14. Более ста лет прошло с тех пор, как известный русский астроном В. К. Цераский впервые обнаружил серебристые облака — самые высокие облака земной атмосферы, не ослабляющие света звезд. С тех пор эти загадочные облака, возникающие на высоте 75–90 км и двигающиеся с востока на запад со скоростью от 50 до 250 м/с, не давали покоя ученым всех стран, заставляя их задавать себе один вопрос за другим: какова природа этих облаков? Почему их можно наблюдать с земли только летом и только в средних широтах? Почему они движутся на запад, юго-запад и никогда — на восток? Почему из космоса серебристые облака наблюдаются не только в средних широтах, но и в экваториальной зоне? Можно ли их наблюдать в летний период над южными широтами Земли?
Ответы[56]
1. Устойчивый по направлению, умеренный или сильный ветер (более 5–8 м/с) начинает последовательно менять направление. Атмосферное давление при этом не изменяется или растет, характер облачности все время одинаков. Следует ли ожидать изменения погоды? Почему?
2. Устойчивый по направлению, сильный ветер начинает последовательно менять направление (с поворотом влево, т. е. против часовой стрелки), давление при этом значительно понижается. Возможно ли изменение погоды? Почему?
3. Устойчивый по направлению, сильный ветер быстро меняет свое направление (с поворотом вправо, т. е. по часовой стрелке). Давление и характер облачности при этом тоже меняются. Что в этом случае следует ожидать от погоды? Почему?
4. Перистые облака быстро двигались с западной стороны неба. Затем небо стала медленно затягивать прозрачная вуаль слоистых облаков, которые четко прослеживались вокруг Солнца. Венчики чистотела поникли, а цветы белых кувшинок, плавно лежащие на поверхности озера, дружно закрылись. Какое изменение погоды следует ожидать?
5. Ни вечером, ни ночью роса не выпала. Утренняя заря была особенно красной. На небе были одновременно видны облака всех ярусов — кучевые, перистые, слоистые. К вечеру облака стали опускаться и утолщаться. Ласточки и стрижи стали летать над самой землей. Белые цветы сердечника поникли. Можно ли предсказать, какая завтра будет погода? Не помещает ли она предстоящему походу в лес?
6. Дым из печной трубы поднимается прямо. Является ли это признаком сохранения хорошей устойчивой погоды? Почему?
7. Дым, выходя из трубы рваными клочьями, уносится ветром в сторону, порой прижимаясь к земле. Когда это происходит и что означает с точки зрения прогноза погоды?
8. Утренняя заря очень яркого красного цвета. Такое же красное и восходящее Солнце. Почему? Какой погоды следует ожидать?
9. А что может рассказать о погоде характер заката Солнца?
10. В ложбинах и низменных местах вечером и ночью собрался туман, который растаял после восхода Солнца, Часам к 10 утра появились кучевые облака, количество которых к 3–4 часам дня заметно увеличилось. Целый день ветер дул с моря на сушу. К вечеру облака исчезли, а ветер сменил направление с суши на море. Как вы считаете, изменится ли погода?
11. А какие вы знаете местные признаки изменения погоды в горах?
12. Многие растения реагируют на изменение погоды. Сейчас насчитывается более 400 растений — предсказателей погоды. Знаете ли вы такие растения? Как реагируют они на изменение погоды?
13. О чем могут рассказать годичные кольца на спиле дерева?
14. Известно ли вам, что существует наука, которая изучает взаимосвязь между годичными кольцами деревьев и метеорологическими характеристиками — температурой, осадками и солнечной освещенностью в течение всего времени, пока они росли? Что это за наука?
15. А знаете ли вы, как предсказывают погоду различные животные — насекомые, рыбы, птицы, млекопитающие?
Ответы[57]
Оболочка жизни
Роль живых организмов в географической оболочке
Оболочка Земли, в которой существуют живые организмы и где проявляется их влияние на другие оболочки нашей планеты, называется биосферой. Впервые этот термин был применен в 1883 г. австрийским геологом, президентом Венской академии наук, профессором Эдуардом Зюссом. Выделил эту земную оболочку как самостоятельную один из крупнейших отечественных исследователей, академик В. И. Вернадский. Биосфера, по Вернадскому, — это не только так называемая область жизни. Это сложная природная система. Она состоит из живого вещества — бесчисленного множества живых организмов; биогенного вещества, созданного и переработанного ими (каменные угли, известняки, мел и т, д.); косного вещества, в образовании которого жизнь не участвует (горные породы эндогенного происхождения, благородные газы); биокосного вещества, которое создается одновременно и живыми организмами, и процессами косного происхождения (природная вода, кора выветривания); радиоактивных элементов, поступающих из внутренних сфер Земли; и вещества космического происхождения.
