высоту зеленения бука — всего 2,4 дня. Он считает, что такое различие объясняется температурами, более низкими в период зеленения, чем в период цветения. Эти вопросы нуждаются еще в дальнейших исследованиях.
Если скорость продвижения фаз в отдельные годы определяется для высот через 50 м, то выявляется большая неравномерность темпов продвижения. Полученные при этом градиенты кажутся неправильными, они то больше, то меньше средних. Это объясняется, помимо особенностей влияния микроклимата, неравномерной скоростью продвижения фаз по склону. Если, например, для перемещения фазы цветения ржи из долины на большую высоту требуется около двух недель, то нельзя ожидать, чтобы эти две недели делились на совершенно равные части по мере продвижения снизу вверх. Только при условии, что перемещение будет происходить регулярно день за днем, можно получить одинаковые градиенты. В действительности оно идет вверх толчками, то скорее, то медленнее в зависимости от погоды (одни дни теплее, другие вслед за ними прохладнее).
Закономерные отклонения от равномерного замедления развития с увеличением высоты, заметные и по средним показателям, объясняются действием длительных благоприятных или, наоборот, угнетающих термических условий на определенных высотах. Так, Розенкранц показал, что в Нижней Австрии переход температуры через 5° на высотах между 520 и 860 м наблюдается на несколько дней раньше, чем на высотах выше или ниже этого пояса. Средняя скорость продвижения фазы появления листьев до высоты 800 м составляет 1,7 дня на 100 м, а выше 800 м — 3,5 дня на 100 м.
Интересны также различия в скорости перемещения фаз по вертикали на южных и северных склонах, которые следует специально изучать. Вычисленные градиенты действительны только в том случае, если пункты, расположенные на разной высоте, находятся на ровных местах. Если площадки на разных высотах неодинаково освещаются, неравномерно затенены, имеют различный угол наклона, то градиенты будут очень различны. Для получения наиболее правильных градиентов надо осреднить материалы наблюдений ряда станций, расположенных на одинаковых высотах, что позволит исключить влияние местных особенностей.
Одновременное сравнение местностей в разном географическом положении и с различной высотой над уровнем моря
После выяснения влияния на фенологические явления отдельно географического положения и высоты над уровнем моря необходимо определить их совместное влияние.
Если для определенных высот на возвышенностях Средней Европы установить, на какой день приходится отдельная фаза или группа фаз, то можно обнаружить, что последовательность во времени на разных возвышенностях непостоянна для всех фаз в течение года. Точно так же меняется и порядок наступления одной и той же фазы на различных высотах. Если, например, по времени наступления фазы уборки ржи на высоте 200 м возвышенности располагаются в следующем порядке: Судеты, Шварцвальд, Эйфель, Тюрингенский Лес, то для высоты 500 м он будет таков: Шварцвальд, Судеты, Тюрингенский Лес, Эйфель. Но характерным является не только порядок размещения возвышенностей, но также и смещение во времени между отдельными горными хребтами, что указывает на общие закономерности фенологических различий, которые наблюдаются на больших пространствах возвышенностей Средней Европы.
Если сравнить четыре возвышенности (Шварцвальд, Эйфель, Тюрингенский и Франконский Лес и Судеты) и на основе материалов наблюдений на высоте 200 и 500 м начертить для этих возвышенностей схематический ход изолиний одновременного наступления фенологических фаз, то получится картина. Значительный изгиб линий, обозначающих одновременное начало фаз (с весны до лета) к югу, вызванный запаздыванием фаз в Тюрингеноком Лесу, сильно проявляется только на незначительных высотах, на высоте 500 м и выше эти изгибы сглаживаются. Если сравнить с фенологической картой Европы, то можно заметить, что последовательность уборки зерновых во времени, установленная для отдельных возвышенностей по материалам фенологических наблюдений на высоте больше 500 м, лучше отражает общие закономерности фенологических явлений во всей Европе, чем наблюдения на высоте 200—300 м, где эти закономерности нарушаются.
