درجات الحرارة Temperature

تُعد درجة الحرارة من العناصر المناخية التي تؤثر بفاعلية في معظم التغيرات الجوية بشكل مباشر، فدرجات الحرارة تؤثر على قيم الضغط الجوي وحركة الرياح من حيث السرعة والاتجاه، وكذلك في حدوث ظاهرة تكاثف الغيوم ومن ثُمَّ فهي تؤثر في عمليات التساقط والتبخر والجفاف.

يظهر أثر الحرارة واضحاً في تبادل العناصر بين النبات والوسط الذي يعيش فيه، وكذلك في تحول المواد وحركتها في جسم النبات، إذ تؤثر درجة الحرارة في عدة عمليات حيوية تقوم بها النباتات خلال مراحلها نموها المختلفة، إذ تعمل الحرارة على تسريع التحليل الكيمياوي في الاجسام الحية او تباطؤه  وكما يلي :

1- تحدد درجة حرارة الهواء المحيط بالنبات بالاشتراك مع الضوء كثافة التمثيل الكلوروفيلي، وتزداد هذه العملية بازدياد تلك الدرجة حتى تصل بين 37 – 39م˚ وبعد ذلك تنخفض هذه العملية، ومعظم النباتات الخضراء قد تموت بعد درجة حرارة الصفر ويتوقف نموها عند هذه الدرجة نتيجة توقف عملية التمثيل الكوروفيلي.

2- تؤثر درجة الحرارة على تنفس النباتات، إذ تزداد عملية التنفس مع ازدياد درجة حرارة الهواء، إذ تنتشر السايتوبلازما بشكل طبيعي في النباتات. وقد يحتاج النبات إلى الغذاء إذا زادت سرعة عملية التنفس وقَلّتْ سرعة عملية البناء الضوئي، فالأولى تؤدي إلى هدم المواد وتزيد من احتمال حاجة النبات لها , في حين أن الثانية تؤدي إلى زيادة المخزون الغذائي. وفي حالة تعرض النبات إلى مرحلة جفاف بشكل تقل على أثره نسبة الماء في خلايا النبات فإن ذلك يشكل عائقاً أمام عملية البناء الضوئي، فعندما يقل الماء في الأوراق تغلق الثغور وتزداد لزوجة البروتوبلازم فتقل سرعة عملية البناء الضوئي وعند تساويها مع سرعة عملية التنفس تكون نقطة التعادل قد حدثت، وتسمى في هذه الحالة بنقطة التعادل الرطبة Hydration compensation point وتقاس بنسبة الماء الموجود في الورقة وفي هذه الحالة يصبح النبات أكثر مقاومة للجفاف.

3- تؤثر درجات الحرارة على تطور النباتات، فكلما زادت درجة الحرارة كُلَّما زاد تطور أعضاء النباتات ويكون تطورها في مدة قصيرة، وفي حالة انخفاض درجة الحرارة دون 10م˚ فإنَّه يوقف تطوّر النباتات ولاسيما في مرحلة التزهير، أمّا في درجات الحرارة المرتفعة جداً, فإنَّ النبات يفقد حيويته ويتوقف تطوره وقد يتعرض إلى الضرر .

4- تؤثر درجة الحرارة في عملية النتح ، إذ إنَّ درجة الحرارة المرتفعة تزيد من عملية النتح وبالعكس فإنَّ درجة الحرارة المنخفضة تقلل من هذه العملية من خلال عرقلة سير بخار الماء ومن خلال عرقلة عمل السيتوبلازما في النباتات. ولقد جرى تقدير كمية المياه المتبخرة من شجرة متوسطة الحجم في ظل ظروف الحرارة الاعتيادية بمقدار 12 لتر في اليوم الواحد، كما وجِدَ أنَّ بعض النباتات في الجهات الحارة يمكنها في اليوم الواحد إعطاء ماء إلى الهواء يعادل وزنها.

5- تؤثر درجات الحرارة في عملية الامتصاص التي يقوم بها النبات عن طريق الجذور إذ تزداد هذه العملية بشكل واضح عند ارتفاع في درجات الحرارة، ذلك حتى يستطيع النبات تعويض ما فقده من ماء بسبب عملية النتح وبالعكس تنخفض هذه العملية مع الانخفاض في درجات الحرارة حتى تتوقف في درجات التجمد ولاسيما في أنواع النباتات التي لم تطور دورات حياتها للتجاوب مع ذلك.

6- تؤثر درجات الحرارة في فتح ثغور النباتات وغلقها ، إذ تبقى ثغور النباتات مغلقة عادةً عندما تكون درجة الحرارة قريبة من درجة التجمد، وتزداد فتحة الثغر اتساعاً بزيادة درجات الحرارة عندما تصل إلى حوالي 20 – 30م˚. وهذا يعني أنَّ لدرجات الحرارة تحكماً مهماً في غلق ثغور النباتات، كما وأنَّ الارتفاع الشديد في درجات الحرارة يؤدي إلى غلق الثغور بسبب تجمع ثاني أوكسيد الكاربون CO2 في الخلايا الحارسة وهذا بشكل عام يؤثر على عملية النتح التي يقوم بها النبات.

