Исследование феномена «черемуховых холодов» и «бабьего лета» (стр. 2 )

3). Сколько энергии необходимо, чтобы нагреть воздух на 1 °С

В период, предшествующий массовому распусканию листьев (до 1 июня), на нагревание атмосферного воздуха (тропосферы) шла энергия в размере 15% от тех 47% всей солнечной энергии, достигшей земную поверхность (2,303 кВтч/м. кв х 15% =0,34545 кВтч/м. кв) + неиспользуемая энергия ФАР(неиспользуемая солнечная энергия легко преобразуется в тепловую энергию) [15 ].

Так как леса в Красноярском крае на 85,2% состоят из хвойных пород: 35,2 % приходится на лиственницу, 18,2 % — сосна, 16,9 % — кедр, 11,2 % — береза, 7,8 % — пихта, 7,1 % — ель, 3,6 % относится к прочим древесным породам: черемуха, яблоня, тополь, осина, липа, вяз, клен, и т. д. [18], значит количество неиспользованной ФАР 31 мая составляет 50% (0,5354 кВтч/м. кв.) (50% забирают вечнозеленые хвойные).

Таким образом, 0,34545 кВтч/м. кв + 0,5354 кВтч/м. кв = 0,88085 кВтч/м. кв согревало воздух 31 мая на 20 °С, значит на 1 °С идет 0,044 кВтч/м. кв.

4). Согласно гипотезе, массовый запуск фотосинтеза, приводит к заметному снижению температуры воздуха. Сколько же энергии забирает фотосинтез в Зеленогорске?

Так как на долю фотосинтеза приходится лишь 2% от общего количества ФАР, но в это время фотосинтезируют хвойные вечнозеленые, забирая половину энергии, значит на фотосинтез распустившимися листьями уходит 1 %ФАР, (0,01 кВтч/м. кв), забирая из атмосферы всего 0,2°С.

Дело не в фотосинтезе?

У меня появилась своя гипотеза №1: Предположим, что причинной наступления черемуховых холодов является использование «проснувшейся» растительностью 50% ФАР.

50% ФАР (0,5354 кВтч/м. кв.) : 0,044 кВтч/м. кв.( 1 °С) = 12 °С

Но…в нашем случае черемуховые холода сопровождаются понижением температуры воздуха на 8-9 °С…? Гипотеза отклонена.

5) Возвращаясь к словам , который назвал лучи, участвующие в фотосинтезе "похищенными лучами солнца", у меня появилась гипотеза №2. :

Если энергию, падающую на лист, принять за 100 %, то около 10 % энергии отражается от листа, 10% солнечных лучей лист пропускает, значит, эти 20% могут также перейти в тепловую энергию и вернуться в атмосферу, только уже теплом, а листьями реально расходуется 80% оставшейся от хвойных ФАР».

80%ФАР (0,42832 кВтч/м. кв) : 0,044 кВтч/м. кв.( 1 °С) = 9 °С!!!

Таким образом, использование деревьями 80% (от 50% оставшейся ФАР) на физиологические процессы, сопровождающие запуск фотосинтеза (рост и деление клеток, работа устьиц, газообмен, транспирация и т. д.) и сам процесс фотосинтеза, лишает атмосферу 9°С тепла, тем самым способствуя наступлению похолодания, происходящего в период цветения черемухи, и поэтому получившего названия «черемуховых холодов».

Эти расчеты подтверждаются и весной 2011 года:

До наступления «черемуховых холодов» 2011 г, т. е. 13 мая общее количество солнечной энергии по г. Красноярску составило 4,4 кВтч/м. кв., из них земной поверхности в виде прямых и рассеянных солнечных лучей достигает 2,08 кВтч/м². ФАР = 0,96749 кВтч/м².

Так как на нагревание атмосферного воздуха идет 15% от 47%, достигающей поверхности земли солнечной энергии, это 0,312 кВтч/м² + 50% неиспользуемая энергия ФАР (т. к. 50% забирают вечнозеленые деревья) = 0,795745 кВтч/м². Так как средняя температура воздуха 13 мая составила в среднем 17°С, значит на 1°С идет 0,046 кВтч/м² (как и в предыдущем году).

Массовое распускание листьев приводит к запуску фотосинтеза растений и процессам, его сопровождающим. При этом расходуется энергия ФАР в количестве 80%, оставшихся от 50% хвойных (40% ФАР (0,386996 кВтч/м².), которая лишает атмосферу 8,4 °, вызывая «черемуховые холода».

2.4.2. «Бабье лето» 2010, 2011 г.

