2.5.3. Соленость и кислотность
Для нормальной жизнедеятельности все клетки живого организма должны содержать определенное количество воды. Их водный балансрегулируется отношением концентраций солей с внешней и внутренней сторон от клеточной мембраны. В основе этого регулирования лежит явлениеосмоса.
Явление осмоса заключается в следующем. Если в различных частях раствора существует различие в концентрациях растворенного вещества, то благодаря встречной диффузии частиц растворителя и растворенного вещества постепенно будет происходить выравнивание этих концентраций, пока растворенное вещество не распределится равномерно по всему объему растворителя. Ситуация изменится, если эти части разделены перегородкой, через которую растворитель может проходить, а растворенное вещество – нет. Такие перегородки называются полупроницаемыми. В этом случае выравнивание концентраций будет происходить только за счет диффузии частиц растворителя: растворитель будет преимущественно диффундировать в раствор с большей концентрацией, а это, в свою очередь, приведет к увеличению объема раствора по одну сторону мембраны и его уменьшению по другую. Такая односторонняя диффузия через полупроницаемую перегородку и называется осмосом. Если первоначально давление в обеих частях раствора было одинаковым, то в результате увеличения объема раствора по одну сторону перегородки (и соответственно – уменьшения по другую) в части раствора с большей концентрацией возникнет избыточное давление, называемое осмотическим.
Мембраны клеток представляют собой именно такие полупроницаемые перегородки: они легко проницаемы для воды и почти непроницаемы для веществ, растворенных во внутриклеточной жидкости. Если концентрация соли вне клетки меньше, чем внутри, то происходит диффузия молекул воды внутрь клетки. Проникающая в клетки вода создает в них избыточное давление, что определяет упругость мягких тканей растений. Без поступления воды извне растения, как известно, становятся дряблыми – вянут – вследствие уменьшения объема внутриклеточной жидкости из-за испарения. Если концентрация соли вне клетки слишком высока, вода поглощаться не может. Более того, под действием осмоса она будет оттягиваться из клетки, что приведет к обезвоживанию и гибели растения. В силу этого, например, пресноводные виды не могут жить в морской воде, в которой концентрация соли составляет 3,5 % и осмотическое давление равно 265 кПа (2,7 атм). Морские виды обладают механизмом поддержания водного баланса в морской воде, но погибают, попав в пресные водоемы. Для жизнедеятельности большинства наземных растений необходима пресная вода. Вот почему растения столь чувствительны к уровню засоленности почвы: сильно засоленные почвы практически безжизненны. Единицей солености является промилле, обозначаемая как "o/oo" и соответствующая содержанию 1 г минеральных веществ в 1 л воды.
Растения, обитающие на засоленных почвах, называются галофитами: солерос, сарсазан, содовая и калийная солянки, поташник и др. Все они имеют очень высокое осмотическое давление, позволяющее им использовать почвенные растворы. Животные, приспособленные к обитанию на засоленных почвах, называются галофилами: личинки некоторых пустынных жуков-чернотелок и др. Некоторые микроорганизмы могут жить в концентрированных растворах различных солей, в том числе медного купороса, фторида натрия, в насыщенном растворе поваренной соли.
Не менее важным для нормального существования живых организмов является и кислотностьокружающей среды, определяемая концентрацией ионов водорода. Кислотность выражается в единицах водородного показателя, или pH, который определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода в воде при 22C, выраженной в молях на литр:
Шкала pH начинается с 0 (крайне высокая кислотность) и заканчивается значением 14 (крайне высокая щелочность). Значение pH = 7 соответствует нейтральной среде (чистая вода).
Приведем средние значения pH для некоторых хорошо всем знакомых сред: лимон – 2,4; апельсин – 2,8; газированная вода – 3,0; сухое вино – 3,5; помидор – 4,3; кофе – 5,0; чистый дождь – 5,6; моча – 6,0; молоко – 6,6; слюна – 7,3; кровь человека – 7,4; мыло – 8,4; морская вода – 8,8.
Большинству растений и животных требуется близкая к нейтральной среда, и в большинстве естественных сред обитания это условие соблюдается. Большинство пресноводных рыб выдерживает кислотность со значением pH от 5 до 9. При pH < 5 наблюдается массовая гибель рыб, а при pH > 10 погибают все рыбы и многие другие животные. Однако некоторые бактерии, например, серные, могут выдерживать весьма кислую среду (растворы серной кислоты с концентрацией до 0,1 М).
