Воздух как экологический фактор

курсовая работа

3. Экологическое значение кислорода, углекислого газа воздуха

Газы - важнейшие прямодействующие условия жизни растений. В воздухе всегда имеется непостоянное количество примесей: пыль, микроорганизмы, споры, пыльца, мелкие семена, газообразные выделения организмов, отходы производств и т. п. Кроме того, в воздухе всегда есть водяной пар, иногда в значительном количестве. Такой состав воздуха во многом определяет возможность на Земле жизни. Биосфера коренным образом трансформировала атмосферу: она почти в тысячу раз уменьшила содержание в ней С02 и в двести раз увеличила количество 02 [2, c. 170]. Суша покрылась растительностью и стала более аккумулятивной в отношении тепла и влаги. Потребляя и выделяя газообразные вещества, изменяя свойства земной поверхности, растения и сейчас оказывают большое влияние на атмосферу. Кислород, диоксид углерода, водяные пары и ряд примесей воздуха существенно влияют на жизнь растений. Так, кислород необходим для дыхания, а диоксид углерода - для углеродного питания. В атмосфере Земли почти весь кислород накоплен в результате деятельности цианобактерий и зеленых растений. Цианобактерии, развив тип фотосинтеза, побочным продуктом которого стало выделение О2, начали кардинальное изменение атмосферы, сделавшее возможным эволюцию аэробной жизни. В конечном счете кислород воздуха происходит из расщепленной при фотосинтезе воды, и почти вся вода Земли (около 1,5 млрд км3) примерно за 2 млн лет проходит через цикл фотосинтез (дыхание) [2, c. 175]. Воздух воздействует на наземные растения и как физическая среда, их окружающая. Менее плотный, чем вода, он вызвал необходимость формирования у наземных растений механических тканей, поддерживающих над землей их тела. Существенное экологическое значение для растений имеет и движение воздуха. Горизонтальное перемещение воздушных масс оказывает механическое и иссушающее влияние, служит важным агентом распространения диаспор. Вертикальные конвекционные потоки способствуют переносу пыльцы и легких семян, а также во многом определяют тепловой режим территорий (перемешивание, стекание холодных масс в депрессии и т.д.). Кислород в клетке как главный окислитель жизненно необходим для существования эукариот и многих прокариот. Их клетки получают основную энергию в процессе кислородного дыхания. Ряд организмов разлагает органику в анаэробных условиях (брожение), но такой метаболизм удовлетворяет энергетические потребности менее эффективно. Однако роль свободного кислорода в организмах двойственна. Атомарный кислород и озон являются клеточными ядами, и эволюция жизни была бы невозможна без развития систем защиты от их прямого действия. В атмосфере чистого кислорода дыхание растений снижается, а при длительном его действии они гибнут. Это связано с усилением свободно радикальных реакций, повреждением мембран вследствие окисления их липидов и в конечном итоге - с нарушением многих процессов обмена веществ. Растения это аэробные организмы. Это означает, что распад органических соединений, синтезированных растениями в процессе фотосинтеза, протекает с потреблением молекулярного кислорода O2. Такой окислительный распад органических веществ в живых системах получил название дыхания. Таким образом, в процессе фотосинтеза растение синтезирует органические соединения, а в процессе дыхания частично использует свободную энергию этих соединений для покрытия затрат на построение своей биомассы. He менее важна роль дыхания и в синтетических процессах. Дело в том, что промежуточные продукты дыхания могут использоваться растением в процессах новообразования компонентов клеток. Продукты последовательного окисления углеводов в растении могут дать начало всем основным компонентам растительной клетки - аминокислотам и белкам, нуклеиновым кислотам, липидам. Рассматривая экологическое значение кислорода и роль дыхания, важно оценить, какую часть синтезированных при фотосинтезе органических веществ растение затрачивает на дыхание, а какую часть использует для наращивания своей массы. Соотношение массы и дыхания получило название коэффициента эффективности роста. Этот коэффициент показывает, какая доля продуктов фотосинтеза пошла на накопление биомассы растений, а какая доля была израсходована в процессе дыхания.

Мало кто знает, что свежий морской или загородный воздух содержит около 0,03 - 0,04% углекислого газа и это тот уровень, который необходим для нашего дыхания. Углекислый газ в крове тоже выполняет свою функцию, однако его концентрация должна быть предельно низка. Одновременно большинству из нас знакомо ощущение духоты в помещении и симптомы связанные с этим т.е. усталость, сонливость, раздражительность. Такое состояния многие связывают с нехваткой кислорода. На самом деле, это симптомы вызваны превышением уровня углекислого газа в воздухе. Кислород и углекислый газ взаимосвязаны: первого еще достаточно, а последнего уже в избытке.

Углекислый газ, содержащийся в воде, принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных и обеспечивает фотосинтез водных растений. При интенсивном фотосинтезе растений идет усиленное потребление углекислого газа (0,2 - 0,3 мл/л в час), что приводит к ее дефициту. На увеличение содержания СО2 в воде гидрофиты реагируют, повышая фотосинтез [9, с. 271].

"Ядовитость" углекислого газа проявляется лишь тогда, когда содержание его во вдыхаемом воздухе приближается к содержанию во выдыхаемом, т.е. при наличии в атмосфере пяти и более процентов угле кислого газа прекращается диффузное выделение углекислого газа из организма. При 7 - 8 % содержании его в воздухе наступает обморок, а при 10 - 15% - смерть. В этом смысле содержание углекислот газа в атмосфере не вызывает никаких опасений (всего 0,03 %). Однако наблюдающееся в настоящее время медленное и неуклонное увеличение общего количества его в атмосфере не может не беспокоить человечество. Диоксид углерода играет одну из главных ролей в живой природе, участвуя во многих процессах метаболизма живой клетки. Диоксид углерода получается в результате множества окислительных реакций у животных, и выделяется в атмосферу с дыханием. Углекислый газ атмосферы - основной источник углерода для растений. Однако, ошибкой будет утверждение, что животные только выделяют углекислый газ, а растения - только поглощают его. Растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза, а без освещения они тоже его выделяют. В слое воздуха, который непосредственно примыкает к земной поверхности, количество углекислого газа испытывает и суточные колебания. Ночью его больше, днем меньше. Объясняется это тем, что в светлое время суток углекислый газ поглощается растениями, а ночью нет. Растения планеты на протяжении года берут из атмосферы около 550 млрд. т и возвращают в нее около 400 млрд. т кислорода. Углекислый газ порой называют удобрением для растений. Вот только несколько примеров работы углекислого газа: у цветущих растений наступает более ранее цветение, урожайность плодов увеличивается, у роз реже отмирают бутоны и получаются более крупные цветы. Порой углекислый газ играет в вопросе урожайности даже более весомую роль, чем минеральные удобрения. Потому что 94% своей сухой массы растение синтезирует из воды и углекислого газа, и только оставшиеся 6% из минеральных удобрений. Доказательством важности углекислого газа в жизни растений является и тот факт, что было подмечено, что в зимнее время года более продуктивно растут растения по краям теплицы, чем в центре. Потому что, как бы не была теплица герметична, воздух все таки в нее проникает, а с ним и углекислый газ, но до ее центра он не доходит, так как поглощается растениями.

Делись добром ;)