2010 г. Если следовать гипотезе о влиянии прекращения фотосинтеза и процессов, его сопровождающих на наступление «бабьего лета», значит, повышение температуры воздуха должно быть обусловлено возвращением в атмосферу 40% энергии ФАР в виде тепла (вечнозеленые растения продолжают фотосинтезировать). 40% энергии ФАР 22 сентября (в разгар «бабьего лета» составляет 0,266612 кВтч/м² (т. к. общее количество солнечной энергии – 3,05 кВтч/м², 47% дошедшей до земной поверхности – 1,4335 кВтч/м², ФАР = 25% рассеянной х 0,57 + 75% прямой х 0,43 = 0,666531 кВтч/м²). Так как «бабьему лету» предшествовало понижение температуры воздуха ночью, при которой происходит разрушение молекул хлорофилла, а значит затухание фотосинтеза, то неиспользование 40 % ФАР возвращает в атмосферу 6°С. Реально, в период «бабьего лета» 2010 г. средняя температура воздуха увеличилась на +8°С. Это приводит к мысли о том, что не только прекращение фотосинтеза и процессов, его сопровождающих, вызывает осеннее потепление в виде «бабьего лета». По мнению [23], д. х.н. Московского государственного университета им. процесс разрушения хлорофилла есть реакция экзотермическая, то есть с выделением тепла. Химические реакции в десятках миллионов тонн листьев деревьев, кустарников и трав, увядающих в данной конкретной местности, и приводят к повышению температуры воздуха на 1-2 °С. Таким образом, расчеты, объясняющие причину наступления «бабьего лета» привели к возникновению «новой» гипотезы: причиной наступления «бабьего лета» является прекращение фотосинтеза и процессов иго сопровождающих в виде высвобождения 80% ФАР, а также выделение энергии при массовом разрушении молекул хлорофилла, способствуя повышению температуры на 1-2 °С.

«Бабье лето» 2011 г. также обусловлено прекращением фотосинтеза и высвобождением энергии химических связей при разрушении молекул хлорофилла. В первое «бабье лето» повышение температуры воздуха в среднем на 4 °С обусловлено частичным разрушением молекул хлорофилла (так как температура воздуха ночью понизилась, но не до критического уровня (0°С) и вызвало пожелтение листьев 1/3 деревьев), следовательно 1/3 часть энергии 40%ФАР стала невостребованной и привела к повышению температуры воздуха на 3 °С, + 0,6 ° С добавилось за счет частичного разрушения молекул хлорофилла. Во второе «бабье лето» повышение температуры на 5,5 °С воздуха можно объяснить высвобождением оставшейся 2/3 части 40% ФАР и высвобождением энергии химических связей (+1,2°С) при разрушении хлорофилла.

2.5. Факты, подтверждающие роль фотосинтеза в исследуемых явлениях

1. Известно, что на 1 г. прироста сух вещества (образующегося в процессе фотосинтеза) лес испаряет около 1 л. воды, следовательно, прекращение фотосинтеза и вегетации осенью приводит к катастрофическому изменению водного баланса биогеоценоза. «Бабье лето» - это нее только тепло, но еще прекращение дождей, устойчивая солнечная погода. [11]. А во время «черемуховых холодов» все наоборот, происходит увеличение количества образования сухого вещества, что приводит к повышению количества воды в атмосфере, отсюда дожди.

Из графиков №2,3,4 (см. выше) видно, что в период «черемуховых холодов» 2011 г из 7 дней 5 – дождь, за период до «черемуховых холодов» из 7 дней – 2 дождливых.

В период «бабьего лета» 2011 г. за 14 дней двух периодов, только 1 – с дождем. В период, предшествующий наступлению «бабьего лета» дожди – 6 раз за 14 дней.

В «бабье лето» 2010 г. также имел место только один дождливый день, тогда как в предшествующий период – 1 раз в два дня.

2. Процесс разрушения хлорофилла есть реакция экзотермическая, то есть с выделением тепла. Химические реакции в десятках миллионов тонн листьев деревьев, кустарников и трав, увядающих в данной конкретной местности, и приводят к повышению температуры воздуха на 1-2 °С. Также известно, что выделяемая энергия поднимается вверх, разгоняет облака и повышает атмосферное давление. таким образом, вызывая антициклон [26]

Ход атмосферного давления в период «бабьего лета» 2011 г в г. Зеленогорске приведен на графике №4. (см. выше).

Глава 3. Заключение

Результаты

1). «Черемуховые холода» 2010 г. наступили в Зеленогорске с 1 по 6 июня, было отмечено снижение температуры воздуха в среднем на 8-9° С. В 2011 году «черемуховые холода» наступили с 15 по 21 мая, после установившейся почти летней погоды (в 2011 г. 13 мая столбик термометра поднялся до 25°С), наблюдается снижение средней температуры воздуха на 8-9° С. (ночью 17 мая 2011 г. столбик термометра опустился до 2°С).

