Вплив сонячної радіації на біосферу
Вся сукупність біохімічних, фізіологічних реакцій, що протікають в організмі за участю енергії світла, носить назву фотобіологічних процесів. Умовно їх поділяють на три групи:
1) синтез біологічно важливих сполук (фотосинтез),
2) отримання інформації та орієнтування в навколишній обстановці (зір, фототаксис – рух найпростіших організмів до джерела світла, фотоперіодізм – реакція організмів на зміну дня і ночі, яка проявляється в коливаннях інтенсивності фізіологічних процесів, та ін.)
3) руйнування білків, вітамінів, ферментів, мутації, канцерогенний ефект.
Ультрафіолетове випромінювання за біологічними властивостями і впливу на людину прийнято ділити на три області:
– Область А – довгохвильове, з довжинами хвиль від 0.40 до 0,32 мкм. Вона характеризується порівняно слабо вираженою біологічною дією, вона викликає лише флюорісценцію ряду органічних речовин, у людини сприяє утворенню пігменту в шкірі (т. Н. безерітремний засмага) і слабку Еритреї (почервоніння шкіри).
– Область В – середньохвильове, з довжинами хвиль від 0,32 до 0,28 мкм. Викликає місцеві зміни тканинних і клітинних білків, а впливу на рецептори шкіри рефлекторним шляхом впливають на весь організм. Під впливом УФР, який надає фотохімічний ефект, утворюються біологічно активні речовини (гістамін, серотонін та ін.). Вони стимулюють багато фізіологічні функції, що проявляється в загально оздоровчому, тонізуючому і профілактичну дію сонячного випромінювання на організм.
– Область С – короткохвильове, з довжинами хвиль менше 0,28 мкм. Промені області З чинять потужний бактерицидний вплив на живі клітини. При впливі короткохвильовою УФР на мікроби спочатку відбувається помітне роздратування бактерій, втрата здатності до багаторазового відтворення, внаслідок порушення структури нуклеїнових кислот; потім відбувається коагуляція білків і настає загибель. Під дією УФР гинуть стафілококи, стрептококи, віруси грипу, холерний вібріон, паличка туберкульозу, гриби і їх спори, кишкова паличка. УФР руйнує токсини правця, дизентерії, черевного тифу та ін.
Ця властивість УФР відносять до одного з механізмів самоочищення навколишнього середовища, яке пов’язане з санацією повітря, води та грунту.
Але під впливом великих доз УФР радіації відбуваються мутагенні зміни, знижується продуктивність окремих видів тварин і врожайність окремих культур. Найбільш вивченими в даний час наслідками підвищення доз УФР радіації є зменшення фотосинтетичної активності, зниження висоти росту, зменшення поверхні листя рослин, обсягу сухої маси. Ця частина УФР у людей викликає фототоксікози (ураження шкіри), фотоофтальмія (ураження органів зору-запалення слизової очей, сльозотеча, світлобоязнь).
Збільшенню УФР в короткохвильовій області (С) може бути викликано зменшення озонового шару, що в перспективі може призвести до зменшення біомаси не тільки наземних, але і водних екосистем. Розрахунки показують, що в разі 2,5 зниження глобальної концентрації озону слід очікувати 35% – ного зниження первинної продуктивності в поверхневому шарі океану і 10% зниження у всьому шарі активного фотосинтезу.
За ступенем інтенсивності ультрафіолетового (УФІ) випромінювання на земній кулі виділяють кілька зон:
А) зона дефіциту УФІ, яка розташована в північній і південній півкулях, займаючи площу від полюсів до 57.5 ° північної і південної широт. У цій зоні найнижча інтенсивність УФІ. У межах цієї зони в зимовий період відзначають “біологічні сутінки”. Серед населення цих областей внаслідок ультрафіолетового голоду можуть виникати патологічні реакції, що зачіпають як фізичний стан, так і сферу психіки. Погіршується фосфорно-кальцієвий обмін, а разом з ним зростає стомлюваність, знижуються розумові здібності, погіршується перебіг хронічних захворювань.
Б) зона УФІ комфорту розташовується між 57.5 ° і 42.5 ° північної і південної широт. Зменшення УФІ в цій зоні спостерігається в середині зимового сезону;
В) зона надлишкового УФІ розташовується на північ і південь від 42.5 °.
У цій зоні проблемою є підвищена частота захворювань, у тому числі на рак шкіри і захворюванням очей (запаленням роговий і слизової оболонки), слабо пігментованого місцевого та приїжджого населення.
В умовах сильного забруднення атмосфери УФР легко розсіюється і поглинається забруднювачами. Тому нерідко жителі промислових міст можуть відчувати УФ-голодування. Недостатність УФ проявляється при роботі в темних приміщеннях, в гірничорудній і вугільній промисловості, на Крайній Півночі.
Інфрачервоне випромінювання в діапазоні від 0,76 до 2.5 мкм має на організм тепловий вплив, яке значною мірою визначається ступенем поглинання променів тканинами рослин і тварин. Змінюється кінетична енергія молекул, відбувається прискорення електричних і хімічних процесів. При нетривалому впливі на тканини ІК викликає розширення судин, прискорює ріст клітин, посилює їх харчування. При тривалому впливі можуть виникнути опіки, рак шкіри. При впливі променів з довжиною хвилі від 1.3-1.7 мкм можливе ураження органів зору (теплова катаракта).
Видиме світло, на частку якого припадає велика частина енергії сонячного випромінювання досягає земної поверхні має особливо велике значення для живих організмів. Видиме світло є основним джерелом енергії для процесів фотосинтезу. ФАР – фотосинтетично активна радіація (0,38-0.71 мкм). При недоліку освітлення у рослин виявляються пригнобленими процеси засвоєння мінерального живлення, знижується вміст цукру і жирів, слабшають стебла і утворення насіння.
Наявність колірного зору і колірної орієнтації є важливим чинником виживання для тварин. У людини колірний зір є одним з найбільш психоемоційних і оптимізують факторів життя. Видиме світло робить специфічний вплив не тільки на органи зору, а й на функціональний стан центральної нервової системи, на реактивність організму.
Вивченню впливу сонячної радіації на біосферу присвятив свою наукову діяльність видатний російський вчений Олександр Леонідович Чижевський (1897-1964 рр.). Його дослідження впливу космічних факторів на процеси в біосфері і обгрунтування положення про залежність між циклами Сонця і багатьма явищами в живій природі заклали основи сучасної вітчизняної космічної біології і гелиобиологии.
Основні поняття: фотобіологічні процеси, зона дефіциту УФВ, зона УФВ комфорту, зона надлишкової УФВ, “біологічні сутінки”, ФАР – фотосинтетично активна радіації, космічна біологія та геліобіологія, Олександр Леонідович Чижевський
(2 votes, average: 4.00 out of 5)