Климатические факторы СВЕТ Круговорот энергии на Земле

Климатические факторы СВЕТ

Круговорот энергии на Земле n n n Солнечная энергия (5 х1020 ккал) Космическая энергия Эндогенная энергия

Потоки энергии n Альбедо - способность поверхности отражать электромагнитное излучение. Альбедо льда – 75 % песка – 30 % травы – 10 % воды - 2 %

Потоки энергии n Проходя через атмосферу, излучение экспоненциально ослабляется атмосферными газами и пылью. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение задерживается озоновым экраном, длинноволновое ближнее инфракрасное излучение частично ослабляется парами воды, дальнее поглощается протоплазмой живых организмов. Видимый свет, определяющий успешность фотосинтеза, при прохождении через плотные облака и воду поглощается мало.

Потоки энергии Спектр излучения, достигшего поверхности Земли включает: Ультрафиолетовое излучение – 10 % Видимый свет - 45 % Инфракрасное излучение - 45 % n

Потоки энергии n n 46 % солнечного излучения, достигая поверхности Земли, поглощается в форме тепла. Океан и другие водные геосистемы: Глубина проникновения тепла составляет >100 м - прозрачность воды - перемешивание воды вследствие движения волн - опускание более теплой и концентрированной воды поверхностного слоя вглубь - молекулярная теплопроводность - высокая удельная теплоемкость воды - суточные колебания температур не > 10 С

Потоки энергии n - - Наземные геосистемы: молекулярная теплопроводность на глубине 50 см изменение температуры практически не происходит амплитуда суточных колебаний температуры на поверхности может достигать десятков градусов (пустыни)

Модель ячеистой атмосферной циркуляции Д. Гадлей, 1735 В каждом полушарии одна климатическая ячейка Современные представления В каждом полушарии три климатические ячейки

Климатические ячейки

Циркуляция атмосферы n n n Ветры, дующие к экватору – пассаты (trade wind), скорость 16 -25 км/час Ветры умеренных широт – в северном полушарии с юго-запада на северо-восток (в южном называют ревущими сороковыми) Полярные ветры – восточные, холодные Струйные течения – на высоте 13 км, направление с запада на восток. Ширина 40 -160 км, вертикальная протяженность 2 км, скорость ветра 400 -500 км. Морские и береговые бризы Тропические циклоны (тайфуны, ураганы)

Свет как экологический фактор Физиологически активная радиация (ФАР) n Волны длиной 350 -520 нм (1 нм – 10 -6 мм) поглощают хлорофилл, каротиноиды, протоплазма 520 -710 нм (оранжево-красные лучи) поглощаются хлорофиллом 700 -1050 нм – ближние инфракрасные лучи, поглощаются парами воды Более 1050 нм – дальняя инфракрасная радиация n

Световые кривые фотосинтеза Плато насыщения с Интенсивность фотосинтеза гелиофиты С сциофиты В в Интенсивность радиации А А, а – точки дыхания а В, в – точки компенсации С. С - точки насыщения

Адаптации растений к дефициту света n n Анатомические: Хлоропласты гелиофильных растений более мелкие и светлые с малым содержанием хлорофилла Хлоропласты теневых растений крупные и темные Содержание хлорофилла: Теневые – 4 -6 мг иногда до 7 -8 мг на 1 г листа Световые – 1, 5 -3. 0 мг на 1 г листа

Адаптации растений к дефициту света Анатомо-морфологические Толщина листа меньше Кутикула развита слабо Толщина эпидермиса меньше Число устьиц и длина жилок на единицу поверхности меньше Столбчатая паренхима однослойная с большими межклетниками

Адаптации растений к дефициту света Междоузлия удлиненные *Световые растения (альпийцы) имеют укороченные побеги (следствие действия ультрафиолет. изл. ) Размер листовой пластинки увеличивается относительно высоты побега (Oxalis acetosella) Примеры: Виды одного рода: Campanula latifolia, C. patula; Festuca sulcata, F. sylvatica и др. Особи одного вида: Pulmonaria obscura – на весенних генеративных побегах листья мелкие, на летних крупные

Адаптации растений к дефициту света

Адаптации растений к дефициту света Популяционные: пространственная мозаика крон n Ценотические: Весной при полном освещении в напочвенном покрове доминируют эфемероиды (хохлатки, ветренницы и др. ), летом – они переходят в состояние покоя в виде подземных органов. n

Фотопериодизм Фотопериод характеризуется продолжительностью дня и ночи n Растения короткого дня и растения длинного дня n Биологические ритмы животных Сезонные ритмы, определяемые фотопериодом, А) направлены на синхронизацию циклов индивидуального развития, обеспечивают совпадение периода размножения с благоприятным сезоном. Например, ритмы размножения позвоночных (птицы – увеличение дня стимулирует созревание гонад) n

Фотопериодизм n n В) Фотопериод вызывает диапаузу в неблагоприятное для активной жизни время года. Диапауза – продолжительная остановка развития, наступающая у каждого вида на определенной стадии вне видимой и непосредственной связи с факторами среды. Фотопериод главный фактор, вызывающий диапаузу Фотопериод – стимул, который позволяет животному войти в состояние покоя до наступления неблагоприятного сезона.

Фотопериодизм Пример – бабочка Acronycta rumicis (Данилевский). Для прекращения диапаузы необходима минимальная продолжительность дня на разных широтах: Абхазия (43 0 с. ш. ) – 14 час. 30 мин. Белгород (50 0 с. ш. ) - 16 час. 30 мин. Витебск (55 0 с. ш. ) - 18 час. Ленинград (60 0 с. ш. ) - 19 час. К северу на каждые 5 0 широты продолжительность дня для выхода из диапаузы удлиняется на 1 час. 30 мин. n

Фотопериодизм n n n Циркадные ритмы – период равен или близок к 24 часам Животные под воздействием постоянного света или темноты сохраняют циркадные ритмы несколько дней. Жук и Bolitotherus cornutus сохраняет циркадные ритмы более 3 месяцев.

Прямое влияние света на животных n n Интенсивность света Время вылета майского жука в вечерние сумерки Действие длины волны света Ультрафиолетовые лучи вызывают образование витамина Д у млекопитающих. Шелфорд: плотность популяции вилорога (Йелоустонский национальный парк) – число новорожденных в году зависит от количества осадков в предыдущий год и дозы ультрафиолетовых лучей, полученных животными.