В широкой полосе, простирающейся по всей Средней Европе с запада на восток, от Франции через Германию и Польшу до средней части СССР, основное направление изолиний одновременного наступления, например, уборки озимой ржи идет с западо-юго-запада на востоко-северо-восток, а не с юго-запада на северо-восток или с юго-юго-запада на северо-северо-восток, как это наблюдается на нижней части склонов возвышенностей Средней Европы. С увеличением высоты направление изолиний в горах все ближе подходит к европейскому распределению изолиний. На высотах более 500 м изолинии на отдельных возвышенностях все больше смыкаются с изолиниями, показывающими общие для всей Европы закономерности в ходе фенологических явлений. Возвышенности средней Германии, а также холмистая местность между ними и плоскогорья, поднимающиеся над низинами в северной части страны, в течение всего года значительно задерживают наступление отдельных фаз.
Эта часть Средней Европы охлаждает и задерживает наступление фаз дальше на юг сильнее, чем этого можно было ожидать от влияния одной высоты. Только отдельные горные хребты, высота которых превышает 500 м, менее зависят от влияния холмистой части средней Германии.
Судеты, довольно круто поднимающиеся над равниной, не испытывают влияния предгорий. В этих горах все высоты находятся под непосредственным влиянием больших равнин, примыкающих к ним с севера и востока. Изолинии для Судет дают равномерное повышение, соответствующее высоте, в то время как внизу в других горах фазы начинаются позднее, и только с высоты 400—500 м дают нормальные для этих высот величины. Особенно заметен такой ход кривых, представляющих перемещение фаз в горах Тюрингенского и Франконского Леса. Если сравнить эти данные с величинами, полученными на других горах, то видно, что возвышенности средней Германии на малых высотах отличаются значительным запозданием сроков наступления фаз. Только на высоте, превышающей 500 м, на горах Тюрингенокого и Франконского Леса создаются условия, соответствующие зональному распределению сроков наступления фаз на больших пространствах Европы.
Оценка разных областей в фенологическом отношении
В последние годы при определении ценности отдельных участков для сельскохозяйственного производства наряду с почвой стали учитывать климатические условия местности. Для правильной оценки территории, кроме сведений о почве, грунтах и климате, имеют большое значение точные сведения о средних сроках наступления отдельных фаз развития сельскохозяйственных культур.
Фенологические данные существенно дополняют оценку пригодности естественных условий для земледелия. Для того чтобы по фенологическим показателям определить пригодность местности для сельскохозяйственного использования, нужно все имеющиеся фенологические материалы, полученные за год, объединить и на их основе составить краткую характеристику местности. Характеристика должна содержать данные о начале, продолжительности и делении на части всего периода, который может быть использован для ведения сельскохозяйственных работ.
Такая оценка по фенологическим данным была сделана для 25 различных районов, расположенных вдоль полосы, проходящей по Средней Европе от Франции до Советского Союза. Методика, применявшаяся для таких оценок, была впоследствии несколько изменена. Оценка производилась по периодам. За начало весеннего периода был принят срок сева яровой пшеницы, который считался временем начала полевых работ. Первый период заканчивался датой уборки озимой пшеницы, а дата осеннего сева озимой пшеницы была принята за окончание всего периода, годного для полевых работ. Время начала полевых работ (посев яровой пшеницы) приводилось не для определенной даты, а для пентады, на которую эта дата приходилась, общая продолжительность периода, пригодного для сельскохозяйственных работ, от весеннего до осеннего посева указывалась в днях; для фенологической характеристики районов земледелия считались необходимыми сведения о делении всего периода на части. По продолжительности межфазных периодов можно судить о скорости прохождения всего вегетационного периода. При этом уже не стоит вопрос, где весна наступает раньше, где позже. В первую очередь надо знать, в какой из областей развитие растений между двумя фазами проходит ускоренно и где оно замедляется.
Данные 25 различных станций делятся на ряд типов по различной длительности периода полевых работ.
Период от начала весны до середины лета (до уборки озимой пшеницы) делится на 5 групп периодов, обозначенных буквами ОД, Д, М, К, ОК. Буква М обозначает среднюю для всех 25 станций продолжительность периода, равную 117 дням с отклонением +6 дней, Д — продолжительность периода, превышающую среднюю на 7—25 дней. Очень большая продолжительность периода, превышающая среднюю больше чем на 25 дней, обозначена буквами ОД, продолжительность меньше средней на 7—25 дней — буквой К, продолжительность меньше чем на 25 дней — буквами ОК.
