Лекции по природоведческой микробиологии - Заварзин Г.А.
ISBN 5-02006454-8
Скачать (прямая ссылка):
реакции как с грунтовыми водами, так и с минеральными компонентами.
Почвенный воздух находится под влиянием жизнедеятельности биоты, и в
первую очередь микробиоты. Над поверхностью почвы и до вершины
растительного покрова располагается воздушное пространство, получившее
название "аэротоп". Дыхание почвы представляет наиболее быстрый механизм
газообмена с атмосферой.
Среди природных объектов с особой интенсивностью газообмена следует
выделить амфибиальные ландшафты - такие природные системы, в которых есть
наиболее тесное взаимодействие между твердой, жидкой, газообразной
фазами. Под амфибиальными ландшафтами (см. Лекцию 6) можно понимать
болота, гидроморфные почвы, мелководные внутренние водоемы, приливные
отмели, лагуны. Здесь создаются условия для тесного взаимодействия
генериру-
104
ющего газы анаэробного сообщества и окисляющего их аэробного сообщества.
Быстрый газообмен с атмосферой обусловливает усиленное влияние этих
сообществ на ее состав.
В каждой из рассмотренных сред развивается микробное сообщество с
сопряженными трофическими связями. Среди организмов, входящих в эти
сообщества, необходимо выделить организмы с газовой функцией.
4.2. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ И МИКРООРГАНИЗМЫ
Состояние земной поверхности обусловлено энергией, получаемой от Солнца,
т.е. радиационным балансом. Эта энергия обусловливает, во-первых,
тепловой климатический режим и, во-вторых, после поглощения
фотосинтетически активной радиации (ФАР) деятельность биосферной
трофической системы. ФАР изменялась в течение геологического времени, но
считается постоянной, с небольшими колебаниями, в течение исторического
времени, хотя ее величина зависит, например, от облачности, не говоря о
суточных и сезонных колебаниях.
Радиационный баланс атмосферы определяется:
1) радиацией, полученной извне атмосферы от Солнца, соответственно
солнечной постоянной Е = 1380 Вт • м~2, эта энергия распределяется в
солнечном спектре так:
10% X < 400 нм - ультрафиолет, включая UV-B,
45% X 400-750 нм - видимый свет, включая ФАР,
45% X > 750 нм - инфракрасные тепловые лучи;
2) радиацией, профильтрованной через атмосферу с поглощением и доходящей
до поверхности Земли, где часть ее поглощается и переходит в тепловую
энергию, а часть отражается:
02 поглощает радиацию с X < 210 нм и не допускает радиацию с X < 50 нм,
03 поглощает 210 < X < 310 нм (UV-B),
Н20 и С02 поглощают инфракрасную радиацию с X > 750 нм особенно
эффективно в диапазоне 8000-20000 нм.
Радиация, дошедшая до Земли, отражается от облачного покрова, затем от
поверхности льдов, океана, континентов. Отраженная радиация сдвигается в
длинноволновую область. Отраженная радиация определяется уравнением:
Е - (1 - а)/4 = sT4,
где Е = 1380 Вт • м-2; а - альбедо; s - постоянная Больцмана 5,67 • 10-8
Вт • м-2 • К-4; 4 - отношение поверхности к сечению диска Земли; Т -
температура в градусах Кельвина. В присутствии атмосферы отраженная
радиация поглощается соответственно
Е ¦ (1 - а)/4 - fsT4,
105
Длина волны, мкм
Рис. 4.1. "Окна пропускания". Интенсивность солнечного излучения за
пределами атмосферы (I) и на уровне моря (2) в зависимости от длины света
[по: Исидоров, 2001]
Заштрихованы участки, соответствующие линиям поглощения указанных
компонентов
где f = 0,61 - поглощение атмосферой. Отраженная радиация может уходить
обратно в окружающее пространство через "окна" пропускания. Они
располагаются в области 8000-12000 нм (рис. 4.1). Небольшое увеличение
поглощения в окнах пропускания резко сказывается на радиационном балансе:
инфракрасная отраженная радиация попадает в ловушку и не рассеивается в
окружающем пространстве. Это явление и называется "парниковым эффектом",
а газы, поглощающие в указанном диапазоне, - "парниковыми". Явление ^ это
было описано в начале XX в. Сванте Аррениусом, который предсказал
повышение температуры Земли при увеличении содер- '
жания С02 от сжигания топлив. Одним из первых, кто обратил вни- '
мание на предстоящее изменение климата, был М.И. Будыко. 1
Парниковый эффект обусловливает среднюю температуру у поверхности Земли
15 °С, в то время как без этого поглощения она бы- ' ла бы -18 °С, как на
Луне. Отсюда ясно, что наряду с прямым получением энергии Солнца важно
удержание тепла атмосферой. Пар- * никовый эффект обеспечивает нахождение
Земли между двумя крайними устойчивыми состояниями: оледенения, как на
Марсе, или разогрева, как на Венере. К парниковым газам относят: пары
воды, ¦
углекислоту, метан, закись азота, окислы азота, озон, окись углеро- ;
да, хлорфторуглеводороды. Пары воды в наибольшей степени обусловливают
парниковый эффект и его сильную положительную обратную связь: с
повышением температуры их содержание в атмо- 1 сфере увеличивается.
106
к
В окнах пропускания помимо С02 радиацию поглощают СН4 и N20, но особенно
сильно - инертные в тропосфере галогенуглеводо-роды, которые в дополнение
реагируют в стратосфере под воздействием жесткого ультрафиолета с
