МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Тема Різноманітність кліматичних чинників та їх екологічна роль. Поняття макро- та мікроклімату.
ЗМІСТ
1. Вступ
2. Різноманітність кліматичних чинників
3. Екологічна роль кліматичних чинників
4. Поняття макро- та мікроклімату
5. Висновок
6. Джерела інформації
1. ВСТУП
На нашій планеті спостерігається прискорене потепління клімату та скорочення біологічної різноманітності, що не має аналогів за мільйони років. У світлі все більш серйозних наслідків довготривалої шкоди, завданої планеті, наші суспільства починають усвідомлювати обмеженість її ресурсів, а також необхідність охорони екосистем і сталого управління ними, щоб вони й надалі забезпечували все необхідне для життя (вода, грунт, повітря, ліси, океани і т.д.). Екологія і клімат, будучи основами життя Землі, визначають як стан здоров'я людини, ступінь його емоційності, працездатності, стан психологічного комфорту, а й у кінцевому підсумку стають потужними економічними, а останнє десятиліття – і політичними чинниками. Звідси невідкладність екологічних проблем можна вирішити з допомогою вивчення як кліматичних процесів як таких, а й у комплексному розгляді еколого-кліматичних взаємодій. В цій роботі розглянуті питання взаємозв`язку клімату та екології.
Мета. Показати різноманітність кліматичних чинників та розкрити їх екологічну роль.
Задачі.
1. Назвати основні кліматичні чинники та показати їх роль у формуванні клімату.
2. Розкрити екологічну роль кліматичних чинників.
3. Дати поняття макро- та мікроклімату.
2. РІЗНОМАНІТНІСТЬ КЛІМАТИЧНИХ ЧИННИКІВ
Клімат-характерний для даної території багаторічний режим погоди, зумовлений сонячною радіацією, її перетворенням у діяльному шарі земної поверхні та пов’язаною з нею циркуляцією атмосфери та океанів.
Кліматоутворювальні фактори - сонячна радіація, циркуляція атмосфери і океану мають глобальний масштаб.
У кліматичну систему об’єднують атмосферу, гідросферу, літосферу, кріосферу та біосферу.
Складові кліматичної системи перебувають у взаємозв’язку і складній взаємодії, яка характеризується прими мі та зворотними зв’язками. Океанічні течії здійснюють між широтний обмін тепла в океані: зокрема із тропічних у високі широти переносяться маси теплої води, з поверхні якої, особливо у холодну пору року, тепло переходить до атмосфери. Тим самим океан відіграє значну роль у формуванні поля температури в атмосфері і, як наслідок, особливостей її циркуляційних процесів. Атмосфера, у свою чергу, впливає на температуру поверхні океану.
Стан біосфери зумовлюється ресурсами тепла і вологи, які формуються внаслідок перетворення сонячної радіації у процесі взаємодії між складовими системи. З іншого боку, біосфера істотно впливає на стан кліматичної системи: рослинний світ значною мірою визначає відбивальну здатність планети, бере участь у процесах волого обміну, є основним джерелом кисню, регулює разом з океаном вміст вуглекислоти в атмосфері, формуючи її температурний режим. Особлива роль належить антропогенній діяльності у результаті якої змінюються властивості окремих складових і, як наслідок, кліматичної системи у цілому.
Складність і неоднозначність зв’язків у кліматичній системі, постійна еволюція її компонентів з різною інерційністю є причиною багатьох кліматичних змін на планеті. Оскільки за одних і тих же зовнішніх умов на Землі може існувати кілька типів клімату, стан кліматичної системи визначається не тільки зовнішнім впливом, але й взаємодією між її складовими.
Фізичні механізми, що впливають на кліматичну систему, а також основні взаємодії між її складовими називають кліматоутворювальними факторами. Їх поділяють на: зовнішні, які зумовлюють енергетичний вплив на кліматичну систему, та внутрішні, що характеризують властивості самої кліматичної системи.