Второй период от лета до осени тоже делится на 5 групп, причем такие же отклонения от средней продолжительности (72 дня) на 1—6 и на 7—25 дней обозначались, в отличие от первой серии, строчными буквами од, д, м, к, ок (очень длинный, длинный, средний, короткий, очень короткий).
Эта буквенная характеристика отдельных станций по разной продолжительности периодов, отражающих ускорение или, наоборот, замедление скорости развития растений с весны до середины лета и с середины лета до осени, позволяет выделить типы станций.
Такое сопоставление дает возможность определить, какие станции можно отнести к одному и тому же типу. Очень большая продолжительность как первого, так и второго периода наблюдается только в Бордо. В Новом Королеве, Риге и Тарту оба периода очень короткие. Все остальные станции имеют разные буквенные обозначения для первого и второго периодов и занимают переходное место. Почти никогда не наблюдается совпадение длинного (или очень длинного) и короткого (или очень короткого) периода. Только в Болонье первый период короткий, а период от лета до осени очень длинный.
Станции, где весна начинается приблизительно в одно и то же время, большей частью сгруппированы в одной клетке. Видно, насколько сильно запаздывает начало весны при переходе от группы ОД, од к группе ОК, ок.
С помощью этих буквенных обозначений можно дать достаточно точное представление о том, когда на каждой станции начинается весна, сколько времени продолжается и как делится на части период, пригодный для производства сельскохозяйственных работ. Подобное деление, представленное в сводке, достаточно для удовлетворения основных запросов сельскохозяйственной практики.
На этой основе можно всегда сделать более детальное деление.
Другой способ характеристики климатических условий местности на основании фенологических данных был предложен Вальтером, который для каждого места предложил особое пятизначное число. Разные зоны более раннего или позднего начала фаз на картах обозначались цифрами от 1 до 4 или 5. Отдельные цифры показывают, какое по порядку место занимает та или другая местность по продолжительности морозного периода, до началу весны (цветение яблонь), до раннему лету (цветение озимой ржи), по середине лета (уборка озимой ржи), по началу ранней осени (созревание плодов каштана), причем цифра 1 обозначает, что эта местность относится к самым ранним, а 5 (для созревания каштанов — 4), что она относится к самым поздним в ряду. Продолжительность морозного периода один месяц или меньше обозначается первой цифрой 1, цифра 4 на первом месте обозначает, что морозный период продолжается больше трех месяцев.
По этой схеме для некоторых крупных городов даны следующие обозначения: Гамбург 13333, Мюнстер 12222, Майнц 11111, Штутгарт 22222, Мюнхен 33333, Нюренберг 22211, Дрезден 22211, Берлин 23211, Вроцлав 33211, Калининград 44333.
Эти цифры гораздо более наглядно, чем климатические карты, указывают, насколько в том или ином месте благоприятны или неблагоприятны климатические условия.
Как показали в своих работах Кнох и Шульц, фенологическая классификация может послужить очень ценным добавлением к климатической классификации. Метеорологами проведен ряд исследований, имеющих целью классифицировать климаты и разделить поверхность земного шара на области с одинаковыми климатическими условиями. Основанием для такого деления служат обычно отдельные элементы климата, особенно температура и осадки, причем метеорологи стремятся также отразить комплексное действие ряда элементов, т. е. дать синтез климата. Необходимым добавлением к климатической классификации является фенологическая классификация. Она может оказаться необходимой по нескольким причинам. Ряд попыток классифицировать климат исходит из связи его к жизни растений. При этом всегда рассматривается влияние климата на распространение отдельных видов растений, т. е. учитывается география растений. Эта связь между климатом и жизнью растений выявляется еще более ясно, если проследить скорость развития растений в течение года. Классификация климатов может быть осуществлена на основе синтеза, а для этого наиболее показательны фенологические явления, так как рост каждого растения определяется действием различного сочетания элементов погоды. Следовательно, средние данные о ходе развития растительности в конечном счете являются выражением общего воздействия климата. При проведении исследований по классификации климатов и деления крупных пространств на климатические зоны необходимо обязательно учитывать фенологические данные, изучать воздействие климата на органический мир, главным образом на мир растений.
Только в том случае, если классификация климатов отвечает требованиям различных отраслей производства, можно считать ее полной и соответствующей своему назначению. Чем лучше климатическая классификация согласована с фенологической, тем более полно она сможет удовлетворить запросам практики.