Влияние биосферы на температуру поверхности Земли.

[Mr. B]

Не надо забывать про КПД.

Я помню. Но это дела не меняет.

Нужно (как мне кажется) принять во внимание следующие моменты:

1. Биосфера Земли почти не влияет на её альбедо.
2. Если солнечный свет попадает не на растение, то вся поглощённая энергия будет преобразована в тепловую.
3. Если солнечный свет попадает на растение, то часть поглощённой энергии будет задействовано в процессе фотосинтеза (следовательно, в тепловую энергию преобразуется не вся поглощённая энергия лучей).
4. Хотя животные и обращают в кое-какой мере процесс фотосинтеза, поскольку они связывают углерод, содержащийся в органике, назад в углекислый газ, но они не могут делать это с эффективностью более 100%.

Вывод. Поскольку растения переводят часть лучистой энергии солнца в фотосинтез и, благодаря этому, оставляют разного рода отложения, имеющие энергетический потенциал, то они охлаждают планету.

ПС. Влияние кислородно-азотной атмосферы на температуру - это отдельный вопрос. Кроме того, подозреваю, что он довольно детально разобран в литературе.

[Alexeyy]

В свете темы хочу подсыпать пару постановок вопросов.

1) Какова причина опадания листвы?
2) Какова причина зелёного цвета листьев?

Последнее может показаться очевидным: это цвет элемента, участвующего в фотосинтезе.
Но листья могут быть и, например, красными и чёрными. И это бы поменяло коэффициент отражения.

С листвой сейчас вопрос не ясен. Сначала думали, что её опадание энергетически выгодно (чтобы не питать её в мороз). Оказалось что нет: энергопотерь на рост новой листвы больше.
Но опавшая листва меняет коэффициент отражения и сильно.

 Может у кого-то есть какие-то мысли по поводу связи вопросов и авторегуляции температуры Земли?

[Роман Джиров]

Нельзя посчитать КПД биосистем. Решая эту задачу в лоб, получим нулевой КПД. Биосистема "переваривает" энергию на микроуровнях молекул и мембран, а это означает практически сто процентное усваивание.

Не понял.
По вашему 100% усваивание - это 0% КПД?

Не понял.
Какое еще 100% усваивание? Да если-бы солнечный свет усваивался растениями на 100%... Да нафига тогда какому дураку нужны бы были агрономы? Да мы бы как сыр в масле... Как сало в шоколаде... Да мы-б... Да я-б... Эх, мечты,мечты...
А КПД как у паровоза не хотите? Процентика так 3?
А еще пищевая пирамида, говорят так где-то 1:10:100.....

[Роман Джиров]

4. Хотя животные и обращают в кое-какой мере процесс фотосинтеза, поскольку они связывают углерод, содержащийся в органике, назад в углекислый газ, но они не могут делать это с эффективностью более 100%.

И не надо ля-ля.  
Есть такие животные- люди, так они я Вам скажу превращают в углекислый газ больше органики, нежели ее на планете за год вырастает более, чем разлагается...
И ишшо добавки просют!

[zK]

В свете темы хочу подсыпать пару постановок вопросов.

1) Какова причина опадания листвы?

С листвой сейчас вопрос не ясен. Сначала думали, что её опадание энергетически выгодно (чтобы не питать её в мороз). Оказалось что нет: энергопотерь на рост новой листвы больше.
Но опавшая листва меняет коэффициент отражения и сильно.

Не питать листву в мороз? Что за дикость? Это не листву надо питать, а она всех питает.
А если речь о подаче воды от корней, то в мороз соки практически останавливаются - не зря березовый сок не собирают зимой.

Что "опавшая листва меняет коэффициент отражения" - тоже зимой не работает. Все равно и кроны, и землю покрывает белый снег.

