Атмосферное давление низкое: Рекордно низкое атмосферное давление ожидается в Москве 14 января — Москва

Содержание

Метеозависимость, Новости больницы

8 (495) 541-40-01 — единый колл-центр Видновской РКБ‼️

Рекордно низкое атмосферное давление, зафиксированное сегодня в столице, чревато плохим самочувствием у метеозависимых граждан. Вылечить метеозависимость полностью практически невозможно. Однако, по словам врача-терапевта, заведующего взрослой поликлиникой Видновской РКБ Тимура Асанова, при соблюдении ряда правил можно заметно облегчить свое состояние в сложные с погодной точки зрения дни.

— Низкое атмосферное давление оказывает возбуждающее действие на симпатическое звено вегетативной нервной системы, повышает восприимчивость к инфекционным заболеваниям, подавляет настроение и снижает трудоспособность. При низком атмосферном давлении артериальное давление также снижается, что особенно опасно для лиц с артериальной гипотензией, возникают приступы слабости и нервозности, появляется сонливость, — говорит эксперт.

При изменении атмосферного давления повышается вероятность развития ишемических атак со стороны мозговых, коронарных и других сосудов. Особенно тяжело реагируют на перепады погоды перенесшие инсульт и инфаркт миокарда, лица с нарушениями обмена веществ, — ожирением, сахарным диабетом.

— Общие правила в период низкого артериального давления довольно просты, — поясняет врач. — Норма сна во время перепадов погоды – не менее 9,5 часов. Запаситесь хорошим комплексом витаминов группы В и принимайте их во время перепадов погоды: они поддержат нервную систему. В течение дня старайтесь не перегружать желудок тяжелой пищей, лучше есть часто и небольшими порциями. Важно избегать стрессов, ответственных мероприятий и напряженных занятий в дни, когда атмосферное давление слишком резко меняется.

Самое главное в сложные с погодной точки зрения дни – не упустить опасные симптомы, которые могут говорить о серьезных проблемах со здоровьем: неприятные ощущения в области грудной клетки, неожиданная потеря чувствительности в конечностях, чувство онемения в половине лица, затруднения речи или дыхания, приступы тошноты, нарушения зрения , затруднение дыхания.

— Если вы обнаружили у себя хотя бы один из перечисленных симптомов – немедленно обращайтесь к врачу, – резюмирует специалист.

Как пережить перепады атмосферного давления — Советы

Перепады атмосферного давления вызывают неприятные симптомы у самых разных людей, и не только метеочувствительных. В группу риска попадают лица с заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем, гипертоники, астматики и аллергики. Обозреватель «РИАМО в Балашихе» узнал, чем характеризуются низкое и высокое атмосферное давление и что необходимо делать для улучшения самочувствия.

Как бороться с метеозависимостью>>

Норма

Сайт: GIPHY

Планету Земля опоясывает воздушная масса, которая под влиянием гравитации давит на любой предмет, в том числе и на человеческое тело. Это сила называется давлением атмосферы. Оптимальное атмосферное давление зависит от той местности и климатических условий, к которым человек хорошо адаптировался. К примеру, нормальное атмосферное давление в Москве будет составлять примерно 748 мм рт. ст., а в Санкт-Петербурге оно равняется 753-755 мм рт. ст. Дело в том, что Москва расположена выше над уровнем моря, чем город на Неве, поэтому и показатели немного отличаются. Уникален в этом плане Тибет, где нормальное давление воздуха составляет 413 мм рт. ст. Естественно, что в таких условиях туристам из центральной части России будет довольно непросто. Поэтому определить повышенное и пониженное атмосферное давление можно только в отношении конкретного человека.

Что касается людей, которые чувствительны к любым изменениям атмосферного давления, к ним относятся следующие группы лиц:

— страдающие заболеваниями нервной системы;

— с заболеваниями сердца и сосудов;

— гипертоники, астматики и аллергики;

 — имеющие различные хронические заболевания.

Жители Балашихи о переезде в другой город: мечты о Питере и теплых странах>>

 Низкое

Воздушная масса с пониженным атмосферным давлением в центре называется циклоном.

Он сопровождается ухудшением погоды, облачностью, осадками, чрезмерной влажностью. Низкое атмосферное давление негативно сказывается на здоровье и самочувствии тех людей, у которых есть проблемы с сердцем и сосудами или имеются заболевания дыхательной системы.

В период прохождения циклона человек ощущает различные неприятные симптомы. У него учащается дыхание, увеличиваются сердечные сокращения и снижается сила ударов сердца. В некоторых случаях возникает кислородное голодание и появляется одышка.  Если давление влияет на сердце, то оно может вызвать затруднения в полноценном кровоснабжении конечностей. Часто появляются болезненные ощущения в области суставов и стоп, возможно онемение пальцев. 

Циклон способен привести к развитию серьезных проблем со здоровьем, таких как сердечные приступы и гипертонические кризы. Бывает, что появляются выраженные головные боли, нарушается мозговое кровообращение.

Общественная палата Балашихи: «Больные места – это аптеки и маленькие магазины»>>

Высокое

Высокое атмосферное давление метеорологи называют антициклоном. Он сопровождается сухой, безветренной и тихой погодой. Во время антициклона отсутствуют резкие перепады температуры воздуха, и в нем возрастает количество вредных веществ.

Высокое атмосферное давление влияет на самочувствие больных аллергическими заболеваниями и гипертонией. Резкий скачок такого давления может вызвать недомогание у пациентов, страдающих от ишемической болезни сердца и спастического колита. Таких людей обычно беспокоят головные боли, появляются болезненные ощущения в районе сердца, повышается артериальное давление и ухудшается работоспособность. 

Подскочившее атмосферное давление также вызывает ощущение общей слабости и вялости. При этом наблюдается снижение лейкоцитов в крови, что значительно уменьшает сопротивляемость организма инфекциям. Если человек испытывает серьезные проблемы со здоровьем, то повышение давления может привести к сердечному приступу или гипертоническому кризу.

Как бороться с осенней депрессией>>

 Что делать при пониженном АД

Повлиять на погодные условия человек не в силах, однако каждый может выполнять ряд несложных рекомендаций для улучшения самочувствия.

Утро начните с контрастного душа или обливания. Во время завтрака выпейте чашку натурального кофе, черный или зеленый чай с медом. Будут полезны дыхательная гимнастика, прогулки и проветривание жилья.  Не перетруждайтесь, но и оставаться весь день без движения не рекомендуется.

Также не будет лишним принять тонизирующее средство растительного происхождения. Например, несколько капель настойки женьшеня, элеутерококка или эхинацеи.

Чаще всего самочувствие улучшается, когда атмосферное давление приходит в норму. Если же симптомы сохраняются, стоит обратиться за помощью к врачу. И не забудьте принимать препараты, повышающие артериальное давление, которые он вам прописал.

Тарас Ефимов: «Зарплаты в соцсфере должны быть сравнимы с московскими»>>

Что делать при повышенном АД

При повышенном атмосферном давлении избегайте переутомления в течение дня, старайтесь больше отдыхать. Уменьшите потребление соли и тонизирующих напитков, не переедайте. Сделайте горячую ванночку для ног. Можно принять настойку боярышника, валерианы или пустырника. При высоких цифрах давления примите средства, которые вам назначил врач.

Когда головные боли становятся интенсивными, вызовите скорую помощь. Это позволит избежать серьезных осложнений, в числе которых гипертонический криз и нарушение мозгового кровообращения.

Как пережить аномальное атмосферное давление

В эти дни на европейской территории России наблюдаются резкие перепады атмосферного давления. В минувшие выходные дни при прохождении североатлантического циклона через центр страны атмосферное давление резко упало. А в начале текущей недели циклон заменил антициклон, атмосферное давление резко поднялось до аномальных значений более 770 миллиметров ртутного столба.

Изменения температуры и атмосферного давления — серьезное испытание для нашего организма. У одних начинается ломота в суставах, у других ноет сердце и болит голова, скачет артериальное давление, обостряются хронические заболевания.

Вот некоторые рекомендации для снижения негативных симптомов перепадов уровня атмосферного давления на состояние человека: 

в первую очередь необходимо строго следить за своим распорядком дня и ложиться спать в одно время. При резких перепадах атмосферного давления сон должен длиться не менее 9 часов. Для полноценного ночного отдыха рекомендуется выпивать на ночь стакан ромашкового или мятного чая, а проснувшись – сделать лёгкий массаж голеней и стоп, а уж затем только подниматься с постели.

следует проводить ежедневную короткую гимнастику, которая поможет обрести тонус вашим сосудам. Необходимо исключить из списка гимнастических упражнений наклоны и приседания, так как они требуют соблюдения равновесия. После зарядки рекомендуется принять контрастный душ, который положительно влияет на здоровье всех внутренних систем и органов человека.

хорошо поддержать нервную систему поможет комплекс витаминов, который следует принимать после консультации лечащего врача.

Кушать нужно часто, но небольшими порциями, и ни в коем случае не перегружать тяжёлой пищей организм.

во время многочасовой работы за компьютером необходимо периодически делать перерыв, во время которого можно провести короткую гимнастику, сменить позу, а также самостоятельно сделать массаж шейной и височной зон.

старайтесь избегать сильных перенапряжений и стрессов. Также в это время не рекомендуется проводить силовые тренировки и ответственные мероприятия. При перепадах давления полезным будет посетить бассейн, где спокойная обстановка и целебное действие воды помогут забыть обо всех неурядицах.

людям, страдающим недугами сердечно-сосудистой системы, необходимо строго соблюдать схему лечения препаратами, которые им назначил лечащий врач. При этом лекарства нужно продолжать принимать, даже если артериальное давление находится в норме.

метеозависимым людям рекомендуется увеличить потребление воды и фруктовых соков

. Очень серьёзным фактором риска для людей с патологиями сосудов и сердца является соль, поэтому в моменты аномальных перепадов атмосферного давления необходимо полностью исключить её из своего рациона. Вернуть организму тонус при пониженном давлении поможет сладкий тёплый чай. 

Областной центр медицинской профилактики напоминает! При наличии таких признаков, как неприятные ощущения в груди, внезапная утрата чувствительности в конечностях, чувство онемения лица и т.д., немедленно обратитесь за медицинской помощью!

Берегите себя и будьте здоровы!

*****

 

Почему, когда облачно, давление низкое, а когда ясно — высокое? Причины, фото и видео

Автор Анималов В.С. На чтение 4 мин Опубликовано Обновлено

12.05.2020

  1. Процессы, происходящие в атмосфере при понижении давления
  2. Атмосферное давление и циркуляция воздуха

Многие люди наблюдают за показателями давления. Кто-то обладает повышенной чувствительностью к метеоусловиям и вынужден контролировать ситуацию вокруг, чтобы сделать прогноз касаемо состояния своего здоровья и общего самочувствия.

Кроме того, за давлением наблюдают рыбаки, чтобы определить время клева. А еще данный атмосферный показатель позволяет сделать прогноз касаемо погоды в ближайшее время, ведь многим известно, что при понижении уровня атмосферного давления бывает облачно. У любознательных людей возникает закономерный вопрос: почему обстоятельства складываются именно так? Рассматривая эти процессы с точки зрения законов физики, можно понять закономерность происходящего и ответить на все вопросы.

Процессы, происходящие в атмосфере при понижении давления

Давление всегда понижается в рамках определенной области, а не повсеместно. В районе с понижением наблюдается специфическая особенность циркуляции воздуха – молекулы устремляются именно туда, и затем поднимаются вверх, теряя температуру. Остывая, воздух может содержать в себе все меньше влаги – такова его особенность.

Горячая атмосфера бывает достаточно влажной, а холодная стремится освободиться от лишней воды, которой не остается ничего, кроме как конденсироваться в виде облаков. То есть, в районах с пониженным давлением воздух поднимается от поверхности планеты вверх, попутно избавляясь от влаги, которая и образует облака, которые перемещаются в небесах. Но если говорить о повышенном давлении, то здесь картина наблюдается совершенно иная.

Так, здесь имеется много холодного воздуха, который находится на значительной высоте. Массы понижаются, смешиваются с теплым воздухом и растекаются по поверхности земли, формируя попутно ясную погоду. Облаков нет, поскольку конденсироваться нечему – воздух с большой высоты, где всегда холодно и молекулы остывают, не имея возможности поднимать попутно много влаги, остается сухим. Никаких условий для формирования облаков не возникает, потому погода в этом случае остается солнечной.

Атмосферное давление и циркуляция воздуха

Повышенное атмосферное давление создает условия, когда влажность воздуха только уменьшается. При падении в нижние слои молекул, которые в процессе могут нагреваться, растворяются даже уже имеющиеся облака. Ведь воздух начинает снова впитывать влагу, забирая ее из готовых облаков. Если речь идет об антициклоне такого рода, синоптики могут дать однозначный прогноз на ясную погоду даже в том случае, если облака в небе есть. Они исчезнут, притом довольно быстро – если прогноз давался утром, к обеду их уже не будет, люди смогут наслаждаться ясным небом, солнечным днем.

Но если речь идет о циклоне как о зоне высокого давления, здесь формируется противоположная ситуация, которая позволяет прогнозировать облачность в ближайшие часы, даже если небо все еще остается ясным. Восходящие потоки сушат воздушные массы, и вся имеющаяся в них влага конденсируется в виде облаков, поскольку исчезнуть бесследно она не может.

Если процесс происходит интенсивно, то облака сформируются быстро, вскоре может пойти дождь, вся сконденсированная влага выпадет на землю. Но бывает и так, что процесс длится часами, днями. Дождя может не быть, или он может оказаться затяжным, мелким. Случаются разные ситуации, все зависит от интенсивности протекания процессов. А на их скорость влияют температуры и многие другие показатели.

Таким образом, давление во многом формирует погоду. Она может быть сухой и ясной при высоких показателях, когда лишенный влаги воздух может высушить даже те облака, которые уже имеются в атмосфере. И также она может стать дождливой при низком давлении, когда облака могут сформироваться даже при ясном небе, всего за несколько часов.

Циркуляция молекул и особенности потоков при разных показателях давления формируют погоду, делая ее дождливой или ясной. Иногда прогноз актуален только на часы, но в других случаях он наглядно демонстрирует состояние окружающей среды на дни вперед. Синоптики делают прогнозы, ориентируясь на эти и другие показатели – результат оказывается довольно точным.

границ | Анализ стресса при низком атмосферном давлении: ответы транскриптома на компоненты гипобарии у арабидопсиса

Введение

На Земле полное атмосферное давление газа на уровне моря составляет около 101 кПа при парциальном давлении кислорода 21 кПа. По мере увеличения высоты атмосферное давление снижается до тех пор, пока на высоте около 30 000 м не будет достигнуто 0 кПа. На первых 5000 м или около того высоты можно найти множество биомов, населенных организмами, адаптированными к факторам окружающей среды, связанным с подъемом на высоту, в частности к снижению как температуры, так и доступного кислорода по мере уменьшения атмосферного давления (Paul and Ferl). , 2006).Эти сопутствующие особенности естественной среды с низким давлением на Земле ограничивают диапазон жизни, и, таким образом, гипобарические условия ниже примерно 40 кПа представляют собой новую среду, создавая возможность исследовать то, что выходит за рамки эволюционного опыта растений. В лаборатории могут быть созданы гипобарические среды, снижающие атмосферное давление при сохранении приемлемых температуры, влажности и даже газового баланса. Кроме того, пока температура поддерживается выше точки замерзания и пока имеется достаточное количество воды для поддержания повышенного транспирирования, вызванного пониженным атмосферным давлением, высшие растения, по-видимому, довольно хорошо физиологически адаптируются к гипобарической среде, хотя специфическая реакция растений к гипобарической атмосфере сильно варьируется в зависимости от состава атмосферы и даже видов растений (Andre and Massimino, 1992; Corey et al., 2002; Гото и др., 2002; Он и др., 2003; Пол и др., 2004). В зависимости от парциального давления кислорода, СО 2 и летучих веществ, таких как этилен, рост и развитие растений, как правило, подвергаются стрессу в условиях гипобарии различной степени тяжести (Rule and Staby, 1981; Musgrave et al. , 1988; Paul et al. и др., 2004; Он и др., 2007). Однако влияние гипобарических атмосфер на физиологию растений сложное и не всегда вредное. Усиленный фотосинтез наблюдался у Arabidopsis thaliana , подвергшихся воздействию умеренной гипобарии (Richards et al., 2006) и в салате при умеренно пониженном парциальном давлении кислорода (Corey et al., 1997). Также сообщалось, что растения, выращенные при 25 или 30 кПа с еще более низким парциальным давлением кислорода (2–6% O 2 ), на самом деле демонстрируют более высокую эффективность газообмена, более высокое содержание биоактивных компонентов, а также улучшенные морфологические признаки, такие как как защищенная ультраструктура митохондрий и хлоропластов по сравнению с 101 кПа при том же уровне гипоксии (He et al., 2007; Tang et al., 2015). Эти исследования показывают, что гипобарическая гипоксическая среда может вызывать адаптивные меры у растений, которые способствуют защите от гипоксического повреждения более эффективно, чем растения в такой же гипоксической среде при нормальном атмосферном давлении.

