Сонячна радіація

Всім живим організмам для здійснення процесів життєдіяльності необхідна енергія, що поступає ззовні. Основним джерелом її є сонячна радіація, на яку доводиться близько 99,9 % у загальному балансі енергії Землі.

Якщо прийняти сонячну енергію, що досягає Землі, за 100 %, то приблизно 19 % її поглинається при проходженні через атмосферу, 34 % відбивається назад в космічний простір і 47 % досягає земної поверхні у вигляді прямої і розсіяної радіації (мал. 23). Пряма сонячна радіація – це континуум електромагнітного випромінювання з довжинами хвиль від 0,1 до 30000 нм. На ультрафіолетову частину спектру доводиться від 1 до 5 %, на видиму – від 16 до 45 % і на інфрачервону – від 49 до 84 %.

Мал. 23. Дороги витрачання сонячної енергії на поверхні Землі (по Э. Оорту, 1972)

Розподіл енергії по спектру істотно залежить від маси атмосфери і міняється при різних висотах Сонця. Кількість розсіяної радіації (відбиті промені) зростає із зменшенням висоти стояння Сонця і збільшенням каламутності атмосфери. Спектральний склад радіації безхмарного піднебіння характеризується максимумом енергії в 400–480 нм.

Дія різних ділянок спектру сонячного випромінювання на живі організми. Серед ультрафіолетових променів (УФЛ) до поверхні Землі доходять лише довгохвильові (290–380 нм), а короткохвильові, згубні для всього живого, практично повністю поглинаються на висоті близько 20–25 км. озоновим екраном – тонким шаром атмосфери, що містить молекули О3. Довгохвильові ультрафіолетові промені, що володіють великою енергією фотонів, мають високу хімічну активність. Великі дози їх шкідливі для організмів, а невеликі необхідні багатьом видам. У діапазоні 250–300 нм УФЛ надають потужну бактерицидну дію і у тварин викликають освіту із стеролов антирахітичного вітаміну D; при довжині хвилі 200–400 нм викликають у людини загар, який є захисною реакцією шкіри. Інфрачервоні промені з довжиною хвилі більше 750 нм надають теплову дію.

Видима радіація несе приблизно 50 % сумарній енергії. З областю видимої радіації, що сприймається людським оком, майже збігається ФР – фізіологічна радіація (довжина хвилі 300–800 нм), в межах якої виділяють ФАР, – область фотосинтетичний активній радіації (380–710 нм). Область ФР можна умовно розділити на ряд зон: ультрафіолетову (менше 400 нм), сине‑фиолетовую (400–500 нм), желто‑зеленую (500–600 нм), оранжево‑красную (600–700 нм) і далеку червону (більше 700 нм).

Видиме світло для фототрофных і гетеротрофних організмів має різне екологічне значення.

Зеленим рослинам світло потрібне для утворення хлорофілу, формування гранальной структури хлоропластів; він регулює роботу устьичного апарату, впливає на газообмін і транспірування, активізує ряд ферментів, стимулює біосинтез білків і нуклеїнових кислот. Світло впливає на ділення і розтягування кліток, ростові процеси і на розвиток рослин, визначає терміни цвітіння і плодоносіння, надає формотворну дію. Але найбільше значення має світло в здійсненні процесу фотосинтезу. З цим пов'язані основні адаптації рослин по відношенню до світла.

Фотоавтотрофи здатні асимілювати СО2, використовуючи променисту енергію Сонця і перетворюючи її в енергію хімічних зв'язків в органічних сполуках. Пурпурні і зелені бактерії, бактериохлорофиллы, що мають, здатні поглинати світло в довгохвильовій частині (максимуми в області 800‑1100 нм). Це дозволяє їм існувати навіть за наявності лише невидимих інфрачервоних променів. Водорості і вищі зелені рослини поглинають світло в діапазоні, близькому до видимого людським оком.

Водорості мешкають у водоймищах, але зустрічаються і на суші на поверхні різних предметів – на стволах дерев, на заборах, на скелях, на снігу, на поверхні грунту і в її товщі.

У грунті знаходять водорості на глибині до 2,7 м, але велика частина їх мешкає в самих верхніх шарах (до 1 см). Тут вони є типовими фототрофами, проте в глибині грунту, в повній темноті, можуть переходити на гетеротрофне живлення.

У Світовому океані водорості мешкають в освітлюваній зоні. Глибше за всіх проникають червоні водорості. Частіше вони мешкають на глибинах до 20–40 м, але якщо прозорість води велика, то зустрічаються до 100 і навіть 200 м.

На суші для вищих фотоавтотрофних рослин умови освітлення практично скрізь сприятливі, і вони зростають всюди, де дозволяють кліматичні і грунтові умови, пристосовуючись до світлового режиму даного місця проживання.

Дата добавления: 2014-01-03