Одум - Экология - т.1 (947506), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Чем больше биомасса, тем больше затраты на поддержание; но если размер единиц, па которые поделена биомасса (отлельнь»х органпзмов, например). достаточно велик (скажеп, это большие деревья в лесу), то затраты на поддержание процессов, идущих против температурного градиента, в пересчете на структурную единицу биомассы будут ниже. Один пз дискутпруемых сейчас теоретпческпх вопросов — стремится лп природа довестп до максимума отношение «структур).
ното» метаоолизма к «поддерживающему» плп же это относится к самому потоку энергии» В табл. О! дано определение оспозяых едпппп зпсргпп и приводятся полезные коэффициенты пересчета в вели шпы содержания энергии в различных веществах. Существуют два класса освовпых единиц: единицы потенциальной энергии безотносительно ко времени (А) и единицы мощности иля интенсивности, в определение которых входит время (Б). При пересчетах единиц мощности фактор времени учитывается: так, 1 кВт ч=860 ккал/ч. И разумеется, единицы раздела А при введении фактора времени становятся единицами мощности (например, В1п в час, день или год). А.
Гдиьшцы потенциальной энергии !ьсалория (кал) — количество тепла, необходимое для повышения тегшоратуры 1 смэ воды на 1'С при 15'С. Нплокзлорпя (ккал) — количество тепла, необходимое для повышевпя температуры 1 л воды на 1'С при 15'С вЂ” 1000 кал. Британская тепловая единица (Втп) — количество тепла. всобходшше для повышения температуры 1 фунта воды на 1'Г.
Джоуль (Дж) — энергия, необходимая для выполненпя работы по потьему 1 кг на высоту 10 см=0,1 кгм. Фут.фукт — знерггш, необходимая для выполнения работы по подь!ыу 1 фунта на высоту в 1 фут=0,138 кгм. 6. Единицы мощности (энергия в единицу вречени) Ватт (Вт), стандартная международная единица мощности=1 Дж в г!. аунду — 0,239 кал/с.
Ниловатт-час (кВт ч), стандартная единнца злектрической знергтш= =1000 Вт-ч=3,6 10г Вт. Лошадиная сила (л. с.) =0,7355 кВт. В. Таблица пересчета энергетических единиц. Лереечитыеаемые еда!типы даны в левом столбце; те, в которые они пересчитываю! ся, — а верх!.ем ряду таблицы кьэх фут-фунт Вш ъпт-ч юко! лъ л. с.ч !055 4200 1,4 2,7 !Ог 3,6 !О! 0,00039 0,00!56 50 !О' 3,7 !О ' 1,3 0,25 778 3090 0,00032 0,00024 0,74 640 2 !Ог 860 2,7 !Ое 0,00029 0,00!2 3,8 !О ' 2,8 !О-' 0,75 В!и к! а.т фут-фунт джоуль л.
с..ч кВт.ч 4 0,0013 0,00095 2500 3400 Г. Справочные данные (средние или окузуг.генные величины) Налорийность основных химических соехпнекпт! ппщв, ккал/г сух,и массы: углеводы — 4, белки — 5, липиды — 9.2. ккал г ухой мессы екал(г обеэ- эооенкоа су- хой магсы Биомасса!! 4,5 5,2 4,9 З,О 5,4 5,6 Назеыные рас!свил (це.шьом) Только семена Водоросли Беспозвоночные (кроме насекомых) Насекомые Позвоночные 4,6 5,3 5,!' 5,5 5,7 6,3 Продукцвл фптопланктона: 1 г С=2,0+г сухой массы=10 ккал Ежедневнал потребность в пище (при благоприитной теьшепатуре) Человек: 40 клал/кг живой массы 0,04 клал/г (около 3000 ккал в дель для взрослого массой 70 кг) Мелкая птица вгш млекопитающее: 1,0 ккал/г живой массы Насевомое: 0,5 икал,'г живой массы 7, лица диб Едвяпцы энергии и некоторые округленные данные, полезные дхя .!колога Энергия в зкологнческнх системах Просох»сечке Газообьтск — квяоричесьие ььзффггииеггты ори дьыакяи и фотосггятезе Кисяород, икал л дгноггпсь углерода, вкала Содержание угяеводов в сухой;массе, затраченной, ия дыьаяие иви сиятезироваигюй 5,0 5,0 6,7 5.0 49 4,8 4,7 100 60 0 (гоаько жир) гб Эисргетичссисе содсрхгагтис горючих исяоиаслыг (снрргяско) 1 г угля = 7,0 ккал = 28 Вря 1 фунт угля=.3200 ккал=12Ь.10» В)п 1 г бенаипа = 11,5 икал = 40 Вги 1 галлон бензина=32000 юоал=1,28 10з Впя 1 яуб.