Эти сложные метаболические реакции демонстрируют, что растения способны справляться с гипобарическим стрессом. Понимание механизмов, стоящих за этой физиологической адаптацией, имеет отношение к наземной селекции сельскохозяйственных культур, особенно в попытке расширить пахотные земли за счет маргинальной местности и окружающей среды, а также к орбитальному и внеземному управляемому сельскому хозяйству, где гипобарическая среда может отражать благоприятный инженерный выбор для среды обитания растений. Corey et al., 2002; Paul and Ferl, 2006; Wheeler, 2010).Хотя литература, изучающая физиологические реакции на гипобарическую среду, растет, исследования основных изменений в экспрессии генов, которые способствуют этим реакциям, ограничены.

Является ли гипобария простым сочетанием «знакомых» земных стрессов? Основными среди этих составных стрессов могут быть гипоксия, возникающая в результате общего снижения содержания кислорода наряду с балансом других газов, а также водный стресс из-за ускоренного потока через устьица, который сопровождает пониженное давление воздуха (Iwabuchi and Kurata, 2003; Paul). и другие., 2004; Ричардс и др., 2006). В ранних транскриптомных анализах растений в гипобарической среде гены, кодирующие признаки как гипоксического стресса, так и стресса засухи, были сильно индуцированы (Paul et al., 2004). Пониженное парциальное давление кислорода (гипоксия) в гипобарических условиях является основной причиной стресса растений в этих условиях (Daunicht and Brinkjans, 1992; Ferl et al., 2002). Гипоксия физиологически подавляет дыхание и окислительное фосфорилирование, что приводит к дефициту энергии в растительных клетках (Drew, 1997; Mustroph et al., 2010). Транскриптомы из Arabidopsis в ответ либо на гипобарическую среду 10 кПа, либо на гипоксическую среду с 2% кислорода при 101 кПа имеют большое количество генов с дифференциальной экспрессией, что указывает на сходство между гипобарией и гипоксией. Однако многие дифференциально экспрессируемые гены были уникальными для каждого лечения, что позволяет предположить, что гипобария не эквивалентна гипоксии (Paul et al. , 2004). Одна группа генов, которая по-разному экспрессировалась в гипобарическом транскриптоме, была связана с процессами, связанными с высыханием и передачей сигналов абсцизовой кислоты, даже несмотря на то, что растения были полностью гидратированы и не проявляли фенотипов, связанных с обезвоживанием (Paul et al., 2004). Эти первоначальные результаты показали, что растения потенциально используют движение воды через устьица для измерения стресса высыхания, и что растения используют различные пути восприятия для разработки стратегий, позволяющих справиться с комбинацией снижения содержания кислорода и увеличения эвапотранспирации, вызванной гипобарической средой. Однако в этих первоначальных экспериментах было невозможно полностью изолировать гипоксические эффекты от гипобарии.

Данные, представленные здесь, специально направлены на то, чтобы отделить эффекты гипоксии и водного стресса от любых других потенциальных эффектов гипобарии на биологию растений, а также выяснить, существуют ли конкретные реакции, обусловленные исключительно атмосферным давлением, а затем задать вопрос, являются ли эти реакции все они связаны с водным стрессом. Профили транскрипции Arabidopsis , растущих при атмосферном давлении 50 или 25 кПа с дополнительным кислородом, сравнивали с прямой гипобарией, чтобы оценить последствия удаления компонента гипоксического стресса из гипобарической среды. Гены, все еще измененные при низком давлении с дополнительным кислородом, затем использовались для определения путей, связанных с чистой гипобарией.

Материалы и методы

Камеры и оборудование для лечения низким давлением

Камеры роста низкого давления (LPGC) являются компонентами Исследовательского центра систем с контролируемой средой (CESRF в Университете Гвельфа, Онтарио, Канада).Температура, давление воздуха, состав газа и влажность контролировались и контролировались в LPGC по секундам, а данные от LPGC собирались для отчетности каждые 5 минут. Управляющее давление было установлено на уровне 97 кПа, что соответствует атмосферному давлению на высоте 1100 футов (Гвельф, Онтарио). LPGC обеспечивал постоянный световой режим (70–80 мкмоль м -2 с -1 ) при строго контролируемой температуре от 22° до 24°C; влажность внутри чашек Петри поддерживалась на уровне 95% или выше (рис. 1А, В).

Рис. 1. Использование ростовых камер низкого давления (LPGC). (A) LPGC использовались для гипобарической и гипоксической обработки. По отдельности в каждой камере LPGC контролировались и контролировались температура, давление воздуха, регулирование газа, а также контролировались относительная влажность и плотность давления пара. Внутренние размеры камеры 0,45×1,6 м (Диаметр×Высота), объем 245 л. (B) Планшеты, содержащие среду MS, были вертикально ориентированы внутри LPGC.Растения, выращенные в чашках, помещали в условия постоянного освещения. LPGC контролировали с 5-минутными интервалами при контролируемой температуре 23°C ± 1°C, давлении углекислого газа 0,05 кПа и влажности 95% или выше. Общее давление и парциальное давление кислорода устанавливали по мере необходимости.

Растительные материалы и условия роста

A. thaliana экотипа Wassilewskija (WS) выращивали, как описано ранее (Paul et al., 2001). Вкратце, семена подвергали стерилизации, а затем высаживали на вертикально ориентированные чашки, содержащие 0.5 × среда MS (2,2 г основных солей MS (Sigma, Сент-Луис), 5 г сахарозы, 0,5 г сольвата и 1 мл 1000 × витаминов Гамборга (Sigma) на литр при pH 5,75), 0,45% Phytagel и 2,5 м.д. беномила. Растения выращивали в течение 10 или 5 дней в ростовой камере при атмосферном давлении в CESRF при 24-часовом освещении, от 22 до 24°C, 97 кПа перед обработкой низким давлением.

Варианты дополнения к давлению и кислороду

Для атмосферных обработок 10 d растений были перенесены в LPGC и подвергнуты следующим шести обработкам в течение 24 часов: (1) 97 кПа, (2) 50 кПа, (3) 25 кПа, (4) 50 кПа с добавлением кислорода парциальное давление 21 кПа (определено как 50 кПа/нормOx), (5) 25 кПа с добавкой кислорода до парциального давления 21 кПа (определено как 25 кПа/нормOx) и (6) 97 кПа с пониженным содержанием кислорода до парциальное давление 5 кПа (определяется как 97 кПа/HypOx). В то же время 5-дневные растения переносили в LPGC и подвергали воздействию 97, 50 и 50 кПа с добавлением кислорода до парциального давления 21 кПа (50 кПа/НормОх) в течение 24 часов. Углекислый газ поддерживали постоянным при парциальном давлении 0,05 кПа во всех обработках. Азот использовали в качестве баланса оставшегося газа для обработки кислородом. Свет, температура и влажность остались такими же, как указано выше. Каждая атмосферная обработка была воспроизведена в трех разных камерах, и в каждой камере было 10 отдельных чашек, каждая из которых состояла из 12 растений.

Сбор урожая растений, выделение РНК и количественные тесты

По завершении каждой атмосферной обработки растения собирали с поверхности среды непосредственно в RNAlater (Ambion). Для каждой обработки было три камеры, каждая из которых содержала в общей сложности 10 чашек с растениями. Приблизительно по 12 растений с каждой чашки собирали в отдельные пробирки и немедленно хранили, как описано ранее (Paul and Ferl, 2011). Из каждого повтора LPGC выбирали одну пробирку, всего три пробирки на группу лечения.Тотальную РНК экстрагировали с использованием набора Qiagen RNAeasy, а геномную ДНК удаляли с помощью ДНКазы без РНКазы. Количество и количество образцов РНК оценивали с использованием биоспектрометра (Eppendorf) и биоанализатора Agilent 2100 (Agilent Technologies, Inc.).

Эксперименты с микроматрицами

100 нг общей РНК использовали для обратной транскрипции и получения меченной биотином кРНК с использованием набора 3′ IVT plus (Affymetrix). Геномные массивы Affymetrix GeneChip ® Arabidopsis ATh2 гибридизовали с 12.5 мкг очищенных и фрагментированных продуктов кРНК на 16 ч при 45°С. Массивы промывали с использованием процедуры промывки FS450_0004 и сканировали с помощью сканера Affymetrix GeneChip Scanner 3000 7G. Анализ первичных данных проводили с использованием алгоритма MAS5 в программном обеспечении Affymetrix Expression Console. Эксперименты с массивами проводились в Ядре микрочипов Междисциплинарного центра биотехнологических исследований Университета Флориды. Данные массива депонированы в базе данных Gene Expression Omnibus под регистрационным номером GSE87869.

Анализ данных микрочипов

Всего в этих анализах было использовано 24 массива Affymetrix ATh2 для корней и 18 для побегов. В таблице 1 указано количество массивов для каждого лечения. Только один массив был доступен для анализа 25 кПа/НормОкс в корнях из-за технических проблем при гибридизации массива. Данные массива были нормализованы с использованием метода Robust Multi-Chip Average (RMA), а качество данных оценивалось с использованием пакета arrayQualityMetrics для конвейера R/Bioconductor (Ritchie et al., 2015) и различные диаграммы контроля качества (график плотности и интенсивности, график NUSE, RLE и график деградации РНК). Дифференциальный анализ между массивами проводился с использованием пакета LIMMA для R (Ritchie et al., 2015). Гены, кодирующие митохондриальные или пластидные транскрипты, были удалены из набора данных. В нашем наборе данных коррекция значения p привела к невозможности распознавания каких-либо генов при дифференциальном сравнении 50 и 97 кПа, 50 кПа/НормаОх и 97 кПа и 25 кПа/НормаОх и 97 кПа в корнях 10 дней и побегов, и смог выделить очень мало генов в 25 vs. 97 кПа и 97 кПа/HypOx против 97 кПа. Чтобы не пропустить истинные эффекты, мы использовали p < 0,01 без коррекции для идентификации дифференциально экспрессируемых генов. Хотя принятие p < 0,01 без коррекции приведет к увеличению ложноположительных результатов, альтернативой является потеря всех дифференциально экспрессируемых генов в выбранных сравнениях гипобарической реакции. Иерархический кластерный анализ был выполнен в соответствии с тау-расстоянием Кендалла кратности изменения генов в наборе данных Log2, а тепловые карты были построены с использованием GENE-E (http://www.wideinstitute.org/cancer/software/GENE-E/). Анализы онтологии биологических процессов проводились с использованием AgriGO (http://bioinfo.cau.edu.cn/agriGO/index.php) (Du et al., 2010). Термины GO с p <0,01 перечислены в таблицах S1–S3. Обогащение пути было аннотировано с помощью онлайн-инструментов DAVID6.8 (https://david.ncifcrf.gov/) в соответствии с базой данных Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) (http://www. genome.jp/kegg/tool/map_pathway1). .html) (Хуанг и др., 2009).

Таблица 1.Повторы массива при каждом лечении .

Taqman Количественная ОТ-ПЦР

Количественная ОТ-ПЦР использовалась для количественного определения уровней экспрессии генов, выбранных из данных микрочипов. Этому подтверждению подвергали РНК из тех же 10-дневных образцов корней, которые использовались для микрочипового анализа, а также дополнительные экспериментальные повторности. Для анализа qRT-PCR использовали систему Applied Biosystems Prism 7700 Sequence Detection System (Paul et al., 2004). Зонды с флуоресцентной меткой и парные праймеры, фланкирующие участок интересующего гена размером 60–100 п.н., перечислены в таблице 2.Уровень экспрессии гена нормализовали путем соотнесения результатов Taqman со стандартной кривой. UBQ11 (AT4G05050) использовали в качестве внутреннего контроля. Использовали по три повторности для каждого образца.

Таблица 2. Праймеры и зонды, используемые для Taqman qRT-PCR .

Результаты и обсуждение

Фенотипы растений в среде с низким атмосферным давлением

Помимо незначительных изменений, связанных с 24 ч роста, фенотипы растений после гипобарических условий, использованных в этих экспериментах, не изменились (данные не представлены).Как видно на фотографиях после обработки на рисунке 2, не было никаких признаков фенотипов, связанных с высыханием, таких как увядание листьев, наблюдаемых ни у 10-дневных (10 d), ни у 5-дневных (5 d) сеянцев по всему миру. гипобарическое и гипоксическое лечение (рис. 2). Это наблюдение согласуется с нашим предыдущим исследованием в условиях 10 кПа и 2% O 2 (Paul et al., 2004). Высокая относительная влажность и непрерывная подача воды, обеспечиваемые микроклиматом системы выращивания в чашках Петри, вероятно, устраняют любые внешние проявления фактического обезвоживания.Твердых питательных сред в системе выращивания растений Петри достаточно для выращивания арабидопсиса в течение 24 часов в условиях жесткой гипобарии без истощения запасов воды в среде. Хотя вода быстрее проходит через устьица, это явление не вызывает видимого (например, увядшего) фенотипа.

Рисунок 2. Фенотип растений, обработанных 24-часовым гипобарическим или гипоксическим стрессом, как указано . Фотографии сделаны сразу после приложения стресса. 10 d проростки, подвергающиеся воздействию 97 кПа, 50 кПа, 50 кПа/нормОкс (50 кПа/рО 2 = 21 кПа), 25 кПа, 25 кПа/нормОх (25 кПа/рО 2 = 21 кПа) и 97 кПа. /HypOx (97 кПа/pO 2 = 5 кПа), а также 5-дневные проростки, обработанные 97 кПа, 50 кПа и 50 кПа/NormOx.Ни одно из 5-дневных или 10-дневных растений при этих обработках не проявляло фенотипа, связанного с высыханием.

