2020-08-05
107
Екологічний вплив факторів «ядерна зима» і «ядерна ніч» на екосистеми - фактор ядерної війни, який найбільш важко піддається оцінці. Якщо дія такого фактора, як радіація, можна оцінити за результатами вже проведених випробувань ядерної зброї, то ядерна зима не зустрічалася в історії біосфери.
Майже повне блокування сонячного випромінювання ядерним аерозолем призводить до швидкого падіння температури поверхні материків в Північній півкулі. Протягом 15 днів температура нижніх шарів повітря падає на 10-50 ° С, а потім починає повільно рости.
В тропіках температура через місяць падає до 0 ° С. За три місяці хвиля забруднення докочується до Антарктиди. Довготривале падіння температури в Південній півкулі в середньому становить 5-8 ° С. Охолодження південних океанів змінює динаміку ядерної зими і збільшує тривалість похолодання. Через три місяці після початку ядерного конфлікту верхні шари повітря над Антарктидою замутняться. Слідом за хмарами сажі на материки Південної півкулі пошириться ядерна зима. Аж до 30° пд.ш. температура повітря над материками впаде на 1-4° С. Через рік усі кліматичні чинники наблизяться до норми.
Є два фактори дії ядерної зими на рослинність. Перший - це похолодання, другий - зниження освітленості.
Рослини можна розділити на чутливі до холоду і чутливі до морозу. Чутливі до холоду рослини гинуть або отримують ушкодження при температурі вище 0 ° С, а чутливі до морозу - нижче 0 ° С. Холодостійкість та морозостійкість не є сталими властивостями рослин, а відповідно до генотипу формуються в процесі онтогенезу під впливом умов зовнішнього середовища. Морозостійкість різко змінюється протягом року. Вона мінімальна влітку і максимальна взимку.
Щоб стати морозостійким, рослини повинні пройти послідовно три етапи підготовки: увійти в стан фізіологічного спокою, пройти першу, а потім другу фазу загартовування. Висока морозостійкість у рослин формується не відразу, вона підвищується поетапно: спочатку при входженні в період спокою після закінчення вегетаційного сезону, потім при загартовуванні і, нарешті, в результаті повільного і поступового наростання морозів у другій фазі загартовування. Максимальна морозостійкість досягається в найбільш суворий час року.
Кожен з цих етапів є підготовчим для проходження наступного. Якщо будь-яка ланка в такій тривалій (кілька місяців) підготовці рослин до зими випадає або пройде незадовільно, то рослина виявиться не в змозі отримати необхідну морозостійкість. Наприклад, через літню посуху плодові насадження часто не встигають нормально закінчити вегетацію. Тому вони не встигають підготуватися до зими і гинуть при таких морозах, які при сприятливих літніх умовах витримують без проблем.
Для переходу рослин у стан спокою необхідний достатній рівень освітленості на початковому етапі цього процесу. Тому, якщо освітленість на початку переходу в стан спокою буде низькою, то рослини не отримають достатньої кількості енергії для необхідних перебудов. У звичайних умовах до кінця вегетаційного періоду освітленість дещо знижується, проте вона достатня для переходу в стан спокою.
При значному зниженні освітленості (в 20-100 разів порівняно зі значенням освітленості насичення фотосинтезу) надходження енергії знижується настільки, що не покриває затрат на дихання, і чистий фотосинтез стає рівним нулю. Ця так звана компенсаційна інтенсивність освітленості різна у різних видів рослин і тим менше, чим менше температура повітря. Якщо освітленість падає нижче значення, то рослина може загинути.
Розглянемо два крайніх випадки. Перший - коли ядерний конфлікт відбувається в липні, другий - в січні.
Липень - найтепліший місяць в Північній півкулі. Згідно з розрахунками через 15 діб після поширення забруднення в Північній півкулі температура повітря біля поверхні суші майже у всій Північній півкулі стане нижче нуля. Нульова ізотерма пройде через екватор. На 9-й день після поширення забруднень освітленість північніше 18° пн.ш. буде менше 3,6 • 10 Вт / м. Така освітленість в (3-80) • 10 разів менше компенсаційної освітленості рослин, виміряної при нормальній температурі. Можна вважати, що надходження енергії в рослини припиниться. Чи встигнуть рослини пристосуватися до низьких температур? Можна стверджувати, що ні.
Для рослин північної і середньої смуги в звичайних умовах закінчення сезону вегетації час переходу в стан спокою більше двох тижнів. Основним чинником, що викликає початок переходу в стан спокою, є скорочення довжини світлового дня. Меншою мірою впливає зменшення температури повітря. Від початку дії цього фактора до початку переходу в режим запасання цукрів проходить мінімум 3-5 днів. Якщо за цей час в умовах ядерної зими, що починається, запуск механізму переходу в стан спокою станеться, то у зв'язку з швидким і сильним зменшенням освітленості рослини не встигнуть накопичити достатньої кількості ассимілятів, і переходу в стан спокою не відбудеться. Наступна дія негативних низьких температур протягом більше трьох місяців неминуче призведе до загибелі рослин.
Аналогічно, не встигнуть перейти в стан спокою і загинуть в умовах низьких температур та відсутності світла субтропічні рослини. Вимерзнуть рослини, у яких перехід в стан спокою відбувається в зв'язку з настанням сухого періоду. У тропічних вологих лісах освітленість буде вище компенсаційної (70 Вт / м на 40-й день і 50 Вт / м на 99-й день після початку ядерної війни), але оскільки рослини цих лісів не володіють здатністю переходити в стан спокою і гартуватися, то вони загинуть від дії низьких температур.