Формы жизни отличаются большим разнообразием, И если, например, различных минералов на Земле насчитывается немногим более 4000, то число видов растений не менее 500 000, а число видов животных — 1,5 млн. Живые организмы в разнообразных формах и проявлениях населяют географическую оболочку Земли до высоты 10 км в атмосфере, так как токи воздуха заносят микроорганизмы высоко в тропосферу. В земной коре бактерии, способные жить без доступа кислорода, обнаружены до глубины 2600 м и даже 3000 м. В океанах живые организмы существуют на самых больших глубинах.
Общая масса живых организмов биосферы Земли составляет не более 0,1 % массы земной коры. Но их деятельность и роль вследствие широкого распространения в географической оболочке Земли исключительно велика, поскольку они производят в ней не меньшие изменения, чем деятельность рек, ветра, ледников и других экзогенных факторов. Широкое же распространение организмов обусловлено высокой подвижностью многих из них, а главное — процессами их размножения, потенциальные возможности которых кажутся неограниченными. Матка обычной пчелы откладывает за сезон 150 000–200 000 яичек. Все потомство одного растения одуванчика через 10–12 лет, если бы могло сохраниться полностью, покрыло бы всю сушу. Одно растение мака дает ежегодно 30 000 семян, треска — несколько миллионов икринок. Диатомея, делясь на части, за 8 дней смогла бы создать массу материи, равную объему нашей планеты, а через час после этого могла бы удвоить эту массу. Инфузория-туфелька могла бы за 5 лет создать массу протоплазмы, которая была бы в 104 раза больше массы Земли. А одна бактерия за 4,5 суток в состоянии дать потомство в 1036 особей, которого хватило бы для заполнения всех океанов Земли.
Но эти потенциальные возможности никогда не осуществляются, потому что размножение живых организмов всегда ограничено целым рядом неблагоприятных условий, которые свойственны среде их обитания. Десятки и сотни тысяч семян, производимых ежегодно растением, обречены на гибель в силу разных обстоятельств: попали на каменистую, сильно засоленную или лишенную влаги почву, были съедены птицами или другими обитателями луга, леса и т. п. Только что вылупившиеся черепашки не успели даже добраться до спасительной воды, а почти все икринки лягушки оказались съедены. Тем не менее уцелевшие экземпляры животных вырастают, растения прорастают и, достигнув зрелости, дают новое потомство.
Огромное влияние живых организмов на географическую оболочку проявляется в том, что они активно участвуют в почвообразовании, выветривании, формировании новых форм рельефа (зарастание озер и оврагов, возникновение коралловых построек), образовании водоемов (постройка бобрами плотин, меняющих гидрологический характер местности и режим рек), создании горных пород, некоторых руд (криворожские железные и чиатурские марганцевые руды — результат деятельности некоторых видов бактерий), жемчуга и янтаря, изменении климатических условий местности, характеристик показателей погоды.
1. Еще в глубокой древности было подмечено, что природные условия на земной поверхности закономерно изменяются в зависимости от географической широты места. Кто впервые установил общую схему размещения по земной поверхности растительности и животного мира в зависимости от тепловых поясов?
2. Кто является основоположником первых крупных научных обобщений в области географической зональности и высотной поясности в горах?
3. Кто впервые установил, что зонально на земной поверхности распределяются не только климат и растительность, но и другие компоненты природы, находящиеся в глубокой взаимосвязи и взаимозависимости от климата?
4. В чем заключается основная причина географической зональности природы?
5. Среди живых организмов биосферы выделяют две группы: растения и животные. Растения по сравнению с животными обладают огромной геохимической энергией. Особое место среди растительного мира занимают зеленые растения. Почему? Чем отличается животный мир от растительного?
6. Живые организмы населяют географическую оболочку Земли до высоты 10 км в атмосфере, куда токи воздуха заносят микроорганизмы, бактерии, споры грибов. Кондор способен временно залететь на высоту 7 км. По-настоящему же насыщен жизнью только нижний слой атмосферы, прилегающий к земной поверхности. Это очень тонкий слой — менее 100 м над землей. Все живые организмы, населяющие этот слой, неразрывно связаны с ним в первую очередь потому, что они поглощают (в процессе дыхания) из него кислород. Тем не менее общее количество кислорода в атмосфере остается неизменным. Почему?
7. Для улавливания солнечной энергии, необходимой при фотосинтезе, растения создают огромную поверхность. Так, площадь, покрытая листьями на 1 га земли у луговых трав в умеренных широтах — 22–28 га, у букового леса — 7,5, у белой люцерны — 85 га. Однако поверхность поглощения в действительности намного больше. Так, общая поверхность хлорофилловых зерен одного листа в 200 раз больше площади этого листа, а общая поверхность хлорофилловых зерен всех листьев одного столетнего дерева — 2 га. Общая масса поверхности зеленого органического вещества на Земле приближается к величине поверхности планеты Юпитер. В какой мере зеленые растения могут обеспечить кислородом нашу планету?