- 1.1. Предмет и структура экологии
- 1.2. Специфические особенности экологии
- 1.3. Развитие и устойчивость
- Основные этапы развития биосферы Земли
- Страны – экологические "тяжеловесы"
- 2.1. Определение и структура экосистем
- 2.2. Биота
- 2.3. Биотические факторы
- 2.3.1. Гомотипические реакции
- 2.3.2. Гетеротипические реакции
- Виды гетеротипических реакций
- 2.4. Принцип Гаузе
- 2.5. Абиотический компонент
- 2.5.1. Свет
- 2.5.2. Температура, атмосферное давление, влажность, атмосферные осадки и климат
- 2.5.3. Соленость и кислотность
- 2.5.4. Биологические ритмы
- 2.5.5. Геопатогенные зоны
- 2.6. Закон лимитирующих факторов
- 3.1. Гомеостаз
- 3.2. Обмен веществом, энергией, информацией
- 3.3. Основные принципы функционирования экосистем
- 3.3.1. Первый принцип
- 3.3.2. Второй принцип
- 3.3.3. Третий принцип
- 3.4. Устойчивость экосистем
- 3.4.1. Равновесие популяций
- 3.4.2. Механизмы популяционного равновесия
- 3.5. Математические модели популяционной динамики
- 3.6. "Гипотеза Геи"
- 4.1. Экологические сукцессии
- 4.2. Эволюционная сукцессия
- 4.2.1. Некоторые генетические положения
- 4.2.2. Эволюционная сукцессия
- 4.3. Влияние человека на видовое разнообразие
- Причины исчезновения видов
- Причины, угрожающие существованию видов
- Распределение сохранившихся естественных ландшафтов в различных регионах мира
- Охраняемые территории и исчезающие виды для стран – экологических "тяжеловесов" (1990-е годы)
- 4.4. Интродукция видов
- 5.1. Связь между экологией и демографическими проблемами
- Распределение населения и мирового богатства
- Распределение мирового потребления
- 5.2. Основные показатели демографической ситуации
- Демографические данные по отдельным регионам и странам за 1988 год
- Динамика демографических процессов в России
- Коэффициент детской смертности и средняя продолжительность жизни
- Десять крупнейших государств мира и прогноз численности их населения в 2100 году
- 5.3. Причины демографического взрыва
- 5.4. Причины различий демографической ситуации в разных странах
- Демографическая ситуация в странах – экологических "тяжеловесах"
- 5.5. Пути решения проблемы народонаселения
- 5.5.1. Повышение уровня жизни
- 5.5.2. Крупномасштабные проекты и адекватная технология
- 5.5.3. Снижение рождаемости
- 6.1. Ресурсы, отходы, загрязнение
- Антропогенное воздействие на биосферу
- 6.2. Почва
- 6.2.1. Основные свойства почвы
- Взаимоотношения между механическим составом почвы и ее физическими и химическими свойствами
- 6.2.2. Потери почвы
- Распределение земельного фонда России по целевому назначению
- Скорость эрозии почв
- Опустыненные земли засушливых регионов
- Орошаемые земли, опустыненные вследствие засоления
- 6.2.3. Предупреждение потерь почвы
- 6.3. Вода
- Содержание воды в растительных и животных организмах
- 6.3.1. Основные свойства воды как среды жизни
- 6.3.2. Круговорот воды
- Скорость водообмена
- 6.3.3. Влияние человека на круговорот воды
- Потребление пресной воды для производства 1 тонны продукции
- 6.3.4. Сохранение и возобновление водных ресурсов
- 6.4. Воздух
- Химический состав сухого воздуха
- 7.1. История вопроса, топливно-энергетический баланс и классификация энергетических ресурсов
- Среднее ежедневное потребление энергии на душу населения на разных стадиях развития цивилизации
- Методы получения электроэнергии в сша в 1987 году
- Структура мирового потребления топливно-энергетических ресурсов
- 7.2. Ископаемое топливо
- 7.3. Энергия воды и ветра
- 4. Атомная энергия
- 7.4.1. Масштабы и характеристика ядерной энергетики
- Действующие энергоблоки аэс России
- Наиболее распространенные изотопы, образующиеся в ядерном реакторе
- 7.4.2. Проблема безопасности аэс
- 7.4.3. Реакторы-размножители и другие направления ядерной энергетики
- 7.5. Энергоэффективность и рентабельность
- Классификация качества различных видов энергии
- Энергоэффективность различных способов отопления помещений
- Коэффициенты рентабельности для различных энергетических систем
- 7.6. Альтернативные источники энергии
- 8.1. Экологическое нормирование качества окружающей среды
- 8.2. Вредители и загрязнение пестицидами
- 8.2.1. Вредители
- 8.2.2. Пестициды как средство борьбы с вредителями
- 8.2.3. Экологические методы борьбы с вредителями
- 8.3. Загрязнение синтетическими органическими соединениями
- Влияние синтетических органических веществ на здоровье человека
- 8.4. Загрязнение тяжелыми металлами
- Поступление тяжелых металлов в организм человека с пищей за сутки
- 8.5. Загрязнение водоемов биогенами и эвтрофизация
- 8.6. Загрязнение нефтью
- 8.7. Загрязнение атмосферы
- 8.7.1. Смог
- Влияние режима работы двигателя автомобиля на состав выхлопных газов
- 8.7.2. Кислотные осадки
- 8.7.3. Разрушение озонового слоя
- 8.7.4. Парниковый эффект
- Выбросы углерода от сжигания ископаемых видов топлива странами – экологическими "тяжеловесами" в 1995 году
- 8.8. Тепловое загрязнение
- 8.9. Сброс отходов в Мировой океан (дампинг)
- 8.10. Экономика загрязнения и риск
- 9.1. Предмет изучения и этапы развития
- 9.2. Основные характеристики воздействия ионизирующего излучения на организмы и единицы их измерения
- Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов
- Значения взвешенных коэффициентов wтк для различных тканей и органов человека
- 9.3. Воздействие ионизирующего излучения на организмы
- Коэффициенты концентрирования некоторых радионуклидов для пресноводных организмов
- Полулетальная доза облучения для различных живых организмов
- Допустимые уровни облучения человека
- Допустимые уровни облучения, установленные для военного времени для военнослужащих
- Степени лучевой болезни
- Некоторые уровни облучения
- 9.4. Радиоэкология популяций и сообществ
- 9.5. Радиационный фон
- 9.5.1. Естественный радиационный фон
- Средняя удельная радиоактивность строительных материалов
- Предельно-допустимые значения мощности эквивалентной дозы облучения
- Предельно-допустимое содержание радиоактивных изотопов в продуктах питания
- 9.5.2. Искусственный радиационный фон
- 9.6. Радиационная обстановка в России, Санкт-Петербурге и Ленинградской области
- 10.1. Масштабы урбанизации и связанные с ней экологические проблемы
- Динамика мирового процесса урбанизации (по в.П.Максаковскому)
- Урбанизация для различных групп стран
- Темпы урбанизации в России
- Количество городов-миллионеров
- Мегаполисы (на 1985 год)
- Ежегодное потребление ресурсов и выбросы современного города с населением 1 миллион человек (по ю.И.Скурлатову, г.Г.Дуке, а.Мизити)
- 10.2. Проблема твердых отходов
- Структура твердых бытовых отходов в сша в 1988 году
- Сравнительная характеристика различных способов ликвидации мусора
- Уровень рециркуляции макулатуры
- 10.3. Очистка сточных вод и газовых выбросов
- 10.3.1. Очистка сточных вод
- 10.3.2. Очистка газовых выбросов
- 10.4. Городской микроклимат
- 10.5. Шумовое загрязнение и вибрация
- Шумовое загрязнение
- 10.6. Пылевое загрязнение
- 10.7. Растительность и животные в городе
- 10.8. Электромагнитное загрязнение
- 10.9. Экологически устойчивый город
- 10.10. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге
- 10.10.1. Состояние атмосферного воздуха
- Количество загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу Санкт-Петербурга за период 1987 – 1997 годов
- Данные по загрязнению атмосферного воздуха в 1996 – 1997 годах
- Перечень превышения нормативов в точках наблюдения по основным загрязняющим веществам, имеющим значение в плане риска влияния на здоровье
- Превышение нормативов загрязнения атмосферы по веществам в Санкт-Петербурге за 1997 год
- Уровни загрязнения атмосферного воздуха в 1997 году
- Превышение нормативов загрязнения атмосферы по точкам наблюдения за 1997 год
- Превышение нормативов загрязнения атмосферы по районам Санкт-Петербурга за 1997 год
- 10.10.2. Состояние водных объектов
- Состояние загрязненности водных объектов Санкт-Петербурга в 1990 году
- Динамика загрязненности водотоков Санкт-Петербурга в 1996 – 1997 годах
- Качество питьевой воды в Санкт-Петербурге
- 10.10.3. Дамба
- Наводнения в Санкт-Петербурге в 1703 – 1994 годах
- 10.10.4. Состояние городских почв
- Районы наиболее загрязненных почв в Санкт-Петербурге
- 10.10.5. Шумовое загрязнение
- Уровень шума на транспортных магистралях Санкт-Петербурга
- 10.10.6. Зеленые насаждения и животный мир
- Состояние зеленых насаждений в Санкт-Петербурге
- 10.10.7. Проблема городских отходов