7- تؤدي درجات الحرارة في زيادة الفرق في ضغط بخار الماء بين الهواء الداخلي للورقة وبين الهواء المحيط بها، فلو زادت درجة الحرارة للورقة والهواء المحيط بها من 20        30˚م وبقي الجهد المائي للأوراق ثابتاً والثغور مفتوحة فإن هذه الحرارة سوف تؤدي إلى رفع ضغط بخار الماء في الهواء الداخلي للورقة من 17.5 ملم زئبق إلى حوالي 32 ملم زئبق، وذلك لأن درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة تبخر الماء من خلايا الميسوفيل إلى فجوات الثغور ويبقى الهواء في هذه الفجوات مشبعاً. ويختلف الحال بالنسبة للهواب الخارجي المحيط بالورقة فزيادة درجة حرارة الهواء لا تؤدي إلى زيادة ضغط بخار الماء لعدم وجود تبخر يسد النقص، فإذا كان ضغط بخار الماء عند درجة حرارة 20م˚ يساوي 8.7 ملم زئبق فسيكون الفرق في ضغط بخار الماء بين الهواء الداخلي والخارجي يساوي 8.8 ملم زئبق. وعندما تزداد درجة الحرارة إلى 30م˚ فسوف يزداد الفرق إلى 23.3 ملم زئبق وبهذا تزداد سرعة فقدان الماء من الورقة إلى ثلاثة أضعاف تقريباً.

وبصورة عامة تنتقل الحرارة من الهواء المحيط إلى أنسجة الورقة فترتفع بذلك درجة حرارتها، إذ وجِدَ أنَّ حرارة الهواء بين الأوراق ترتفع دائماً بحوالي 10 درجات عن حرارة الهواء المحيط بها ، وتعمل هذه الزيادة على توفير الطاقة الحرارية اللازمة لتبخير الماء من سطوح خلايا النسيج الوسطي في الورقة وخروج كميات كبيرة منه بعملية النتح.

وعلى الرغم من تأثير الحرارة في عدة عمليات حيوية يقوم بها النبات , فهي في الوقت نفسه تعد من أهم العناصر المناخية المحددة لانتشار الكثير من أنواع النباتات ذلك لأن لكل نوع من أنواع النباتات حدوداً حراريةً معينة لا تنجح زراعتها إلا في حالة توافرها ومن هذه الحدود:

1- الحدود الحرارية الدنيا Minimum growth temperature

وهي الحد الأدنى من الحرارة المطلوبة لنمو النبات وتعرف بصفر النمو (Zero temperature growth)  الذي يتباطأ نمو النباتات عندما تهبط دونه.

2- الحدود الحرارية العليا Maximum growth temperature : وهي الدرجة التي يقل عندها نمو النبات ، ويتوقف في حالة تجاوزها صعوداً.

3- الحدود الحرارية المثلى Optimum growth temperature: وهي الدرجة التي تقع بين الحدين المتطرفين التي عندها يتسارع نمو النبات وتعرف المرحلة التي تسود فيها هذه الدرجة بفصل النمو Growing season الذي يبدأ من عملية البذار وتنتهي بعملية الحصاد والجني.  

4- الحرارة المتجمعة:Temperature accumulated : يقصد بها عدد الوحدات الحرارية اليومية المتجمعة فوق الحد الأدنى الملائم لنمو النباتات طوال فصل النمو، وتُعد هذه الحرارة مهمة لأي محصول كي يصل إلى مرحلة النضج، وإن أي تذبذب في قيمها يؤدي إلى عرقلة عمليات النمو ويجعل زراعته غير اقتصادية، لذلك فإنَّ الحرارة المتجمعة في أي منطقة هي التي تحدد إمكانية التوسع في زراعته دون حدوث أي أضرار .

وقد ساعد ذلك على تطوير سلالات جديدة من النباتات يكون فيها فصل النمو أقصر مما يحتاج إليه النبات الأصلي، فمثلاً يحتاج القمح الشتوي إلى 1070م˚ درجة متجمعة تقريباً، وهذا لا يتوافر في المناطق الشمالية من القارات لذلك طوّر العلماء القمح الربيعي الذي يحتاج إلى 725.5م˚ متجمعة تقريباً مما يساعد على نضوج القمح الربيعي في مدة أقصر، كما ساعد قصر فصل النمو لهذا المحصول على تقليل كمية المياه التي يستهلكها المحصول بدءاً من مرحلة الإنبات إلى مرحلة النضج.

ووفقاً لما تقدَّم تصنف النباتات بحسب حاجتها لدرجة الحرارة إلى:

1- النباتات التي تتكيف مع معدل درجة الحرارة المرتفعة أكثر من 20˚ وتسمى هذه النباتات بـ (النباتات الحارة Megatherm ) .

2- النباتات التي تتكيف مع معدل درجة حرارة تتراوح بين 15 – 20م˚ وتسمى بنباتات المناطق المعتدلة الدافئة Mezotherm

3- النباتات التي تتكيف مع معدل درجة حرارة بين 0 – 15م˚ وتسمى بنباتات المناطق المعتدلة الباردة Microtherm.

4- النباتات التي تتكيف مع معدل درجة الحرارة منخفضة وتسمى بنباتات المناطق الباردة Hekistothrm.