Влияние дополнительного кислорода на транскрипционные ответы на атмосферу 50 кПа

Для оценки вклада гипоксии в гипобарический транскриптом Arabidopsis использовались две обработки: подвергание проростков воздействию 50 кПа и 50 кПа с добавлением кислорода до нормального (21 кПа) уровня (50 кПа/NormOx) (рис. 3). ). Гены со значимыми ( p < 0.01) дифференциальная экспрессия по меньшей мере в 2 раза на основе контроля 97 кПа определялась как дифференциально экспрессируемые гены. Был обнаружен 151 дифференциально экспрессируемый ген, идентифицированный по крайней мере в одном из этих двух условий в корнях или побегах, которые были определены как гены, связанные с атмосферой 50 кПа, у 10 d растений (рис. 3А). Большинство этих генов демонстрировали разные паттерны экспрессии в корнях и побегах, демонстрируя тканеспецифический ответ на гипобарию. Среди них 112 генов при 50 кПа и 25 генов при 50 кПа/нормОх были значительно изменены в корнях, в то время как 23 гена при 50 кПа и 2 гена при 50 кПа/нормОх были в побегах (рис. 3В), что позволяет предположить, что корни могут быть более чувствителен, и побеги могут обладать лучшей адаптационной способностью, особенно к 50 кПа/нормОкс.В соответствии с паттернами экспрессии эти 151 ген были сгруппированы, и для каждой клады генов был проведен анализ GO (таблица S1). В целом большинство генов, повышающих или понижающих регуляцию при 50 кПа, были связаны с абиотическим стимулом и метаболическим процессом в корнях. Одним из примеров генов, чувствительных к засухе и холоду, была сахарозосинтаза 1 (SUS1, AT5G20830) (Déjardin et al., 1999), которая в значительной степени индуцировалась обработкой давлением 50 кПа. Напротив, побеги показали небольшое перекрытие с корнями и повысили набор генов, регулируемых биотическим стимулом.Только один биотический ген, ген тионина (AT1G72260), реагирующий на патогены, подавлялся в побегах. При ответе на давление 50 кПа/нормОкс и корни, и побеги задействовали гены, связанные с метаболизмом, но ни один из них не перекрывался. Они продемонстрировали, что разные органы/ткани растений могут генерировать различные реакции на гипобарию с гипоксией или без нее.

Рис. 3. Дифференциально экспрессируемые гены в ответ на 50 кПа и 50 кПа/NormOx в корнях и побегах 10-дневных растений. (A) Тепловая карта 151 дифференциально экспрессируемого гена со статистической значимостью ( p < 0. 01) как минимум в 2 раза по крайней мере в одном из ответов 50 кПа и 50 кПа/НормОх (50 кПа/рО 2 = 21 кПа) в корнях или побегах. Закрашенные цвета представляют кратное изменение Log2. (B) Диаграмма Венна, показывающая перекрытие значительно измененных генов (кратность изменения Log2 >1, p <0,01) между реакциями на 50 кПа и 50 кПа/NormOx в корнях и побегах. (C) Гены, ассоциированные с атмосферой 50 кПа, у 10-дневных растений с наибольшей разницей в уровне экспрессии между реакциями на 50 кПа и 50 кПа/NormOx.Перечислены гены с разницей в уровне экспрессии более чем в 1,8 раза в корнях и побегах. «+» представляет ген, общий для списков корней и побегов.

Как показано на тепловой карте, показанной на рис. 3, некоторые гены с дифференциальной экспрессией, которые были значительно изменены по крайней мере в одном состоянии, имели схожие тенденции поведения при 50 кПа и 50 кПа/NormOx. Однако при выборе с использованием строгих критериев кратности изменения, а также значения p в каждом состоянии, несколько генов перекрывались между 50 кПа и 50 кПа/NormOx (рис. 3A, B).Чтобы дополнительно прояснить разницу между реакциями растений на 50 кПа и 50 кПа/NormOx, для оценки различия экспрессии использовали 129 дифференциально экспрессируемых генов в корнях и 25 генов в побегах. Удивительно, но только 14 генов в корнях и 7 генов в побегах демонстрировали более чем 1,8-кратную разницу в экспрессии между реакциями на 50 кПа и 50 кПа/NormOx, и один из них, AT4G33560, неизвестный ген, реагирующий на ранение, был общим. (Рисунок 3С). Эти гены выявили наибольшую разницу между ответами на 50 кПа и 50 кПа/NormOx.В корнях 12 генов, включая типичные гены, чувствительные к гипоксии, такие как PDC1 (AT4G33070), AHB1 (AT2G16060) и PCO1 (AT5G15120), были высоко экспрессированы при 50 кПа, но не 50 кПа/NormOx (Gibbs et al., 2011; Licausi et al. ., 2011а). Между тем, только один ген, названный TAD3 (AT5G24670), репрессировался при 50 кПа, но не при 50 кПа/NormOx. Сообщалось, что нокаут TAD3 был летальным, а нокдаун-мутация привела к снижению роста растений (Zhou et al. , 2014), что позволяет предположить, что комбинированная гипобария может запускать пути подавления роста, что согласуется с ранее сообщавшимся снижением роста растений. рост при длительном воздействии 30 кПа/pO 2 = 6 кПа по сравнению с контролем окружающей среды 101 кПа/pO 2 = 21 кПа (Tang et al., 2015). Сообщалось, что неизвестный ген AT4G33720, принадлежащий к надсемейству CAP (секреторный белок, богатый цистеином), регулируется DREB2A, ключевым фактором транскрипции в реакции на засуху (Sakuma et al., 2006). Семь генов активировались в побегах при 50 кПа, но не при 50 кПа/NormOx, и пять из них были связаны с передачей сигнала (рис. 3С).

Давление 50 кПа, половину барометрического давления на уровне моря (около 101 кПа), можно считать границей умеренной и тяжелой гипобарии, так как естественный земной предел атмосферы для высших растений составляет не менее 50 кПа ( Пол и др., 2004; Ричардс и др., 2006). Парциальное давление кислорода 10,3 кПа при 50 кПа представляет собой умеренный гипоксический стресс, который не вызывает явных изменений в вегетативном росте растений арабидопсиса в почве (Ramonell et al. , 2001). В настоящей работе сравнение между 50 кПа и 50 кПа/НормОкс позволяет различать реакции на гипобарию с гипоксией и без нее при умеренно низком давлении. Таким образом, даже несмотря на то, что давление 50 кПа связано со слабым гипоксическим стрессом, транскриптом воздействия 50 кПа и 50 кПа/NormOx не показал существенных различий по отношению к гипобарическому компоненту окружающей среды.Кроме того, было показано, что ответы растений на гипобарию с гипоксией или без нее регулируются тканеспецифическим образом.

Влияние возраста развития на транскрипционную реакцию на атмосферу 50 кПа

Возраст развития Arabidopsis оказал существенное влияние на профиль дифференциально экспрессируемых генов в ответ на атмосферу 50 кПа и 50 кПа/NormOx. Корневые транскриптомы 5-дневных проростков Arabidopsis показали заметно отличающиеся паттерны экспрессии, чем транскриптомы 10-дневных корней в тех же условиях (рис. 4).Был 221 дифференциально экспрессированный ген по крайней мере в одном из этих двух условий в корнях растений 5 или 10 d, которые впоследствии были определены как ассоциированные с атмосферой 50 кПа гены корней 5/10 d (фиг. 4A). Среди них идентифицировано 103 гена 5d корней и 129 генов 10d корней. Только 10 генов координировано экспрессировались в корнях 5 d и 10 d при 50 кПа и только один ген при обработке 50 кПа/NormOx (рис. 4B). Сгруппированные гены с дифференциальной экспрессией были перечислены в таблице S2, и были показаны термины GO для каждой клады.В ответ на 50 кПа растения 5 дней имели более экспрессированные гены, связанные с изменениями метаболизма липидов, в то время как растения 10 дней демонстрировали более сильную реакцию на абиотический стресс. У них были общие типичные гены, чувствительные к гипоксии, включая PDC1, AHB1 и PCO1. Что касается реакции на 50 кПа/NormOx, только один ген, двунаправленный транспортер сахара SWEET11 (AT3G48740), был репрессирован как у 5-, так и у 10-дневных растений. Другие гены с дифференциальной экспрессией для 50 кПа/нормОх в основном были связаны с метаболическим процессом, но ни один из них не был общим для двух разных возрастов.Для дальнейшего сравнения зависимых от возраста реакций на 50 кПа и 50 кПа/NormOx были изучены 103 и 129 генов, связанных с атмосферой 50 кПа, идентифицированных в корнях 5 или 10 дней, чтобы показать различия в экспрессии между реакциями на 50 кПа и 50 кПа. кПа/нормОкс. Среди них 37 генов демонстрировали более чем 1,8-кратную разницу в экспрессии между реакциями на 50 кПа и 50 кПа/NormOx, в том числе 23 гена только у 5-дневных растений, 5 генов только у 10-дневных растений и 9 генов у обоих возрастов (рис. 4C). ). Гены гипоксии и восприимчивости к ранам, общие для 5- и 10-дневных растений, составляли независимую от возраста разницу между реакциями на 50 кПа и 50 кПа/нормОкс.Корни 5d использовали больше генов, связанных с липидным, сахарным и водным метаболизмом, в ответ на 50 кПа, но не 50 кПа/NormOx. Белок, контролирующий плотность и развитие устьиц, фактор формирования эпидермального паттерна 2 (EPF2) (AT1G34245), который повысит эффективность использования воды (Engineer et al., 2014; Franks et al., 2015), и линкерный белок клеточной стенки-плазматическая мембрана (CWLP) (AT3G22120), которые могли способствовать защите от содержания воды (Stein et al., 2011), активировались только в ответ на давление 50 кПа. Интересно, что большинство этих генов не реагировали ни на 50 кПа, ни на 50 кПа/NormOx у 10-дневных растений, что свидетельствует о том, что гипобария запускает различные ответные пути в разных возрастных группах растений.

Рисунок 4. Дифференциально экспрессируемые гены в ответ на 50 кПа и 50 кПа/NormOx в корнях 10- и 5-дневных растений. (A) Тепловая карта 221 дифференциально экспрессируемого гена со статистической значимостью ( p < 0,01) по крайней мере в 2 раза по крайней мере в одном из ответов на 50 кПа и 50 кПа/NormOx (50 кПа/pO 2 = 21 кПа) в корнях растений 10 или 5 дней. Закрашенные цвета представляют кратное изменение Log2. (B) Диаграмма Венна, показывающая перекрытие значительно измененных генов (кратность изменения Log2 > 1, p < 0.01) между реакцией на 50 кПа и 50 кПа/НормОх в корнях 10- и 5-суточных растений. C Перечислены гены с разницей более чем в 1,8 раза.

Сравнение транскрипционных ответов на гипобарию и гипоксию при атмосферном давлении 25 кПа

Более жесткая гипобарическая среда 25 кПа использовалась для дальнейшего анализа вклада кислорода в транскрипционную реакцию 10 дней Arabidopsis на пониженное атмосферное давление (рис. 5).Парциальное давление кислорода при 25 кПа составляет 5 кПа, концентрация кислорода, которая, как известно, вызывает у растений сильную реакцию на гипоксический стресс (Van Dongen et al., 2009; Mustroph et al., 2010). Чтобы лучше проанализировать гипобарический стресс в 25 кПа, были использованы два дополнительных условия: общее давление газа в 25 кПа с парциальным давлением дополнительного кислорода в 21 кПа (определяемое как 25 кПа/НормОх) и гипоксия, содержащая общее давление газа в 97 кПа с парциальное давление кислорода в 5 кПа (определяется как 97 кПа/HypOx).Матричный анализ показал, что существует 372 дифференциально экспрессируемых гена по крайней мере в одном состоянии 25 кПа, 25 кПа/NormOx или 97 кПа/HypOx в корнях или побегах, которые поэтому были определены как гены, связанные с атмосферой 25 кПа, у 10-дневных растений (рис. 5А). Эти гены были сгруппированы, и термины GO каждой группы были перечислены в таблице S3. В целом разница между реакцией на 25 кПа и 25 кПа/НормОх была больше, чем на 25 кПа и 97 кПа/ГипОх, что указывает на то, что гипоксический стресс играет большую роль при сильном низком атмосферном давлении. Подобно 50 кПа, большинство из этих 372 генов демонстрировали разные модели экспрессии в корнях и побегах. В корнях 256, 17 и 167 генов были значительно изменены при 25 кПа, 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx соответственно (рис. 5B). Только один ген, LBD41 (белок 41, содержащий домен LOB) (AT3G02550), был значительно изменен в трех ответах, тогда как его экспрессия повышалась при 25 кПа и 97 кПа/HypOx, но подавлялась при 25 кПа/NormOx. Сообщалось, что LBD41 является геном, чувствительным к гипоксии и нематодам, паразитирующим на растениях, в Arabidopsis (Fuller et al., 2007; Ликаузи и др., 2011b). В ответ на 25 кПа гены, связанные с фотосинтезом и энергетическим метаболизмом, индуцировались в дополнение к генам, чувствительным к стрессу, общим для ответа на 97 кПа/HypOx (таблица S3). В побегах 55, 1 и 31 ген были значительно изменены при 25 кПа, 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx соответственно (рис. 5B). Гены, активность которых повышается при 25 кПа, также были в значительной степени вовлечены в абиотический стресс и защитные реакции, такие как ген алленоксидциклазы 1, связанный с высыханием (AT3G25760). Побеги могут быть менее чувствительны к снижению атмосферного давления до тех пор, пока уровень кислорода будет в норме, поскольку 25 кПа/НормОкс при нормоксии почти не активируют изменения экспрессии генов в побегах. Один ген, индуцируемый 25 кПа/NormOx в побегах, кодировал белок семейства MYB фактора R2R3, MYB44 (AT5G67300), который был идентифицирован как положительный регулятор солевого, окислительного и врожденного иммунных ответов, а также как отрицательный регулятор передачи сигналов ABA и ранения. (Jaradat et al., 2013; Shim and Choi, 2013; Persak and Pitzschke, 2014).Отсутствие других генов, демонстрирующих измененную экспрессию более чем в 2 раза в ответ на 25 кПа/NormOx, может быть связано с силой активации транскрипции и/или моментом времени, выбранным для взятия образца ткани. Транскрипционные ответы растений были менее чувствительны к гипобарии без гипоксии как при умеренном, так и при сильном низком уровне атмосферного давления, особенно для побегов. Как для корней, так и для побегов гены, чувствительные к гипоксии, и несколько генов, не связанных с гипоксией, в реакции на 25 кПа не реагировали на 25 кПа/NormOx, что указывало на то, что добавление кислорода восстанавливало изменения, вызванные гипоксией, а также некоторые другие эффекты, возникающие при гипобарии. (25 кПа).

Рис. 5. Дифференциально экспрессируемые гены в ответ на 25 кПа, 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx в корнях и побегах 10-дневных растений. (A) Тепловая карта 372 дифференциально экспрессируемых генов со статистической значимостью ( p < 0,01) по крайней мере в 2 раза по крайней мере в одном из ответов на 25 кПа, 25 кПа/NormOx (25 кПа/pO 2 = 21 кПа) и 97 кПа/HypOx (97 кПа/pO 2 = 5 кПа) в корнях или побегах. Закрашенные цвета представляют кратное изменение Log2. (B) Диаграмма Венна, показывающая перекрытие значительно измененных генов (кратность изменения Log2 >1, p <0,01) между реакцией на 25 кПа, 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx в корнях и побегах. (C) Ассоциированные с атмосферой 25 кПа гены 10-дневных растений с наибольшей разницей в уровне экспрессии между реакциями на 25 кПа и 25 кПа/NormOx, а также реакциями на 25 кПа и 97 кПа/HypOx. Перечислены гены, различающиеся более чем в 1,8 раза по корням и побегам. Эти гены были классифицированы как «усиленные», «подавленные» и «промежуточные» в соответствии с разницей в экспрессии.

