Алергии към полена и сезонни промени в температурата на околната среда

Как да използваме сумата на ефективните температури за прогнозиране на фенологичните явления?

Растенията са организми, зависими в своето развитие от сезонните промени в температурата на околната среда. Сумата на ефективните температури е показател, който можем да използваме и е приложим към всеки такъв организъм. Този показател характеризира фазата на развитие на растението и е индикатор на неговия биологичен часовник. Използвайки го, ние можем да прогнозираме с голяма точност и прецизност кога ще настъпи всяка фаза от неговото развитие. Този показател е обект за изучаване от страна на фенологията като наука. Освен в пряката дейност, свързана с работата на фермера, показателят може да се ползва и в помощ на хората, страдащи от алергии към полени, за които фазата на цъфтежа и поленоотделянето е най-важното събитие от гледна точка на защитата на здравния им статус. Промените в климата засягат развитието на различните растителни видове, измествайки времето за протичане на различните фенологични събития. Точното им прогнозиране, чрез методите на агрометеорологията, може да улесни не само работата на полето, но и живота на хората страдащи от поленови алергии.

Накратко за фенологията

Терминът фенология е въведен от белгийския ботаник Чарлз Морен през 1849 г. Фенологията е научна дисциплина, която изучава влиянието на околната среда върху различни повтарящи се събития в жизнените цикли, характерни за растенията и животните. Целта на изследванията при фенологията е да се опишат агентите, които причиняват промените, случващи се при различни събития. Те са естествени и периодични, като цъфтеж на дървесните видове или поява на прелетните птици в определен регион. Идеята е, че може да се установи взаимовръзка между датите на възникване на събитие, климатичните показатели и интервалите на възникване между всяко от тях. Ето защо се твърди, че във фенологията има стратегическа интеграция между биология, екология и метеорология. Фенологията е отговорна за изучаването на възможните промени и реакции на растението към различни фактори на околната среда, опитвайки се да предвиди поведението му преди появата на възможна нова екологична обстановка. Освен това, чрез нея се правят хронологични сравнения за едно и също събитие на дадено място.

^{Кредит снимка: Pixabay}

Климатичните промени са свързани с промени в температурата и валежите, и следователно и с фенологията. При по-високи температури ще виждаме по-ранна пролет и по-късна есен в умерените региони. В дългосрочен план със сигурност ще можем да видим разширяването на тропическите климатични зони, което ще промени вида на присъстващите растения и биологичните ритми на тези, които оцеляват в тези зони.

Какво представлява сумата на ефективните температури?

Една от най-честите грешки при работата ни с растенията е прилагането на механичния подход към тях. Чoвек чете надписа на пакетчето със семената за раннозрял разсад – „35 дни от засяване до прибирането на реколтата“ и отбелязва в календара: ще го посадя на 1 май, а на 5 – 6 юни ще прибирам. Реколтата ще съхранявам… Растението обаче не е кафеварка с програма и инструкция за ползване. Растението е доста по-фино нещо. Термините „раннозреещ” или “къснозреещ“ са относителни и само условно са свързани с някакви конкретни дати. Кога цъфти липата? В края на май – юни пише в книгите. Но се случват години, когато тя цъфти и по-рано. Само относително може да се говори за времето на узряване и само в рамките на конкретния ботанически вид. Така че най-добре е да се сравнява ранозрелостта на един сорт домат с други сортове домати, а на репичките с репички. Логично е на високо растящите сортове домати плодовете да се появят по-късно от нискостеблените, а на дребните, ранни репички по-рано от едрите, къснозреещи. 

Как да разберем, обаче кога ще цъфнат и узреят „раннозрелите“ и кога „къснозреещите“ сортове? 

Тук идва на помощ фенологията. Когато агрономите говорят за скорост на развитие на отделната култура, те въвеждат понятието сума на ефективните температури и се базират не на конкретни дати или дни, а точно на тази сума. Т.е. за всяко растение и въобще жив организъм и най-вече за тези, които не са способни да поддържат сами телесната си температура, са важни два температурни параметъра.

1. Температурата, под чийто праг растението загива. Например – за далията критични са температурите под нулата, а за какаовото дърво – температурата под +14°C.
2. Температурата, при която растението започва да расте – т. нар. биологичен минимум. Той е специфичен за всяка една култура. При пшеницата, овеса, ечемика и граха това е +5°C. Тези култури наричаме студоустойчиви. А при памука, биологическият минимум е +12°C. Като средна стойност за мнозинството култури, отглеждани в умерения пояс, биологичният минимум е равен на +10°C. А за диворастящите тя е +5°C.

