1)Атмосфера, как часть природной среды: краткие моменты 

 

Под термином «атмосфера» понимается слой воздуха, окружающий Землю. Суммарная масса земной атмосферы составляет 5,3 * 10 * 18 кг. Давление воздуха на уровне моря составляет 1 кгс/см2. Примерно 90 % массы воздуха находится на высоте менее 15 км, 99% — менее 30 км и 99,99 % — менее 48 км от поверхности земли. Потребность человека в воздухе составляет, л/мин:

•        в состоянии покоя        5—10;

•        при усилиях        около 30;

•        при больших усилиях до 100.

В среднем за сутки человеку необходимо около 15 кг воздуха. По мере удаления от Земли давление воздуха монотонно падает. Иная зависимость характеризует изменение температуры. На высоте 10 км от Земли (тропосфера) температура снижается. Понижение температуры и давления в этой части атмосферы способствует вертикальному подъему газовых масс на большую высоту. В тропосфере с увеличением высоты температура обычно понижается в среднем на 4 — 8 °С на 1 км. Однако в нижних слоях атмосферы (до высоты 1 — 2 км) температура может повышаться с увеличением высоты в течение более или менее существенных периодов времени. Эффект повышения температуры с увеличением удаленности от земной поверхности носит название температурной инверсии. Он оказывает значительное влияние на распространение воздушных масс и перенос техногенных загрязнений, в том числе на трансграничный перенос.

Тропопауза (10-25 км от поверхности Земли) характеризуется стабильно низкой температурой. Затем расположена стратосфера, где температура постепенно возрастает до высоты 45-55 км. В стратосфере могут происходить химические реакции с компонентами газовых выбросов. В этой области сконцентрирована основная часть атмосферного озона, который аккумулирует ультрафиолетовое излучение Солнца и препятствует его проникновению на Землю. На высоте свыше 60 км воздействие солнечного излучения особенно велико. В этой области атмосферы протекают реакции с участием радикалов, которые образуются под воздействием солнечного излучения. Значительное влияние на климат Земли оказывает тонкодисперсная пыль, которая экранирует солнечное излучение. Некоторые западные исследователи считают, что из природных источников, например, в результате вулканических извержений в атмосферу поступает больше пыли, чем от производственных предприятий.

Время нахождения твердых частиц в атмосфере зависит от их размера. Тонкодисперсные частицы могут пребывать в атмосфере долгое время (годы) и переноситься на большие расстояния. Среднее время нахождения тонкодисперсных частиц в непосредственной близости от поверхности земли составляет 1 — 5 сут, в тропосфере  5 — 10 сут, а в стратосфере — около одного года. По наблюдениям советских космонавтов глубокие слои пылевидных частиц находятся на высоте 10 — 20 км от поверхности земли. Над севером Атлантического океана расположены мощные облака частиц, выброшенных индустриальными странами Европы.

При выбросе потока газа на большую высоту он перемешивается с окружающим воздухом и в зависимости от метеорологических условий переносится на большие расстояния. Поэтому выпадение из атмосферного воздуха токсичных примесей на поверхность земли может происходить в районах, значительно удаленных от источника загрязнения. Специалисты отмечают значительное загрязнение европейской территории России кадмием и свинцом за счет переноса воздушных масс из других стран, что вызвано доминирующим западно-воздушным потоком.

В зависимости от количества выбросов загрязняющего вещества, характера его поведения в атмосфере, дальности переноса и других факторов различают глобальные, региональные и локальные выбросы.

 

 

2)Роль воды в существовании жизни на земле

 

На Земле существуют огромные запасы воды, которая обладает жизненно важными свойствами. Она имеется в большем изобилии, чем любое другое вещество. Одно из многих благоприятных свойств воды заключается в том, что она встречается как газ (водяной пар), как жидкость (вода) и как твердое тело (лед) — все это в пределах земных температур. Кроме того, тысячи разных веществ, необходимых людям, животным и растениям, должны транспортироваться посредством какой-нибудь жидкости, например крови или растительного сока. Для этой цели вода идеальна, так как она растворяет больше веществ, чем любая другая жидкость. Без воды не могло бы осуществляться питание, потому что живым организмам вода необходима в качестве растворителя питательных веществ.