До зовнішніх кліматоутворювальних факторів належать астрономічні та геофізичні. До астрономічних відносяться: світність Сонця, положення орбіти Землі у Сонячній системі і характеристики орбітального руху Землі, нахил її осі до площини орбіти і швидкість обертання навколо осі. Від цих факторів залежить, по-перше, розподіл сонячної енергії, яка надходить на верхню межу атмосфери, по-друге, гравітаційні впливи Сонця та планет Сонячної системи. Останні, змінюючись за часом, спричинюють припливи і відпливи, коливання характеристик орбітального руху й власного обертання Землі, що призводить до зміни енергії, яка надходить від Сонця до верхньої межі атмосфери. Геофізичні фактори – це розмір, маса Землі, власне гравітаційне й магнітне поля, внутрішнє тепло за рахунок геотермічних джерел і вулканізму.
До внутрішніх кліматоутворювальних факторів належать: фізіко-хімічна структура атмосфери, маса атмосфери, маса й склад океану, особливості розподілу суходолу й океану, структура їх діяльного шару, рельєф поверхні суходолу.
Основні чинники формування клімату — це надходження на Землю сонячної радіації, кількість якої визначається кутом падіння сонячних променів, що залежить від широти місцевості; атмосферної циркуляції - закономірного переміщення повітряних мас, у процесі якого здійснюється перенесення тепла й вологи; характеру підстильної земної поверхні - рельєфу.
Сонячна радіація.Клімат залежить від географічної широти, бо вона визначає кут падіння сонячних променів, а отже - і приплив на Землю сонячної радіації. Цей чинник зумовив формування на планеті п’ятьох теплових поясів (жаркого, двох помірних і двох холодних). Що більший кут падіння сонячних променів на Землю, то ефективніше Сонце нагріває поверхню. Лише між Північним і Південним тропіками (від 23°30' пн. ш. до 23°30' пд. ш.) сонячні промені цілорічно падають на Землю вертикально, і тут Сонце опівдні високо піднімається над обрієм. Тому в тропіках зазвичай тепло в будь-яку пору року. У більш високих широтах, де Сонце стоїть нижче над обрієм, земна поверхня прогрівається менше. Там спостерігаються значні сезонні зміни температури, а взимку кут падіння сонячних променів невеликий і дні коротші. На екваторі день і ніч завжди мають рівну тривалість, а на полюсах день продовжується всю літню половину року, а взимку Сонце ніколи не сходить над обрієм.
Повітряні маси (теплі або холодні, сухі або вологі) спроможні сформувати всередині теплового поясу різноманітні режими погоди (тобто клімату). Загальна циркуляція атмосфери зумовлює утворення поясів високого (у тропічних широтах і полярних областях) і низького (в екваторіальних і помірних широтах) тиску. Кліматичні пояси Землі є прикладом спільної дії двох чинників - надходження сонячної радіації та планетарної атмосферної циркуляції.
Залежно від підстильної поверхні (океан або суходіл) формуються морські й континентальні типи клімату. Висота місцевості над рівнем моря впливає на кількість опадів (у горах їх випадає більше, ніж на прилеглих рівнинах) і на температуру повітря (що вище, то холодніше). Унаслідок цього в горах формується висотна кліматична поясність. Гори можуть перешкоджати проникненню холодних повітряних мас. До підстильної поверхні відносять також характер рослинності, розораність території, льодовиковий і сніговий покрив, забудову тощо.
Віддаленість від океанів.Вода нагрівається й вихолоняє повільніше, ніж суходіл. Через це температура повітря над океанами має менші добові й сезонні зміни, ніж над материками. У прибережних районах, де вітри дмуть з моря, літо загалом прохолодніше, а зима тепліша, ніж у внутрішніх частинах материків на тій самій широті. Клімат таких навітряних узбереж називають морським. Внутрішні райони материків у помірних широтах характеризуються значними розходженнями літніх і зимових температур. У таких випадках говорять про континентальний клімат.
Океанічні течії. Холодні течії, проходячи вздовж західних окраїн материків, знижують температуру й вологоємність повітря, тому клімат стає прохолоднішим і сухішим. Завдяки конденсації вологи поблизу холодної поверхні моря в таких районах виникають тумани. Так, холодна Бенгельська течія біля берегів Африки стала причиною утворення тропічної пустелі Наміб. Теплі океанічні течії, навпаки, приносять на материки тепло й вологу - приміром, тепла течія Гольфстрім.
Антропогенний вплив. Учені вважають, що середня глобальна температура підвищилася через збільшення вмісту в атмосфері вуглекислого газу й інших парникових газів антропогенного походження. Це може спричинити зміну погодних умов на Землі з такими можливими наслідками, як танення полярних льодів і більшості гірських льодовиків, унаслідок чого рівень моря підніметься, стануть тривалішими посухи тощо.
