Тепло как экологический фактор

Все физиологические и биохимические процессы идут лишь в определенных температурных границах, которые обычно лежат в довольно узких пределах. Фактор тепла имеет большое значение и в географическом распределении растений. Составляя существенную часть климатических условий, он тем самым определяет северные и южные границы ареалов, зональную структуру растительного покрова.

Известно, что тепло - это форма кинетической энергии, которая может превратиться в другие виды энергии и передаваться от относительно более нагретого тела более холодному. Имеются три способа такого превращения или передачи тепла: радиация, теплообмен, конвекция. Радиацией называется излучение волн разной длины Солнцем (инсоляция) или же телом, нагретым Солнцем. Атмосфера задерживает определенную часть солнечной радиации, или инсоляции, но другая ее часть доходит до почвы, вызывая ее нагрев. Нагретая почва, в свою очередь, отдает часть полученной энергии атмосфере.

Но атмосфера действует как экран, задерживая отраженную энергию, частично направляя ее обратно. Вибрационная активность молекул нагретой Солнцем поверхности почвы передается припочвенным слоям воздуха, и, вследствие такой теплопроводности, происходит теплообмен, передача тепла. Плотность нижних слоев атмосферы при нагревании снижается, и они поднимаются вверх, уступая место более холодным массам воздуха. Кроме того, передача тепловой энергии происходит с потоками воздуха и в горизонтальном направлении, из более теплого в более холодное место. Подобные перемещения тепла при помощи токов в газах называютсяконвекцией. Для теплового режима растений очень важно установить отношение количества отраженной тепловой энергии к количеству падающей на данную поверхность. Такое отношение в процентах называется «альбедо» (этот термин мы будем применять и к световой энергии). Единицей тепловой энергии является джоуль (Дж); одна калория равна 4,186 Дж (1000 калорий составляют килокалорию — ккал, или 4,186-103 Дж). Термин «температура» (степень нагретости тела) употребляется для обозначения уровня молекулярной активности тела, поэтому надо четко отличать «тепло» от «температуры». «Температура» — термин «качественный» (степень молекулярной активности), а «тепло» — «количественный», поскольку для нагрева до одинаковой температуры двух количеств какого-либо вещества меньше энергии надо затратить на меньшую массу.