Какво представлява сумата на ефективните температури? 

Миналата година среднодневната температура в района на Велико Търново премина 10°C на 2-ри март. Отваряме градинарския си дневник и записваме: 2-ри март: +12,45°C, 3-ти март: +15,72°C. И така всеки ден отбелязваме среднодневните температури. Интересно! 5-ти март: +8,1°C. Тази цифра няма да я запишем, нас ни интересуват само дните, в които среднодневната температура надвишава +10°C. И така всеки ден.

_{Кредит снимка: Pixabay}

Накрая събираме сумата от среднодневните температури на всички дни, когато тя е била над +10°C. Това именно е сумата на ефективните температури. Към определен ден тя ще стане 100°C, а към друг – 1000°C. В една година тя ще достигне 500°C по-бързо, а през друга по-бавно.

Точно от тази сума зависи кога растението ще цъфне и кога ще даде плод. Например, за да узреят, ранните моркови се нуждаят от 1300°C, а късните – от 1800°C. Студоустойчивите ябълки узряват към 1800 – 2200°C, а крушите – към 2200°C, толкова е нужно и на гроздето, за да узрее.

Нека обобщим и изведем една проста формула за определяне сумата на ефективните температури:

1. Съберете минималната и максималната температура за деня;
2. Разделете тази сума на две, за да получите средната стойност;
3. Извадете от получената стойност базовата температура за растението.

Базовата температура е температурният минимум, при който (и под който) растението не се развива. Например за пшеницата е +5°C: при температури под +5°C растението не се развива, над +5°C започва вегетацията. За различните култури в различните страни основните температури са различни и ние вземаме това предвид при изчисляването. За територията на България се приема, че при болшинството диворастящи и декоративни растения базовата температура е +5°C.

Сумата на ефективните температури е показател, който можем да използваме и приложим към всеки един организъм, който не е способен да поддържа самостоятелно собствената си температура, каквито са растенията и насекомите. Този показател характеризира фазата на развитие на растението и, така да се каже, е индикатор на неговия биологичен часовник. Развитието на всяко растение е свързано с количеството топлина, което то получава от слънцето. В определени фази настъпват различни фенологични събития: позеленяване, цъфтеж, узряване на плодовете, увяхване. Растенията се нуждаят от топлина, за да растат и да се развиват. Освен това, за да започне нов етап на развитие, или фенофаза, всяка култура или вид растение трябва да натрупа определено количество топлина. Ефективните температури са мярка за това колко топлина е съхранило растението за определен период от време. Понякога за същото се използва и друг термин – “ден градуси”. Сумата на ефективните температури ни позволява с голяма точност да прогнозираме настъпването на различните фази в развитието на едно растение. А за хората, страдащи от алергии към полени (полиноза), най-важна безспорно е фазата на цъфтежа, с която е свързано и отделянето им.

Алергиите към полена и сумата на ефективните температури

_{Кредит снимка: Pixabay}

Полинозата, алергията към полена, отделян от растенията, е алергично заболяване, засягащо дихателните пътища и очите. Регистрирани са 15 вида алергени от различни видове полени. Заболяването е широко разпространено в България, като по оценки на Министерство на Земеделието от него страда до 20% от населението в пролетно-летния сезон. Първото нещо, което един човек, страдащ от алергии към полени, трябва да знае, е по кое време на годината цъфти дървото или тревата, която я причинява. В зависимост от температурата на средата, елшата и леската, а понякога и тополата, може да започнат да цъфтят през март. В края на март и април към тях се добавят диви и градински цветя: кокичета, иглика, зюмбюли, подбел, глухарчета. Тези, които са алергични към бреза, върба, бряст, ясен, също започват да кихат. През май идва ред на орловите нокти, дъб, бор, смърч, люляк, овощни дървета и храсти. От втората десетдневка на месеца – зърнени храни като пшеница, ръж и ечемик. А през третата – живовляк, коприва, киселец, акация, планинска пепел и жълтурчета. Цъфтежът на повечето дървета може да продължи до началото на юни. През юни продължава цъфтежът на глухарчето, живовляка, зърнените храни, киселеца. А пелина и други представители на това семейство също започват да създават неудобства на страдащите от алергии. Полен отделя шипката, калината, метличината и градинските и горските ягоди. Цъфтят маргаритки, божури, ириси и лилии. През втората десетдневка на месеца цъфтят жасмин и сродните му растения. В края на юни е времето за липата. Но в средата на месеца приключва цъфтежът на бора. А брезата може да отделя прашец чак до края на август. През лятото цъфтят и повечето полски и горски цветя и растения. 