фут природного газа=250 ккал=1000 ВЫ=1 терн 1 баррель сырой нофтн (42 галлона) = 1,о 10з ккал = 5,8 10' В)и г) Даскальят бодьшигжтво кивыв организмов иа Ч иии боаее состоит из воды н ж:авральных солей, 2 ггяаи)г живой гсыроа) массы — очень грубая оденка дии си, массы в иеяои. 2. Энергетические характеристики среды Определения Организмы, живущие ка земной поверхности илп волпзп нее, подвергаготся воздсйствгпо потока энерпш, состоящего из солнечного излучения и длпнноволпового теплового излучения от близлежащих тел. Оба этп фактора определяют климатические усло- Для ошгсанпя «поведения» энергии в экосистемах подходит пггнятие «ноток югергии», поскольку, как мы впдели, в отличие от циклического движения веществ превращения энергии идут в одном направлении.
В последующих разделах этой главы мы рассмотрим общий поток эпсргпп, характерпзуняцшг среду экосистемы, а знтеьг обратпьня к ггзучегггпо той части общего потока »нерпы, которая проходги через живые компоненты экосистемы. Затем мы рассмотрим качество энергии п основанную на энергии классификацию эгсосистеьг. При этом будет наглядно показано, что энергия — общий знаменатель нссх систем, ккк ~грпродных, гкк п созданных *геловеком, Подробности о связи теории тсрмодинаьшкп с биологией и пюлогией мол»но найти в работах Прш.оягггиа, Ппколп и Ваблоягща (Ргбкоя(пс, ч)со)(ь, ВаЫггуагггх, 1072), Ленински () е)г)гсгьтяк), 1!170), Уэсли (Ч из)су, 1',)74) и Г.
Одума (Н. Ос)щп. 1071. гл. 2). Глава 3 впя среды (температуру, скорость испарения воды, движения воздуха и воды), но;шшь малан часть солнечного пзлученпя используется в фотосинтезе, обеспешвающем знергпеи нгизые компоненты экосистемы. Па биосферу пз космоса падает солнечный свет с энергией 2 кал см з мнн-' (так называемая солнечная постоянная), но, проходя через атмосферу, он экспоненпиальпо ослабляется; в ясный летний полдень до поверхности Земли может дойти не более 67з7з его энергии, т. е. 1,34 кал см — -' мпн — ' (Ьашэ, 1965). Проходя через облачный покров, воду и растительность, солнечный свет еще больше ослабляется, и в нем зяачнтельно изменяется распределение энергии по разным участкам спектра.
Поступление солнечной энергии к автотрофному слою экосистемы за день обычно варьирует от 100 до 800 нал см — ', в среднем составляя около 300 — 400 кал.см ' (3000— 4000 икал м — з). Этн данные относятся к умеренной зоне, в том числе к США (йейзпубег, ПпП, 1965). Суточный ноток тепловой энергии в экосистеме (илп поток, полученный за сутки организмамк, на которые падает солнечный свет) может быть в несколько раз больше или же значительно меньше притока солнечного излучения. Изменения общего потока излучения в разных ярусах экосистемы, а также его колебания в зависимости от сезона и местоположения экосистемы на земном шаре весьма значительны, и распределение отдельных организмов связано с этпьш изменениями.
Объяснения На рис. 3.2 спектр солнечного излучения, не искаженного земной атмосферой, поступающего с постоянной скоростью 2 кал на 1 смэ в 1 мин (-+-3,5з7з), сравнивается со спек~рамп 1) солнечного излучения, действительно достигающего уровня моря в ясный день, 2) света, прошедшего через сплошную облачность, н 3) света, прошедшего через растительный полог. Каждая кривая — это энергия, падающая на горизонтальную поверхность, В холашстых ичи гористых местностях южныо склоны получают больше, а северные — значительно меньше солнечного излучения, чем получала бы горизонтальная поверхностгк это обусловливает значительные различия в местных климатах (зшкроклиматах) и растительности.
Проходя через атмосферу, излучение зкспоненппально ослабляется атмосферными газами и пылью. Степекь этого ослабления зависит от длины волны [частоты) света. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,3 мкм почти не проходит через озоновый слой, имеющийся в атмосфере на высоте около 25 км, н это очень удачно, поскольку такое излучение летально для незащищенной протоплазмы. Излучение в оптической области )!3, Энерг22н а окологнческих системах '02 ол ОЛ ОО О,г ОО Он СО 10 2,О 22 10.0 а 00« ", ю оо-ч 2 6 а ооч .$ ООО Ч Ь О ОО-Ч й 2 ООЧ й ЗО 000 20 ООО 20 000 ~0 ОСО ю ою О 000 О, аолн 0 О.
см 1 Рне. 3.2. Спектры не измененного атмосферой солнечного излучения (1: 2,60 кал см-'мип-'), солнечного излучения на уровне моря в ясный лень (П: 1.34 кал см-с.мнн '), солнечного свеаа, прошедн2сго через сплошную облачность (П1), солнечного света, прошелшего через гозш растительности (1У), н света чистого голубого неба (У). (батса. (965.) (впдпмый свет) ослабляетс~ равномерно, а инфракрасное излучение поглощается в атмосфере пеодпнаьово в зависимости от длины волны.
Лучистая энергия, достигающая земной поверхносгп в ясный день, состоит примерно на (() Ог, нз ультрафиолетового получения, на 45".'о — из вндпмого света и на 450(о — вз инфракрасного валу*гения (По)гвпуг(ег, ЬпП, (ЭВ5), Меньше всего прн прохождении через плотные облака и воду ослабляется видимый свет. следовательг2о, фотоспнтеа (нужда2ошпйся именно в видимом свете) может идти п в пасмурные лнп, и под слоем чистой воды некоторой толщины, Растительность сильно поглощает синие и красные лучи, а также дальнее инфракрасное излучение; зеленый свет поглощается не так сильно, ближнее пг2фракрасное излучение — очень слабо. Так как зеленые лучи и ближнее инфракрасное излучение отражаются растительностью.
эти области спектра пспользу2отся прп дистанционных измерениях и фотографировании с самолетов и спутников для выявления распреде- В Заказ 33 3333 714 Глава 3 ленка растительности в природе, состояния сельскохозяйственных кулыур, для обнаружения заболевших растений и т. д. Тенистая прохлада создается в лесу благодаря тому, что листва вад головой поглощает много видимого и дальнего инфракрасного излучения. Синий и красный свет (0,4 — 0,5 и 0,6 — 0,7 мкм сооз ветствонно) поглощаются особенно сильно хлорофиллом, а эпоргпя дальнего инфракрасного излучения — водой, содержащейся в:шстьях, и окружающими их водяными парами. Таким образом, зеленые растения эффективно поглощают синий и красный свет, наиболее важный для фотосинтеза. Как бы отбрасывая ближнее инфракрасное язлучение, несущее основную часть солнечной тепловой энергии, лпстьн наземных растений избегают опасного перегрева.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
