Павел Астапенко - Вопросы о погоде
Все люди в той или иной мере интересуются состоянием погоды. В зависимости от характера их занятий интерес этот постоянный или эпизодический. Сельские жители, рыбаки, водители автомобилей, поездов, пилоты самолетов и вертолетов, так же как и люди других профессий, работающие на открытом воздухе, повседневно связаны с погодой, которая определяет непосредственно условия их производственной деятельности, а в некоторой степени – и быта. Зависимость от погоды – удел не только человека, но и всего живого на Земле.
На погоду реагируют едва ли не все живые организмы, но с разной степенью «оперативности» и с разной степенью очевидности для наблюдателя. При удивительном разнообразии животного и растительного мира реакция на изменения погоды также удивительно разная: одни организмы откликаются на изменение состояния неба, освещенности, солнечного сияния, другие – на изменение влажности и температуры воздуха, выпадение осадков, третьи – на изменение ветра, атмосферного давления и т. д.
За многие тысячи лет своего существования человечество накопило солидный багаж наблюдений за погодой и ее изменениями и за связанным с нею поведением животных и растений. Результаты таких наблюдений нашли отражение в сказках, песнях, пословицах и поговорках различных народов. Многое из этого фольклора дошло до наших дней. Научный анализ сохранившегося наследства показывает, что некоторые представления, бытующие в народе, действительно являют собой плод вдумчивых сопоставлений и поразительной наблюдательности наших предков, стоявших несравненно ближе к природе, чем современный человек; но иные из них порождены просто-напросто вымыслом и воображением и находятся в непримиримом противоречии с фактами и действительностью.
Одно из самых устойчивых и укоренившихся заблуждений – вера в чудесную способность растений и животных предвидеть изменения погоды. На самом же деле все живое лишь реагирует на уже свершившиеся изменения погоды. «Прогностические» же возможности живых организмов очень невелики, хотя и ими не следует пренебрегать…
2.1. Почему один из самых древних метеорологических приборов – флюгер украшался фигурой петуха, а в английском языке он даже носит название «погодный петух» (weather cock)?
В Европе обычай украшать указатель направления ветра фигурой петуха (рис. 5) берет свое начало с IX века, когда по указу папы римского шпиль каждой церкви должно было венчать изображение этой птицы – эмблема апостола Петра, который, по преданию, отрекся от Христа трижды, прежде чем дважды прокричал петух. Это одна версия. По другой версии, петух на шпиле церкви служил напоминанием о том, что «церковь божия бдит над душами верующих».
2.2. Почему перед ненастьем из канав и болот начинает исходить резкий запах, слышно бульканье?
Ненастье приносит циклон, а он, как правило, сопровождается значительным понижением атмосферного давления. В водоемах при этом повышается уровень воды, из почвы выходят наружу накопившиеся там газы – продукты гниения листвы, травы и водорослей в канавах и болотах.
При высоком давлении газы держатся у самой поверхности земли, а при низком – выходят наружу, распространяются вширь и вверх.
2.3. Можно ли по поведению чаек судить о предстоящей погоде?
Чайки действительно чутко реагируют на изменения погоды. Возможно, это объясняется особенностями строения их тела: трубчатые кости чаек, полые внутри, чувствительны к изменению давления, как вакуумные коробочки приборов-анероидов. Давно замечено, что при хорошей устойчивой погоде чайки садятся на воду, при ухудшении| погоды бродят по берегу и прибрежным отмелям, при ветреной – летают над водой. Все это свидетельствует об умении чаек быстро приспосабливаться к сложившейся в данный момент погоде, но никак не о способности их предвидеть ее изменения: метеорологическим процессам присуща инерция, то есть свойство сохранять некоторое время установившийся тип погоды. При устойчивой антициклонической погоде ветер обычно слабый, в воздухе тепло, вода прохладнее воздуха и над ней нет восходящих потоков. Чтобы держаться в воздухе, чайкам надо интенсивно работать крыльями, они быстро устают и потому охотно садятся на воду и, плавая, продолжают охотиться за рыбой. Перед штормом рыба, чувствительная к изменению давления, уходит на глубину, и чайки вынуждены искать пищу на берегу. При сильном ветре чайки могут подолгу парить в воздухе, используя для набора высоты подъемную силу встречного потока воздуха; они в состоянии продолжать охоту, летая над водой.