Необычайным является также образ замерзания воды. Охлаждаясь, вода в озерах и морях становится тяжелее и перемещается вниз. Благодаря этому, более легкая теплая вода поднимается наверх. Но когда вода достигает точки замерзания, то происходит обратный процесс! Теперь становится легче и поднимается более холодная вода. Превратившись в лед, она держится на поверхности. Лед действует как изолятор, который предохраняет от замерзания воду подо льдом, что, в свою очередь, защищает подводную жизнь. Если бы вода не обладала этим уникальным свойством, то каждую зиму все больше и больше льда опускалось бы на дно, где наступающим летом солнечные лучи не могли бы растопить его. Большая часть воды в реках, озерах и даже океанах вскоре стала бы сплошным льдом. Земля превратилась бы в суровую, неблагоприятную для жизни ледяную планету.

Необычаен также способ, каким живительная влага попадает в области, отдаленные от рек, озер и морей. Каждую секунду под влиянием солнечного тепла миллионы кубометров воды превращаются в пар. Поскольку этот пар легче воздуха, он поднимается наверх, образуя на небе облака. Ветер и воздушные потоки приводят эти облака в движение, и при подходящих условиях влага выпадает в виде дождя. Но дождевые капли укрупняются только до определенного предела. Что, если бы это было иначе и дождевые капли достигали бы гигантских размеров? Последствия были бы катастрофическими! Но этого не происходит, и дождевые капли обычно имеют благоприятную величину и падают мягко, редко повреждая даже стебелек травы или самый нежный цветок.

Именно море явилось первой ареной жизни на Земле. Растворенные в морской воде аммиак и углеводы в контакте с некоторыми минералами при достаточно высоком давлении и воздействии мощных электрических разрядов могли обеспечить образование белковых веществ, на основе которых в дальнейшем возникли простейшие организмы. По мнению К.Э. Циолковского, водная среда способствовала предохранению хрупких и несовершенных вначале организмов от механического повреждения. Суша и атмосфера стали впоследствии второй ареной жизни.

Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2-3 дней, без питательных же веществ он может жить несколько недель. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды примерно в 2 раза больше по весу, чем питательных веществ. Потеря организмом человека более 10% воды может привести к смерти. В среднем в организме растений и животных содержится более 50% воды, в теле медузы ее до 96, в водорослях 95-99, в спорах и семенах от 7 до 15%. В почве находится не менее 20% воды, в организме же человека вода составляет около 65% (в теле новорожденного до 75, у взрослого 60%). Разные части человеческого организма содержат неодинаковое количество воды: стекловидное тело глаза состоит из воды на 99%, в крови ее содержится 83, в жировой ткани 29, в скелете 22 и даже в зубной эмали 0,2%.

 

 

 

3)Понятия о почве. Роль почвы в круговороте веществ в природе и жизни человека

 

Почва - рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в условиях длительного тесного контакта атмосферы, литосферы и биосферы под воздействием физических, химических и биологических процессов. Особенно велика роль в образовании почвы разнообразных живых организмов, которые способствуют развитию основного свойства почвы-плодородия. Плодородие - это способность почвы обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов воды, воздуха.

Плодородие почвы может реализоваться только в процессе его сельскохозяйственного использования. Выращивая различные сельскохозяйственные культуры, человек получает продукты питания и сырье для изготовления многих промышленных изделий.

Таким образом, почва - основной источник пищевых ресурсов для человечества, главное богатство, от которого зависит наша жизнь. Поэтому необходимо всегда заботиться о грунт и делать все, чтобы оставить его улучшенным для следующих поколений.

Почва — не стабильная и не инертная масса. Она представляет собой сложную, постепенно меняющуюся среду, где непрерывно совершаются синтез и разрушение органического вещества, круговорот элементов зольной и азотной пищи. Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества. После отмирания органическое вещество поступает в почву, где под воздействием микроорганизмов подвергается глубокому преобразованию. При этом значительная часть зольных элементов переходит в формы, доступные для усвоения растениями, и частично вновь входит в состав нарастающего органического вещества, а часть задерживается в почве или удаляется с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерная миграция зольных химических элементов в системе: почва → растения → почва, названная Р. В. Вильямсом биологическим (или малым) круговоротом. Благодаря этому процессу в почве постоянно поддерживается плодородие.  

