الشرط هو أن درجة الحرارة المحيطة. زيادة درجة الحرارة المحيطة. كيف تؤثر درجة حرارة الهواء على الطقس

العوامل المؤثرة على أداء الكمبيوتر و

نظام

عادةً ما يتم تشغيل أجهزة الكمبيوتر والأنظمة الإلكترونية في ظروف مختلفة، ولها بيئات وطبيعة فيزيائية وكيميائية مختلفة. تختلف ظروف التشغيل ضمن حدود واسعة جدًا.

دعونا ننظر في العوامل التي تؤثر على أداء جهاز الكمبيوتر. وهي مقسمة إلى ما يلي: مناخي, ميكانيكيو إشعاع.

وتشمل العوامل المناخية:

التغيرات في درجة الحرارة والرطوبة بيئة;

ضربة شمس؛

زيادة أو نقصان الضغط الجوي؛

وجود الرياح أو تيار متحرك من الغبار والرمل.

وجود مواد فعالة في الجو المحيط؛

وجود الإشعاع الشمسي.

وجود التكوينات الفطرية (العفن) والكائنات الحية الدقيقة.

وجود الحشرات والقوارض.

وجود أجواء متفجرة وقابلة للاشتعال.

المطر والبقع.

وجود الأوزون في البيئة.

وتشمل العوامل الميكانيكية:

التعرض للاهتزاز والصدمة.

تأثير التسارع الخطي.

صدمة صوتية

وجود انعدام الوزن.

تشمل عوامل الإشعاع:

الإشعاع الكوني؛

الإشعاع النووي الصادر عن المفاعلات والمحركات النووية؛

التشعيع بتدفق فوتونات جاما؛

التشعيع بالنيوترونات السريعة وجسيمات بيتا وجسيمات ألفا والبروتونات والديوترونات.

وتظهر بعض هذه العوامل بشكل مستقل عن العوامل الأخرى، وتعمل بعض العوامل بالتنسيق مع عوامل أخرى لمجموعة معينة. على سبيل المثال، وجود تيارات رملية متحركة سيؤدي حتماً إلى اهتزاز جهاز الكمبيوتر.

العوامل المناخية

درجة الحرارة المحيطة

ترتبط الزيادة في درجة حرارة البيئة المحيطة بالكمبيوتر ومكوناته، من ناحية، بزيادة درجة حرارة الغلاف الجوي، ومن ناحية أخرى، مع انطلاق الحرارة أثناء تشغيل المكونات الإلكترونية الدقيقة.

كقاعدة عامة، تكون درجة الحرارة داخل جهاز الكمبيوتر أعلى من درجة الحرارة الخارجية، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار عند تطوير تصميمه، لأن انخفاض درجة الحرارة لا يرتبط إلا بتغير درجة حرارة الغلاف الجوي.

لكي يعمل الكمبيوتر، من الضروري تحديد نطاق درجة الحرارة المسموح به. في هذه الحالة، يجب أن يظل الكمبيوتر قيد التشغيل عند تشغيله، أي في حالة صالحة للعمل.

للتخلص من احتمالية تعطل جهاز الكمبيوتر أثناء التخزين والنقل (في حالة عدم العمل)، تم تصميمه بطريقة تمكنه من تحمل درجات حرارة أعلى قليلاً من النطاق المسموح به. تسمى درجات الحرارة هذه بدرجات الحرارة الحدية، وهي تميز مقاومة الحرارة والبرودة لتصميم الكمبيوتر.

يتم تقسيم القيم العلوية والسفلية لدرجة الحرارة المحيطة أثناء تشغيل الكمبيوتر، وكذلك درجة حرارة الهواء أو الغاز الآخر أثناء تخزينه ونقله، حسب درجات الصلابة، جدول 1:

الجدول 1

ضربة شمس

أرز. 2.11. أ. موقع الأرض يوم 22 يونيو: يبدأ فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي، ويبدأ فصل الشتاء في نصف الكرة الجنوبي. في خطوط العرض العليا، يكون النهار طويلاً، وفي خطوط العرض المنخفضة يكون قصيرًا. أما الأماكن التي تضرب فيها أشعة الشمس سطح الأرض بأكبر زاوية فهي تقع شمال خط الاستواء. ب. موقع الأرض يوم 22 ديسمبر: صورة مرصودة،
عكس ذلك مقارنة بـ A. V. موقع الأرض في 21 مارس و 23 سبتمبر: يبدأ الربيع في نصف الكرة الأرضية والخريف في النصف الآخر. ويبلغ طول اليوم عند جميع خطوط العرض 12 ساعة. المكان الذي تسقط فيه أشعة الشمس عموديا يقع بالضبط على خط الاستواء.
الاختلافات الموسمية وخطوط العرض لا يمكن فصلها في الواقع. كما الشكل. في الشكل 2.11، تتغير زاوية ميل محور الأرض بالنسبة لمستوى مدار الأرض المحيط بالشمس خلال الدورة السنوية. لهذا السبب، فإن مناطق درجة الحرارة "المعممة" التقريبية فقط الموضحة في الشكل. 2.12؛ علاوة على ذلك، يجب أن نتذكر أن أعلى درجات الحرارة لا تُلاحظ عند خط الاستواء، ولكن في خطوط العرض الوسطى: على سبيل المثال، في الولايات المتحدة لا يوجد مكان لم تظل فيه علامة 38 درجة مئوية أقل بكثير من ذلك؛ وفي الوقت نفسه، لم تتجاوز درجة الحرارة في كولون (بنما) ولا عند خط الاستواء تقريبًا في بيليم (البرازيل) 35 درجة مئوية (ماك آرثر، 1972).
تتأثر هذه الأنماط الجغرافية واسعة النطاق بالارتفاع والمناخ "القاري". في الهواء الجاف، مع ارتفاع كل 100 متر، تنخفض درجة الحرارة بمقدار I0C، وفي الهواء الرطب - بمقدار 0.6 درجة مئوية. انخفاض درجة الحرارة هو نتيجة للتمدد "الثباتي" للهواء الذي يحدث مع انخفاض الضغط الجوي المرتبط بزيادة الارتفاع. تفسر مظاهر القارية بشكل رئيسي بالاختلافات بين معدلات تسخين وتبريد الأرض من ناحية، والمياه.

أرز. 2.12. رسم تخطيطي مبسط لتقسيم سطح الأرض إلى خمس مناطق مناخية رئيسية. (تم تمييز جزر الكناري بعلامة صليب غامق؛ انظر النص، ص 85.)

الجماهير - من ناحية أخرى. إن انعكاسية الماء أعلى من انعكاسية الأرض، لذلك تسخن الأرض بشكل أسرع؛ ولكنه أيضًا يبرد بشكل أسرع. لهذا السبب، فإن البحر له تأثير "بحري" ناعم على نظام درجة الحرارة في المناطق الساحلية وخاصة الجزر: التقلبات في درجات الحرارة اليومية والموسمية في مثل هذه الأماكن أقل وضوحًا بكثير من الأماكن الأخرى الواقعة على نفس خط العرض، ولكن في داخل القارة ( الشكل 2.13 ). ويلاحظ شيء مماثل داخل الكتل الأرضية: فالمناطق القاحلة والقاحلة (على سبيل المثال، الصحاري) تخضع لتقلبات حادة في درجات الحرارة الموسمية واليومية مقارنة بالمناطق الأكثر رطوبة ( على سبيل المثال، الغابات).
وبالتالي، خلف خريطة العالم مع مناطق درجة الحرارة الموضحة عليها (الشكل 2.12) هناك العديد من الاختلافات ذات الطبيعة المحلية البحتة. ومع ذلك، هناك ظرف آخر أقل اعترافًا على نطاق واسع، وهو أنه قد تكون هناك سلسلة كاملة من الاختلافات الأصغر حجمًا - الاختلافات المناخية المحلية. هنا ليست سوى عدد قليل

أرز. 2.13. الديناميات الموسمية لمتوسط ​​​​درجة الحرارة اليومية في مختلف المناطق الساحلية والداخلية. مع الابتعاد عن الساحل ويضعف التأثير المعتدل للبحر، يزداد نطاق تقلبات درجة حرارة الهواء. هيليغولاند هي جزيرة. من أي وقت مضى، أولدنبورغ ولينينغن بعيدة عن ساحل بحر الشمال في الغرب. ألمانيا على التوالي 11 و 30 و 80 كم. (بعد روث، 1981.)

