Вопросы о погоде - Павел Астапенко

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 выделяет 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 дыхание растениями и животными, по данным советских ученых М. Будыко и А. Бронова, немного меньше его прихода, и, таким образом, в настоящее время на Земле существует 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 земном воздухе: уже в докембрийскую эпоху на Земле существовали 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 современной 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 содержания 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 предположительно, исходя из данных геологии, палеонтологии и наших представлений о потребности в кислороде живых организмов. 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 предположить, 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 развитию болезней растений?

Основные элементы, от которых зависит здоровье или нездоровье растений, – это температура и влажность воздуха. Толчком для развития некоторых видов болезней, распространяемых, в частности, спорами, служат появление влаги на поверхности растений и ветер, который разносит споры. Так, болезнь картофеля – фитофтора – вызывается грибком, зимующим в клубнях, а после их прорастания перебирающимся в стебли. Развитие спор фитофторы начинается при установлении теплой погоды (10°C) 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 обычно в июне.

2.11. Почему некоторые насекомые-вредители распространены лишь в определенных климатических зонах?

Распространение насекомых-вредителей определяется условиями внешней среды, благоприятными или неблагоприятными для их размножения. Для ряда насекомых приемлемые условия существуют только в районах с определенным климатом. Так, например, муха цеце встречается 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 температуру – оптимальные условия для ее размножения. В условиях высокой влажности муха цеце может обходиться без пищи больше недели, но в сухой сезон погибает за три дня.

В тропических областях на Ближнем Востоке и в Африке огромный вред сельскохозяйственным культурам эпизодически приносит пустынная саранча. Развитие последней происходит в условиях повышенной влажности после выпадения в пустынях дождей (саранча откладывает яйца во влажную землю, и ее потомство, пока у него не вырастут крылья, питается зеленой травой). Миграция стай крылатой саранчи происходит по районам выпадения дождей в направлении преобладающих ветров, при температуре воздуха от 20 до 40°C. Как раз такие условия существуют вблизи внутритропической зоны конвергенции – узкой зоны сходимости воздушных течений в низких широтах, которая характеризуется резкими контрастами влажности воздуха, направлений ветра, иногда и температуры. 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 распространяются не только посредством диффузии, но и с помощью ветра. Так, распространению ящура – очень опасной заразной болезни, поражающей крупный рогатый скот, овец и свиней, в 1967/68 году в Англии и континентальной Европе, как показали исследования, способствовал ветер.

Ветром могут переноситься и споры вредителей растений, в частности головни, поражающей пшеницу. В Великобритании в 1955 году потери урожая пшеницы достигли 75% из-за поражения посевов головней, облака спор которой были занесены ветром из Северной Африки и континентальной Европы.

2.13. Могут ли осадки переносить инфекции?

Обильные осадки в сочетании с высокими температурой и влажностью воздуха действительно способствуют распространению некоторых видов заболеваний. Эпидемии малярии, холеры, дизентерии и чумы в прошлом вспыхивали 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 распространению инфекционных заболеваний. Иногда, впрочем, прямая причинно-следственная связь здесь отсутствует: большинство широко распространенных вирусов разносится насекомыми, благоприятные для размножения насекомых внешние условия могут привести к возникновению эпизоотии. В других случаях переносчиком заразных болезней являются другие живые организмы и растительность, поедаемая животными. Так, виновницей заражения овец печеночным глистом является одна из разновидностей улитки. Для массового размножения этих улиток, как и яиц паразита, нужны высокая влажность и тепло: при температуре ниже 10°C паразит не развивается ни в яйце, ни в промежуточном организме улитки.

Некоторые инфекционные заболевания домашней птицы распространяются по воздуху с ветром на расстояние до 100 км; с ветром, как говорилось выше, может распространяться и очень заразная болезнь – ящур, поражающий домашний скот.

2.15. Связаны ли с погодой случаи массовой гибели урожая кофе?

Болезнь кофейных деревьев вызывается грибком, который селится на ветках с созревающими семенами. Оптимальная температура распространения грибка около 22°C. При затяжных дождях и увеличении испарения, сопровождающихся длительным понижением температуры воздуха, как это имело место в Кении в 1966/67 году, возможно широкое распространение грибка, поражающего кофейные 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 собственного излучения атмосферы в мировое пространство и к земной поверхности – это и есть радиационный баланс атмосферы.