Наряду с биологическим круговоротом веществ между почвой и живыми организмами в природе имеет место и так называемый геологический (или большой) круговорот веществ, с которым связан процесс растворения и выноса питательных элементов из почвы в ручьи, моря и океаны, где они откладываются в виде pазличного рода осадочных пород. Так, в течение тысячелетий на дне океанов образуются мощные пласты осадочных пород. Затем в результате тектонических процессов и морских регрессий эти породы могут выходить на дневную поверхность, подвергаться новому континентальному выветриванию, и питательные элементы снова могут быть использованы растениями. Этот круговорот занимает длительное геологическое время. Растворение и вынос сточными водами питательных элементов из почвы сопровождаются обеднением и снижением ее плодородия. Поэтому для поддержания почвенного плодородия на высоком уровне необходимо создавать такие условия, при которых процесс потери почвой элементов пищи получал бы наименьшее выражение.

Биологический круговорот зольной и азотной пищи растений лежит в основе сельскохозяйственного производства. При этом чем выше культура земледелия и чем рациональнее используют землю, тем меньше элементов зольной и азотной пищи вырывается из биологического круговорота и вовлекается в геологический круговорот, тем выше будет производительность почв.

При высокой культуре земледелия в биологический круговорот между почвой и возделываемыми растениями можно вовлекать новые питательные вещества. Мощным средством в этом отношении являются органические и минеральные удобрения. При их помощи в биологический круговорот веществ не только вовлекаются новые элементы питания, но и прогрессивно улучшаются физические, химические и биологические свойства почв и создаются реальные возможности для роста урожаев.

4)Растительность, как внешний ресурс планеты

 

Земная флора снабжает планету не только кислородом, но и органическими веществами, которые, в свою очередь, делают возможным рост их, же самих, а это пища не только для человека, но и для животного. Земная атмосфера поддерживается все теми же растениями, это проявляется в том, что растения перерабатывают углекислый и прочие газы, этим не давая газам оседать на атмосфере, оптимальное соотношение кислорода так же поддерживается растительностью земли. Достаточно заметной характеристикой для животного мира и для человечества является то, что растения способны вырабатывать фитонциды, это вещества, нейтрализующие или, даже, убивающие бактерий, которые причиняют вред как животным, так и людям.

Невозможно игнорировать так же и то, какую важную роль играет растительный мир в формировании почвы. Растения обогащают почву всеми необходимыми химическими составляющими, отсутствии которых сделало бы невозможным занятие земледелием. Без необходимых химических элементов, плодородный слой почвы достаточно быстро потерпел бы полное истощение, это привело бы тому результату, что земля попросту стала бы обыкновенной пылью. Влага на поверхности земной коры появляется так же благодаря растениям, а как все мы знаем влага и вода – это синонимы жизни, есть плотоядные существа, есть травоядные, есть и те, кто не брезгует и той и другой пищей, но нет на зеле существа, которое могло бы не употреблять воду. Влага на земле поддерживается с помощью различных водоемов (озера, реки, пруды и т.д), как мы знаем все водоемы по сложной природной системе втекают в море, а вот моря являются частицей формирования климатических характеристик в различных частях и регионах земли.

Своя уникальная флора, присуща каждому земному региону, вся растительность обозначается согласно принадлежности тому или иному региону планеты: Алькофлора – это водная флора планеты; Блиофлора — это растения принадлежащие к разнообразным видам мхов и лишайников; Дендрофлора – это трава, кустарники и деревья. Почва земли тоже имеет свою флору- торфяники, чернозем и суглинки, это разновидность почвы, которая есть основой полноценного развития и роста любой растительной среды. И территориальные признаки внесли разнообразие в мир растительности, растительную среду разделяют так же и на горную, островную, климатическую, континентальную и региональную.

Такое разделение фауны обуславливается достаточно длительным развитием растительности, в каждых конкретных территориальных условиях, в игру вступает способность к приспособлению к определенному режиму влажности и температур. Большую роль, в формировании территориальных разновидностей фауны, играет соседство с животным миром, являющимся помощником в запылении и обогащении необходимыми органическими элементами, почвы.