Подобно 50 кПа и 50 кПа/NormOx, различия в характере транскрипции между ответами на 25 кПа и 25 кПа/NormOx, а также 25 кПа и 97 кПа/HypOx необходимо уточнять путем прямого сравнения. Среди 372 генов, связанных с атмосферой 25 кПа, идентифицированных на рисунке 5А, 271 ген был в корнях и 56 генов в побегах, которые значительно изменились по крайней мере в одном из генов 25 кПа и 25 кПа/NormOx, а также 298 генов в корнях и 74 гена в побегах. изменился по крайней мере в одном из 25 кПа или 97 кПа/HypOx.Всего 93 гена между 25 кПа и 25 кПа/NormOx и 5 генов между 25 кПа и 97 кПа/HypOx показали более чем 1,8-кратное изменение экспрессии в корнях, а 44 гена между 25 кПа и 25 кПа/NormOx и 11 генов от 25 кПа до 97 кПа/HypOx, обнаруженные с теми же критериями в побегах (таблица S3). Эти гены представляли дифференциальную реакцию на «гипобарию вместе с гипоксией» (25 кПа) и «гипобарию без нормоксии» (25 кПа/NormOx) или «гипоксию» (97 кПа/HypOx). Для сильно низкого уровня атмосферного давления (25 кПа), при котором гипоксический стресс был сильным, разница между реакциями на 25 кПа и 97 кПа/HypOx была довольно небольшой как у корней, так и у побегов.Большинство генов, дифференциально экспрессируемых между ответами на 25 кПа и 25 кПа/NormOx, не показали разницы между ответами на 25 кПа и 97 кПа/HypOx. Однако большинство генов, дифференциально экспрессируемых между 25 кПа и 97 кПа/HypOx, также значительно изменялись между 25 кПа и 25 кПа/NormOx, что свидетельствует о том, что большая часть гипобарических реакций была вызвана гипоксией, а не общим давлением газа, при этом уровне кислорода. . Тем не менее, 4 гена в корнях и 9 генов в побегах одновременно показали больше, чем 1.8-кратная разница в экспрессии между ответами на 25 кПа и 25 кПа/NormOx, а также ответами на 25 кПа и 97 кПа/HypOx (рис. 5C). Эти 13 генов были классифицированы как «усиленные» (с более высоким уровнем экспрессии в 25 кПа, чем при 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx), «репрессированные» (с более низким уровнем экспрессии в 25 кПа, чем при 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx) и «Промежуточный» (с промежуточным уровнем экспрессии в 25 кПа между уровнем 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx). Для «расширенной» группы был 1 ген в корнях и 5 генов в побегах (рис. 5C).«Усиленный» корневой ген CWLP также индуцировался давлением 50 кПа у 5-дневных растений, который участвовал в метаболизме воды и липидов (Stein et al., 2011). Два «улучшенных» гена побегов также принадлежали к семейству белков-переносчиков липидов. Был один ген в «репрессированной» группе в корнях и ни одного в побегах, а корневой ген FSD1 (AT4G25100) мог индуцироваться окислительным стрессом (Vanhoudt et al., 2010). Между тем, 2 гена в корнях и 4 гена в побегах находились в «промежуточной» группе, и все они демонстрировали высокую экспрессию в ответ на 97 кПа/HypOx и низкую в ответ на 25 кПа/NormOx, что свидетельствует об отрицательной регуляции этих генов более низким уровнем экспрессии. общее давление газа.Вполне вероятно, что эти гены, по-разному реагирующие на гипобарию и гипоксию, могут играть роль в обеспечении устойчивости растений к среде с низким содержанием кислорода. Например, в идентичных условиях дефицита кислорода растения могут демонстрировать более устойчивый рост в гипобарической среде, чем при полном атмосферном давлении (He et al. , 2007), что означает, что воздействие комбинированной среды вызывает адаптивные стратегии, позволяющие лучше справляться с пониженной доступностью. кислорода.

Обогащение путей дифференцированно экспрессируемых генов по отношению к атмосфере 50 и 25 кПа

После идентификации дифференциально экспрессируемых генов мы попытались изучить метаболические пути, участвующие в реакциях на атмосферное давление 50 и 25 кПа.Пути KEGG значительного обогащения с поправкой Бенджамини p <0,05 были обнаружены с помощью инструмента DAVID с использованием дифференциально экспрессируемых генов в каждой обработке (таблица 3). Интересно, что при 50 кПа или 50 кПа/НормОх ни в корнях, ни в побегах не наблюдалось значимого пути, что отличалось от результатов анализа GO. Дифференциально экспрессируемые гены, картированные в терминах GO, не могут существенно обогащать известные пути, что указывает на то, что растения могут обладать различными стратегиями преодоления гипобарии по сравнению с другими распространенными абиотическими стрессами. Для условий, связанных с 25 кПа, гены 25 кПа/NormOx также не показали значительного обогащения путей. Когда была включена гипоксия, обогащение пути наблюдалось для 25 кПа и 97 кПа/HypOx, а картированные гены были перечислены в таблице S4. Хотя было гораздо больше генов, чувствительных к 25 кПа, меньше путей было идентифицировано для генов 25 кПа по сравнению с 97 кПа/HypOx как в корнях, так и в побегах. Было обнаружено 15,4% дифференциально экспрессируемых генов 25 кПа в корнях, сопоставленных с «метаболическими путями», и не было обнаружено ни одного специфического пути.Для генов 97 кПа/HypOx 5,4, 19,3 и 12,7% были картированы на «Гликолиз/Глюконеогенез», «Пути метаболизма» и «Биосинтез вторичных метаболитов» в корнях. Нарушенный гликолиз является одним из типичных метаболических изменений, связанных с гипоксией (Liu et al., 2005). В побегах 7,3% генов 25 кПа были сопоставлены с «метаболизмом альфа-линоленовой кислоты». Уровень альфа-линоленовой кислоты связан с солью, засухой и гипоксией (Zhang et al. , 2012; Klinkenberg et al., 2014). По сравнению с ранее описанными дифференциально экспрессируемыми генами в 10 кПа (Paul et al., 2004), меньше генов, реагирующих на засуху, было идентифицировано при 50 кПа и 25 кПа. Отсутствие основных генов, реагирующих на засуху, таких как COR15A и RD29a, может быть связано с более слабой степенью тяжести гипобарического стресса. Здесь значительно обогащенный метаболический путь предполагал умеренную потерю воды или реакцию высыхания при 25 кПа. Для 97 кПа/HypOx 38,7, 12,9, 29 и 9,7% чувствительных генов были сопоставлены с «метаболическими путями», «метаболизмом цистеина и метионина», «биосинтезом вторичных метаболитов» и «метаболизмом альфа-линоленовой кислоты» соответственно.В целом, 97 кПа/HypOx вызывает некоторые типичные изменения, связанные с гипоксией, тогда как ответы на гипобарию с гипоксией или без нее включают большую долю неизвестных генов, а также генов с известными функциями, но не могут быть сопоставлены с известными путями, что предполагает новизну уникальные инструменты, используемые растениями для выживания в условиях, вышедших из эволюционного опыта.

Таблица 3. Путь KEGG. Обогащение дифференциально экспрессируемых генов в 10-дневных растениях (с поправкой Бенджамини p < 0.05) .

Регулировка содержания кислорода в космических полетах

Способность смягчить воздействие атмосфер, измененных по сравнению с «нормальной землей», имеет решающее значение для исследовательской миссии по выведению биологии за пределы планеты, но понимание того, как растения анализируют компоненты своей среды, чтобы физиологически адаптироваться к стрессу, имеет решающее значение для всех сценариев выращивания растений. При анализе реакций на гипобарию и гипоксию органоспецифические и зависящие от возраста паттерны транскрипции предполагают, что растения используют адаптивные стратегии, связанные с уникальными потребностями конкретной ткани, и что эти потребности меняются по мере развития растения.Примечательно, что непрерывный свет, соответствующий оборудованию Международной космической станции (МКС), использовался в нашем экспериментальном процессе, включая прорастание растений, рост и все виды обработки. Сообщалось, что световой сигнал может влиять на гипоксическую реакцию, особенно на тканезависимую индукцию генов (Van Veen et al., 2016). Низкий уровень кислорода способствует накоплению разнообразных метаболитов в корнях и побегах, а также в растениях, обработанных различными уровнями (5–10 кПа или ~ 0 кПа) или типами (погружение, затопление или аргоновая обработка) гипоксии (Miyashita and Good, 2008; Мустроф и др., 2014). В соответствии с предыдущим исследованием реакции на гипоксию (Mustroph et al., 2014), 97 кПа/HypOx (97 кПа/pO 2 = 5 кПа) сильно индуцировали гены метаболизма этанола, включая ADh2 (AT1G77120) и PDC2 (AT5G54960), а также аланин-ассоциированный ген ALAAT1 (AT1G17290) в корнях, но не в побегах. Однако в недавнем исследовании большинство ранее определенных основных генов гипоксии (Mustroph et al., 2009) индуцировались органонезависимым образом при затоплении, когда растения были погружены в воду на ранней стадии фотопериода (Van Veen et al., 2016), в то время как в наших настоящих данных 34 из 51 основного гена были связаны с атмосферой 25 кПа, и только 9 генов показали аналогичную индукцию при 97 кПа/HypOx в корнях и побегах (таблица S3). Это предполагает, что условия роста с постоянным светом, начавшиеся с момента прорастания, могут изменить органоспецифическую регуляцию генов гипоксии по сравнению с другими условиями фотопериода. Учитывая ограниченность установки в космическом полете, необходимо будет провести соответствующие исследования реакции растений на кислородные изменения с учетом различных световых условий роста.

Кислородные добавки позволили по-новому взглянуть на транскриптомную реакцию растений в условиях низкого атмосферного давления с отрегулированным парциальным давлением O 2 , что использовалось в пилотируемых космических полетах в прошлом и может быть использовано в будущем. Когда кислород добавляется как в умеренных, так и в тяжелых гипобарических условиях, он сводит к минимуму транскрипционные реакции, вызванные низким атмосферным давлением, что подразумевает снижение общей стрессовой нагрузки на растение.По сравнению с гипобарией без гипоксии при 50 и 25 кПа 40 генов в корнях и 3 гена в побегах были значительно изменены по крайней мере в одном из условий 50 и 25 кПа/NormOx (рис. S1). Нормоксические условия с разным общим давлением газа привели к сходным тенденциям транскрипции этих генов как в корнях, так и в побегах, что подтверждает вывод из сравнения 50 кПа против 50 кПа/НормаОх и 25 кПа против 25 кПа/НормаОх о том, что растения не настолько чувствителен к гипобарии с номоксией по сравнению с гипобарией с гипоксией.Однако, в то время как повышение концентрации кислорода в гипобарической среде опосредует стресс у растений, представленные здесь данные свидетельствуют о том, что воздействие на растения по крайней мере мягких гипобарических условий также может способствовать опосредованию стресса растений в среде с низким содержанием кислорода. Интересно, что хотя важность кислорода при гипобарическом стрессе человека, таком как высотный отек легких, свойственный альпинистам-экстремалам, давно признается (Hackett and Roach, 1987), становится все более очевидным, что сочетание стрессов, связанных с гипобарическая среда вызывает сложные физиологические реакции и требует сложного посредничества (Bhagi et al. , 2014). Создание защищенного сельского хозяйства в экстремальных условиях — будь то на поверхности Марса, в исследовательских транспортных средствах или для наземных целей — потребует тщательного управления ресурсами in situ и инженерных соображений для оптимизации внутренней среды для здоровья и продуктивности растений. Например, более высокие перепады давления газа внутри и снаружи тепличных конструкций значительно увеличивают скорость утечки, и поэтому любое снижение внутреннего давления принесет инженерные преимущества.Кроме того, возможность снизить содержание определенных компонентов газовой смеси для выращивания растений позволит сократить транспортировку газов и увеличить полезную нагрузку. Однако, независимо от инженерных преимуществ, крайне важно, чтобы биологические последствия гипобарической среды были хорошо изучены, прежде чем принимать эту стратегию для исследования мест жизнеобеспечения.

Подтверждение данных массива с помощью qRT-PCR

Корректировка FDR p -значения в наших данных скрыла бы все дифференциально экспрессируемые гены в некоторых сравнениях, таких как ответы на 50 кПа. Значение p без коррекции помогло нам обнаружить дифференциально экспрессируемые гены. Два гена с p <0,01, но с FDR> 0,05 в матрицах использовали для оценки дифференциальной экспрессии с помощью qRT-PCR. AHB1 (AT2G16060) и PDC1 (AT4G33070) индуцировали в корнях при 50 кПа. Значения кратного изменения Log2 этих двух генов на основе контроля 97 кПа показаны на рисунке S2. Количественная оценка с помощью qRT-PCR показала, что AHB1 и PDC1 значительно активировались в корнях в ответ на 50 кПа, 25 кПа и 97 кПа/HypOx, что согласуется с результатами массива (рис. S2).Эти результаты подтверждают вывод о том, что корректировка FDR ограничивает идентификацию генов, значительно реагирующих на гипобарические условия, и что использование p <0,01 без коррекции может помочь выявить эти чувствительные гены.

Выводы

Представленные здесь данные показывают, что физиологическая адаптация растений к гипобарии, безусловно, более сложная, чем простая реакция на гипоксию. Основываясь на паттернах экспрессии генов при гипобарии с дополнительным кислородом, наиболее влиятельной особенностью гипобарии помимо гипоксии является водный стресс, по-видимому, связанный с общим снижением давления газа, который проявляется как имитирующие аспекты стресса засухи.Однако паттерны экспрессии генов также предполагают, что реакция растений на гипобарию более сложна, чем просто комбинация гипоксии и засушливого стресса. Паттерны экспрессии генов растений в нормоксической среде с низким давлением предполагают, что растения задействуют гены, связанные со сложным стимулом, который индуцирует новый метаболический паттерн, включающий множество неизвестных сигнальных компонентов, который отличается от эффектов, возникающих при воздействии гипоксии или засухи. Кроме того, эти данные показали, что молекулярные реакции органоспецифичны, поскольку корни и побеги обладают различными метаболическими стратегиями для адаптации к гипобарии.Взятые вместе, эти данные позволяют предположить, что, хотя стрессовую реакцию на новую среду гипобарии можно в значительной степени понимать как соответствующую реакцию на компоненты стресса гипоксии и потери воды, эти два компонента не полностью объясняют реакции на гипобарию. Вполне вероятно, что в долгосрочном сценарии, таком как гипобарическая теплица, большая часть метаболического стресса может быть смягчена просто путем подачи достаточного количества воды, чтобы компенсировать увеличение эвапотранспирации. Кроме того, отбор линий растений и генная инженерия также могут способствовать развитию растений, способных лучше развиваться в условиях продолжительной гипобарической среды.

Вклад авторов

AP и RF внесли равный вклад и несли ответственность за общий план эксперимента и проведение экспериментов. MZ провел анализ данных и возглавил разработку рукописи. JC, MR и MS подготовили растительные материалы и провели обработку при низком атмосферном давлении. AR провела статистический анализ массива данных. AZ участвовал в анализе данных и отвечал за архивирование данных в GEO. Доктор медицинских наук является директором Исследовательского центра систем контролируемой среды Университета Гвельфа и участвовал в разработке экспериментального проекта. Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят сотрудников Лаборатории космических растений UF, Центра биоинформатики UF ICBR и Исследовательского центра систем контролируемой среды Университета Гвельфа за их поддержку.Эта работа финансировалась за счет грантов NNX13AM46G и NNA04CC6 для RF и AP от NASA Space Life and Physical Sciences, управляемых через Космический центр Кеннеди.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2017.00528/full#supplementary-material

.

Рисунок S1. Дифференциально экспрессируемые гены в ответ на 50 кПа/NormOx (50 кПа/pO 2 = 21 кПа) и 25 кПа/NormOx (25 кПа/pO 2 = 21 кПа) в корнях и побегах 10 дней растения . Имеется 40 генов, демонстрирующих статистически значимую ( p < 0,01) дифференциальную экспрессию как минимум в 2 раза по крайней мере в одном из 50 кПа/НормаОх и 25 кПа/НормаОх в корнях и 3 генах в побегах. Тепловая карта была построена в соответствии с логарифмическим значением кратности изменения. Цвета заливки соответствуют рисунку 5А.

Рисунок S2. Подтверждение профилей экспрессии генов с помощью qRT-PCR . Уровни транскриптов AHB1 (AT2G16060) и PDC1 (AT4G33070) определяли с помощью количественной RT-PCR Taqman для образцов РНК из тех же 10 дней тканей корней, которые использовались для анализа микрочипов и дополнительных экспериментальных повторений.UBQ11 (AT4G05050) использовали в качестве внутреннего контроля. Было показано Log2-кратное изменение уровня экспрессии относительно контроля 97 кПа для каждого образца. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка ( n = 3). Цветные полосы представляют кратное изменение Log2 в данных микрочипа. Цвета заливки соответствуют рисунку 5A.

