بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مدلسازي تأثير اجزاء موازنۀ انرژي بر دماي برگ در اکوفيزيولوژي گياهي
چکيده:
تجزيه و تحليل دقيق سهم اجزاي مختلف موزانه انرژي بر دماي برگ زماني که صرفاً بر اساس اندازهگيريها انجام شود، مشکل خواهد بود. اما مي توان از روابط فيزيکي جهت محاسبه دماي برگ بر اساس پارامترهاي ورودي مرتبط با موازنه انرژي برگ استفاده کرد. با تغيير مقدار پارامترها در مدل مي توان تأثير يک پارامتر يا ترکيبي از پارامتر ها بر دماي نهائي برگ و اجزاي موازنۀ انرژي را بررسي نمود؛ گر چه در چنين مدلهائي فرضيات ساده شده اي استفاده مي شود، اما بنظر مي رسد که نتيجه اين محاسبات وضعيت واقعي تر و در حد رضايت بخشي را توصيف مي کند. در اين مقاله سعي بر آنست که با استفاده از پارامترهائي که در بودجه انرژي برگ نقش عمده اي بازي مي کنند؛ و با استفاده از روابط فيزيکي که قبلاً بوسيله معدودي از محققين در اين مورد عنوان شده مدلهاي ساده تري بر اساس فرضيات ساده شده، توصيف و پيشنهاد گردد.
کلمات کليدي: اکوفيزيولوژي- مدلسازي- موازنه انرژي.
مقدمه :
درجه حرارت مهمترين عامل محيطي در تعيين پراکنش گياهان است ؛ و در اکوفيزيولوژي گياهان نقش محوري دارد. درجه حرارت زيستگاه، تقريبي از دماي گياه است . از طريق مطالعه ميکرو کليما و بودجه هاي انرژي گياه مي توان به رژيم حرارتي و واکنش هاي فيزيولوژيکي گياهان به محيط پيرامون آنها پي برد. در مطالعه موازنۀ انرژي برگ، غالباً تشعشع طول موج کوتاه نور خورشيد (SR) را برگها جذب مي کنند. بخشي نسبتاً کم از تشعشع منعکس شده يا عبور داده مي شود و يا در فرايندهاي مختلف بجز گرمايش مصرف مي شود (جونز، ١٩٨٥). دفع حرارت از طريق فرايندهاي متعددي صورت مي گيرد. برگ تشعشع طول موج بلند مادون قرمز (LR) را ساطع مي کند... اثر خالص ساطع شدن و جذب (خالص LR) ممکن است مثبت يا منفي شود. زماني که بين برگ و هوا اختلاف درجه حرارت وجود دارد انتقال حرارت همرفتي (C) در جهت شيب جريان مي يابد. تعرق از اجزاي مهم تعادل انرژي است ( بترتيب انرژي مورد نياز براي تبخير و تعرّق مي باشند)... فرايندهاي متابوليکي (M) نيز حرارت زا هستند.
گياهان در حدود ٩٧% از اشعه ماوراء بنفش ارسالي را جذب مي کنند. تقريباً نيمي از مقدار انرژي تشعشع خورشيدي در طول موج ٤٠٠ تا ٧٠٠ نانومتر (تشعشع فعال فتوسنتزي = PAR ) قرار دارد که براي انجام فرايندهاي فتوسنتزي (SRA) بکار مي رود. تشعشع مادون قرمز با طول موج کوتاه ٣٠٠٠-٧٠٠ نانومتر (IRS ) کمتر جذب مي شود.
برگهاي داراي راهکارهائي هستند که قادرند اندازه اجزاي تشکيل دهنده تشعشع خورشيدي جذب شده (SRabs) را که عبارتند از تشعشع برخوردي (SRin)، انعکاس( SRr ) و عبوري(SRtr ) تغير دهند. (اهلرينگر، ١٩٨٨- جوريک و همکاران، ١٩٩٠). هنگامي که برگها با درجه حرارت بالا و تنش آب مواجه مي شوند ممکن است خاصيت خورشيدي گريزي (Parahelicotropism) داشته باشند (SRin) به حداقل مي رسد، ( کائو و فرست ، ١٩٩٢، گامون و پيرسي، ١٩٨٩).
بخش کوچکي (چند درصد) از (RSabs) بصورت فلورسانس (SRfl) ساطع مي گردد و براي سهولت کار SRA و SRfl در محاسبات موازنه انرژي ناديده گرفته مي شوند.
اجزاي تشعشع خورشيدي مربوط به موازنۀ انرژي برگ بصورت ذيل در مورد برگي که در معرض نور کامل خورشيد، در سطح دريا و دريک روز آفتابي است ، بشرح ذيل مي باشند:
ساطع شده بصورت فلورسانس SRfl، و بکاررفته در فتوسنتز SRA
در مورد تشعشع طول موج بلند (LR)، برگ حرارت را در اثر ساطع کردن اشعه مادون قرمز با طول موج بلند (LRem) از دست مي دهد. اين پارامتر باتوان چهارم دماي مطلق (T) و مقدار ساطع شدن از برگ ( ) تناسب دارد. ضريب ثابت تناسب برابر ( ) ثابت (استفان پولتزمن ) مي باشد
مقدار حدود ٠.٩٤ تا ٠.٩٩ است .
اجزاي موازنه تشعشع با طول موج بلند را ميتوان با مقادير متداول براي برگي که در معرض کامل نور خوشيد، در سطح دريا و در يک روز ابري باشد بصورت ذيل خلاصه نمود:
- در مورد انتقال همرفتي حرارت، (C) که متناسب با تفاوت دما بين برگ ( T1) و هوا ( Ta) است تعيين مي گردد. سهم C در موازنه انرژي برگ، بسته به اينکه درجه حرارت برگ بالاتر يا پايين تر از دماي هوا باشد به ترتيب منفي يا مثبت خواهد بود. مقدار C به هدايت لايه مرزي براي انتقال حرارت (gah ) بستگي دارد که اين نيز متناسب با هدايت نسبت به انتشار CO2 و Ho2 است .
انتقال حرارت از لايه مرزي با ضخامت آن() رابطه عکس دارد. که آن نيز به سرعت باد( u ) و ابعاد برگ (عرض اندازه گيري شده در مسير باد = d ) دارد.