Съществува интересен и сигурен метод за изчисляване на опасността от поленова алергия чрез сумата от ефективните температури. 

Мерките за ограничаване на контакта с цветен прашец трябва да започнат веднага щом среднодневната температура се повиши за първи път до +5°C, а вероятният момент на цъфтеж се изчислява на база на сумите от ефективните температури (t° ефективнa = t° среднодневно 5°C), специфични за различните растения. Проблемът с алергичните заболявания, причинени от прашеца на растенията, има подчертан регионален характер. Реакциите към растителния прашец се дължат на екологичните условия на региона, разнообразието на флората, времето на цъфтеж на растенията, степента на алергенност на техния прашец. Промените в климата водят до това, че началото на цъфтежа при различните видове растения, а от там и началото на отделяне на полени варират от година на година и това е свързано с достигане на необходимия потенциал за това, свързан със сумата на ефективните температури. В таблицата (Фиг. 1) ще можете да се запознаете с необходимите за достигане на периода на цъфтеж суми на ефективните температури при някои основни видове растения, причиняващи алергии към полени.

^{Фиг. 1. Суми на ефективните температури необходими за цъфтеж за различните растения (Източник, наблюдения на автора)}.

_{Кредит снимка: Pixabay}

Използвайки горната методология, Българската асоциация за биологична растителна защита разработи онлайн приложение с покритие градовете Пловдив и Велико Търново, с помощта на което, всеки страдащ от алергии към полена да може в реално време да получи информация относно актуалните към момента суми на ефективните температури и връзката им с цъфтежа на различните видове растения. Така бе пусната работеща система за ранно прогнозиране и уведомяване за наличие на поленови алергени във въздуха на територията на тези градове.

Всяка година, когато сезоните се сменят, на земята настъпват мащабни събития. Дърветата в северното полукълбо се покриват с листа. Появяват се гъсеници, които се хранят с тях. Пчелите и пеперудите опрашват цветята. Птиците напускат Южното полукълбо и пътуват хиляди километри, за да снесат яйцата си и отгледат потомство. В свят с променящ се климат с резки колебания в местните метеорологични условия, изучаването на сезонните ритми на природата става още по-актуално. Всички природни явления, периодично повтарящи се на определени интервали, са добри комплексни индикатори за местните физико-географски условия. В процеса на своето развитие те отразяват въздействието на съвкупността от географски фактори и преди всичко на климата. 

Глобалното затопляне засяга фенологията на различните организми – цъфтеж на растенията, зимния сън на животните и сезонната миграция. Това води до изместване във времето на появата на съответните фенологични явления – те настъпват по-рано от обичайното. Стъпвайки върху това и използвайки показателя сума на ефективните температури, ние можем да прогнозираме и да сигнализираме за тях заинтересованите лица и да планираме правилно свързаното с тях, човешко поведение.

В публикацията са използвани материали от:

1. G.I. Nenasheva, N.V. Repin, K.N. Repina Applied Aspects of Aeropalynological Researches on an Example of the Altai Territory, Science for earth 2018
2. Arif Mohammad Faisal , Plant Phenology in a Changing Climate, 2011
3. Julia L. Moore, Song Liang, Adam Akullian and Justin V. Remais , Cautioning the use of degree-day models for climate change projections in the presence of parametric uncertainty, 2012 Ecological Applications Vol. 22, No. 8
4. Pollen-Net – система за ранно уведомяване и прогноза относно наличието на поленови алергени във въздуха (https://www.pollen.sbs)

Източник: Алергии към полена и сезонни промени в температурата на околната среда, Климатека

Авторът Роман Рачков е част от авторския екип на Климатека, той е агроном, специалист по тропично и субтропично земеделие, дългогодишен експерт по интегрирана и биологична растителна защита. Председател е на Българската асоциация по биологична растителна защита, има интереси в областта на инвазивните видове насекоми в Европа.

Още по темата

04/01/2021

Земята

Торфищата като източник на парникови газове и уловители на въглерод

25/08/2019

Животът

Древни растения цъфтят във Великобритания след 60 милиона години заради затоплянето на климата

25/06/2019

Медицина

Защо сезонните алергии ни карат да се чувстваме сънливи?

12/05/2019

Медицина

Кога цветният прашец предизвиква алергии