Таблица S1. Полный список дифференциально экспрессируемых генов в ответ на 50 кПа и 50 кПа/NormOx (50 кПа/pO 2 = 21 кПа) в корнях и побегах 10-дневных растений . Имеется 151 ген, которые являются значимыми ( p < 0.01) дифференциальная экспрессия по крайней мере в 2 раза по крайней мере в одном состоянии (включая реакцию на 50 кПа и 50 кПа/НормаОх в корнях или побегах) в 10-дневных растениях. Дифференциально экспрессируемые гены классифицируются в соответствии с логарифмическим значением кратности изменения, и термины GO биологического процесса перечислены для каждой клады генов.

Таблица S2. Полный список дифференциально экспрессируемых генов в ответ на 50 кПа и 50 кПа/NormOx (50 кПа/pO 2 = 21 кПа) в корнях 10- и 5-дневных растений .При сравнении 10- и 5-дневных растений 221 ген демонстрирует статистически значимую ( p < 0,01) дифференциальную экспрессию, по крайней мере, в 2 раза по крайней мере в одном состоянии (в ответ на 50 кПа и 50 кПа/НормОх в корнях 10 растений). г или 5 г растений). Дифференциально экспрессируемые гены классифицируются в соответствии с логарифмическим значением кратности изменения, и термины GO биологического процесса перечислены для каждой клады генов.

Таблица S3. Полный список генов с дифференциальной экспрессией в ответ на 25 кПа, 25 кПа/NormOx (25 кПа/pO 2 = 21 кПа) и 97 кПа/HypOx (97 кПа/pO 2 = 5 кПа) в корнях и побегах 10 d растений .Существует 372 гена, демонстрирующих статистически значимую ( p < 0,01) дифференциальную экспрессию как минимум в 2 раза по крайней мере в одном состоянии, включая реакцию на 25 кПа, 25 кПа/NormOx и 97 кПа/HypOx в корнях и побегах. Дифференциально экспрессируемые гены классифицируются в соответствии с кластером через логарифмическое значение кратности изменения, и термины GO биологического процесса перечислены для каждой клады генов. Среди них есть 93 гена, демонстрирующие дифференциальную экспрессию, по крайней мере, в 1,8 раза между реакциями на 25 кПа и 25 кПа/NormOx, и 5 генов по сравнению с 25 кПа и 97 кПа/HypOx в корнях. Для побегов имеется 44 и 11 генов по сравнению между 25 кПа и 25 кПа/NormOx и между 25 кПа и 97 кПа/HypOx соответственно. Что касается основных генов гипоксии, то 34 из них включены в 372 дифференциально экспрессируемых гена, связанных с атмосферой 25 кПа.

Таблица S4. Список генов в пути обогащения . Были перечислены дифференциально экспрессируемые гены, сопоставленные с путями KEGG в анализе обогащения ( с поправкой Бенджамини, p <0,05). Ответы включают 50 кПа, 50 кПа/НормОкс (50 кПа/рО 2 = 21 кПа), 25 кПа, 25 кПа/НормОх (25 кПа/рО 2 = 21 кПа) и 97 кПа/ГипОх (97 кПа). /pO 2 = 5 кПа) в корнях и побегах 10 d растений.

Ссылки

Андре М. и Массимино Д. (1992). Рост растений при пониженном давлении: эксперименты с пшеницей — технологические преимущества и ограничения. Доп. Космический Рез. 12, 97–106. дои: 10.1016/0273-1177(92)-P

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кори, К. А., Барта, Д. Дж., и Хеннингер, Д. Л. (1997). Фотосинтез и дыхание стебля пшеницы в условиях пониженного атмосферного давления и пониженного содержания кислорода. Доп.Космический Рез. 10, 1869–1877 гг. doi: 10.1016/S0273-1177(97)00854-5

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кори, К. А., Барта, Д. Дж., и Уилер, Р. М. (2002). К марсианскому сельскому хозяйству: реакция растений на гипобарию. Жизнеобеспечение. биосф. науч. 8, 103–114.

Реферат PubMed | Академия Google

Дежарден, А., Соколов, Л.Н., и Клечковский, Л.А. (1999). Уровни сахара/осмотика модулируют дифференциальную независимую от абсцизовой кислоты экспрессию двух генов сахарозосинтазы, чувствительных к стрессу, у арабидопсиса. Биохим. Дж. 344, 503–509. дои: 10.1042/0264-6021:3440503

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Дрю, MC (1997). Дефицит кислорода и корневой метаболизм: повреждение и акклиматизация в условиях гипоксии и аноксии. год. Преподобный Завод Физиол. Завод Мол. биол. 48, 223–250. doi: 10.1146/annurev.arplant.48.1.223

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ду З., Чжоу X., Линг Ю., Чжан З. и Су З.(2010). AgriGO: набор инструментов для анализа GO для сельскохозяйственного сообщества. Рез. нуклеиновых кислот. 38, W64–W70. дои: 10.1093/нар/gkq310

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Инженер, С. Б., Гассемиан, М., Андерсон, Дж. К., Пек, С. К., Ху, Х., и Шредер, Дж. И. (2014). Карбоангидразы, EPF2 и новая протеаза опосредуют CO2-контроль развития устьиц. Природа 513, 246–250. doi: 10.1038/nature13452

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ферл, Р.Дж., Шуергер А.С., Пол А.-Л., Герли В.Б., Кори К. и Баклин Р. (2002). Адаптация растений к низким атмосферным давлениям: потенциальные молекулярные реакции. Жизнеобеспечение. Биосф . науч. 8, 93–101.

Фрэнкс, П.Дж., В. Доэни-Адамс, Т., Бриттон-Харпер, З.Дж., и Грей, Дж.Е. (2015). Повышение эффективности водопользования непосредственно за счет генетических манипуляций с плотностью устьиц. Новый Фитол. 207, 188–195. doi: 10.1111/nph.13347

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Фуллер, В.Л., Лилли, С.Дж., Аткинсон, Х.Дж., и Урвин, П.Е. (2007). Дифференциальная экспрессия генов у арабидопсиса после заражения нематодами, паразитирующими на растениях, Meloidogyne incognita и Heterodera schachtii. Мол. Завод Патол. 8, 595–609. doi: 10.1111/j.1364-3703.2007.00416.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гиббс, Д. Дж., Ли, С. К., Иса, Н. М., Грамулия, С., Фукао, Т., Бассель, Г. В., и соавт. (2011). Гомеостатический ответ на гипоксию у растений регулируется путем правила N-конца. Природа 479, 415–418. doi: 10.1038/nature10534

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гото Э. , Араи Ю. и Омаса К. (2002). Рост и развитие высших растений в гипобарических условиях . Технический документ SAE 2002-01-2439. дои: 10.4271/2002-01-2439

Полнотекстовая перекрестная ссылка

Он, К., Дэвис, Ф. Т. младший, и Лейси, Р. Э. (2007). Разделение эффектов гипобарии и гипоксии на салат: рост и газообмен. Физиол. Растение. 131, 226–240. doi: 10.1111/j.1399-3054.2007.00946.x ​​

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хе, К., Дэвис, Ф. Т. мл., Лейси, Р. Э., Дрю, М. К., и Браун, Д. Л. (2003). Влияние гипобарических условий на выделение этилена и рост салата и пшеницы. J. Физиол растений. 160, 1341–1350. дои: 10.1078/0176-1617-01106

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хуанг, Д.В., Шерман, Б.Т., и Лемпицки, Р.А. (2009). Систематический и комплексный анализ больших списков генов с использованием ресурсов DAVID Bioinformatics Resources. Нац. протокол 4, 44–57. doi: 10.1038/nprot.2008.211

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ивабучи, К., и Курата, К. (2003). Краткосрочные и долгосрочные эффекты низкого общего давления на скорость газообмена шпината. Доп. Космический Рез. 1, 241–244. doi: 10.1016/S0273-1177(02)00743-3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Джарадат, М.Р., Феуртадо, Дж. А., Хуанг, Д., Лу, Ю., и Катлер, А. Дж. (2013). Множественные роли фактора транскрипции AtMYBR1/AtMYB44 в передаче сигналов ABA, реакциях на стресс и старении листьев. BMC Растение Биол. 13:192. дои: 10.1186/1471-2229-13-192

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Клинкенберг Дж., Фаист Х., Саупе С., Ламбертц С., Кришке М., Стингл Н. и др. (2014). Две десатуразы жирных кислот, STEAROYL-ACYL CARRIER PROTEIN Δ9-DESATURASE6 и FATTY ACID DESATURASE3, участвуют в передаче сигналов стресса от засухи и гипоксии у корончатых галлов арабидопсиса. Завод Физиол. 164, 570–583. doi: 10.1104/стр.113.230326

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Licausi, F., Kosmacz, M., Weits, D.A., Giuntoli, B., Giorgi, F.M., Voesenek, L.A., et al. (2011а). Восприятие кислорода у растений опосредовано путем правила N-конца для дестабилизации белка. Природа 479, 419–422. doi: 10.1038/nature10536

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ликаузи, Ф., Weits, D.A., Pant, B.D., Scheible, W.R., Geigenberger, P., and Van Dongen, JT (2011b). Экспрессия генов, чувствительных к гипоксии, опосредована различными подмножествами транскрипционных факторов и микроРНК, которые определяются фактической доступностью кислорода. Новый Фитол. 190, 442–456. doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03451.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лю, Ф., Вантоай, Т., Мой, Л.П., Бок, Г., Линфорд, Л.Д., и Квакенбуш, Дж. (2005).Глобальное профилирование транскрипции дает всестороннее представление о реакции на гипоксию у арабидопсиса. Завод Физиол. 137, 1115–1129. doi: 10.1104/стр.104.055475

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мияшита Ю. и Гуд А. Г. (2008). Вклад ГАМК-шунта в индуцированное гипоксией накопление аланина в корнях Arabidopsis thaliana . Физиология клеток растений. 49, 92–102. doi: 10.1093/pcp/pcm171

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Масгрейв, М.E., Gerth, W.A., Scheld, H.W., и Strain, B.R. (1988). Рост и митохондриальное дыхание бобов мунг ( Phaseolus aureus Roxb.), проросших при низком давлении. Завод Физиол. 86, 19–22. doi: 10.1104/pp.86.1.19

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мустроф А., Бардинг Г. А. мл., Кайзер К. А., Ларив С. К. и Бейли-Серрес Дж. (2014). Характеристика различных реакций корней и побегов на стресс с низким содержанием кислорода у арабидопсиса с акцентом на первичный С- и N-метаболизм. Окружающая среда растительных клеток. 37, 2366–2380. doi: 10.1111/pce.12282

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мустроф, А., Ли, С. К., Оосуми, Т., Дзанетти, М. Э., Ян, Х., Ма, К., и др. (2010). Межкоролевское сравнение транскриптомных адаптаций к стрессу с низким содержанием кислорода выявляет консервативные и специфичные для растений реакции. Завод Физиол. 152, 1484–1500. doi: 10.1104/стр.109.151845

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мустроф, А., Zanetti, M.E., Jang, C.J.H., Holtan, H.E., Repetti, P.P., Galbraith, D.W., et al. (2009). Профилирование транслатомов дискретных клеточных популяций разрешает измененные клеточные приоритеты во время гипоксии у арабидопсиса. Проц. Натл. акад. науч. США 106, 18843–18848. doi: 10.1073/pnas.0

1106

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Пол, А.-Л., Догерти, С.Дж. , Бин, Э.А., Чепмен, Д.К., Норвуд, К.Л., и Ферл, Р.Дж. (2001). Паттерны экспрессии трансгена указывают на то, что космический полет влияет на восприятие и передачу сигнала стресса у арабидопсиса. Завод Физиол. 126, 613–621. doi: 10.1104/стр.126.2.613

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Пол, А.-Л., Шуергер, А.С., Попп, М.П., ​​Ричардс, Дж.Т., Манак, М.С., и Ферл, Р.Дж. (2004). Гипобарическая биология: экспрессия генов арабидопсиса при низком атмосферном давлении. Завод Физиол. 134, 215–223. doi: 10.1104/стр.103.032607

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Персак Х. и Питчке А.(2014). Доминантная репрессия фактором транскрипции Arabidopsis MYB44 вызывает окислительное повреждение и гиперчувствительность к абиотическому стрессу. Междунар. Дж. Мол. науч. 15, 2517–2537. дои: 10.3390/ijms15022517

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ramonell, K. M., Kuang, A., Porterfield, D.M., Crispi, M.L., Xiao, Y., McClure, G., et al. (2001). Влияние атмосферного кислорода на структуру листа и отложение крахмала у Arabidopsis thaliana . Окружающая среда растительных клеток. 24, 419–428. doi: 10.1046/j.1365-3040.2001.00691.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ричардс, Дж. Т., Кори, К. А., Пол, А.-Л., Ферл, Р. Дж., Уилер, Р. М., и Шургер, А. С. (2006). Воздействие Arabidopsis thaliana в гипобарическую среду: последствия для биорегенеративных систем жизнеобеспечения низкого давления для исследовательских миссий человека и терраформирования на Марсе. Астробиология 6, 851–866.doi: 10.1089/ast.2006.6.851

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ритчи, М.Е., Фипсон, Б., Ву, Д., Ху, Ю., Лоу, К.В., Ши, В., и др. (2015). Limma обеспечивает анализ дифференциальной экспрессии для секвенирования РНК и исследований микрочипов. Рез. нуклеиновых кислот. 43:e47. doi: 10.1093/nar/gkv007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Rule, D.E., и Staby, G.L. (1981). Выращивание рассады томатов при субатмосферном давлении. Хортик. науч. 16, 331–332.

Академия Google

Сакума Ю., Маруяма К., Осакабе Ю., Цинь Ф., Секи М., Шинозаки К. и др. (2006). Функциональный анализ транскрипционного фактора арабидопсиса DREB2A, участвующего в экспрессии генов, реагирующих на засуху. Растительная клетка 18, 1292–1309. doi: 10.1105/tpc.105.035881

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Штейн Х., Хониг А., Миллер Г., Эрстер О., Эйленберг Х., Csonka, L.N., et al. (2011). Повышение уровней свободного пролина и белков, богатых пролином, путем одновременного воздействия на биосинтез и деградацию пролина в растениях. Растениевод. 181, 140–150. doi: 10.1016/j.plantsci.2011.04.013

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тан Ю. , Гао Ф., Го С. и Ли Ф. (2015). Морфология, физиология и питательные качества салата, выращенного в условиях гипобарии и гипоксии. Акта Астронавт. 112, 29–36.doi: 10.1016/j.actaastro.2015.03.005

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван Донген, Дж. Т., Фролих, А., Рамирес-Агилар, С. Дж., Шауэр, Н., Ферни, А. Р., Эрбан, А., и соавт. (2009). Расшифровка и профилирование метаболитов адаптивной реакции на умеренное снижение концентрации кислорода в корнях растений арабидопсиса. Энн. Бот. 103, 269–280. doi: 10.1093/aob/mcn126

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ванхудт, Н., Vandenhove, H., Horemans, N., Wannijn, J., Bujanic, A., Vangronsveld, J., et al. (2010). Изучение реакций, связанных с окислительным стрессом, вызванных у Arabidopsis thaliana после смешанного воздействия урана и кадмия. Завод Физиол. Биохим. 48, 879–886. doi: 10.1016/j.plaphy.2010.08.005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван Вин, Х. , Вашишт, Д., Акман, М., Гирке, Т., Мустроф, А., Рейнен, Э., и соавт. (2016). Транскриптомы восьми образцов Arabidopsis thaliana показывают консервативную, генотипическую и органоспецифическую реакцию на стресс от затопления. Завод Физиол. 172, 668–689. doi: 10.1104/pp.16.00472

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжан Л., Ли К., Шен Дж., Сюэ Дж. и Хань Ю. (2012). Регуляторные сети транскрипции в ответ на солевой и засушливый стресс у Arabidopsis thaliana . J. Med. Растения Рез. 6, 950–958. doi: 10.5897/JMPR11.240

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжоу, В., Карчер, Д., и Бок, Р. (2014).Идентификация ферментов для редактирования аденозина в инозин и открытие редактирования цитидина в уридин в кодируемых ядром транспортных РНК арабидопсиса. Завод Физиол. 166, 1985–1997 гг. doi: 10.1104/стр.114.250498

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Как атмосферное давление влияет на сон?