У Південній півкулі в липні - зима, падіння температури складе для широтної зони (0-12) ° пд.ш. (1-4) ° С, а освітленість - 30% від вихідної. В таких умовах не всі рослини витримають тривале зниження температури, а головне освітленості. В цьому випадку буде проявлятися ефект переважного ураження ослаблених, старих і молодих дерев. Цю зону в основному займають тропічні ліси. Близько 60% рослин верхнього ярусу цих лісів знаходяться в клімаксному стані, у них відсутній приріст і фотосинтез дорівнює диханню. Зменшення освітленості призведе до дефіциту енергії, який ці рослини будуть не в змозі компенсувати. Тому ці рослини загинуть.
Замість загиблих рослин отримають перевагу тіньовитривалі рослини. Ці рослини будуть перешкоджати зростанню молодих світлолюбних рослин, що перебувають під їх пологом. Молоді світлолюбні рослини загинуть через затінення з тіньовитривалими. Враховуючи співвідношення світлолюбних і тіньовитривалих рослин в тропічних лісах, ми отримаємо, що в цілому загине близько 50% рослин.
В широтній зоні південніше 12° пн.ш. зменшення температури не буде перевищувати 3°, а освітленості - 4%. Це не викличе значущих ушкоджень рослин.
У всіх зонах насіння рослин збережуться. Проростання упалих у землю насіння відбувається протягом декількох років. Тому після закінчення ядерної зими дозріле насіння, яке потрапило в землю до її настання зможуть протягом декількох років прорости. Проте близько 15-20% видів рослин загине безповоротно (згідно з експертними оцінками біогеографів).
Таким чином, якщо ядерна війна почнеться в липні, то вся рослинність Північної півкулі загине, а в Південній загине частково.
Загибель тварин у Північній півкулі в даних обставинах визначатиметься нехваткою їжі і складністю її пошуку в умовах ядерної ночі. У тропічних і субтропічних районах важливим фактором буде холод. Загинуть багато видів ссавців, всі птахи, рептилії зможуть зберегтися.
Січень - найхолодніший місяць в Північній півкулі. Рослини північної і середньої смуги знаходяться в цей час в стані спокою. Тому переносимість ними ядерної зими буде визначатися величиною морозів.
Найбільше падіння температури буде в широтній смузі 12-36 ° пн.ш. - до 54 ° С. Абсолютні значення температури в цій зоні будуть (-6) - (- 42) ° С. Падіння температури на Крайній Півночі в смузі 48-62 ° пн.ш. складе 11-38 ° С. При цьому абсолютні значення температури будуть (-15) - (- 72) ° С.
Розглянемо дію ядерної зими в цьому випадку окремо на різні типи рослинності. Дотримуватимемося біогеографічного принципу.
_____________________________________________________________________________________
Тундра, лісотундра, тайга, широколистні ліси.
У зв'язку з різними значеннями температур в звичайну зиму і різним падінням температури при ядерній зимі рівень загибелі одних і тих же рослин в Європі, Сибіру та Північній Америці буде різним. Дані про загибель рослин трьох регіонів представлені в табл.
| Тип рослинності | Загибель рослинності (%) | ||
| Європа | Сибір | Пн. Америка | |
| Арктичні пустелі, тундра | 25 | 10 | 25 |
| Лісотундра, північно-тайгові ліси | 25 | 10 | 50 |
| Середньо-тайгові, південнотайгові ліси | 50 | 25 | 75 |
| Широколистні-хвойні, широколистні субтропічні ліси | 100 | 100 | 100 |
| Степи | 90 | 90 | 90 |
Степи.
Холоди в зоні степів приведуть до загибелі надземної частини рослин і до майже повного вимерзання їх кореневої системи. Морозостійкість надземної частини трав'янистих рослин становить в зоні степів (-11) - (- 20) ° С, а температура в ядерну зиму тут буде (-23) - (- 30) ° С. Протягом декількох місяців можливе виживання ряду цибулинних рослин. Загине близько 90% рослин.
Високогірні пустелі, альпійські, субальпійські луки.
Тип гірської рослинності пристосований переносити значні низькі температури. Тому рослини частково зможуть витримати ядерну зиму. Загине близько 75% рослин. В альпійських і субальпійських луках Тибету падіння температури складе більше 50 ° С, і при сильному падінні освітленості їх рослинність загине майже повністю.
Тропічні і субтропічні ліси, савани.
Переносимість даною рослинністю факторів ядерної зими буде такою ж, як і у випадку, коли ядерний конфлікт станеться в липні. Тому загибель даних видів рослин також буде повною.
Рослинність Південної півкулі.
У січні в Південній півкулі - літо. Переносимість рослинами екваторіальної зони факторів ядерної зими буде незначно відрізнятися від переносимості у разі, якщо ядерна війна почнеться в липні. Це пояснюється тим, що в тропічній зоні відмінність температур зими і літа невелике.
У більш південній частині півкулі зміна температури і освітленості буде слабкою і вплив факторів ядерної зими буде незначним.
Якщо ядерна війна почнеться в січні, то загибель тварин у помірних і високих широтах Північної півкулі буде визначатися сильними холодами і складністю при низькій освітленості знайти достатньо їжі для підтримки зрослих в цих умовах енергетичних потреб. Загибель ссавців і птахів в цих умовах буде повною. Загибель тварин у тропічній зоні буде приблизно такою ж, як і у випадку ядерної війни, яка почалася в липні.