أمثلة (جيجر، 1955): في الليل، يمكن أن يؤدي غرق الهواء البارد الكثيف في قاع الوادي الجبلي إلى أن يكون أبرد بمقدار 310 درجة مئوية مقارنة بحافة الوادي على ارتفاع 100 متر فقط؛ في يوم شتوي فاتر، يمكن لأشعة الشمس أن تسخن الجانب المواجه للجنوب من جذع الشجرة (وفي نفس الوقت الشقوق والشقوق التي يسكنها شخص ما) إلى ما يصل إلى 30 درجة مئوية؛ في منطقة مغطاة بالنباتات، يمكن أن تختلف درجات حرارة الهواء عند النقاط التي تفصلها مسافة عمودية تبلغ 2.6 متر (على سطح التربة وفوق الطبقة العليا من أوراق الشجر مباشرة) بمقدار 10 درجات مئوية. لذلك، للحصول على بيانات حول تأثير درجة الحرارة على توزيع ووفرة الكائنات الحية، لا ينبغي للمرء على الإطلاق أن يقتصر على النظر في الأنماط التي تظهر نفسها على نطاق عالمي أو جغرافي.
ويصبح هذا واضحًا أيضًا عند دراسة اعتماد درجة الحرارة على العمق (تحت سطح التربة أو الماء). يتم التعبير عن هذا الاعتماد بطريقتين: أولاً، تضعف تقلبات درجات الحرارة التي تحدث على السطح في العمق ("مكتومة"، مبللة)، وثانيًا، تتحول مرة أخرى في الطور؛ يكون هذا التحول أكثر وضوحًا، كلما كان التخميد أقوى. تزداد درجة التعبير عن هاتين الظاهرتين مع زيادة العمق نفسه ومع انخفاض الموصلية الحرارية للوسط (تكون منخفضة جدًا في التربة وتكون أعلى إلى حد ما في الماء). على عمق متر تقريبًا تحت سطح التربة، تكون التقلبات اليومية في درجات الحرارة بسعة عدة عشرات من الدرجات غير محسوسة عمليًا، وعلى عمق عدة أمتار تختفي حتى التقلبات السنوية.

تعتبر درجة الحرارة عاملاً بيئيًا مهمًا وغالبًا ما يكون مقيدًا. يعتمد توزيع الأنواع المختلفة وأحجام السكان بشكل كبير على درجة الحرارة. ما سبب ذلك وما أسباب هذا الاعتماد؟

نطاق درجات الحرارة المسجلة في الكون يساوي ألف درجة، ولكن حدود سكن الكائنات الحية على الأرض أضيق بكثير: في أغلب الأحيان من - 200 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. معظم الكائنات الحية لديها نطاق درجات حرارة أضيق بكثير، مع وجود النطاق الأكبر في الكائنات الأكثر تنظيما، والكائنات الحية الدقيقة، وخاصة البكتيريا. تمتلك البكتيريا القدرة على العيش في ظروف تموت فيها الكائنات الحية الأخرى. وبالتالي، فهي تتواجد في الينابيع الساخنة عند درجات حرارة حوالي 90 درجة مئوية وحتى 250 درجة مئوية، بينما تموت الحشرات الأكثر مقاومة إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 50 درجة مئوية. يتم ضمان وجود البكتيريا في نطاق واسع من درجات الحرارة من خلال قدرتها على التحول إلى أشكال مثل الجراثيم، والتي لها جدران خلايا قوية يمكنها تحمل الظروف البيئية غير المواتية.

نطاق التحمل في الحيوانات البرية أكبر عمومًا منه في الحيوانات المائية (باستثناء الكائنات الحية الدقيقة). يعد تقلب درجات الحرارة، الزمانية والمكانية، عاملاً بيئيًا قويًا. تتكيف الكائنات الحية مع ظروف درجات الحرارة المختلفة؛ يمكن للبعض أن يعيش في درجات حرارة ثابتة أو ثابتة نسبيًا، بينما يتكيف البعض الآخر بشكل أفضل مع تقلبات درجات الحرارة.

إن تأثير عامل درجة الحرارة على الكائنات الحية يعود إلى تأثيره على معدل الأيض. إذا انطلقنا من قاعدة فانت هوف للتفاعلات الكيميائية، فيجب أن نستنتج أن الزيادة في درجة الحرارة ستؤدي إلى زيادة متناسبة في معدل عمليات التمثيل الغذائي الكيميائي. ومع ذلك، في الكائنات الحية، يعتمد معدل التفاعلات على نشاط الإنزيمات التي لها درجة حرارتها المثلى. يعتمد معدل التفاعلات الأنزيمية على درجة الحرارة بشكل غير خطي. وبالنظر إلى تنوع التفاعلات الأنزيمية في الكائنات الحية، ينبغي أن نستنتج أن الوضع في الأنظمة الحية يختلف بشكل كبير عن التفاعلات الكيميائية البسيطة نسبيا (التي تحدث في الأنظمة غير الحية).