Если рассмотреть роль растений в существовании человечества, то можно смело утверждать то, что роль растений является одной из важнейших. Растительный мир в нашей жизни – это источник питания, бумаги, красители для тканей да и сама ткань , строительные материалы, каучук и, конечно же источник энергоносителей. Ведь, обычный уголь на самом деле является окаменевшими растительными остатками, так же и торф – это топливо, которое широко используется среди жителей сел и деревень, растительное происхождение имеет и такой широко используемый во всем мире ресурс, как нефть. Духовное развитие всего человечества, напрямую связано с растительным миром, отдельные представитель которого, выступают вдохновителями различных деятелей искусства: художников, поэтов, скульпторов. Растения способны поднимать настроение, радуя человеческий глаз своей красотой и неповторимостью. Наблюдая за растениями, за тем, как реагируют они на различные природные явления, невольно посещают мысли о том, как хрупка и ранима земная материя.

 

5)Роль животных в круговороте веществ в природе и жизни человека

 

Вместе с растениями животные играют исключительную роль в миграции химических элементов. Выделяют три основных аспекта деятельности животных в биогенном круговороте.

1. Миграция химических элементов в результате трофической деятельности животных. Накопление элементов в биомассе животных, потребление их животными и возврат в почву. Миграция элементов по трофическим цепям.

2.Влияние роющей и гнездостроительной деятельности животных на миграцию элементов в биогеоценозах.

3.Косвенное влияние животных на круговорот элементов в биогеоценозах в результате повреждения растений и др. процессов. Все формы участия животных в круговороте косвенно влияют на биогенную миграцию элементов растений и микроорганизмов. Геохимическая деятельность животных в бывшем СССР наиболее подробно изучалась на черноземах Курской области, где был определен химический состав животных 62 видов. Наиболее заметна роющая деятельность млекопитающих, дождевых червей, социальных насекомых.

Любой природный комплекс организмов на поверхности нашей планеты включает три обязательных компонента: продуценты—зеленые растения, создающие органические вещества из неорганических; консументы — животные, в большинстве питающиеся растениями и перерабатывающие их ткани, рассеивающие органические вещества по поверхности почвы или в ее толще, и редуценты — бактерии и грибы, превращающие органические вещества, в том числе и рассеянные животными, опять в минеральные соли и газы. Последние снова могут быть использованы листьями и корнями растений. Так устанавливается в природе круговорот веществ и энергии с участием организмов. Круговорот веществ в саваннах Африки и участие в нем животных. 1 — цветы; 2 — бабочки; 3 — саранча; 4 — экскременты насекомых; 5 — корни; 6 — термиты; 7 — травы; 8 — экскременты млекопитающих; 9 — копытные; 10 — растительные остатки; 11 —хищники; 12 — птицы. Животные играют прежде всего важнейшую роль в образовании почв, особенно беспозвоночные — насекомые, клещи, кивсяки, дождевые черви и моллюски. Там, где много беспозвоночных-почвообразователей, очень хорошо развивается и растительный покров Земли.

Вторая исключительно важная роль животных — уничтожение больных и недостаточно жизнеспособных экземпляров растений. Так животные постоянно помогают естественному отбору, поддерживая жизнеспособность растений и ускоряя их эволюцию в направлении большей приспособленности к изменяющимся условиям жизни. Подобную же роль играют хищные и паразитические животные по отношению к растительноядным животным.

Хищные и паразитические животные сдерживают чрезмерное размножение растительноядных, иначе последние могли бы в течение немногих лет полностью уничтожить многие виды растений. Очень существенна роль наземных животных в перекрестном опылении большинства видов покрытосемянных растений и разносе семян, особенно деревьев и кустарников. В опылении участвуют десятки тысяч видов диких пчел, распространенных от тропических гилей, саванн, пустынь и степей до высокогорных лугов и Арктики. Даже на севере Гренландии живут шмели — одна из групп крупных диких пчел.

В процессах образования почв, в поедании растительности и переработке ее остатков, наконец, в опылении цветущих растений и распространении инфекций главную роль играют беспозвоночные: паукообразные, насекомые, многоножки, черви и т. д. Это объясняется не столько их исключительным разнообразием, сколько огромным числом особей. Беспозвоночных на каждом квадратном километре множество, а их вес может достичь десятков тонн.