Одум - Экология - т.1 (947506), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Кроме того, листья охлаждаются за счет испарения, а водные растения, разумеется, охлаждаются водой. Свет как лимитирующий и контролирующий фактор рассматривается в гл. 5. Другой энергетический компонент среды обитания — тепловое получение. Оно исходит от всех поверхностей и тел, температура которых выше абсолютного нуля. Это не только почва, вода и растения, но и облака, излучающие вниз, на экосистемы, значизельные количества тепловой энергии. Например, зимняя облачаая ночь нередко оказывается теплее безоблачной. 4Парниковый эффект» перензлучення и задержки тепла, о котором узке было упомянуто, будет рассмотрен в гл.
4 в связи с вопросом о влиянии СОз на климат. Потокн длинноволнового излучения, разумеется, распространяются беспрестанно и во всех направлениях, а солнечный компонент имеет четкую направленность и поступает только днем. Следовательно, количество тепловой энергии, получаемой со всех сторон за сутки летом животным па открытом пространстве пли лпс~озг растения, может в несколько раз превышать направленное прямо вниз излучение Солнца [в случае, рассмотренном Гейтсом (Оагез, 1963), это соответственно 1660 и 670 кал см ']. Кроме того, тепловая энергия поглощается биомассой полнее, чем солне*шое излучение. Нолыпое экологическое значение имеют суточные колебапзгя. В таких бпотопах, как пустыни или высокогорные тундры, дневной поток энергии во много раз больше ночного, а в глубоководных зонах океана, в глубине тропического леса 1зи, конечно, в пещерах) общий поток излучения может на протяжении суток оставаться практически постоянным.
Таким образом, масса воды и биомасса леса сглаживают колебания энергетических характеристик среды п этим делают условия менее стрессовыми для живого — еще одпп пример смягчения действия вредных факторов на уровне экосистемы (см. гл. 2, равд. 4). Условия существования организмов определяются общим потоком излучения, но для продуктивности экосистемы п для кру- 115 Энергия в глюлоглческих системах гокорота бпогенцых элементов в ней важнее всего суммарное прямое солнечное излучение, попадаюшее на автотрофный ярус экосистемы, т. е, солнечная энергия, получаемая зеленымп растениями за недели, ьгесяцы, за весь год.
Зтот приток первичной энергии приводит в действие все биологические спстомы. В табл. 3.2 указаны средние дневные количества солнечного излучения, получаемого пятью географическими областями ВША. Как явствует пз сравнения влажного Юго-Востока с арпдным ЮгоЗападом, количество излучения зависит, кроме широты местпостя п времени года, от облачного покрова. В диапазон от 100 до 300 кал см в в суткп, очевидно, уложатся почти все районы земного шара к любой сезон, кроме полярпых и сухих тропцческпх областей, где биологическая продуктивность все равно спльпс ограничена жесткими условиями среды. Итак, большая часть биосферы получает елседневно около 3000 — 4000 ккал.м — 'сут-' плп 1,1 — 1,5 млн.
ккал.м з в год. Судьба этого годп гного притаил солнечного излучения показана в табл. 3.3, где приведены количества энергии (выра!!генные в процентах), рассецваемой в основных процессах. Особенно важна так называемая чистая радиация на поверх- Тл.лица ЗЛ Солнечное лзлучелае на едлшщу горизонтальной повгрлклстд к различных ркпоквх США. !По Не)Ькудег, )к!1, 1965.) Северо- Ваегок Северо- Залед д)га- Восток среднва Запад !ого- Запад 125 225 300 350 450 525 525 450 350 250 125 125 2ло 275 350 475 550 550 550 500 425 425 250 200 200 275 375 450 525 575 600 525 425 325 225 175 150 оа5 350 475 550 600 650 550 450 175 125 275 375 500 600 675 700 700 600 550 400 300 250 317 388 390 494 3200 5800 3900 3900 4900 1,!7 1,42 1,42 1,39 1.79 Яввврь Февраль Март Апрель Мвй Июнь Июль Август Сентябрь Октлбрь Ноябрь Декабрь Среднее, кал.см-' в сут- ки Среднее, ккал см-' в сутки !округлена) Рассчитанное значение, 1О' ккал.м — ' з год (округ- лена) Солнечное нелученле в ереднен еч 1,уг, квл ен-е Глава 3 !!б Токгоца 8Х Рассеянно знс ргнн солнечного нзлученпя (н с,„от газового по- ст) ичсная а бносферу).
(По Нн!Ьс»1, 1971.) 30 16 23 02 О 8 Отражается Нрл»ю нрсор»шастся н тон:и ! )снлрсяно. ос»Лая (!со р, во.шы, течспня :ротосннтсэ Онсрснн приливов — около 0.00!т'й солночной »нсргнн. Гспю зе нп; — около 0,5'й солнс"нюй »всрп|я. аоста Земли — «разнесть между суммарным потоком излучения сверху и суммарным потоком излучения снизу» (Са1ез, 1962). Между 40= северной и 40' го»!!пой широты годовая чистая радиация пад океанами составляет 1 млн. ккал м-г в год, а над конгинептамм — 0,6 млн.ккал и — х в год (Будыко, 1955). Это огром.
чое количество энергии расходуется на испарение воды, образование тепловых потоков воздуха (два основных двп!ьч!тгых солнечной энергией процесса, требующих больших аатрат энергии) п в конце концов рассеивается в форме тепла в мировое пространство, так что Земля в целом может оставаться в состояопп приблизительного энергетического равновесия. Уясе гонорплось о том, что роль энергии. идущей па испарение воды в паземныч и водных экосистемах, различна (см. с. 77). Мы также отмечалп, по лгобой фактор, чамедчяющпй выход этой энергии в космос, должен приводить к повьш|епию температуры в биосфере. Солнечный компонент иалучения обычно измеряют пиргелиометрами плп соляриметрпми; в нпх используется термопара, спай двух металлов, которьш под действием световой энергии генерирует электрический ток.
пропорциональный поступаапцей эпергшь ))нс!рухгепты для измерения общего потока энерпш всех длпп волн называются радиометрами. Радзометр для измерения чистой радиации имеет две поверхности (одна направлена вверх, другая — вкпз) и записывает разность потоков ане)эптп. Самолеты и спутники, снабженные сканирующпмн теплонымп датчиками, лшгут количественно определять тепло, подппманкцесся от поверхности Земли.
Изображенпя, полученные этим методом, показывают города в виде «тепловых островов», отмечают местоположение водоемов, участков с различны»ш микроклиматами (например, северных н южных склонов) и выявлягот многие другие важные энергетические особенности среды. Облачный покров служит ме- Энергия в экологических системах нее значительной помехой прп этом способе дистанционных намерений, чем прн получении изображений в видимом диапазоне спектра. Наконец, слечует отметить, что нельзя путать единицы лучистой энергии, а именно кал.см-' (эта единица еще называется лэнгли) н ккал.м з, с единицами освещенности, фут-канделой (1 фут-кандела=1 л1омен па 1 футе) и люксом (! люкс=1 люмен м-з — 0,1 фут-кандела), которые относятся только к видимому спектру. Поступлленлле лучистой энергии нельзя точно перевестп в единицу освещенности, поскольку яркость разных участков спектра неодинакова, однако можно считать, что горизонтальная поверхность с освещенностью в 1 фут-канделу полу юет примерно 6700 кал см — з лучистой энергии в 1 мпн (Йе11зпул1ег, 1 И, 1963).
Судьба солнечной энергии, поступающей в биосферу, кратко рассмотрена в табл. 3.3. Хотя всего лишь около 1е/о энергии переходит в пищу н другую биомассу, те примерно 70%, которые преобразуются в тепло, уходят на испарение, осадки, ветер и т. д., не теряются зря. так как эта энерпля поддерживает температуру а приводллт в действие системы погоды и круговорот воды, необходимые для ялпзни па Земле (см.
гл. 4 и 5). Энергия приливов а внутреннего тепла Земли в отдельных районах может быть полезной ллодям, однако глобальные доступные запасы этих видов энергии невелики. Глубокие недра Земли ааключают очень много тепловой энергии (так называемая геотермальная энергия), но, чтобы извлечь ее в болыпннстве районов мира, потребовалось бы очень энергоемкое глубинное бурение.
Для эколога интересны прекрасные сводки Гейтса по энергегллчгсюьхл характеристикам нашей среды обитания (6а1ез, 1962, .1963, 1963, 1965а, 1971, 1980). 3. Концепция продуктпвноетп Определения 1/срзичшля нргйрнтавность экологической системы, сообщества или любой пх части определяется как скорость, г которой лучистая энергия усваивается органпзмамп-продуцептами (главным образо~ зеленымп растениями) в процессе фотосинтеза п хеиосннтезз, пакаплпваясь в форме органических веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