Хорошо выспаться не всегда легко. Есть много факторов, которые могут повлиять на вашу способность засыпать и спать. Некоторые из них вы можете контролировать, например, потребление кофеина или время, когда вы тренируетесь в конце дня.Однако другие факторы находятся вне вашего контроля. Одним из таких факторов является погода и, в частности, атмосферное давление. С разной погодой приходит разный уровень давления в атмосфере Земли, и, как ни странно, это может повлиять на наши шансы на хороший ночной отдых. Здесь мы более подробно исследуем барометрическое давление и объясним его влияние на сон.

Что такое барометрическое давление?

Барометрическое давление, также известное как атмосферное давление, представляет собой давление, создаваемое весом воздуха над нами.

Воздух над нами содержится в атмосфере Земли. Хотя воздух, как правило, легкий, его много, и гравитация немного притягивает молекулы воздуха вниз. Из-за этого давление больше ближе к поверхности Земли. Фактически, 75% массы атмосферы создают толстый слой не более 10,8 км над поверхностью Земли.

В среднем это давление составляет 101 325 паскалей (Па), что соответствует 14,696 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Хотя эти цифры являются точными в среднем, барометрическое давление изменчиво, и на него могут влиять многие факторы.Погода является одним из ключевых факторов, влияющих на изменение атмосферного давления; в дождливые дни он обычно ниже, чем в солнечные дни. Барометрическое давление также может зависеть от высоты над уровнем моря; чем выше высота, тем ниже давление. Проще говоря, это потому, что над вами меньше воздуха.

Влияние барометрического давления на сон

Низкое атмосферное давление часто связано с холодной и ненастной погодой. Сами грозы могут повлиять на сон, так как вспышки молнии и раскаты грома громкие и могут вас разбудить.Но даже без шторма низкое барометрическое давление влияет на ваше тело, что затрудняет сон. Например, холодная погода, вызванная низким давлением, может усугубить артрит, из-за чего вам будет трудно устроиться поудобнее перед сном.

Низкое атмосферное давление на больших высотах также приводит к снижению насыщения кислородом. Хотя эффект от этого не такой резкий, как изменение высоты, он все же может вызвать сонливость. Но то, что вы сонный, не означает, что вы будете спать легче.Это потому, что с меньшим количеством кислорода нам труднее дышать. Поток воздуха важен для засыпания, поэтому низкое атмосферное давление может повлиять на вашу способность заснуть.

Усталость при низком барометрическом давлении

Низкое атмосферное давление также может вызывать усталость. Это происходит по нескольким причинам.

Во-первых, низкое атмосферное давление является синонимом низкого уровня освещенности. Этот низкий уровень естественного света может привести к тому, что наш организм вырабатывает больше мелатонина.Этот дополнительный мелатонин может вызвать сонливость в течение дня. Вот что Верло сказал по этому поводу:

«Во многом это связано с ультрафиолетовым (УФ) светом или его отсутствием. Как и большинству живых существ, людям для жизни необходим солнечный свет. Солнечный свет, состоящий из лучей UVA и UVB, увеличивает выработку серотонина. Серотонин — это гормон, который заставляет нас чувствовать себя счастливыми, поэтому чувствовать себя немного подавленным в пасмурные дни — это нормально.

Кроме того, тусклый свет побуждает шишковидную железу вырабатывать мелатонин, гормон, регулирующий циркадные ритмы.Условия низкой освещенности, связанные с дождливой погодой, могут привести к всплеску мелатонина, вызывая сонливость.

Еще одна причина чувства усталости или подавленности в дождливую погоду — это влияние атмосферного давления. Более низкое атмосферное давление, которое обычно сопровождает штормовую погоду, снижает количество доступного кислорода в воздухе. Сонливость — один из первых признаков нехватки кислорода».

Связано: Мелатонин и сон

Кроме того, разница давлений влияет на баланс давления между вашим телом и атмосферой. Из-за более низкого давления вне тела и более высокого давления в теле, особенно в носовых пазухах, вы можете чувствовать синусовые головные боли и мышечные боли. Изменение барометрического давления также может снизить артериальное давление, что может привести к головокружению.

Если у вас есть проблемы с уровнем сахара в крови, низкое барометрическое давление может сделать это еще сложнее. Во время периодов низкого давления плотность вашей крови увеличивается, что затрудняет контроль уровня сахара в крови. Несмотря на чувство усталости и сонливости, все это мешает заснуть.В крайних случаях бури и низкое давление могут вызвать даже бессонницу.

Как лучше спать при низком атмосферном давлении

Возможно, вы не в состоянии изменить погоду, но есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы лучше спать при низком атмосферном давлении:

1. Примите тот факт, что погода находится вне вашего контроля

Простое признание того, что сон может быть затруднен из-за погоды, может творить чудеса для улучшения вашего отдыха. Это снимает напряжение и позволяет расслабиться.

2. Подвергнуться воздействию дневного света

Даже если на небе пасмурно, пребывание при естественном освещении может помочь вашему организму вырабатывать нужные гормоны в нужное время, сохраняя ваш циркадный ритм в гармонии.

3. Будьте активны

Небольшая активность поможет вам уснуть ночью. Это поможет избавиться от сонливости, что в свою очередь облегчит сон ночью.

Подробнее: 10 способов лучше спать ночью

Связанный:
Комнатные растения, которые помогут вам лучше спать
Как улучшить ночной сон — инфографика
Натуральные средства для сна со всего мира

Влияет ли погода на ваш сон? Дайте нам знать, как вы справляетесь с этим в комментариях ниже!

Экологический монитор | Что такое Барометрическое давление?

Барометрическое давление – это вес вышележащего воздуха, дающего землю. Его также называют давлением воздуха. Низкое барометрическое давление означает, что вышележащий воздух поднимается, тогда как высокое давление означает, что вышележащий воздух опускается.

Почему барометрическое давление важно?

Барометрическое давление оказывает важное влияние на химический состав воды и погодные условия.

Влияет на количество газа, которое может раствориться в воде. Больше газа, такого как кислород, может растворяться в воде при более высоком давлении по сравнению с более низким давлением воздуха. Например, на уровне моря в воде растворено больше кислорода, чем на больших высотах.

Давление вышележащего воздуха переводит больше газа в раствор. По мере снижения вышележащего давления из раствора выделяется газ. Типичный пример этого — когда кто-то открывает газированный напиток.

Высокое атмосферное давление поддерживает солнечные, ясные и благоприятные погодные условия, а более низкие уровни способствуют дождливым и облачным погодным условиям.

Этот атмосферный параметр сотни лет использовался для прогнозирования погодных условий. Различия в барометрическом давлении над крупными внутренними озерами могут вызывать сейши, которые влияют на уровень воды в озере и прилегающих эстуариях.

Как измеряется атмосферное давление?

Атмосферное давление обычно указывается в дюймах ртутного столба или миллибарах. 1 дюйм ртутного столба равен примерно 33,9 миллибара,

Дюйм ртутного столба — это традиционный способ измерения атмосферного давления. Повышенное атмосферное давление поднимает столбик ртути выше в барометре. Миллибары являются более прямой мерой барометрического давления и являются единицами, используемыми в SWMP.

Технология барометрического давления

Традиционно барометр использовался для измерения барометрического давления.SWMP использует более современное и точное устройство, называемое емкостным датчиком давления.

Барометр был впервые изобретен в 1644 году. Он состоит из стеклянной трубки, закрытой с одного конца и открытой с другого. Трубка стоит вертикально, а ее открытый конец находится в луже ртути. Изменения давления изменят уровень ртути в трубке. Повышенное давление воздуха выталкивает ртуть выше в трубку, тогда как пониженное давление воздуха позволяет ртути в трубке опускаться.

Атмосфера

  • Проще говоря, атмосфера — это воздушная оболочка, окружающая Землю
  • Стандартная атмосфера была определена, чтобы обеспечить общий знаменатель для атмосферных значений
    • Это позволяет нам работать со средними значениями температуры, давления и плотности по отношению к нам (высота над средним уровнем моря)
  • Погода вызвана солнцем и неравномерным нагревом земной поверхности
    • На самом деле погода является прямым результатом вращения Земли
    • Если бы Земля перестала вращаться, не было бы погоды
  • Неравномерный нагрев создает температурный дисбаланс между полюсами
  • Атмосферные газы
  • Атмосфера – это воздушная оболочка, окружающая Землю и покоящаяся на ее поверхности.
    • Это такая же часть Земли, как моря или суша, но воздух отличается от суши и воды тем, что представляет собой смесь газов
    • Он имеет массу, вес и неопределенную форму, которые находятся в движении
  • Атмосфера состоит из 78 процентов азота, 21 процента кислорода и 1 процента других газов, таких как аргон или гелий.
    • Более тяжелые элементы, такие как кислород, оседают на поверхность Земли, а более легкие поднимаются на большую высоту
    • Процент этих газов остается относительно постоянным на всех уровнях атмосферы
    • Однако «поглотитель» более тяжелых элементов способствует давлению
  • Когда большинство людей слышат слово «жидкость», они обычно думают о жидкости, однако газы, как и воздух, также являются жидкостями
  • Жидкости обычно не сопротивляются деформации при приложении даже минимального напряжения или сопротивляются ей лишь незначительно.
    • Мы называем эту вязкость с небольшим сопротивлением
  • Жидкости также обладают способностью течь
    • Так же, как жидкость течет и заполняет контейнер, воздух расширяется, чтобы заполнить доступный объем контейнера
  • Понимание жидких свойств воздуха необходимо для понимания принципов полета
    • Вязкость — это свойство жидкости, которое заставляет ее сопротивляться течению
    • То, как отдельные молекулы жидкости склонны прилипать друг к другу, определяет, насколько жидкость сопротивляется потоку
      • Жидкости с высокой вязкостью «густые» и сопротивляются течению
      • Жидкости с низкой вязкостью «жидкие» и легко текут
    • Воздух имеет низкую вязкость и легко течет, в то время как другие жидкости, такие как масло или смазка, имеют более высокую вязкость и не так легко текут
    • Другой фактор, влияющий на обтекание или обтекание объекта жидкостью, называется трением
    • Трение — это сопротивление, с которым сталкивается одна поверхность или объект при движении по другой
    • Между любыми двумя материалами, контактирующими друг с другом, существует трение
    • Поверхность крыла, как и любая другая поверхность, имеет определенную шероховатость на микроскопическом уровне
      • Шероховатость поверхности вызывает сопротивление и снижает скорость потока воздуха, обтекающего крыло [Рисунок 4-1]
    • Молекулы воздуха проходят по поверхности крыла и фактически прилипают (прилипают или цепляются) к поверхности из-за трения
      • Молекулы воздуха у поверхности крыла сопротивляются движению и имеют относительную скорость, близкую к нулю
      • Шероховатость поверхности препятствует их движению
      • Слой молекул, прилипших к поверхности крыла, называется пограничным слоем
      • Как только пограничный слой воздуха прилипает к крылу за счет трения, дальнейшее сопротивление воздушному потоку вызывается вязкостью, тенденцией воздуха прилипать к самому себе
      • Когда эти две силы действуют вместе, чтобы противостоять воздушному потоку над крылом, это называется сопротивлением
    • Давление — это сила, приложенная в перпендикулярном направлении к поверхности объекта. Часто давление измеряется в фунтах силы на квадратный дюйм объекта или PSI. Объект, полностью погруженный в жидкость, будет ощущать давление равномерно по всей поверхности объекта. Если давление на одну поверхность объекта станет меньше, чем давление, оказываемое на другие поверхности, объект будет двигаться в направлении меньшего давления
  • Барометрический барометр в Милибар. Конвертерная таблица
  • Несмотря на то, что существуют различные виды давления, пилоты в основном озабочены атмосферным давлением.Это один из основных факторов изменения погоды, он помогает поднять самолет и приводит в действие некоторые из важных пилотажных приборов. Этими приборами являются высотомер, индикатор воздушной скорости, индикатор вертикальной скорости и манометр коллектора
  • .
  • Воздух очень легкий, но имеет массу и подвержен влиянию гравитации. Поэтому, как и всякое другое вещество, оно имеет вес, а благодаря своему весу обладает силой. Поскольку воздух является текучим веществом, эта сила действует одинаково во всех направлениях. Его воздействие на тела в воздухе называется давлением. В стандартных условиях на уровне моря среднее давление, оказываемое весом атмосферы, составляет примерно 14,70 фунтов на квадратный дюйм (psi) поверхности, или 1013,2 миллибара (mb). Толщина атмосферы ограничена; следовательно, чем выше высота, тем меньше воздуха наверху. По этой причине вес атмосферы на высоте 18 000 футов вдвое меньше, чем на уровне моря
  • .
  • Атмосферное давление меняется в зависимости от времени и места.В связи с изменением атмосферного давления был разработан стандартный эталон. Стандартная атмосфера на уровне моря — это температура поверхности 59 °F или 15 °C и давление у поверхности 29,92 дюйма ртутного столба («Hg») или 1013,2 мб [Рис. 4-2]
  • .
  • Поскольку характеристики самолета сравниваются и оцениваются по отношению к стандартной атмосфере, все бортовые приборы калибруются для стандартной атмосферы
  • Есть два измерения атмосферы, влияющие на производительность и калибровку приборов: высота по давлению и высота по плотности
    • Барометрическая высота — это высота над стандартной исходной плоскостью (SDP), которая является теоретическим уровнем, на котором вес атмосферы равен 29. 92 «рт. ст. (1013,2 мбар) по ISA по барометру
    • Высотомер — это, по сути, чувствительный барометр, калиброванный для указания высоты в стандартной атмосфере
    • Если высотомер настроен на 29,92 «Hg SDP, отображаемая высота является барометрической высотой
    • При изменении атмосферного давления SDP может быть ниже, на уровне или выше уровня моря. Барометрическая высота важна как основа для определения летно-технических характеристик самолета, а также для назначения эшелонов полета самолетам, выполняющим полеты на высоте 18 000 футов или выше
    • .
    • Барометрическая высота может быть определена одним из следующих способов:
      • Установка барометрической шкалы высотомера на 29.92 и чтение указанной высоты
      • Применение поправочного коэффициента к указанной высоте в соответствии с сообщаемой настройкой высотомера
    • В дополнение к калибровке приборов барометрическая высота используется для стандартизации эшелонов полета (на высоте 18 000 футов над уровнем моря или выше в США)
    • SDP — это теоретическая высота по давлению, но самолеты летают в нестандартной атмосфере, и термин высота по плотности используется для сопоставления аэродинамических характеристик в нестандартной атмосфере. Высота по плотности — это вертикальное расстояние над уровнем моря в стандартной атмосфере, на котором можно найти данную плотность. Плотность воздуха оказывает значительное влияние на летно-технические характеристики самолета, поскольку по мере того, как воздух становится менее плотным, он уменьшает:
      • Мощность, потому что двигатель потребляет меньше воздуха
      • Тяга из-за того, что пропеллер менее эффективен в разреженном воздухе
      • Подъемная сила, потому что разреженный воздух оказывает меньшую силу на аэродинамические поверхности
    • Высота по плотности — это барометрическая высота с поправкой на нестандартные температуры, которая используется для определения аэродинамических характеристик в нестандартной атмосфере.
      • По мере увеличения плотности воздуха (высоты с меньшей плотностью) летно-технические характеристики самолета увеличиваются; и наоборот, по мере уменьшения плотности воздуха (большая высота над уровнем моря) летно-технические характеристики самолета снижаются
      • Уменьшение плотности воздуха означает большую плотность высоты над уровнем моря; увеличение плотности воздуха означает меньшую высоту плотности
      • Высота по плотности используется при расчете летно-технических характеристик самолета, поскольку в стандартных атмосферных условиях воздух на каждом уровне атмосферы не только имеет определенную плотность, но и высота по давлению и высота по плотности определяют один и тот же уровень
    • При расчете высоты по плотности учитываются давление (барометрическая высота) и температура. Поскольку данные о летно-технических характеристиках воздушных судов на любом уровне основаны на плотности воздуха в стандартных дневных условиях, такие данные о летно-технических характеристиках относятся к уровням плотности воздуха, которые могут не совпадать с показаниями высотомера. В условиях выше или ниже стандартных эти уровни не могут быть определены непосредственно с высотомера
    • .
    • Высота по плотности определяется сначала путем нахождения барометрической высоты, а затем корректировки этой высоты с учетом нестандартных колебаний температуры. Поскольку плотность изменяется прямо пропорционально давлению и обратно пропорционально температуре, заданная барометрическая высота может существовать для широкого диапазона температур, позволяя плотности изменяться.Однако известная плотность возникает для любой температуры и барометрической высоты. Плотность воздуха оказывает заметное влияние на характеристики самолета и двигателя. Независимо от фактической высоты дрона, он будет работать так, как если бы он работал на высоте, равной существующей высоте плотности
    • .
    • На плотность воздуха влияют изменения высоты, температуры и влажности. Высота с высокой плотностью относится к разреженному воздуху, а высота с низкой плотностью относится к плотному воздуху.Условиями, которые приводят к высоте с высокой плотностью, являются большая высота, низкое атмосферное давление, высокие температуры, высокая влажность или некоторая комбинация этих факторов. Низкая высота, высокое атмосферное давление, низкие температуры и низкая влажность более характерны для высоты с низкой плотностью
    • .
      • Поскольку воздух представляет собой газ, его можно сжимать или расширять. Когда воздух сжат, большее количество воздуха может занимать заданный объем. И наоборот, когда давление на данный объем воздуха уменьшается, воздух расширяется и занимает большее пространство.При более низком давлении первоначальный столб воздуха содержит меньшую массу воздуха. Плотность уменьшается, потому что плотность прямо пропорциональна давлению. Если давление удвоится, плотность удвоится; если давление понижено, плотность понижена. Это утверждение верно только при постоянной температуре
      • Повышение температуры вещества уменьшает его плотность
      • И наоборот, снижение температуры увеличивает плотность
      • Таким образом, плотность воздуха обратно пропорциональна температуре
      • Это утверждение верно только при постоянном давлении
      • В атмосфере как температура, так и давление уменьшаются с высотой и оказывают противоречивое влияние на плотность
      • Однако довольно быстрое падение давления с увеличением высоты обычно имеет доминирующий эффект
      • Следовательно, пилоты могут ожидать уменьшения плотности с высотой
      • Если карта недоступна, высота по плотности может быть оценена путем добавления 120 футов на каждый градус Цельсия выше ISA:
        • Например, на барометрической высоте 3000 футов (ПА) предсказание ISA составляет 9°C (15°C — [коэффициент градиента 2°C на 1000′ x 3 = 6°C])
        • Однако, если фактическая температура составляет 20°C (на 11°C больше, чем предсказанная ISA), тогда разница в 11°C умножается на 120′, что равно 1,320
        • Добавление этого числа к исходным 3000 футов дает плотность высоты 4320 футов (3000 футов + 1320 футов)
      • Поскольку воздух никогда не бывает полностью сухим, в атмосфере всегда присутствует небольшое количество водяного пара
      • Водяной пар легче воздуха; следовательно, влажный воздух легче сухого
        • Таким образом, по мере увеличения содержания воды в воздухе, воздух становится менее плотным, увеличивается высота по плотности и снижается производительность
        • Он является самым легким или наименее плотным, когда при данном наборе условий он содержит максимальное количество водяного пара
      • Влажность, также называемая относительной влажностью, относится к количеству водяного пара, содержащемуся в атмосфере, и выражается в процентах от максимального количества водяного пара, которое может удерживать воздух.
        • Это количество зависит от температуры (теплый воздух содержит больше водяного пара, а холодный — меньше
        • Совершенно сухой воздух, не содержащий водяных паров, имеет относительную влажность 0 процентов, в то время как насыщенный воздух, который больше не может удерживать водяной пар, имеет относительную влажность 100 процентов
        • Влажность сама по себе обычно не считается важным фактором при расчете высоты по плотности и летно-технических характеристик самолета, но она является фактором, способствующим
      • По мере повышения температуры воздух может удерживать большее количество водяного пара
      • При сравнении двух отдельных воздушных масс, первой теплой и влажной (оба качества облегчают воздух) и второй холодной и сухой (оба качества утяжеляют воздух), первая должна быть менее плотной, чем вторая
      • Давление, температура и влажность оказывают большое влияние на летно-технические характеристики самолета из-за их влияния на плотность.
      • Не существует эмпирических правил, которые можно было бы легко применить, но влияние влажности можно определить с помощью нескольких онлайн-формул
        • Например, давление необходимо на высоте, для которой ищется высота по плотности
        • С помощью [Рис. 2] выберите барометрическое давление, ближайшее к соответствующей высоте
        • Стандартное давление на высоте 8000 футов равно 22.22″
        • рт.ст.
        • Используя веб-сайт Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) (www.srh.noaa.gov/epz/?n=wxcalc_densityaltitude) для высоты по плотности, введите 22,22 для 8000 футов в окне давления станции
        • Введите температуру 80° и точку росы 75°
        • Результатом является высота по плотности 11 564 фута
        • Без влажности высота по плотности была бы почти на 500 футов ниже
      • Другой сайт (www.wahiduddin.net/calc/density_altitude.htm) предлагает более простой метод определения влияния влажности на высоту по плотности без использования дополнительных интерпретирующих диаграмм
      • .
      • В любом случае влияние влажности на высоту по плотности включает снижение общей производительности в условиях высокой влажности
      • Узнайте больше здесь
    • В аэропортах с высотой над уровнем моря 2000 футов и выше диспетчерские вышки и службы FSS будут транслировать рекомендацию «Проверить высоту по плотности», когда температура достигнет заданного уровня
    • Эти бюллетени будут транслироваться на соответствующих частотах вышек или, при наличии, на ATIS.
      • Службы FSS будут транслировать эти бюллетени в рамках бюллетеней местных аэропортов
    • Эти рекомендации предоставляются службами управления воздушным движением в качестве напоминания пилотам о том, что высокие температуры и высота над уровнем моря вызовут значительные изменения в характеристиках самолетов
    • Пилот несет ответственность за вычисление высоты по плотности, когда это необходимо, как часть предполетных обязанностей.
      • Все FSS вычисляют текущую плотность высоты по запросу
  • Стандартная атмосфера
  • Различия в температуре, химическом составе, движении и плотности делят атмосферу на четыре районных атмосферных слоя
    • Тропосфера
    • Стратосфера
    • Мезосфера
    • Термосфера
  • Трофосфера начинается у поверхности Земли и простирается примерно на 36 000 футов
  • Стратосфера начинается чуть выше тропосферы и простирается примерно до 160 000 футов
  • Мезосфера начинается чуть выше стратосферы и простирается до 280 000 футов (53 миль)
  • Термосфера начинается чуть выше мезосферы и простирается до 1 848 000 футов (350 миль)