Незалежно від того, первісні кліматоутворювальні чинники є внутрішніми чи зовнішніми, реакція кліматичної системи може бути швидкою (наприклад, раптове охолодження через розсіяний у повітрі вулканічний попіл, який відбиває сонячне світло), повільною (наприклад, теплове розширення води океану через потепління) або комбінованою (наприклад, раптова втрата здатності поверхні Північно-Льодовитого океану відбивати світло, тобто втрата альбедо, через танення морського льоду внаслідок поступового потепління води). Таким чином, кліматична система може одразу зреагувати, але повна відповідь на дії чинників може зайняти кілька століть, і навіть довше.
3. ЕКОЛОГІЧНА РОЛЬ КЛІМАТИЧНИХ ЧИННИКІВ
Середовище існування — це та частина природи, яка оточує живий організм і з якою він безпосередньо взаємодіє. Складові і властивості середовища різноманітні та мінливі. Будьяка жива істота живе в складному і змінному світі, постійно пристосовуючись до нього і регулюючи свою життєдіяльність відповідно до його змін. . Окремі властивості або елементи середовища, що впливають на організми, називають екологічними чинниками. Чинники середовища різноманітні. Вони можуть бути необхідні або, навпаки, шкідливі для живих істот, сприяти або перешкоджати виживанню і розмноженню. Екологічні чинники мають різну природу і специфіку дії. Екологічні чинники поділяються на три групи: біотичні (чинники живої природи), абіотичні (чинники неживої природи) і антропогенні, пов'язані з діяльністю людського суспільства. Абіотичні чинники — це всі властивості неживої природи, які прямо або побічно впливають на живі організми; до них належать фізичні і хімічні чинники. Фізичні чинники неживої природи: космічні, кліматичні, ґрунтові, орографічні, геологічні. Головну роль серед них відіграють кліматичні чинники (сонячна радіація, світловий режим, температура, вологість, опади, вітер, тиск та ін.)
Сонячна радіація, як відомо, є основою фотосинтезу. Крім того, вона визначає термічний режим біосфери Землі, зміна якого в напрямі від екватора до полюсів викликає як кліматичну зональність, так і існування на нашій планеті великих зональних типів рослинності (тундра, тайга, степи, пустелі, вологі тропічні ліси та ін.). Окрім сонячної радіації, на стан екосистем різних кліматичних зон безпосередньо впливають й інші абіотичні чинники середовища (температура, вологість, опади, тип ґрунтів і т. ін.), вплив яких у комплексі приводить до зміни природних ландшафтів, що створюють істотні відмінності в умовах існування організмів. Сонячна активність — це викид плазми, посилення короткохвильового і радіовипромінювання з поверхні Сонця, що вивчається геліобіологією. До кліматичних чинників належать: промениста енергія Сонця, надходження і перерозподіл, поглинання, віддзеркалення (альбедо) сонячної енергії в різних районах земної кулі, прозорість атмосфери, освітленість земної поверхні, тривалість світлового дня, вологість повітря, атмосферні опади, рух повітряних мас (вітер). Світло необхідне для життя, оскільки це джерело енергії для фотосинтезу (фотосинтез — перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими мікроорганізмами променистої енергії Сонця в енергію хімічних зв'язків органічних речовин), проте є й інші аспекти його дії на живі організми. Розглядаючи ці аспекти, корисно пам'ятати, що інтенсивність світла, його якість (довжина хвилі або колір) і тривалість освітлення (фотоперіод) можуть мати різний вплив. Головним джерелом тепла є сонячне випромінювання; ним можуть також бути геотермальні джерела, але вони відіграють важливу роль тільки в небагатьох місцях проживання, наприклад, у гарячих джерелах, де розвиваються бактерії і синьо-зелені водорості. Певний організм може виживати тільки в певних температурних межах, до яких пристосовані його метаболізм і структура. Якщо температура живої клітини падає нижче за точку замерзання, клітина звичайно фізично ушкоджується і гине в результаті утворення кристалів льоду. Якщо температура дуже висока, відбувається денатурація ферментів. Температура, так само як інтенсивність світла, великою мірою залежить від географічної широти, сезону, часу доби та експозиції Вологість і солоність. Вода необхідна для життя і може бути важливим лімітуючим чинником у наземних екосистемах. Вода надходить з атмосфери у вигляді опадів: дощу, снігу, дощу зі снігом, граду або роси. В природі відбувається безперервний кругообіг води — гідрологічний цикл, від якого залежить розподіл її на поверхні суші. Наземні рослини поглинають воду головним чином з ґрунту. Швидкий дренаж, невелика кількість опадів, сильне випаровування або поєднання всіх цих чинників можуть призводити до висушування ґрунтів, а за надмірної кількості води, навпаки, можливе їх постійне перезволоження. Таким чином, кількість води в ґрунті залежить від водоутримуючої здатності самого ґрунту і балансу між кількістю опадів, що випадають, і спільним результатом випаровування і транспірування (евапо-транспірація). Випаровування відбувається як з поверхні вологої рослинності, так і з поверхні ґрунту. За здатністю переносити нестачу води рослини можна поділити на ксерофіти (рослини з високою витривалістю), мезофіти (із середньою витривалістю) і гідрофіти (з низькою витривалістю, пристосовані до надлишку води).