عند تحليل العلاقات بين الكائنات الحية ودرجة حرارة البيئة، تنقسم جميع الكائنات الحية إلى نوعين: الحرارة المنزلية و poikilothermic. وينطبق هذا التقسيم على عالم الحيوان؛ في بعض الأحيان يتم تقسيم الحيوانات إلى ذوات الدم الحار وذوات الدم البارد.

تتمتع الكائنات الحية المتجانسة الحرارة بدرجة حرارة ثابتة وتحافظ عليها على الرغم من التغيرات في درجة حرارة البيئة. في المقابل، لا تستهلك الكائنات الحية ذات الدم المتغير الطاقة للحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة، وتختلف حسب درجة الحرارة المحيطة.

هذا التقسيم تعسفي إلى حد ما، نظرًا لأن العديد من الكائنات الحية ليست متفاعلة تمامًا مع الحرارة أو متجانسة الحرارة. تستطيع العديد من الزواحف والأسماك والحشرات (النحل والفراشات واليعسوب) تنظيم درجة حرارة أجسامها لفترة معينة، كما أن الثدييات عندما تكون على غير العادة درجات الحرارة المنخفضةإضعاف أو تعليق التنظيم الماص للحرارة لدرجة حرارة الجسم. وبالتالي، حتى في هذه الحيوانات "الكلاسيكية" الحرارية مثل الثدييات، تنخفض درجة حرارة الجسم أثناء السبات.

وعلى الرغم من التقليد المعروف بتقسيم جميع الكائنات الحية على الأرض إلى هاتين المجموعتين الكبيرتين، إلا أنه يوضح أن هناك خيارين استراتيجيين للتكيف مع ظروف درجات الحرارة البيئية. لقد تطورت أثناء التطور وتختلف بشكل كبير في عدد من الخصائص الأساسية: في مستوى واستقرار درجة حرارة الجسم، في مصادر الطاقة الحرارية، في آليات التنظيم الحراري.

الحيوانات ذات الحرارة المنخفضة هي حيوانات خارجية الحرارة نسبيًا مستوى منخفضالاسْتِقْلاب. درجة حرارة الجسم وسرعة العمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية والنشاط العام تعتمد بشكل مباشر على درجة حرارة البيئة. تحدث التكيفات (التعويضات) في الكائنات الحية المتغيرة الحرارة على مستوى العمليات الأيضية: يتوافق نشاط الإنزيم الأمثل مع نظام درجة الحرارة.

تتمثل استراتيجية poikilothermy في أن الكائنات الحية لا تهدر الطاقة على التنظيم الحراري النشط وتضمن الاستقرار في نطاق متوسط ​​درجات الحرارة التي تستمر لفترة طويلة. عندما تتجاوز معايير درجة الحرارة حدود معينة، تتوقف الكائنات الحية عن أنشطتها. التكيف مع درجات الحرارة المتغيرة في هذه الحيوانات له طبيعة خاصة.

الكائنات الحية ذات الحرارة المنزلية لديها مجموعة معقدة من التكيفات مع ظروف درجات الحرارة البيئية المتغيرة. ترتبط التكيفات الحرارية بالحفاظ على مستوى ثابت من درجة حرارة الجسم و. يتلخص في الحصول على الطاقة لتوفير مستوى عالالاسْتِقْلاب. شدة هذه الأخيرة أعلى بمقدار 1-2 مرات من حيث الحجم عنها في poikilotherms. تحدث عملياتها الفسيولوجية والكيميائية الحيوية في ظل ظروف درجة الحرارة المثلى. يعتمد التوازن الحراري على استخدام إنتاج الحرارة الخاص بها، ولهذا السبب يتم تصنيفها على أنها كائنات ماصة للحرارة. يلعب الجهاز العصبي دورًا تنظيميًا في الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة.

ترتبط استراتيجية المعالجة الحرارية المنزلية بتكاليف طاقة عالية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم. الحرارة المنزلية هي سمة من سمات الكائنات العليا. وتشمل هذه فئتين من الفقاريات الأعلى: الطيور والثدييات. وكان الهدف من تطور هذه المجموعات هو تقليل الاعتماد على العوامل البيئية الخارجية من خلال زيادة دور الآليات التنظيمية المركزية على وجه الخصوص الجهاز العصبي. معظم أنواع الكائنات الحية هي متفاعلة للحرارة. يتم توزيعها على نطاق واسع على الأرض وتحتل مجالات بيئية متنوعة.

إن استجابة نوع معين لدرجة الحرارة ليست ثابتة ويمكن أن تختلف تبعاً لوقت التعرض لدرجة حرارة البيئة وعدد من الظروف الأخرى. بمعنى آخر، يستطيع الجسم التكيف مع التغيير نظام درجة الحرارة. إذا تم تسجيل مثل هذا الجهاز في ظروف المختبر، فعادة ما تسمى العملية تأقلم،إذا كان طبيعيا - التأقلم.ومع ذلك، فإن الفرق بين هذه المصطلحات لا يكمن في مكان تسجيل التفاعل، ولكن في جوهره: في الحالة الأولى نتحدث عن ما يسمى بالنمط الظاهري، وفي الثانية - التكيف الوراثي، أي التكيف في الجينات مستوى. إذا لم يتمكن الجسم من التكيف مع التغيرات في درجة الحرارة، فإنه يموت. سبب وفاة الجسم عند درجات الحرارة المرتفعة هو انتهاك التوازن ومعدل الأيض، وتمسخ البروتينات وتعطيل الإنزيمات، والجفاف. يحدث ضرر لا يمكن إصلاحه لبنية البروتين عند درجات حرارة حوالي 60 درجة مئوية. وهذا هو بالضبط عتبة "الموت الحراري" في عدد من الأوليات وبعض الكائنات الحية السفلية متعددة الخلايا. يتم التعبير عن التكيف مع التغيرات في درجات الحرارة في تكوين أشكال الوجود مثل الخراجات والجراثيم والبذور. وفي الحيوانات، يحدث "الموت الحراري" قبل حدوث تمسخ البروتين، بسبب اضطرابات في نشاط الجهاز العصبي والآليات التنظيمية الأخرى.

في درجات الحرارة المنخفضة، يتباطأ التمثيل الغذائي أو حتى يتوقف، وتتشكل بلورات الجليد داخل الخلايا، مما يؤدي إلى تدميرها، وزيادة تركيز الملح داخل الخلايا، وانتهاك التوازن الأسموزي وتمسخ البروتينات. تتحمل النباتات المقاومة للصقيع التجميد الكامل في فصل الشتاء بفضل إعادة ترتيب البنية التحتية التي تهدف إلى تجفيف الخلايا. يمكن للبذور أن تتحمل درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق.

درجة حرارة الهواء هي إحدى خصائصه، ويتم التعبير عنها بعدد أقسام المقياس المقابل. تعتمد هذه الخاصية على سرعة حركة جزيئات الهواء الجوي. كلما زادت السرعة، ارتفعت درجة الحرارة.

لقياس هذه المعلمة، يتم استخدام مقاييس مختلفة، منها حوالي 12 نوعا. لكن المقاييس الثلاثة الأكثر شيوعًا هي:

1. مئوية (°C)، والتي أصبحت جزءًا من نظام القياس المتري (SI). تؤخذ درجة حرارة ذوبان الجليد على أنها صفر (0 درجة مئوية). ودرجة غليان الماء هي مائة (100 درجة مئوية). وواحد على مائة (1/100) من الفرق بين درجات الحرارة هذه يساوي درجة مئوية واحدة (1 درجة مئوية).
2. يُستخدم مقياس فهرنهايت (درجة فهرنهايت) بشكل نشط في الولايات المتحدة الأمريكية وبعض البلدان الأخرى. درجة واحدة (1 درجة فهرنهايت) تساوي تقريبًا 1/180 من الفرق بين درجة حرارة ذوبان الجليد (+32 درجة فهرنهايت) ونقطة غليان الماء (+212 درجة فهرنهايت).
3. درجات كلفن (°K)، تستخدم غالبًا في الأرصاد الجوية. في هذا المقياس تؤخذ درجة حرارة الصفر المطلق على أنها صفر، عندما تتوقف حركة الجزيئات (-273.15 درجة مئوية). ولذلك، فإن جميع قيم درجات الحرارة إيجابية.