  • Международная организация гражданской авиации (ИКАО) установила Стандартную атмосферу ИКАО как способ создания международного стандарта для эталонных расчетов и расчетов характеристик
  • Показания приборов и летно-технические характеристики самолета получены с использованием этого стандарта в качестве справочного материала
  • Поскольку стандартная атмосфера представляет собой производный набор условий, которые редко существуют в действительности, пилотам необходимо понимать, как отклонения от стандарта влияют как на показания приборов, так и на летно-технические характеристики самолета
  • В стандартной атмосфере давление на уровне моря равно 29. 92 дюйма ртутного столба (рт. ст.) и температура 15 ° C (59 ° F)
  • Стандартная скорость падения давления составляет примерно 1 дюйм ртутного столба на каждые 1000 футов увеличения высоты
  • Стандартная вертикальная скорость изменения температуры составляет 2 ° C (3,6 ° F) при увеличении на 1000 футов до вершины стратосферы
  • Поскольку все летно-технические характеристики самолета сравниваются и оцениваются в условиях стандартной атмосферы, все контрольно-измерительные приборы самолета калибруются для стандартной атмосферы
  • Поскольку фактические условия эксплуатации редко, если вообще когда-либо, соответствуют стандартной атмосфере, необходимо внести определенные поправки к приборам и характеристикам самолета
    • Например, при 10 000 ISA предсказывает, что атмосферное давление должно быть 19.92 дюйма ртутного столба (29,92 дюйма — 10 дюймов ртутного столба = 19,92 дюйма) и наружной температуре -5°C (15°C — 20°C)
  • Если температура или давление отличаются от прогноза Международного стандарта атмосферы (ISA), необходимо внести поправки в прогнозы производительности и показания различных приборов
  • Инверсия температуры
  • Температура:
    • Состояние, при котором температура увеличивается (в отличие от стандартного снижения) с высотой
    • Его можно визуально распознать по захваченным слоям дыма или влаги
  • Атмосферное давление – это сила на единицу площади, действующая на поверхность под действием веса воздуха над этой поверхностью
  • Иными словами, давление — это средняя сила, действующая на заданную площадь со стороны жидкости
  • Стандартное давление 14. 7 фунтов на квадратный дюйм или 29,92 дюйма ртутного столба или 1013,2 мбар
    • Стандартом США является дюйм ртутного столба, в то время как в большинстве стран мира используется мб
    • Чтобы перевести в дюймы ртутного столба, разделите мб на 33,86
  • Стандартная температура 15°C или 59°F
  • Температура и давление изменяются напрямую
  • По мере увеличения высоты давление будет уменьшаться, и к высоте 18 000 футов давление уменьшится примерно наполовину
  • ISA: Международный стандарт атмосферы
  • Плотность воздуха является результатом соотношения между температурой и давлением
  • Плотность воздуха обратно пропорциональна температуре и прямо пропорциональна давлению
  • Для поддержания постоянного давления при повышении температуры плотность должна уменьшаться, и наоборот
  • Для поддержания постоянной температуры при увеличении давления плотность должна увеличиваться, и наоборот
  • Высокое давление:
    • Масса воздуха, которая считается более плотной, чем воздух вокруг нее
    • Обычно приносит хорошую погоду
    • Обычно приносит более низкие температуры и более низкую влажность
  • Низкое давление:
    • Масса воздуха, которая считается менее плотной, чем воздух вокруг нее
    • Вообще плохо ли приносит
    • Обычно приносит более высокие температуры и более высокую влажность
  • Поскольку на больших высотах воздух менее плотный, это вызывает:
    • Крылья для создания меньшей подъемной силы
    • Пропеллеры для создания меньшей тяги
    • Двигатели для создания меньшей мощности
  • Различные уровни атмосферы
  • В тропосфере (от уровня моря до 36 089 футов) на каждые 1000 футов подъема температура падает:
    • 1. 00 дюймов ртутного столба
    • 2°С
    • 4°F (конкретно 3,6°F)
  • Пример:
    • Итак, к 10 000 футам вы потеряли:
      • 10,00 дюймов ртутного столба
      • 20°С
      • 40°F (конкретно 36°F)
  • В стратосфере (от 36 090 до 82 020 футов) температура постоянна (изотермическая при 70°F (-57°C)
  • Обратите внимание, что стандартная скорость градиента указана для «стандартной атмосферы»
  • Реальная атмосфера будет содержать инверсии и более высокие или более низкие градиенты
  • Кроме того, сезонные эффекты будут повышать или понижать начало изотермической стратосферы

  • Расстояние между изобарами по горизонтали, влияющее на ветер
  • Как только воздух приводится в движение силой градиента давления, он испытывает явное отклонение от своего пути, как это видно наблюдателю на Земле
  • Объясняет вращение Земли движением воздуха
  • Действует под углом 90° вправо от направления ветра в северном полушарии
  • Сила Кориолиса влияет только на направление, но не на скорость
    • Сила Кориолиса зависит от скорости ветра: чем быстрее дует воздух, тем сильнее он отклоняется
  • Изменения широты влияют на силу Кориолиса
    • Сила Кориолиса равна нулю на экваторе и максимальна на полюсах
  • Изменение высоты влияет на силу Кориолиса
    • Трение ниже 2000 футов разрушает силу Кориолиса
  • Геострофический баланс:
    • Сила градиента давления и сила Кориолиса компенсируют друг друга
    • В результате ветры обычно текут параллельно изобарам
  • Давление всегда меняется от высокого к низкому, но в северном полушарии это приводит к отклонению воздуха вправо, тогда как в южном полушарии верно обратное
  • 4H отрицательно влияют на производительность:
  • Тепло: подпрыгивающих молекул
  • Температура: вибрирующих молекул
  • Чем быстрее вы едете, тем хуже
  • Самое опасное погодное явление для самолетов, второе место занимает град
  • Процесс циркуляции, при котором холодный плотный воздух заменяет теплый легкий воздух
  • Воздух на полюсах холодный и плотный, он «опускается» к экватору, заменяя более теплый воздух
  • Более теплый воздух на полюсах расширяется и поднимается, чтобы двигаться к полюсам
  • Эта система создала общую схему циркуляции
  • По мере вращения Земли общая схема циркуляции уступает место схеме трехклеточной циркуляции и системам давления
  • Системы давления
  • Область низкого давления возникает, когда у вас есть конвергенция воздуха на поверхности с расхождением воздуха наверху
  • Область высокого давления возникает, когда у вас есть расхождение воздуха на поверхности с конвергенцией воздуха наверху
  • В общей схеме циркуляции высокое давление преобладает на полюсах, а низкое на экваторе
  • Атмосферное давление уменьшается быстрее в холодном воздухе, чем в теплом
  • Температурные ошибки меньше на уровне моря, но увеличиваются с увеличением высоты
  • Высокое давление:
    • Воздух движется по часовой стрелке наружу и опускается
    • Нисходящий воздух нагревается и излучается наружу
    • Высокое давление обычно ассоциируется с хорошей погодой
  • Низкое давление:
    • Воздух течет против часовой стрелки, внутрь и поднимается вверх
    • Поднимающийся воздух охлаждается и излучается наружу
    • Низкое давление обычно связано с плохой погодой
  • Точки равного давления, называемые изобарами
  • Эти различные давления создают градиент давления, который является источником ветра
    • Близко расположенные изобары представляют сильный градиент, где скорость ветра будет выше, чем широко расставленные изобары
    • Как правило, воздух течет из областей с высоким давлением в области с низким давлением
    • Восходящий воздух низкого оставляет пустоту, заполненную нисходящим воздухом высокого
  • Сила градиента давления:
    • Изменение давления, измеренное на заданном расстоянии
    • Воздух будет перемещаться сверху вниз из-за PGF
    • .
    • Результат расстояния изобар
    • Отвечает за запуск начального движения воздуха
  • Сила Кориолиса:
  • Центробежная сила:
    • Его влияние на ветер зависит от линейной скорости воздушных частиц и радиуса кривизны пути воздушных частиц
    • Ветры, создаваемые комбинацией силы градиента давления, силы Кориолиса и центробежной силы, движущейся параллельно изогнутым изобарам
  • Геострофический ветер: Когда ветер дует параллельно изобарам
  • Градиентный ветер: ветер дует по изобарам, потому что эффекты PGF и силы Кориолиса нейтрализуют друг друга, когда отсутствует сопротивление трения с поверхностью
  • Приземный ветер: трение снижает скорость приземного ветра примерно до 40 % скорости градиентного ветра и, таким образом, заставляет приземный ветер течь поперек изобар, а не параллельно им
  • Струйное течение: Относительно сильный ветер, сосредоточенный в узком потоке в атмосфере, как правило, в западных широтах средних широт и сосредоточенный в верхних слоях трофосферы
  • Морской и наземный бриз:
    • Разница в удельной теплоемкости земли и воды приводит к тому, что поверхность суши нагревается и охлаждается быстрее, чем поверхность воды, благодаря изоляции и земному излучению
    • Следовательно, на суше днем ​​обычно теплее, чем в океане, а ночью прохладнее
    • Морской бриз:
      • В течение дня давление над теплой сушей становится ниже, чем над более прохладной водой
      • Прохладный воздух над водой движется к более низкому давлению, заменяя теплый воздух над землей, который поднимался вверх
    • Сухопутный бриз:
      • Ночью давление над более прохладной сушей становится выше, чем над более теплой водой
      • Прохладный воздух над сушей движется к более низкому давлению, заменяя теплый воздух над водой, который поднимался вверх
  • Долинные и горные бризы:
    • В теплые дни ветры имеют тенденцию подниматься по склонам днем ​​и опускаться ночью
    • Долинный Бриз:
      • В дневное время горные склоны нагреваются солнечным излучением, а они, в свою очередь, нагревают окружающий воздух за счет теплопроводности
      • Этот воздух обычно становится теплее, чем воздух дальше от склона на той же высоте, и, поскольку более теплый воздух менее плотный, он начинает подниматься вверх
      • Воздух охлаждается при удалении от теплой земли, увеличивая свою плотность
      • Затем он оседает вниз, к дну долины, что затем заставляет более теплый воздух, который находится у земли, снова подниматься в гору
    • Горный бриз:
      • Ночью воздух, соприкасающийся со склоном горы, охлаждается уходящей земной радиацией и становится более плотным, чем окружающий воздух
      • Более плотный воздух течет вниз с вершины горы, что является циркуляцией, противоположной дневной схеме
  • Конвективные течения:
    • Неравномерный нагрев воздуха создает небольшую область локальной циркуляции, называемую конвективным течением
    • Вызвано изменениями поверхностного нагрева
    • Некоторые поверхности выделяют тепло (пахота, тротуар)
    • Некоторые поверхности поглощают тепло (вода, деревья)
    • Конвективные течения чаще всего ощущаются в районах, содержащих сушу, непосредственно примыкающую к большому водоему, на малых высотах и ​​в теплые дни
  • Препятствия:
    • Сооружения, горы или каньоны могут вызвать быстрое изменение направления и скорости ветра
    • Через горы воздух поднимается с наветренной стороны, а с подветренной стороны становится турбулентным
  • Вызвано особенностями на поверхности Земли
    • Будет более заметен над гористой местностью, чем над океаном
  • Воздействует на ветер на высоте до 2000 футов над поверхностью
  • Замедляет скорость ветра, уменьшая силу Кориолиса, но не PGF
    • В результате приземные ветры имеют тенденцию течь перпендикулярно изобарам
  • Определено: сопротивление атмосферы вертикальному движению
  • Стабильность является основным фактором, определяющим разработку облака
  • 5 основных причин вертикального подъема:
  1. Конвергенция: чистый приток воздуха, обычно связанный с низким уровнем
  2. Дивергенция: чистый отток воздуха, обычно связанный с высоким уровнем
  3. Орографический: там, где воздух поднимается или опускается под действием особенностей рельефа
  4. Фасады: действуют как орографический подъем, нагнетая воздух вверх/вниз по фронту
  5. Конвективный: если воздух теплее, чем его окружающая среда, он будет подниматься до достижения равновесной температуры
  • Вертикальное движение воздуха вызывает изменения давления внутри движущегося воздушного потока
    • Когда воздух поднимается вверх, он расширяется и охлаждается
    • Когда воздух опускается, он сжимается и нагревается
  • Изменения давления сопровождаются изменениями температуры
    • Температурные изменения (расширение/охлаждение — сжатие/нагревание) называются сухими адиабатическими процессами
      • Адиабатическое охлаждение всегда сопровождает восходящее движение
      • Адиабатический нагрев всегда сопровождает движение вниз
    • Скорость изменения температуры в зависимости от высоты называется градиентом
    • Средняя угловая скорость составляет 2° на 1000 футов
    • На скорость задержки влияет содержание влаги в воздухе
      • Сухой уклон составляет 3° на 1000 футов
      • Скорость градиента влажности составляет от 1. 1 и 2,8° на 1000 футов

