Астапенко П.Д. Вопросы о погоде

Подождите немного. Документ загружается.

увлажнения они занимают положение, наиболее выгодное

не с точки зрения получения солнечного тепла, а с точки

зрения условий испарения). Из тропической раститель-

ности можно указать на листья эвкалипта, из растений

средних широт — на бобовые.

В средних широтах растения в большинстве своем

реагируют на освещенность — цветы и листья многих из

них поворачиваются к свету, обеспечивая получение

максимума возможного количества лучистой энергии Солн-

ца. Многие цветы раскрываются навстречу утренним

лучам Солнца и закрываются с вечерней зарей или при

затягивании небосклона плотной облачностью. Последнее

случается чаще всего перед дождем, и в этом смысле

поведение цветов может служить сигналом к ухудшению

погоды, которое, впрочем, с не меньшим успехом может

быть замечено и при внимательном наблюдении за состоя-

нием неба. Некоторые же растения, как, например, души-

стый табак, наоборот, раскрывают цветки, когда уменьша-

ется освещенность, наступают сумерки или появляются

плотные облака. В сухих и полусухих субтропиках есть

растения, реагирующие на количество влаги в почве и в

воздухе, — их листья при недостатке влаги скручиваются,

чем достигается уменьшение испарения, а при уменьшении

жары и восстановлении достаточного уровня влаги —

распрямляются вновь.

Таким образом, растения чутки к изменениям погоды,

но своим поведением они не столько предваряют ее измене-

ния, сколько следуют за ними.

2. 6. Дышат ли растения?

Да, дышат и при этом, как и животные, используют для

дыхания кислород воздуха, перерабатывая его в углекис-

лый газ, который они «выдыхают». Однако кроме дыхания

у растений при дневном свете под действием солнечных

лучей в листьях происходит процесс, обратный дыханию, —

соединение воды с углекислым газом и образование угле-

водов, а также кислорода, выделяемого в воздух. Процесс

этот называется фотосинтезом. При фотосинтезе энергия

Солнца превращается в энергию химических связей орга-

нических веществ. Условно этот процесс может быть вы-

ражен формулой:

солнечный свет + СО

+ Н

О СН

О + O

При дыхании растений, наоборот, происходит выделение

тепла, и формула дыхания имеет вид:

СН

О + O

+ Н

O + тепло.

На дыхание расходуется некоторая часть органического

вещества растения — уменьшается масса активно участ-

вующих в процессе дыхания молодых его частей (верху-

шек стеблей, кончиков корней, которые могут терять до 1%

своей массы в сутки). Интенсивность дыхания практи-

чески не зависит от освещенности, она изменяется при

колебаниях внешней температуры: при очень высокой

температуре (45—50°С) она уменьшается и дыхание мо-

жет прекратиться совсем; при низкой температуре интен-

сивность дыхания у растений ослабевает, но оно не прекра-

щается даже при отрицательной температуре, а у почек

лиственных и игл хвойных деревьев оно происходит и при

сильных морозах.

2. 7. Как много кислорода и органических веществ

создает растительность нашей планеты?

Ежегодно растительность, состоящая приблизительно

на 90% из водорослей и одноклеточной «зелени» океанов,

запасает около 100 млрд. т органических веществ и выде-

ляет около 145 млрд. т кислорода. При этом растениями

усваивается около 200 млрд. т углекислого газа.

Цифры, указанные нами, следует рассматривать как

приблизительные. Так, по другим расчетам, количество

кислорода, ежегодно выделяемое растениями земного

шара, составляет 200 млрд. т. Расход кислорода на дыха-

ние растениями и животными, по данным советских уче-

ных М. Будыко и А. Бронова, немного меньше его прихо-

да, и, таким образом, в настоящее время на Земле сущест-

вует положительный кислородный баланс (равный сотым

долям процента массы кислорода в атмосфере).

2. 8. Когда и сразу ли в нынешнем количестве возник

кислород в земной атмосфере?

Большинство исследователей объясняют присутствие

кислорода в атмосфере сложившимися на Земле сотни

миллионов лет назад благоприятными условиями для

фотосинтеза. М. Будыко и А. Бронов высказывают такую

точку зрения на эволюцию содержания кислорода в зем-

ном воздухе: уже в докембрийскую эпоху на Земле сущест-

вовали многоклеточные организмы, требующие для своего

развития значительного содержания кислорода в воздухе;

таким образом, уже 500 млн. лет назад масса кислорода

в атмосфере составляла примерно одну треть его современ-

ной массы. Она постепенно увеличивалась. В последующие

эпохи было несколько «всплесков» количества кислорода

и несколько «спадов», регулировавших развитие живой

природы. Резкие «всплески» содержания кислорода были

в девоне — карбоне (450—300 млн. лет назад) и во второй

половине мезозоя (150 млн. лет назад). Уменьшение содер-

жания кислорода наблюдалось в триасе (200 млн. лет

назад).

2. 9. Как

изменялся животный мир Земли с изменением

содержания кислорода в воздухе?

На этот вопрос можно ответить лишь предположитель-

но, исходя из данных геологии, палеонтологии и наших

представлений о потребности в кислороде живых организ-

мов. Известно, например, что больше других расходуют

кислород подвижные организмы, для которых характерны

большие энергозатраты. Много кислорода расходуют

птицы, несколько меньше — наземные животные, еще

меньше — водные животные, так как в воде сравнительно

невелико влияние силы тяжести. Теплокровные животные

потребляют больше кислорода, чем холоднокровные, а при

прочих равных условиях крупные животные больше

нуждаются в кислороде, чем мелкие. Можно предполо-

жить, что в девоне, при первом «кислородном всплеске»,

позвоночные вышли из воды на сушу, а в триасе, при

спаде содержания кислорода в воздухе, вымерли многие

наземные животные палеозоя. При втором «кислородном

всплеске» возникли млекопитающие, а затем, в середине

юрского периода, — и птицы, потребляющие значительное

количество кислорода в связи с огромным расходом

энергии в полете.

2. 10. Какие атмосферные условия способствуют раз-

витию болезней растений?

Основные элементы, от которых зависит здоровье

или нездоровье растений, — это температура и влажность

воздуха. Толчком для развития некоторых видов болез-

ней, распространяемых, в частности, спорами, служат

появление влаги на поверхности растений и ветер, ко-

торый разносит споры. Так, болезнь картофеля — фито-

фтора — вызывается грибком, зимующим в клубнях, а

после их прорастания перебирающимся в стебли. Раз-

витие спор фитофторы начинается при установлении

теплой погоды (10°С) с высокой влажностью воздуха.

Заражение происходит, когда листья растений остаются

мокрыми 8 ч подряд. Споры превращаются в грибок

быстро — в течение всего 4 ч. В средней полосе условия,

благоприятные для развития фитофторы, наступают обыч-

но в июне.

2. 11. Почему

некоторые насекомые-вредители распро-

странены лишь в определенных климатических зонах?

Распространение насекомых-вредителей определяется

условиями внешней среды, благоприятными или неблаго-

приятными для их размножения. Для ряда насекомых

приемлемые условия существуют только в районах с опре-

деленным климатом. Так, например, муха цеце встреча-

ется в тропической Африке между 15° с. ш. и 20° ю. ш.

Она обитает в кронах деревьев, где транспирация и тень

обеспечивают высокую влажность и умеренную темпе-

ратуру — оптимальные условия для ее размножения.

В условиях высокой влажности муха цеце может обхо-

диться без пищи больше недели, но в сухой сезон погибает

за три

дня.

В тропических областях на Ближнем Востоке и в Афри-

ке огромный вред сельскохозяйственным культурам эпизо-

дически приносит пустынная саранча. Развитие последней

происходит в условиях повышенной влажности после вы-

падения в пустынях дождей (саранча откладывает яйца

во влажную землю, и ее потомство, пока у него не выра-

стут крылья, питается зеленой травой). Миграция стай

крылатой саранчи происходит по районам выпадения

дождей в направлении преобладающих ветров, при темпе-

ратуре воздуха от 20 до 40°С. Как раз такие условия

существуют вблизи внутритропической зоны конверген-

ции — узкой зоны сходимости воздушных течений в низ-

ких широтах, которая характеризуется резкими контраста-

ми влажности воздуха, направлений ветра, иногда и темпе-

ратуры. В соответствии с сезонными смещениями этой

зоны перемещаются и массы саранчи, поедающей на своем

пути огромное количество растений.

2. 12. Может

ли ветер способствовать распространению

инфекций?

Может, хотя перенос инфекций ветром — явление

сравнительно редкое. Возбудители ряда болезней распро-

страняются не только посредством диффузии, но и с по-

мощью ветра. Так, распространению ящура — очень

опасной заразной болезни, поражающей крупный рогатый

скот, овец и свиней, в 1967/68 году в Англии и континен-

тальной Европе, как показали исследования, способство-

вал ветер.

Ветром могут переноситься и споры вредителей расте-

ний, в частности головни, поражающей пшеницу. В Вели-

кобритании в 1955 году потери урожая пшеницы достигли

75% из-за поражения посевов головней, облака спор кото-

рой были занесены ветром из Северной Африки и конти-

нентальной Европы.

2. 13. Могут ли осадки переносить инфекции?

Обильные осадки в сочетании с высокими температурой

и влажностью воздуха действительно способствуют рас-

пространению некоторых видов заболеваний. Эпидемии

малярии, холеры, дизентерии и чумы в прошлом вспыхи-

вали в некоторых районах земного шара с умеренным

климатом именно в наиболее жаркие годы, а также после

больших наводнений. Но повинны в этом вовсе не осадки,

а высокие влажность и температура воздуха, которые

создают благоприятные условия для развития и быстрого

распространения носителей болезней.

2. 14. Связаны ли с метеорологическими условиями

инфекционные заболевания домашних животных?

Метеорологические условия часто способствуют рас-

пространению инфекционных заболеваний. Иногда, впро-

чем, прямая причинно-следственная связь здесь отсут-

ствует: большинство широко распространенных вирусов

разносится насекомыми, благоприятные для размно-

жения насекомых внешние условия могут привести к

возникновению эпизоотии. В других случаях перенос-

чиком заразных болезней являются другие живые орга-

низмы и растительность, поедаемая животными. Так,

виновницей заражения овец печеночным глистом является

одна из разновидностей улитки. Для массового размно-

жения этих улиток, как и яиц паразита, нужны высокая

влажность и тепло: при температуре ниже 10°С паразит

не развивается ни в яйце, ни в промежуточном организме

улитки.

Некоторые инфекционные заболевания домашней пти-

цы распространяются по воздуху с ветром на расстояние

до 100 км; с ветром, как говорилось выше, может распрост-

раняться и очень заразная болезнь — ящур, поражающий

домашний скот.

2. 15. Связаны ли с погодой случаи массовой гибели

урожая кофе?

Болезнь кофейных деревьев вызывается грибком, кото-

рый селится на ветках с созревающими семенами. Опти-

мальная температура распространения грибка около 22°С.

При затяжных дождях и увеличении испарения, сопро-

вождающихся длительным понижением температуры воз-

духа, как это имело место в Кении в 1966/67 году, возмож-

но широкое распространение грибка, поражающего кофей-

ные деревья.

2. 16. Что такое радиационный баланс?

Это важная характеристика потоков лучистой энергии,

поглощаемой и излучаемой атмосферой. Алгебраическая

сумма поглощаемой атмосферой солнечной радиации,

длинноволнового излучения земной поверхности и собст-

венного излучения атмосферы в мировое пространство

и к земной поверхности — это и есть радиационный баланс

атмосферы.

2. 17. Каким образом полиэтиленовая пленка, покры-

вающая землю, защищает растения, высаженные в

проделанные в ней отверстия?

Когда грунт накрыт полиэтиленовой пленкой, растения

развиваются лучше, так как под пленкой создается искус-

ственный микроклимат. Этому способствуют три положи-

тельных свойства пленки: она практически полностью

преобразует лучистую энергию Солнца, достигающую

Земли, в тепловую, что существенно повышает темпера-

туру воздуха под пленкой; она уменьшает испарение с

поверхности почвы, стабилизирует ее водный баланс; она

угнетает рост сорняков, получающих меньше света под

пленкой, тогда как культурные растения имеют в этом

отношении заметное преимущество — стебли и листья их,

развиваясь над пленкой, получают максимум возможного

солнечного света.

2. 18. Почему под мхом почва всегда холоднее, чем

под обычной растительностью?

Мох плохо проводит тепло и в то же время испаряет

много влаги, а это влечет за собой дополнительный расход

тепла на испарение. Поэтому в северных районах под

толстым слоем мха почва летом зачастую оттаивает плохо

и только на небольшую глубину. На северо-востоке страны

мхи способствуют сохранению многолетней мерзлоты.

2. 19. Как влияет температура внешней среды на

жизнедеятельность животных с разным тепловым

режимом?

Температура внешней среды решающим образом влияет

на жизнь всех животных, но возможности активной дея-

тельности при неблагоприятном температурном режиме у

высших животных — млекопитающих и птиц — значи-

тельно большие, чем у низших. В то же время последние

7. Гадюка обыкновенная — предста-

витель холоднокровных животных.

Фото Б. Тимофеева

способны переносить, впадая в спячку или в неподвижное,

лишенное признаков активности состояние, гораздо более

низкие температуры внешней среды, чем высшие классы

животных. У некоторых животных при высокой способ-

ности к выживанию в неблагоприятных условиях весьма

ограниченная активная деятельность, так как она лимити-

руется узким диапазоном температуры, в пределах кото-

рого эта деятельность возможна. Это заставляет многих

животных, не обладающих механизмом терморегуляции

тела, приспосабливаться к складывающимся условиям

внешней среды — перемещаться на освещенные солнцем

участки, занимать положение, обеспечивающее наиболь-

ший нагрев их тела, а при чрезмерном нагреве земной

поверхности солнцем, наоборот, искать укрытия — под

ветвями растений, в норах и т. п.

Впрочем, всем животным присуща способность исполь-

зовать микроклиматические особенности ландшафта для

8. Морской котик — представитель

теплокровных животных. Фото

А. Воробьева

приближения температуры их тела к оптимальной в усло-

виях неблагоприятного режима температуры внешней

среды. Однако животные, обладающие механизмом термо-

регуляции тела, меньше зависят от термического режима,

чем животные, которые таким механизмом не обладают.

2. 20. У всех ли животных температура тела прибли-

зительно постоянна?

Нет, далеко не у всех. По тепловому режиму тела

животные делятся на две группы: пойкилотермные живот-

ные (беспозвоночные, рыбы, пресмыкающиеся, то есть

холоднокровные), не обладающие механизмом терморегу-

ляции, который способствует поддержанию температуры

тела на некотором относительно постоянном уровне,

и гомойотермные (большинство млекопитающих, птицы,

то есть все теплокровные), обладающие таким механизмом.

Температура тела пойкилотермных животных колеблется

в очень широких пределах, следуя в общем температуре

окружающей среды. На температуру тела пойкилотермных

животных, кроме внешней среды, значительное влияние

оказывают процессы обмена веществ (метаболизма), свя-

занные с выделением тепла. Температура тела таких жи-

вотных может повышаться под воздействием солнечной

радиации и понижаться за счет потерь тепла на испарение

с поверхности тела.

НАШЕ

САМОЧУВСТВИЕ

И ПОГОДА

Природа позаботилась о

том, чтобы хорошо приспособить человеческий организм

к окружающей среде и колебаниям ее условий — периоди-

ческим (например, суточным, сезонным) и эпизодическим

(возникающим время от времени без какой-либо строгой

закономерности). Каждый человек обладает определенным

«запасом прочности», то есть способностью безболезненно

переносить до определенных пределов изменения темпера-

туры и влажности воздуха, атмосферного давления,

интенсивности естественного и искусственного облучения,

обдувания воздушным потоком (ветром), газового состава

воздуха, которым мы дышим, и т. д.

Однако «запас прочности» у разных людей далеко не

одинаков: он зависит от пола, возраста, состояния здоровья,

тренированности и других факторов. У маленьких детей,

престарелых и людей, страдающих различными заболева-

ниями, этот диапазон невелик. Их легко выводит из при-

вычного состояния равновесия резкое изменение погоды,

которое на людях здоровых и тренированных никак не

отражается. Уже давно замечено, что погода порой сказы-

вается на самочувствии не только отдельных лиц, но и

больших групп людей, а медики еще две тысячи лет назад

обратили внимание на существование связи между погодой

и случаями распространения некоторых видов заболева-

ний. Великому ученому-врачу древности Гиппократу при-

надлежат слова: «Если много людей одновременно забо-

левают одной и той же болезнью, то причину ее следует

искать в том, что является общим для всех людей, и в том,

чем они чаще всего пользуются. Значит, речь идет о вды-

хаемом воздухе».

Именно воздух, его состояние, влияет на самочувствие

людей и на их здоровье. Температура и влажность воздуха

определяют условия теплообмена человеческого организма,

затрагивающего дыхание, сердечную деятельность, крово-

обращение и кожный покров. Теплообмен органически

связан с процессом обмена веществ, который автомати-

чески регулируется через нервную систему.

Важное значение имеет и состояние атмосферного

воздуха. Загрязнение воздуха делает его переносчиком

болезнетворных бактерий и вирусов, активность и жизне-

способность которых также зависит от температуры и

влажности воздуха, то есть от погоды.

Влияние погоды на человеческий организм многогран-

но и в ряде случаев не до конца выяснено. Его изучением

занимаются не только медицина, но и биология, метеоро-

логия, а также родственная им наука биометеорология.

Различные ученые, стремясь найти объективные показа-

тели воздействия погоды на человека, предложили не-

сколько таких индексов влияния температуры, влажности

и ветра. Однако ни один из них не является универ-

сальным.

3. 1. Что изучает биометеорология человека?

Биометеорология вообще — междисциплинарная нау-

ка. Применительно к человеку она занимается экологи-

ческими аспектами его существования, то есть изучает

влияние на его жизнь окружающей среды. Один из основ-

ных предметов биометеорологии — воздействие на челове-

ка климата и особенно колебаний погоды, ее отклонений

от обычных, привычных для него значений. Биометеороло-

гов интересуют как периодические (сезонные, суточные),

так и непериодические (эпизодически наблюдающиеся)

изменения погоды, отражающиеся на здоровье, самочувст-

вии и работоспособности людей.

3. 2. Какие

метеорологические элементы воздействуют

на самочувствие человека в первую очередь?

Прежде всего — это температура и влажность воздуха,

которые определяют теплосодержание воздуха. Затем сле-

дует назвать ветер, поскольку он создает принудительную

конвекцию, благоприятную для человека в теплое время

и неблагоприятную — в холодное. Солнечная коротковол-

новая и излучаемая земной поверхностью длинноволно-

вая радиация также играют важную роль в жизни человека.

К важнейшим метеорологическим характеристикам,

влияющим на человеческий организм, следует отнести и

состояние неба, поскольку оно определяет условия осве-