وبالإضافة إلى هذه المقاييس هناك درجات أخرى مثل درجات رومر أو رانكين أو ديلايل أو هوك. ومع ذلك، فإن هذه الموازين أصبحت قديمة أو لها غرض خاص، لذلك لا يتم استخدامها على نطاق واسع.

كيف تؤثر درجة حرارة الهواء على الطقس

يتشكل الطقس تحت تأثير العديد من العوامل. تؤثر درجة حرارة الهواء على تغيرات الارتفاع في الضغط. أي أنه في الهواء الدافئ، تكون تغيرات الضغط في الارتفاع أقل وضوحًا، وتنخفض بشكل أبطأ. وبالتالي فإن مناطق الهواء الدافئ هي مناطق ذات ضغط جوي مرتفع والعكس - المناطق الباردة تتميز بانخفاض الضغط الجوي.

وبناء على ما سبق فإن درجة حرارة الهواء تؤثر بشكل غير مباشر على تكوين الرياح، لأن الرياح هي حركة الكتل الهوائية بين المناطق ذات الضغوط المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يعتمد بعض هطول الأمطار أيضًا على درجة حرارة الهواء. في درجات الحرارة المنخفضة، يسقط المطر على شكل ثلج.

تعمل درجة حرارة الهواء المحيط، إلى جانب تواتر وكمية هطول الأمطار، كأحد العوامل المؤثرة على رطوبة الهواء النسبية. كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت رطوبة الهواء. كما أن وجود هطول مستمر وكثيف يزيد من نسبة الرطوبة في الهواء عند درجات الحرارة المرتفعة. ومن الأمثلة على هذه الظاهرة المناطق المناخية الاستوائية.

ما هي درجة حرارة الهواء التي تعتبر مريحة؟

تتراوح درجة حرارة الهواء المريحة لشخص يرتدي ملابس خفيفة حوالي 20 - 22 درجة مئوية. يتم تفسير هذا الوضع من خلال خصوصيات التبادل الحراري بين جسم الإنسان والبيئة. الجسم في حالة الراحة يخسر طاقة حراريةبثلاث طرق:

1. الإشعاع أو الإشعاع الحراري المباشر (69% من إجمالي انتقال الحرارة)؛
2. الحمل الحراري أو استبدال الهواء الساخن حول الجسم بالهواء البارد من البيئة (حوالي 15%)؛
3. تبخر الماء (19%).

درجة حرارة الهواء المحيط لها التأثير الأكبر على معدل الحمل الحراري. لذلك، كلما انخفضت درجة حرارة الهواء، زادت حرارة الهواء المحيط بالجسم لفترة أطول، وكلما تم استبدال الهواء الساخن بالهواء البارد بشكل أسرع والعكس صحيح. عن طريق إبطاء الحمل الحراري تحتفظ الملابس بالحرارة.

العوامل الجوية التي تسبب التقلبات في درجات حرارة الهواء

تميل درجة حرارة الهواء المحيط إلى التغيير اعتمادًا على تأثير العوامل الجوية المختلفة. ومن المهم أن نفهم هنا أن تسخين الهواء الجوي يحدث بسبب الحرارة المتولدة عن سطح الأرض.

وبالتالي فإن الغيوم لها التأثير الأكبر على درجة حرارة الهواء. طبقة كثيفة من السحب تمنع تسخين التربة وبالتالي تسخين الهواء. في الأيام الصافية، تعمل الشمس على تدفئة سطح الأرض بقوة أكبر، مما يؤدي بدوره إلى ارتفاع درجة حرارة الهواء.

درجة الحرارة المحيطة

تعتبر درجة الحرارة عاملاً بيئيًا مهمًا وغالبًا ما يكون مقيدًا. يعتمد توزيع الأنواع المختلفة وأحجام السكان بشكل كبير على درجة الحرارة. ما سبب ذلك وما أسباب هذا الاعتماد؟

نطاق درجات الحرارة المسجلة في الكون يساوي ألف درجة، ولكن حدود سكن الكائنات الحية على الأرض أضيق بكثير: في أغلب الأحيان من - 200 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. معظم الكائنات الحية لديها نطاق درجات حرارة أضيق بكثير، مع وجود النطاق الأكبر في الكائنات الأكثر تنظيما، والكائنات الحية الدقيقة، وخاصة البكتيريا. تمتلك البكتيريا القدرة على العيش في ظروف تموت فيها الكائنات الحية الأخرى. وبالتالي، فهي تتواجد في الينابيع الساخنة عند درجات حرارة حوالي 90 درجة مئوية وحتى 250 درجة مئوية، بينما تموت الحشرات الأكثر مقاومة إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 50 درجة مئوية. يتم ضمان وجود البكتيريا في نطاق واسع من درجات الحرارة من خلال قدرتها على التحول إلى أشكال مثل الجراثيم، والتي لها جدران خلايا قوية يمكنها تحمل الظروف البيئية غير المواتية.