    • Ограничивает вертикальное движение
    • Обычно воздух более гладкий, меньше облаков
    • Видимость обычно ограничена дымом/туманом/дымкой
    • Опускающийся воздух оказывает стабилизирующее действие
    • Способствует вертикальному движению
    • Воздух обычно турбулентный, со значительной облачностью
    • Видимость обычно хорошая
    • Поднимающийся воздух оказывает дестабилизирующее воздействие
    • 3 состояния воды: пар, жидкость, газ
    • Каждое изменение состояния требует поглощения или выделения тепла, называемого скрытой теплотой
    • Определяется как температура, до которой необходимо охладить воздух (без изменения давления воздуха или содержания влаги), чтобы произошло насыщение
    • Разница между температурой и точкой росы называется температурным разбросом точки росы
      • При небольшом разбросе, высокой относительной влажности и вероятности осадков
      • При понижении температуры способность воздуха удерживать водяной пар также снижается

    • Определяется как любая форма частиц воды, выпадающих из атмосферы и достигающих земли
    • Может ухудшить видимость, снизить мощность двигателя, увеличить тормозной путь и вызвать значительные изменения направления и скорости ветра (сдвиг)
    • Также осадки могут замерзать (лед), что опасно
    • Причины:
      • Частицы воды/льда слишком велики, чтобы атмосфера могла их поддерживать
      • Коалесценция: когда более крупные капли воды догоняют и поглощают более мелкие
      • Процесс кристаллизации льда: использование переохлажденных капель воды для образования более крупных частиц тяжелой воды за относительно короткое время
    • Вертикальный градиент — это скорость изменения температуры или давления воздуха при изменении высоты над уровнем моря
    • Обычно мы обозначаем градиенты, температуру и давление двумя способами
      • Стандартный градиент температуры — это когда температура снижается примерно в 3 раза. 5 °F или 2 °C на тысячу футов до 36 000 футов, что составляет приблизительно –65 °F или –55 7°C
      • Выше этой точки температура считается постоянной до высоты 80 000 футов
      • Любая температура, которая отличается от стандартных градиентов, считается нестандартной температурой
        • Как правило, температура снижается с высотой
        • Однако при инверсии температуры это не так (слой холодного воздуха лежит под слоем более теплого воздуха)
      • Стандартная скорость падения давления – это когда давление снижается со скоростью примерно 1 дюйм ртутного столба на каждые 1000 футов набора высоты до 10 000 футов
      • Международная организация гражданской авиации (ИКАО) установила его как всемирный стандарт, и его часто называют Международной стандартной атмосферой (ISA) или Стандартной атмосферой ИКАО
      • .
      • Любое давление, отличающееся от стандартной скорости градиента, считается нестандартным давлением
    • Изменение течения воздушных потоков на коротком расстоянии, ИЛИ, более уместно, болтанка полета
    • Конвективный:
      • Низкая высота, с восходящими потоками 200–2000 футов в минуту
      • Часто встречается теплыми летними днями, турбулентность увеличивается по мере увеличения нагрева поверхности
      • Типично короткое расстояние, возможна сильная турбулентность под облаками
      • Сильно зависит от местности
    • Фронтальная:
      • Возникает в узкой зоне непосредственно перед быстро движущимся холодным фронтом
      • Восходящие потоки со скоростью 1000 футов в минуту со значительной турбулентностью
    • Механический:
      • Происходит при пересечении пересеченной местности и препятствий
      • Может образовываться в стабильном или нестабильном воздухе
      • Представляет опасность приземления
    • Горная волна:
      • Сильный опасный ветер
      • Нисходящие потоки с подветренной стороны горы, восходящие потоки с наветренной стороны
      • Восходящие/нисходящие потоки увеличиваются по мере увеличения скорости ветра
      • Стабильный воздух и скорость ветра от 25 до 40 узлов способствуют турбулентности
    • Чистый воздух:
      • Обычно выше 15 000 и вблизи струи пара
      • Резкие изменения скорости и скорости ветра
    • Каждый раз, когда самолет создает подъемную силу
    • Чаще всего встречается, когда самолет тяжелый, чистый и медленный
    • Взрыв двигателя — реальная угроза при рулении сзади или рядом с большим самолетом
    • Необходимо соблюдать меры предосторожности при взлете и посадке
    • Внезапное резкое изменение скорости и направления ветра, которое может происходить вертикально/горизонтально на любом уровне атмосферы
    • Может быть связано с конвекцией, фронтами, температурными инверсиями и т. д.


    Copyright © Блокнот CFI, 2022. Все права защищены. | Политика конфиденциальности | Условия обслуживания | Карта сайта | Патреон | Контакт

    Введение в атмосферное давление (часть I)

    Введение в атмосферное давление (часть I)

    Воздух имеет вес. Атмосферное давление – это вес столба воздуха над горизонтальной поверхностью единицы площади (т.грамм. один квадратный метр). Столб воздуха простирается до верхних слоев атмосферы. Когда мы поднимаемся и достигаем большей высоты, давление снижается, потому что столб воздуха уменьшается.

    Давление в точке X равно весу столба воздуха над горизонтальной поверхностью единицы площади.

    Ртутный барометр

    и барометр-анероид обычно используются для измерения атмосферного давления. Принцип работы ртутного барометра показан на следующем рисунке. Высота ртутного столбика АВ зависит от атмосферного давления. Чем выше атмосферное давление, тем больше будет высота ртутного столба. Измерив высоту колонны АВ, можно определить давление воздуха у основания колонны.

    Атмосферное давление определяется высотой ртутного столба.

    Ртутный барометр

    Барометр-анероид состоит из капсулы в форме диска, изготовленной из тонкой металлической мембраны. Капсула частично откачана от воздуха. Изменения атмосферного давления изменяют размер капсулы, которая, в свою очередь, перемещает чернильный указатель.Таким образом, изменения давления записываются непрерывно, когда стрелка перемещается по вращающемуся барабану.

    Барометр-анероид

    В настоящее время широко используется цифровой барометр, поскольку он портативный и точный. Электрический конденсатор в нем используется для измерения изменения атмосферного давления.

    Цифровой барометр

    В область низкого давления поступает воздух из соседних областей (с более высоким давлением). Ему некуда идти, кроме как вверх. Движение воздуха вверх вызывает конденсацию водяного пара, что приводит к образованию облаков и дождя.Следовательно, область низкого давления обычно связана с плохой погодой. Напротив, в области высокого давления воздух на низких уровнях распространяется наружу, а воздух опускается сверху. Движение вниз прогревает воздух и способствует испарению. Следовательно, в области высокого давления обычно хорошая и сухая погода.

    Воздух опускается в области высокого давления и поднимается в области низкого давления.

    Паскаль (Па) — международная стандартная единица измерения давления. Метеорологическое сообщество использует гектопаскаль (гПа) в качестве единицы измерения давления.Это то же самое, что 1 миллибар, единица давления, которая в настоящее время больше не используется.

    Для сравнения показаний давления, снятых в разных местах, удобно привести их к общему уровню, например, уровень моря. Преобразование учитывает ряд факторов, влияющих на вес воздуха (например, температуру, гравитацию Земли). Подробнее об этом мы поговорим во второй части.

    Мировой рекорд по высокому атмосферному давлению, возможно, был установлен в Монголии

    Показания давления в Цэцэн-Ууле превышают 1089.4 миллибара, наблюдаемые в Тосонценгеле, также в Монголии, 30 декабря 2004 г., по оценке Всемирной метеорологической организации, являются мировым рекордом давления на высоте более 2461 фута (750 метров). Тосонценгель расположен на высоте 5658 футов (1725 метров), а Цэцэн-Уул — на высоте 6325 футов (1928 метров).

    Продолжение истории под рекламой

    Несколько других станций вблизи Цэцэн-Уула сообщали о чрезвычайно высоких значениях давления, в том числе 1091,9 мбар в Тосонценгеле.

    ОБНОВЛЕНО: 00:00 UTC наблюдения получены из Монголии. Tsetsen Uul сообщает о 1094,3 гПа (32,31 дюйма), а пять других мест сообщают о давлении выше рекордного 1084,8 гПа с 2001 года.

    Давление — это мера веса воздуха над заданной площадью. Высокое давление способствует опусканию воздуха и спокойной погоде, в то время как низкое давление обычно связано с подъемом воздуха и штормовыми условиями.

    Всемирная метеорологическая организация поддерживает две категории высот для записей высокого давления, поскольку в формулах, используемых для преобразования атмосферного давления, измеренного на высокогорных станциях, в эквивалент на уровне моря, присутствует неопределенность.

    Атмосферное давление обычно падает по мере набора высоты. Для составления карт погоды, отражающих приливы и отливы погодных характеристик, а не эффект высоты, локально наблюдаемые показания обычно преобразовываются в средние значения давления на уровне моря.

    История продолжается под рекламой

    Для высот ниже 2461 фута текущим обладателем титула является Агата, Россия, где 31 декабря 1968 года в центре огромного купола высокого давления было зарегистрировано давление 1083,8 мбар. Сибирская деревня находится на высоте 856 футов (261 метр).

    Самое высокое давление за всю историю наблюдений для большинства городов США составляет от 1045 до 1060 миллибар, согласно веб-сайту, поддерживаемому Дэвидом Ротом из Национальной метеорологической службы.Смежные США рекорд составляет 1064 мбар, зафиксированный в канун Рождества 1983 года в Майлз-Сити, штат Монтана, во время исторической волны холода, охватившей большую часть страны.

    Полный США. рекорд составляет 1078,8 мбар, установленный в Нортвее, Аляска, 31 января 1989 года, когда в Северную Америку пришла еще одна историческая волна холода. Канада установила североамериканский рекорд двумя днями позже, 2 февраля, с давлением 1079,6 мбар в Доусон-Сити, Юкон.

    История продолжается под рекламой

    Наиболее интенсивные поверхностные купола высокого давления возникают зимой, когда холодный плотный воздух скапливается у поверхности. Ясное небо и тихий ветер, особенно в сочетании со снежным покровом, могут привести к тому, что температура у земли упадет намного ниже, чем всего на несколько сотен футов выше, — состояние, известное как инверсия.

    Оценка потенциального рекорда

    Рэнди Червени, профессор Университета штата Аризона, который координирует оценку климатических экстремальных явлений Всемирной метеорологической организацией, сообщил Capital Weather Gang в электронном письме, что агентство расследует потенциальный рекорд из Монголии.

    Решающим фактором, по словам Червени, будет метод, используемый для преобразования показаний барометра в среднее давление на уровне моря. Неотъемлемой проблемой является необходимость предположить, насколько теплой или холодной была бы «настоящая» атмосфера в воображаемом слое между станцией и уровнем моря.

    Продолжение истории под рекламой

    В мире используется не менее 15 различных методов, и не существует глобального стандарта.

    Температура поверхности минус -49.9 градусов в Цэцэн-Ууле были близки к показателю минус-48,6 (минус-44,8 по Цельсию), связанному с рекордом 2004 года в Тосонценгеле. Это сходство означает, что запись, по крайней мере, правдоподобна.

    «Сравнение событий 2020 и 2004 годов, по крайней мере, похоже на подобное», — написал в электронном письме климатолог Блэр Тревин из Австралийского бюро метеорологии.

    Однако, указал Тревин, интенсивные инверсии, наблюдаемые на высокогорных участках, таких как Цэцэн-Уул и Тосонценгель, отражают только условия очень близко к поверхности, а не реальную атмосферу над инверсией или воображаемую атмосферу, спускающуюся к морю. уровень.Так что, в принципе, Тревин сомневается в рекордах высотного давления, которые рассчитываются в настоящее время.

    История продолжается ниже рекламного объявления

    «Я предполагаю, что вы могли бы получить еще более впечатляющие значения [среднего давления на уровне моря], если бы аналогичные методы применялись в Антарктиде», — сказал он.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.