Микитюк О.М., Грицайчук В.В., Злотін О.З., Маркіна Т.Ю.
Основи екології

Світло як екологічний фактор. Ультрафіолетова частина спектру

1.6. СВІТЛО ЯК ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР

Життя на Землі підтримується завдяки потоку енергії, який випромінює велика зірка — Сонце. Сонячна енергія має велике значення для всіх процесів, що відбуваються на Землі: фізичних, хімічних, біологічних.
Від Сонця Земля отримує 99% енергії. Енергія, що йде від Сонця, перетворюється. Ці перетворення підкоряються універсальним законам природи — законам термодинаміки. Пригадаємо два з них.
Перший закон — енергія може переходити з однієї форми в іншу, але вона не зникає й не утворюється наново.
Другий закон або закон ентропії читається так: ефективність переходу одного виду енергії в інший ніколи не буває 100%, деяка частина енергії розсіюється у вигляді недоступної теплової радіації.

Сонячна енергія використовується на створення й перетворення органічної речовини, на підтримання теплового й водного балансів Землі.
Кількість сонячної радіації, що доходить до верхньої межі атмосфери, залежить від:
- географічної широти;
- вмісту пилу в атмосфері;
- добових і сезонних змін.

Сонце — це зірка, яка випромінює в простір космосу величезну кількість енергії — десь приблизно 10,5 • 106 кДж/м кв у рік. Не вся сонячна енергія досягає поверхні нашої планети. Деякі автори (Чернова Н.М., Билова О.М., 1986) подають таку схему розподілу сонячної енергії:

Таблиця. СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ (доступно тільки при скачуванні підручника)

З тієї енергії, що доходить до Землі, 2/3 повторно випромінюється й нагріває атмосферу, а 1/3 використовується живими системами планети.
Промені атмосфери можуть бути представлені у вигляді шкали, але не всі вони досягають поверхні Землі (рис. 2).

Рис. 2. Шкала довжини променів атмосфери в нанометрах (доступно тільки при скачуванні підручника)

Сонячна енергія, що досягла земної поверхні, в ясний день розподіляється на окремі частини спектру й складається приблизно (за Ю.Одумом, 1986) з таких частин:
- ультрафіолетової — 10%;
- видимої (ФАР) — 45%;
- інфрачервоної — 45%.

Розглянемо дію цих хвиль на живі системи.

1.6.1. Ультрафіолетова частина спектру

Ультрафіолетові промені поділяються на короткохвильові (менше 290 нм) і довгохвильові (290-380 нм) (доцільно пригадати з курсу фізики, що світло має подвійну природу: квантову та хвильову. Нанометр (нм) — величина вимірювання довжини хвилі, 1 нм = 10-9 м).
Короткохвильові ультрафіолетові промені згубні для всього живого на планеті. Вони поглинаються озоновим екраном, який розташований в атмосфері на висоті 25-27 км.
Останнім часом озоновий шар руйнується. Це одна з глобальних екологічних проблем сучасності. Руйнування озонового шару відбувається внаслідок дії таких факторів: виробництво хлор-, фтор-, галогенопохідних, дезодорантів, фреонів, запуску космічних ракет, штучних супутників Землі, сучасних літаків, природних флуктуацій атмосфери. Руйнування озонового шару дуже небезпечне для живих систем, оскільки короткохвильові промені (у-промені, рентген-промені, короткохвильові ультрафіолетові промені) мають малу довжину, але несуть дуже велику енергію.
Пригадаємо формулу:

Формула (доступно тільки при скачуванні підручника)

Вплив випромінювання на організм залежить від довжини хвилі та від поглинання цих хвиль тканинами. Якщо енергія кванта не перебільшує 1 ев (1 ев = 1,602•10-19 Дж; це енергія, яку електрон набуває в електромагнітному полі з різницею потенціалів у 1 В), то хімічних змін у властивостях молекул не відбувається, а викликаються коливання, й енергія випромінювання переходить у теплову. Якщо ж енергія кванта світла перебільшує 5 ев, то протони й електрони вибиваються з молекул і відбувається розрив хімічних зв'язків у молекулах. Утворюються радикали, а це дуже небезпечно для організмів, особливо, якщо зміни відбуваються в молекулах ДНК і РНК.
Довгохвильові ультрафіолетові промені (290-380 нм) у великих дозах шкідливі, в малих — корисні. Вони мають бактерицидну дію, сприяють утворенню в організмі вітаміну Д, стимулюють утворення антоціану; згубно діють на мікоризу.
Так, під впливом УФ-випромінювання (довгого) в шкірі людини утворюється меланін (пігмент), який інтенсивно його поглинає. Цим пояснюється ефект загару.
Нижчі рослини, бактерії, гриби відчутно реагують на вплив УФ-променів, оскільки вони повністю прониклі для них. Кварцеві та ртутні лампи, що випромінюють УФ-промені, виконують аналогічну функцію у лікарнях, під час стерилізації питної води та води в басейнах.
Плоди лимонів, які опромінені УФ-променями, не пошкоджуються грибковими захворюваннями і тому краще зберігаються.
Вищі рослини не мають потреби в отриманні доз УФ-променів для розвитку. Але довгі ультрафіолетові промені стимулюють процес синтезу антоціанових пігментів, а також гальмують ріст стебла.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом