Макроклимат (климат в широком понимании). Поток энергии.

Солнечное излучение является энергет. источником всех жизненных процессов на Земле, Общее кол-во лучистой энергии, падающее на поверхность Земли (глобальное излучение), складывается из прямого солнечного излучения и диффузного излучения атмосферы. На внешней границе атмосферы интенсивность излучения, солнечная постоянная, составляет

Из них 5,44 Дж см ~2  мин  достигает уровня моря на средних широтах. Энергия, которая излучается в космическое пространство, называется альбедо. Увеличение альбедо, напр. при изменении климата, могло бы привести к охлаждению Земли, а его уменьшение (напр., при накоплении С02(, напротив, — к ее нагреванию (проблема*СО, , с. 165).

Накопление пыли в атмосфере вследствие извержения вулкана Эль-Чикон (Мексика) в 1982 г. привело к повышению средней температуры на 1 "С на соответствующих геогр. широтах. Кол-во лучистой энергии, достигающей земной поверхности, сильно изменяется в зависимости от геогр. широты местности и облачности. Так, бедные лесами субтроп, сухие р-ны получают в год 70% солнечной энергии при среднем ее значении 49%.

Наряду с кол-вом лучистой энергии решающим фактором для жизни на Земле является спектр излучения (рис. А). 10% излучения составляют коротковолновые УФ- лучи. Они пронизывают растение и в среднем отражается только 3% из них. Некоторые цветы отражают УФ-лучи сильнее, привлекая этим насекомых, распознающих УФ-узоры.

УФ-излучение может вызвать и загар, и рак кожи.

45% солнечной энергии достигает земной поверхности как видимый свет с длиной волн от 400 до 700 нм. Используемое для фотосинтеза излучение имеет длину волн от 380 до 740 нм; фотосистемы способны абсорбировать кванты света только из этой области. Лучи опред. участка спектра погЛощаютч ся растительными пигментами (рис Б) и служат энергет. источником для фотосинтеза.

Голубой и красный свет легко абсорбируется растительностью, как и длинноволновое тепловое излучение в ИК области ("прохлада под крышей из листьев"). Поглощение в зеленой области видимого света ("зелень" растений) и в ближней ИК области слабее. Непоглощенная энергия отражается или передается как тепловая энергия. Наряду с зелеными пигментами листьев (хлорофилл, с. 4) т. наз. дополнительные (акцессорные) пигменты, такие как каро- таи, перекрывают другие области излучения и переносят энергию к хлорофилловым комплексам.

Фикоцианы и фикоэритрины водорослей и пигменты наземных растений поглощают энергию из разл. спектральных областей. Наземные растения поглощают около 50% энергии излучения, используемой при фотосинтезе, а фитопланктон — только от 0,01 до 3%. Коэф. полезного действия (КПД), эффективность фотосинтеза, или отношение поступившей солнечной энергии к энергии, запасенной в результате фотосинтеза орг. веществ, составляет у высших наземных растений лишь 1 — 5%.

КПД фотосинтеза относительно поглощенной энергии увеличивается в среднем на 5 — 10%, а для отдельных листьев — иногда до 24%.

Видимый свет, и прежде всего продолжительность его действия, влияет на дневную активность растений (раскрытие цветков), животных (поиск пищи) и людей (вызванные сменой времен года депрессии). 45% излучения, нагревающего поверхность Земли, относится к невидимой ИК области. Принимаемая земной поверхностью коротковолновая энергия передается в атмосферу как длинноволновое тепловое ИК-излучение непосредственно либо при испарении воды. Большая часть отраженной поверхностью Земли энергии снова задерживается атмосферой, поглощаясь водяным паром, облаками, диоксидом углерода, пылью и озоном, переизлучается на поверхность Земли и снова способствует ее нагреванию.

Если кол-во ИК поглотителей, таких как С02, в атмосфере увеличивается, то средняя температура на Земле повышается.

Поток энергии.

Поглощенная растениями путем фотосинтеза энергия Солнца накапливается в орг. соединениях (продуценты (П), рис. Г) и рассматривается в экосистеме как валовая продукция.

Энергия (Al, А2, ...) при наличии больших потерь, прежде всего тепла и потерь при дыхании, ступенчато по трофическим уровням от растений-продуцентов по разл. уровням хонсументо® (потребителей) (KI, К2), прежде всего животных, передается деструкторам (Д), или редуцезтам, которые выживают за счет мертвой субстанции животных и растений (с. 61). В отличие от материи в круговоротах веществ энергия передается всегда в одном направлении — от Солнца — через растения и животных — к редуцентам (бактериям, грибам, сапрофагам), преобразуя энергонасыщенную орг. субстанцию в неорг. продукты распада с небольшим запасом энергии.

Под климатом понимают сумму погодных явлений в атмосфере, наблюдаемых в течение длительного времени. Климат экологически значим, поскольку обусловливает как единственный абиотический фактор распределение растительности, а вместе с ней почв и, частично, видов животных в глобальных масштабах.

Макроклимат (климат в широком понимании) охватывает границы и характеристики климат, зон, которые в экологии используются как основа распределения биомов.

Мезоклимат с одинаковыми климат, условиями и их изменением существует внутри макроклимат, зоны; исследуются, напр., изменения климата вследствие с.-х. производства на больших площадях. Микроклимат определяется местными условиями; это может быть климат под кроной дерева или в тени здания; сумма всех микроклиматов зданий, транспортных территорий и т. п. образует мезоклимат города (городской климат, с. 152). Макроклимат, зоны часто выделяли по распределению естеств. растительности. Нередко климат, карты — это карты растительности, границы распространения которой определялись не путем измерений, а на основании визуальных наблюдений.

Для градаций климата на основе распространения растительности используют в небольших масштабах растительные комплексы (фитоцонозы, социология растений) и комбинации восстанавливаемых видов, а также в больших масштабах — растительные формации, единицы флоры, различающиеся своими формами роста и существования (физио- гномистика). Распределение экосистем на Земле определяется преимущественно их макроклиматом, проявляющимся в нижних слоях атмосферы ( Вальтер, 1976). Для характеристики макроклимата при постановке экол. вопросов привлекают температурные и гидрологические данные, которые часто связываются между собой посредством индексов (напр., индекс влажности), поскольку для растений важно не только кол-во осадков, но и степень их испарения, которая зависит от температуры и регулирует наличие влаги.

Экологически решающими для распределения живых организмов и форм жизни являются не только элементы климата и их комбинации, но и их типовое распределение в течение года. Они определяют зоны с относительно равномерными климат, явлениями в течение года (тропики) и зоны переменного климата, напр. с зимними или летними дождями и разл. ходом температуры. На климат, картах дополнительно учитывают такие важные составляющие, как высота над уровнем моря и отдаленность от моря. Достаточно близкого совпадения макроклиматов с растительными зонами достигли Тролль и Паффен, построив климат, карту Земли по временам года.

Территории различаются специфической сменой климат, элементов на протяжении года. Дальнейшее подразделение проводится для умеренных широт с учетом смены температуры, для тропиков — с привлечением омбротермических индексов (Лауэр, 1952), а для остальных территорий — с учетом комбинаций хода кривых температуры и осадков. Для тропиков на базе индексов получают гидрологические, а для умеренных широт — температурные времена года.

Макроклимат

Поделиться:
Добавить комментарий