Свет – как экологический фактор

Свет как экологический фактор имеет важнейшее значение потому, что является источником энергии для процессов фотосинтеза, т.е. участвует в образовании органических веществ из неорганических составляющих. Он играет большую и разнообразную роль в различных жизненных процессах у животных, что определяется его физическими свойствами.

В экологии под термином «свет» подразумевается диапазон солнечного излучения, представляющий собой поток энергии в пределах длин волн от 100 до 3000 нм и более. Этот поток радиации распадается на несколько областей, отличающихся физическими свойствами и экологическим значением для живых организмов. Границы этих областей не четки; в общем виде их можно представить следующим образом: 150- 400 нм — ультрафиолетовая радиация (УФ); 400-800 нм – видимый свет (границы отличаются для развития организмов); 800-1000 нм – инфракрасная радиация (ИК). Не вся солнечная радиация достигает поверхности Земли.

При прохождении через атмосферу часть солнечной радиации рассеивается молекулами газов воздуха и водяными парами, часть отражается от облаков. Этот процесс связан и с изменением качественного состава радиации. Наиболее коротковолновая часть спектра (с длиной волны примерно до 300 нм) отражается озоновым экраном.

Ионизирующее излучение. Это излучение включает космические лучи, а также естественную и искусственную радиоактивность. На поверхности Земли эта форма воздействия на организмы связана главным образом с естественным радиоактивным фоном, а в наше время с резкими возрастаниями техногенного происхождения.

Биологическое действие радиации осуществляется в основном, на субклеточном уровне (ядра, митохондрии, микросомы). Известно влияние ионизирующей радиации на генетический аппарат (мутагенный эффект). Экологический аспект действия этой части спектра остается практически не изученным.

Ультрафиолетовые лучи. Наиболее коротковолновая зона (200-280 нм) зона этой части спектра («ультрафиолет С») активно абсорбируется кожей; по опасности УФ-С близок к ЛГ – лучам, но практически полностью поглощается озоновым экраном. Следующая зона – УФ – В, с длиной волны 280- 320 нм, наиболее опасная часть спектра УФ, обладающая канцерогенным действием. Механизм этого действия неизвестен; предполагают влияние через нарушение молекулы ДНК. Кроме того, эти лучи инактивируют в коже клетки Лангерганса, отвечающие за ее иммунитет, а также активируют некоторые микроорганизмы. Последнее свойственно только этой части спектра УФ; в других длинах волн УФ губителен для микробов. Большая часть зоны УФ-Б также поглощается озоновым экраном; до поверхности земли доходят лишь УФ – лучи с длиной волны примерно от 3000 нм. Эта часть спектра обладает большой энергией и оказывает на живые организмы главным образом химическое действие. В частности, УФ-лучи стимулируют процессы клеточного синтеза.

Под действием этих лучей в организме синтезируется витамин D, регулирующий обмен Са и Р, а соответственно нормальный рост и развитие скелета. Особенно велико значение этого витамина для растущего организма.

Зеленый лист поглощает в среднем 75% падающей на него лучистой энергии. Но коэффициент использования ее на фотосинтез невысок: около 10% при низкой освещенности и лишь 1-1,5% при высокой. Остальная энергия переходит в тепловую, которая затрачивается на транспирацию и другие процессы.

Наиболее важные внешние факторы, влияющие на уровень фотосинтеза, - температура, свет, диоксид углерода и кислород. На уровне самого растения на этот процесс влияют содержание хлорофилла и воды, особенности анатомии листа, концентрации ферментов.

Диоксид углерода в процессе фотосинтеза выступает как ресурс для синтеза углеводов. Норма содержания СО₂ в атмосфере составляет 0.57 мг/л. Повышение концентрации ведет к усилению фотосинтеза, но лишь до известных пределов; при концентрации 5-10% (против нормальной - 0.03%) фотосинтез ингибируется.

Вода, тоже участвующая в процессе фотосинтеза, редко его лимитирует. Непрямым путем, однако, недостаток воды (в частности, сезонный) может быть ограничителем. С физической точки зрения фотосинтез представляет сегодня интерес как механизм, с помощью которого можно создавать искусственные источники солнечной энергии на основе органических веществ.

Выводы

Физические поля, как экологический фактор среды окружения человека, сегодня наиболее важные и представляют интерес для исследователей различных профессий, это радиоактивные излучения, в том числе и космическое излучение, слабые и сверхслабые техногенные электромагнитные поля высокочастотного спектра излучения (десятки и сотни ГГц). Такие ЭМП крайне высоких частот с одной стороны сравнительно недавно изучаются человеком, а с другой, что самое главное, они весьма эффективны при воздействии на живые структуры как экологический фактор среды обитания человека. Это направление физической экологии человека, по существу, только начинает свое развитие.

Литература

1. Мишлав Дж. Корни сознания. Пер. с англ. София, Киев. 1995. 416 с.
2. Шевель Д.М. Электромагнитная безопасность. К., ВЕК⁺,НТИ.2002.432с.
3. Радіаційна медицина. Під ред. А.П. Лазарева. Київ. Здоров’я. 1998.232с.