2) В ходе наблюдений за деревьями, произрастающими в окрестных лесах г. Зеленогорска, мы установили, что первыми распускаются листья черемухи, и к моменту ее полного цветения 1 июня 2010 г и 15 мая 2011 г.., происходит массовое распускание листьев осины, тополя, клена, липы, вяза, рябины, яблони, липы. И только листья дуба распускаются позже.

«Бабье лето» 2010 г. наступило в Зеленогорске с 16 по 24 сентября. Днем температура воздуха 22 сентября 22°С, при этом началось оно после понижения температуры воздуха ночью до 1°С 12,13 сентября и до 0°С ночью 15 сентября. В целом, в период «бабьего лета», средняя температура воздуха повысилась на 7°С. В этот период наблюдалось массовое пожелтение листьев деревьев березы, тополя, осины, клена, лиственницы, липы, рябины.

- Осенью 2011 г было 2 «Бабьих лета»: с 8 по 10 сентября (днем температура воздуха составила 20 °С) и с 17 по 24 сентября (24°С днем). При этом первое и второе «бабье лето» наступило после непродолжительного ночного похолодания (до 1°С 5-7 сентября и 0 °С 13,14 сентября). При этом, в первое «бабье лето» средняя температура воздуха повысилась на 7 °С, а во второе «бабье лето» - на 5 °С. Пожелтение листьев началось после «первых» холодов, а во второе «бабье лето» наблюдается массовое пожелтение листьев деревьев.

3). При выполнении расчетов, объясняющих причины наступления «черемуховых холодов» и «бабьего лета», было учтено, что зоны интенсивности фотосинтеза, как и количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, расположены на поверхности Земли очень неравномерно.

4) Косвенными фактами, подтверждающими роль фотосинтеза растений и процессов его сопровождающих на наступление «черемуховых холодов» и «бабьего лета» является повышение атмосферного давления в период «бабьего лета», а также сокращение осадков в период «бабьего лета» и их увеличение в период «черемуховых холодов».

Вывод

1. Причиной наступления «черемуховых холодов» является использование растительностью 40% энергии ФАР, идущей на фотосинтез, и физиологические процессы, сопровождающие его запуск. Косвенно это подтверждается увеличением количества осадков в период черемуховых холодов.

2. Причиной наступления «бабьего лета» является прекращение фотосинтеза, и процессов, его сопровождающих, в виде возврата в атмосферу 40% энергии ФАР. Также это выделение гигантского количества тепла в ходе химической реакции разложения молекул хлорофилла в период быстрого одновременного пожелтения листвы после понижения температуры воздуха до 0 ºС. Это косвенно подтверждается увеличением атмосферного давления и сокращением количества осадков в период «бабьего лета».

Послесловие.

«Во всем мне хочется дойти до самой сути,

В работе, в поисках пути, в сердечной смуте.

До сущности протекших дней, до их причины

До оснований, до корней, до сердцевины». Б. Пастернак [26]

Невозможно дойти до оснований, до корней до сердцевины, используя данные только одной науки. И сегодня, ученые умы человечества заняты объединением знаний, накопленных разными науками, для восстановления единой картины мира.

Я в своей работе использовал знания из области ботаники, физиологии растений, химии, физики, географии, я попытался составить цепочку причинно-следственных связей. Понимаю, что для подтверждения всех выдвинутых мною гипотез, в основе которых лежат наблюдения и расчеты, необходимо проведение серьезного научного эксперимента в замкнутой системе. Но пока для меня это невозможно…..

БИБИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Артамонов физиология растений / М.: Агропромиздат, 1991.
2. , Бердоносов по общей химии. – М.: АСТ Астрель, 2002.
2а. Биохимия природных пигментов. – М.: Мир, 1986 – 422 с.

3. , , Лисовская растения – лаборатория фотосинтеза // Химия в школе, – 2008. – № 8, с. 9–16.

4. Вуколов метеорология: полный курс лекций и практических занятий в учебном пособии / М., 2007.

4а. Заленский -физиологические аспекты изучения фотосинтеза: Тимирязевские чтения /Л.: Наука, 1977. Вып. с.
5. , Стародубцева фотосинтеза растений на наступление «черемуховых холодов» и «бабьего лета»: исследовательская работа / г. Зеленогорск, 2006.

6. , Сытник растительного мира / Киев: Наукова думка, 1986.

7. , , и др. Спектры отражения листьев и плодов при нормальном развитии, старении и стрессе: Физиология растений, т. 44 / 1997, № 5. С. 707-716.