Циркуляція повітря. Вітер. В атмосфері так само, як і в океані, постійно відбувається циркуляція, енергію для якої постачає Сонце. Великомасштабним результатом циркуляції повітряних мас є перерозподіл водяної пари, оскільки атмосфера захоплює їх в одному місці (де вода випаровується), переносить і віддає в іншому місці (де випадають опади). Якщо десь в атмосферу надходять гази, в тому числі забруднюючі (наприклад, двоокис сірки в промислових районах), то система атмосферної циркуляції перерозподілить їх і вони випадуть в інших місцях, розчинені в дощовій воді (транскордонне перенесення). Вітер, взаємодіючи з іншими чинниками навколишнього середовища, може впливати на розвиток рослинності, особливо на дерева, що ростуть на відкритих місцях. Це часто призводить до затримки їх росту і викривлення з навітряного боку. Крім того, вітер збільшує евапотранспірацію в умовах низької вологості. Вітер відіграє велику роль у розповсюдженні спор, насіння і т. ін., розширює можливості розповсюдження нерухомих організмів, наприклад рослин, грибів і деяких бактерій; він може також впливати на міграцію літаючих тварин.
Ще одна атмосферна змінна — це атмосферний тиск, який зменшується з висотою. Зі збільшенням висоти знижується парціальний тиск кисню. У рослин зростає транспірування, тому в них виробилися адаптації для збереження води, як, наприклад, у багатьох альпійських рослин.
Екологічні фактори на рівні особини, популяції, виду і екосистеми впливають по-різному. На рівні особин абіотичні фактори впливають насамперед на поведінку тварин, змінюють трофічні відносини з середовищем і характер метаболізму, діють на здатність розмножуватися і плодючість, значною мірою визначають розвиток, швидкість росту і тривалість життя тварин і рослин. На рівні популяції абіотичні фактори діють на такі параметри, як народжуваність, смертність, середня тривалість життя особини, швидкість зростання популяції та її розміри. Останні визначають характер динаміки чисельності популяції і просторовий розподіл особин у ній. На рівні виду абіотичні умови середовища проживання нерідко виступають як фактори, що визначають і обмежують географічне поширення. На рівні екосистеми будь-який абіотичний фактор, що впливає на окремий вид, який входить до складу екосистеми, впливатиме і на саму екосистему, на її визначальні властивості. Дія абіотичних факторів може призвести до загибелі особин, що зумовить зменшення густоти популяцій, які входять до складу екосистеми. Це в кінцевому підсумку позначиться на видовому різноманітті, просторовому розподілі видів в екосистемі, на характері їх взаємодії один з одним
4. ПОНЯТТЯ МАКРО- ТА МІКРОКЛІМАТУ
За класифікацією Л. С. Берга визначено типи кліматів великих
територій, у межах яких можуть відчутно змінюватися кліматичні явища –
макрокліматів. Під макрокліматом мають на увазі сукупність погодних
умов, обумовлених факторами, притаманними великим територіям –
регіонам, зонам і географічним поясам: циркуляційними повітряними
процесами, географічною широтою місцевості, віддаленістю від океанів і
морів, макрорельєфом.