Вообще, опадение листвы имеет очевидный механический смысл. Несколько лет назад у нас осенью прошел сильный снегопад до опадения листьев. Листья были вдобавок мокрые. В результате кроны всех деревьев и кустов слиплись в огромные сугробы, и ветер раскачивал не отдельные ветки, а всё дерево целиком. Так вот после этого деревьев и кустов попадало больше, чем от урагана (который я в тех местах тоже видел).
Так что листья падают, чтобы на них снег не налипал.
Ёлки, кстати, специально приспособлены для осыпания снега - их ветки не торчат вверх, а опускаются книзу.

2) Какова причина зелёного цвета листьев?

Последнее может показаться очевидным: это цвет элемента, участвующего в фотосинтезе.
Но листья могут быть и, например, красными и чёрными. И это бы поменяло коэффициент отражения.

Насколько я понимаю, максимум поглощения хлорофилла находится посередине спектра излучения Солнца, а он лежит в красной области. Остальное хлорофилл отражает. А белый свет за вычетом красного как раз и смотрится как зеленый.

Может у кого-то есть какие-то мысли по поводу связи вопросов и авторегуляции температуры Земли?

Вот я не понимаю, зачем такие пафосные слова как "авторегуляция". Ну даже если взять совершенно стационарное состояние (без глобального потепления) - почему не называть его просто равновесием или даже устойчивым равновесием? А то слово "авторегуляция" подразумевает, что биосфера как бы преследует цель регулировать температуру земли, что вряд ли возможно.

[zK]

1. Биосфера Земли почти не влияет на её альбедо.

Это как это?
Если сбрить леса, то красная часть спектра будет отражаться обратно в космос не хуже зеленой.

2. Если солнечный свет попадает не на растение, то вся поглощённая энергия будет преобразована в тепловую.

Ну, во-первых, без растений будет поглощена меньшая доля прилетающих с Солнца фотонов.
А во-вторых голые камни, раскаленные Солнцем, отдают часть энергии не в виде тепла, а в виде инфракрасного излучения. Без атмосферы оно улетает обратно в космос, а при наличии атмосферы (созданной биосферой) задерживается парниковым эффектом, то есть превращается в тепловое движение молекул воздуха.

3. Если солнечный свет попадает на растение, то часть поглощённой энергии будет задействовано в процессе фотосинтеза (следовательно, в тепловую энергию преобразуется не вся поглощённая энергия лучей).
4. Хотя животные и обращают в кое-какой мере процесс фотосинтеза, поскольку они связывают углерод, содержащийся в органике, назад в углекислый газ, но они не могут делать это с эффективностью более 100%.
Вывод. Поскольку растения переводят часть лучистой энергии солнца в фотосинтез и, благодаря этому, оставляют разного рода отложения, имеющие энергетический потенциал, то они охлаждают планету.

Давайте предположим стационарное состояние. Вот, например, сегодня в биосфере "поймано" столько-то солнечной энергии, полученной за некое прошедшее время. И посмотрим на биосферу через год. Мы увидим в биосфере ровно столько же усвоенной энергии - ту же биомассу на каждом этаже экологической пирамиды (это и есть стационарность).
Но за этот год некая доля поступившей энергии заведомо рассеялась в виде тепла. Как минимум в связи с трением, сопутствующим любым транспортным процессам - течению соков у растений, шарканью ногами у животных.
Так что при стационарной биомассе имеем нагрев.

[Дж. Тайсаев]

Не понял.
Какое еще 100% усваивание? Да если-бы солнечный свет усваивался растениями на 100%... Да нафига тогда какому дураку нужны бы были агрономы? Да мы бы как сыр в масле... Как сало в шоколаде... Да мы-б... Да я-б... Эх, мечты,мечты...
А КПД как у паровоза не хотите? Процентика так 3?
А еще пищевая пирамида, говорят так где-то 1:10:100.....