8. Тейлор Миллер Жизнь в окружающей среде / Прогресс, 1993.

9. , Петросянц и климатология: учебное пособие / М.:МГУ, 2004. – 580с.

10. Журнал «Наука и жизнь» / Г. Ржеплинский 1991.

11. Журнал «Исследовательская работа школьников», №1, 2007 Исследовательские работы учащихся. «Влияние фотосинтеза растений на наступление черемуховых холодов и бабьего лета» автор с. 143, рецензент . К. б. н., эксперт национально-образовательной программы «Интеллектуально - творческий потенциал России»

Источники, представленные в Internet:

12. Концепция современного естествознания - http://lib. socio. *****

13. Информационный экологический прогрессив-порта Солнечная радиация как абиотический фактор - http://ecoera. ucoz

14. Экологический порта - http://www. *****

15. Световые зоны РФ Государственного реестра селекционных достижений, допущенных к использованию, для овощных культур в защищенном грунте – http://www. . 16. Экологический словарь - http://***** 17. Природные богатства - http://territory. *****/krskstate 18. Лист, как орган фотосинтеза - http://bioza. org/doku. 19. Удивительный мир растений - http://www. ***** 20. Физика. Энергия - http://works. ***** 21. Черемуховые холода - http://blog. romaha. su 22. Викепедия. Солнечная энергия - http://ru. wikipedia. org 23. Энциклопедия Кругосвет. Лист. Развитие листа - http://www. *****/enc/nauka 24. Физиология древесных растений. Осенняя окраска - http://www. *****l 25. Продукты распада хлорофилла - http://www. *****/ 26. Биофизические методы в экологическом мониторинге / А. Б. РУБИН, Московский государственный университет им. - http://nature. *****/

Приложения:

Приложение 1.

ПОГОДА В ЗЕЛЕНОГОРСКЕ ЗА ПЕРИОД 27АПРЕЛЯ – 16 ИЮНЯ 2010,° C.

Дата	8.00	13.00-14.00	19.00-20.00	Ночь	Осадки	Средняя
27 апреля		20	16
28 апреля	2	18	18	12		12,5
29 апреля	6	16	8	4		8,5
30 апреля	5	12	13	4	Дождь	8,5
1 мая	6	17	4	3		7,5
2 мая	4	10	4	2	Дождь и снег	5
3 мая	1	8	7	4	дождь	5
4 мая	1	5	6	0		3
5 мая	0	9	13	1	Солнечно	5,8
6 мая	2	13	11	0	Солнечно	6,5
7 мая	2	15	14	3	Дождь	8,5
8 мая	2	10	19	11	Дождь	10,5
9 мая	7	9	10	2		7
10 мая	-2	8	10	3		4,8
11 мая	5	13	12	4	Солнечно	8,5
12 мая	3	3	5	2	Снег и дождь	4,5
13 мая	3	10	10	5		7
14 мая	7	12	14	12		11,3
15 мая	7	18	8	10		10,8
16 мая	10	10	10	8	Дождь	9,5
17 мая	8	11	17	3	Дождь	9,8
18 мая	4	10	13	12		7,3
19 мая	5	7	5	0	Снег	4,3
20 мая	2	4	14	1	Снег	2,8
21 мая	5	8	12	0		6,3
22 мая	0	10	12	0		5,5
23 мая	3	15	23	6		11,8
24 мая	7	17	14	7		11,8
25 мая	6	17	16	5		11
26 мая	7	20	20	6		13,3
27 мая	10	22	26	7		16,3
28 мая	13	22	22	12		17,3
29 мая	12	23	22	13	Дождь	17,5
30 мая	15	24	29	11	Дождь	19,8
31 мая	13	28	25	15	Дождь	20,3
1 июня	16	16	10	5	Дождь	11,5
2 июня	10	13	13	5		10,25
3 июня	6	18	16	10		10
4 июня	11	17	13	4	Дождь	11,25
5 июня	10	15	12	3	Дождь	10
6 июня	6	14	16	7		10,8
7 июня	6	20	24	12	Пасмурно, дождь	15,5
8 июня	13	30	27	16		21,5
9 июня	18	27	30	20		23,8
10 июня	19	21	20	15	Дождь	18,8
11 июня	18	25	24	14		20,3
12 июня	14	26	30	14		21
13 июня	13	20	18	13	Дождь	16
14 июня	13	20	20	11		16
15 июня	13	25	28	18		21,8
16 июня	18	21	21	16	Дождь, гроза	19

ПОГОДА В ЗЕЛЕНОГОРСКЕ ЗА ПЕРИОД 20 АПРЕЛЯ – 2 ИЮНЯ 2011,° C