Залежно від просторості територій в межах макроклімату,
виділяються мезоклімат і мікроклімат.
Мезоклімат – клімат, що формується під впливом однорідних
природних умов і конкретної ландшафтної ситуації, (лісового масиву,
морського побережжя, ділянки річкової долини, міжгір’я, улоговини), що
обумовлюють особливості надходження сонячної радіації, орографії, стану
підстильної поверхні і визначаються своєрідність радіаційного, теплового
й водного балансів, режиму температури, вологості повітря і ґрунту,
швидкості вітру та інших метеорологічних величин.
Мезомасштабні відмінності кліматичних параметрів простежуються
на площі до 100 км2 із висотою рельєфних утворень до 1000 м. Вони
притаманні гірським системам, узбережжям океанів, морів, великих річок.
Мезоклімат і мікроклімат багато в чому визначає режим опадів і
вітру, інтенсивність танення снігу, характер приморозків, туманів,
тривалість розвитку рослин тощо.
Мікроклімат – клімат приземного шару повітря, обумовлений
мікромасштабними відмінностями земної поверхні. Вплив топографічних
чинників на клімат відчувається на узбережжях малих річок, озер, на
територіях з горбистим рельєфом, строкатістю ґрунтово-рослинного
покриву.
Наприклад, у кліматі лісового масиву розрізняють мікроклімат лісових
полян і узлісся. Окремі локальні ділянки території міст у залежності від
факторів місцевого масштабу, наприклад: штучних покриттів; зелених
насаджень, характеру забудови, забрудненості повітря, захищеності від
вітрів, утворюють свій особливий клімат – мікроклімат площ, провулків,
скверів, дворів. Фітоклімат – атмосферні умови в середовищі поширення
рослин: у травостої, у кронах дерев тощо. З віддаленням від земної поверхні відмінності мікроклімату швидко нівелюються.
Поняття «мікроклімат» має два значення: клімат невеликих
просторів, наприклад, схилу гори, яру, прибережної смуги водойм, і клімат
приземного шару повітря, у якому живуть і працюють люди. Саме в цьому
шарі відбуваються взаємодія атмосфери з земною поверхнею, тому режим
метеорологічних елементів тут має свої особливості.
Мезоклімат і мікроклімат багато в чому визначає режим опадів і
вітру, інтенсивність танення снігу, характер приморозків, туманів,
тривалість розвитку рослин тощо.
У зв`язку з цим, клімат на планеті можна розділити в залежності від площі території, що розглядається, на макро-, мезо-, мікро- і навіть наноклімат. Нижче у таблиці відображено їх основні характеристики.
5. ВИСНОВОК
Зміни клімату та збитки навколишньому середовищу – одні з найбільших і найсерйозніших викликів, перед якими стоїть світ. Багато країн вже зіштовхнулися із наслідками зміни клімату та його впливу на екологію.
У роботі визначено основні кліматичні чинники: надходження на Землю сонячної радіації, кількість якої визначається кутом падіння сонячних променів, що залежить від широти місцевості; атмосферної циркуляції - закономірного переміщення повітряних мас, у процесі якого здійснюється перенесення тепла й вологи; характеру підстильної земної поверхні - рельєфу. Коротко охарактеризовано кожен з них. Крім того показано, як ці кліматичні фактори впливають на екологію навколишнього середовища. Дано визначення поняття макро- та мікроклімату, доведено важливість вивчення екологічних проблем у їх зв`язку зі зміною клімату.
6. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. Білявський Г.О., Бутченко Л.І., Навроцький В.М. Основи екології. – К.:
Лібра, 2002. – 352 с.
2. Будыко М. И. Климат и жизнь. – Л.: Гидрометеоиздат, 1971. – 470 с.
3. Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного
середовища. – К.: Знання, 2000. – 203 с.
4. Кучерявий В.П. Екологія. – Львів: Світ, 2000. – 499 с.
5. Романова Е. Н. Микроклиматическая изменчивость основных
элементов климата. – Л. : Гидрометеоиздат, 1977. – 279 с.
6. Сляднев, А.П. О принципах климатологических исследований в связи с
проблемами глобальной экологии / А.П. Сляднев. – Новосибирск: Наука СО, 1975. – С. 76–82.
7. Чайка В.Є. Основи екології. – Вінниця, 1995. – 192 с