А вот и нет. Ничего бы не изменилось в качественном плане, только количественно возрасла бы биомасса фототрофов, как если бы света было бы в несколько раз больше и всё. А в холодных поясах даже и биомасса бы не возрасла, попросту тогда принудительно пришлось бы часть связанной энергии тратить на производство тепла

[Роман Джиров]

]А вот и нет. Ничего бы не изменилось в качественном плане, только количественно возрасла бы биомасса фототрофов, как если бы света было бы в несколько раз больше и всё. А в холодных поясах даже и биомасса бы не возрасла, попросту тогда принудительно пришлось бы часть связанной энергии тратить на производство тепла

В качественном- изменилось бы тоже. Поскольку пищевая пирамида и, следовательно, открылись-бы новые ниши наверху, это как самый минимум. И биомасса гетеротрофов возрасла бы вслед за биомассой фототрофов- автоматичски, т.с.
На тепло- все равно потратится, хоть так хоть иначе- гетеротрофами.
Потенциальный уровень урожайности в земледелии представляете? При усвоении близком к 100%?

[valdeil]

Насколько я понимаю, максимум поглощения хлорофилла находится посередине спектра излучения Солнца, а он лежит в красной области. Остальное хлорофилл отражает. А белый свет за вычетом красного как раз и смотрится как зеленый.

zK, пожалуйста, чаще выходите из дома и смотрите в небо! Солнце-то ведь желтое!(И здоровью на свежем воздухе польза будет).
А поглощает хлорофилл в красной области спектра, это да.

[Дж. Тайсаев]

Роману Джирову. Ну с этим я согласен

[zK]

zK, пожалуйста, чаще выходите из дома и смотрите в небо! Солнце-то ведь желтое!

Блин!
Точно так и есть.
Выйду днём из дома, а небо вокруг все черное и по нему этакие маленькие белые точечки - вроде как Гоголь про звезды сочинял.
И Солнце желтое, точно, но иногда на букву "С" похожее. Раз в месяц примерно.
А когда мне ночью не спится, то выйду на крыльцо - и аж глаза слепит. Небо голубой-голубой, луна красный-красный - а вокруг облака белий-белий...

[valdeil]

zK, хорошо, что все так хорошо. Я тоже не всегда удачно выражаюсь.

А максимум поглощения света у хлорофилла  располагается на краю спектра видимого излучения Солнца, в красной области. В этой
части спектра солнце излучает слабее, чем в центральной, и спектральная кривая на графике в координатах (интенсивность
излучения-длина световой волны) имеет крутой спад в области ближний красный-дальний красный по мере увеличения длины волны.
Видимо, растение имеет возможность регулировать интенсивность фотосинтеза в широких пределах, добиваясь этого малыми сдвигами
своего максимума спектра поглощения света в красной области. Например, растение может синтезировать какой-то пигмент или изменить
состав защитной пленки на листьях.

[Alexeyy]

Так что листья падают, чтобы на них снег не налипал.

И что, на Ваш взгляд, мешало всеобщему распространению деревьев, у которых есть механизм защиты от обрушения снегом (хвоя, например)?

Что "опавшая листва меняет коэффициент отражения" - тоже зимой не работает. Все равно и кроны, и землю покрывает белый снег.

У хвойных лесов кроны снегом, зачастую, не покрыты. Покрыты, но далеко не полностью и оттепель кроны открывает в первую очередь. Плюс ветер. Всё это увеличивает коэффициент поглощения света по сравнению со случаем, если бы листва опадала.

[идрис]

Что то я неточно написал. Выведение углерода за счет его захоранивания в виде карбонатов и каустобиолитов приводит к уменьшению парникового эффекта и падению температуры.

Количество биосферы очевидно влияет на альбедо Земли. Широко известны данные по сравнению альбедо участков с растительностью и участков пашни и т.д. (то есть без растительности).

Листья опадают по разным причинам. В сухом климате чтобы не испарять много воды и листья опадают летом. В холодном, чтобы не замерзать и не лопаться изнутри, листья опадают зимой.

[Alexy]

А чем они мешают, вися в засохшем виде на ветке (если конечно сосуды, ведущие в листья закупорены, например смолами)?
Может понижают ветро и снего-устойчивость дерев?