Как видим, все значительно проще, чем может показаться при некотором воображении. Дело не в способности предвидеть изменения погоды, а в умении использовать эти изменения.
2.4. Могут ли существовать живые организмы во льдах?
Могут. В период полярного дня во льдах Арктики и Антарктики и летом на ледниках горных стран можно наблюдать прослойки розового цвета. Это под воздействием солнечных лучей идет развитие микроорганизмов, окрашивающих льды в розовые тона. В ледниках горных районов выявлено более полусотни разновидностей растений, окрашивающих льды в различные оттенки красного, розового и желтого цветов. Случается, что снег становится черным благодаря массе осевших на него не боящихся холода насекомых. Однако окрашенность льда или снега не всегда связана с живыми организмами – иногда причиной ее может быть пыльца хвойных деревьев золотистого либо желтого цвета или частицы пыли.
2.5. Есть ли растения, способные «сигнализировать» об изменениях погоды?
Многие растения активно реагируют на изменение освещенности. В большинстве случаев в сторону светила обращены цветы, некоторые из них «провожают» солнце при его движении по небосклону (например, подсолнечник). У ряда растений на положение солнца на небе реагируют и листья (правда, в районах недостаточного увлажнения они занимают положение, наиболее выгодное не с точки зрения получения солнечного тепла, а с точки зрения условий испарения). Из тропической растительности можно указать на листья эвкалипта, из растений средних широт – на бобовые.
В средних широтах растения в большинстве своем реагируют на освещенность – цветы и листья многих из них поворачиваются к свету, обеспечивая получение максимума возможного количества лучистой энергии Солнца. Многие цветы раскрываются навстречу утренним лучам Солнца и закрываются с вечерней зарей или при затягивании небосклона плотной облачностью. Последнее случается чаще всего перед дождем, и в этом смысле поведение цветов может служить сигналом к ухудшению погоды, которое, впрочем, с не меньшим успехом может быть замечено и при внимательном наблюдении за состоянием неба. Некоторые же растения, как, например, душистый табак, наоборот, раскрывают цветки, когда уменьшается освещенность, наступают сумерки или появляются плотные облака. В сухих и полусухих субтропиках есть растения, реагирующие на количество влаги в почве и в воздухе, – их листья при недостатке влаги скручиваются, чем достигается уменьшение испарения, а при уменьшении жары и восстановлении достаточного уровня влаги – распрямляются вновь.
Таким образом, растения чутки к изменениям погоды, но своим поведением они не столько предваряют ее изменения, сколько следуют за ними.
2.6. Дышат ли растения?
Да, дышат и при этом, как и животные, используют для дыхания кислород воздуха, перерабатывая его в углекислый газ, который они «выдыхают». Однако кроме дыхания у растений при дневном свете под действием солнечных лучей в листьях происходит процесс, обратный дыханию, – соединение воды с углекислым газом и образование углеводов, а также кислорода, выделяемого в воздух. Процесс этот называется фотосинтезом.
При фотосинтезе энергия Солнца превращается в энергию химических связей органических веществ. Условно этот процесс может быть выражен формулой:
солнечный свет + СО2 + Н2О ↔ СН2О + O2.
При дыхании растений, наоборот, происходит выделение тепла, и формула дыхания имеет вид:
СН2О + O2 ↔ CO2 + Н2O + тепло.
На дыхание расходуется некоторая часть органического вещества растения – уменьшается масса активно участвующих в процессе дыхания молодых его частей (верхушек стеблей, кончиков корней, которые могут терять до 1% своей массы в сутки). Интенсивность дыхания практически не зависит от освещенности, она изменяется при колебаниях внешней температуры: при очень высокой температуре (45-50°C) она уменьшается и дыхание может прекратиться совсем; при низкой температуре интенсивность дыхания у растений ослабевает, но оно не прекращается даже при отрицательной температуре, а у почек лиственных и игл хвойных деревьев оно происходит и при сильных морозах.