نطاق التحمل في الحيوانات البرية أكبر عمومًا منه في الحيوانات المائية (باستثناء الكائنات الحية الدقيقة). يعد تقلب درجات الحرارة، الزمانية والمكانية، عاملاً بيئيًا قويًا. تتكيف الكائنات الحية مع ظروف درجات الحرارة المختلفة؛ يمكن للبعض أن يعيش في درجات حرارة ثابتة أو ثابتة نسبيًا، بينما يتكيف البعض الآخر بشكل أفضل مع تقلبات درجات الحرارة.

إن تأثير عامل درجة الحرارة على الكائنات الحية يعود إلى تأثيره على معدل الأيض. إذا انطلقنا من قاعدة فانت هوف للتفاعلات الكيميائية، فيجب أن نستنتج أن الزيادة في درجة الحرارة ستؤدي إلى زيادة متناسبة في معدل عمليات التمثيل الغذائي الكيميائي. ومع ذلك، في الكائنات الحية، يعتمد معدل التفاعلات على نشاط الإنزيمات التي لها درجة حرارتها المثلى. يعتمد معدل التفاعلات الأنزيمية على درجة الحرارة بشكل غير خطي. وبالنظر إلى تنوع التفاعلات الأنزيمية في الكائنات الحية، ينبغي أن نستنتج أن الوضع في الأنظمة الحية يختلف بشكل كبير عن التفاعلات الكيميائية البسيطة نسبيا (التي تحدث في الأنظمة غير الحية).

عند تحليل العلاقات بين الكائنات الحية ودرجة حرارة البيئة، تنقسم جميع الكائنات الحية إلى نوعين: الحرارة المنزلية و poikilothermic. وينطبق هذا التقسيم على عالم الحيوان؛ في بعض الأحيان يتم تقسيم الحيوانات إلى ذوات الدم الحار وذوات الدم البارد.

تتمتع الكائنات الحية المتجانسة الحرارة بدرجة حرارة ثابتة وتحافظ عليها على الرغم من التغيرات في درجة حرارة البيئة. في المقابل، لا تستهلك الكائنات الحية ذات الدم المتغير الطاقة للحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة، وتختلف حسب درجة الحرارة المحيطة.

هذا التقسيم تعسفي إلى حد ما، نظرًا لأن العديد من الكائنات الحية ليست متفاعلة تمامًا مع الحرارة أو متجانسة الحرارة. يمكن للعديد من الزواحف والأسماك والحشرات (النحل والفراشات واليعسوب) تنظيم درجة حرارة أجسامها على مدى فترة من الزمن، كما أن الثدييات عند درجات الحرارة المنخفضة بشكل غير عادي تضعف أو تعلق التنظيم الماص للحرارة لدرجة حرارة الجسم. وبالتالي، حتى في هذه الحيوانات "الكلاسيكية" الحرارية مثل الثدييات، تنخفض درجة حرارة الجسم أثناء السبات.

وعلى الرغم من التقليد المعروف بتقسيم جميع الكائنات الحية على الأرض إلى هاتين المجموعتين الكبيرتين، إلا أنه يوضح أن هناك خيارين استراتيجيين للتكيف مع ظروف درجات الحرارة البيئية. لقد تطورت أثناء التطور وتختلف بشكل كبير في عدد من الخصائص الأساسية: في مستوى واستقرار درجة حرارة الجسم، في مصادر الطاقة الحرارية، في آليات التنظيم الحراري.

الحيوانات Poikilothermic هي حيوانات خارجية الحرارة ولديها معدل أيض منخفض نسبيًا. درجة حرارة الجسم وسرعة العمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية والنشاط العام تعتمد بشكل مباشر على درجة حرارة البيئة. تحدث التكيفات (التعويضات) في الكائنات الحية المتغيرة الحرارة على مستوى العمليات الأيضية: يتوافق نشاط الإنزيم الأمثل مع نظام درجة الحرارة.

تتمثل استراتيجية poikilothermy في أن الكائنات الحية لا تهدر الطاقة على التنظيم الحراري النشط وتضمن الاستقرار في نطاق متوسط ​​درجات الحرارة التي تستمر لفترة طويلة. عندما تتجاوز معايير درجة الحرارة حدود معينة، تتوقف الكائنات الحية عن أنشطتها. التكيف مع درجات الحرارة المتغيرة في هذه الحيوانات له طبيعة خاصة.

الكائنات الحية ذات الحرارة المنزلية لديها مجموعة معقدة من التكيفات مع ظروف درجات الحرارة البيئية المتغيرة. ترتبط التكيفات الحرارية بالحفاظ على مستوى ثابت من درجة حرارة الجسم و. يتلخص الأمر في الحصول على الطاقة لضمان مستوى عالٍ من التمثيل الغذائي. شدة هذه الأخيرة أعلى بمقدار 1-2 مرات من حيث الحجم عنها في poikilotherms. تحدث عملياتها الفسيولوجية والكيميائية الحيوية في ظل ظروف درجة الحرارة المثلى. يعتمد التوازن الحراري على استخدام إنتاج الحرارة الخاص بها، ولهذا السبب يتم تصنيفها على أنها كائنات ماصة للحرارة. يلعب الجهاز العصبي دورًا تنظيميًا في الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة.

ترتبط استراتيجية المعالجة الحرارية المنزلية بتكاليف طاقة عالية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم. الحرارة المنزلية هي سمة من سمات الكائنات العليا. وتشمل هذه فئتين من الفقاريات الأعلى: الطيور والثدييات. وكان الهدف من تطور هذه المجموعات هو تقليل الاعتماد على العوامل البيئية الخارجية من خلال زيادة دور الآليات التنظيمية المركزية، وخاصة الجهاز العصبي. معظم أنواع الكائنات الحية هي متفاعلة للحرارة. يتم توزيعها على نطاق واسع على الأرض وتحتل مجالات بيئية متنوعة.

إن استجابة نوع معين لدرجة الحرارة ليست ثابتة ويمكن أن تختلف تبعاً لوقت التعرض لدرجة حرارة البيئة وعدد من الظروف الأخرى. بمعنى آخر، يستطيع الجسم التكيف مع التغيرات في درجات الحرارة. إذا تم تسجيل مثل هذا الجهاز في ظروف المختبر، فعادة ما تسمى العملية تأقلم،إذا كان طبيعيا - التأقلم.ومع ذلك، فإن الفرق بين هذه المصطلحات لا يكمن في مكان تسجيل التفاعل، ولكن في جوهره: في الحالة الأولى نتحدث عن ما يسمى بالنمط الظاهري، وفي الثانية - التكيف الوراثي، أي التكيف في الجينات مستوى. إذا لم يتمكن الجسم من التكيف مع التغيرات في درجة الحرارة، فإنه يموت. سبب وفاة الجسم عند درجات الحرارة المرتفعة هو انتهاك التوازن ومعدل الأيض، وتمسخ البروتينات وتعطيل الإنزيمات، والجفاف. يحدث ضرر لا يمكن إصلاحه لبنية البروتين عند درجات حرارة حوالي 60 درجة مئوية. وهذا هو بالضبط عتبة "الموت الحراري" في عدد من الأوليات وبعض الكائنات الحية السفلية متعددة الخلايا. يتم التعبير عن التكيف مع التغيرات في درجات الحرارة في تكوين أشكال الوجود مثل الخراجات والجراثيم والبذور. وفي الحيوانات، يحدث "الموت الحراري" قبل حدوث تمسخ البروتين، بسبب اضطرابات في نشاط الجهاز العصبي والآليات التنظيمية الأخرى.

في درجات الحرارة المنخفضة، يتباطأ التمثيل الغذائي أو حتى يتوقف، وتتشكل بلورات الجليد داخل الخلايا، مما يؤدي إلى تدميرها، وزيادة تركيز الملح داخل الخلايا، وانتهاك التوازن الأسموزي وتمسخ البروتينات. تتحمل النباتات المقاومة للصقيع التجميد الكامل في فصل الشتاء بفضل إعادة ترتيب البنية التحتية التي تهدف إلى تجفيف الخلايا. يمكن للبذور أن تتحمل درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق.