Кратко охарактеризуйте воздух как экологический фактор

Обновлено: 05.07.2024

Газовый состав воздуха, который служит средой обитания наземных растений, примерно одинаков на земном шаре. Преобладает свободный азот (около 78 %), экологическое влияние которого невелико; содержание углекислого газа в среднм 0,03 %, кислорода — около 21 %.

В крупных городах и промышленных районах воздух часто загрязнен ядовитыми газами, а также копотью и сажей. Они плотным слоем оседают на листьях, резко снижая интенсивность фотосинтеза и дыхания. Наиболее вредны сернистый газ, фтор, фтористый водород, хлориды, аммиак, оксид азота, они вызывают нарушение нормального роста и развития.

Сильно страдают от вредных газов хвойные, листья которых подвергаются воздействию промышленного загрязнения в течение круглого года, особенно пихта, ель, несколько меньше сосна. Чувствительны к нежелательным примесям в воздухе также дуб, остролистный клен, черный тополь, граб, липа, береза. Лиственные деревья легче, чем хвойные, переносят загрязнение воздуха, что объясняется ежегодной листопадностью, дающей им возможность регулярно выводить ядовитые вещества. Однако и у них при неблагоприятном газовом составе атмосферы нарушается ритм сезонного развития: задерживается распускание почек, значительно раньше времени наступает листопад.

Особенно чувствительны к загрязненности воздуха лишайники. Они погибают при наличии в воздухе даже следов оксида серы и служат чутким индикатором его накопления в воздухе.

Для озеленения городов и промышленных центров рекомендуют такие выносливые к загрязнению воздуха растения, как тополь дельтовидный, клен американский (ясенелистный), тую, лиственницу, снежноягодник. Из декоративных травянистых растений — агератум, эхеверию, петунью, бархатцы, душистый табак. Травы в целом лучше переносят загрязнение воздуха, чем деревья и кустарники.

Большое влияние на растения оказывает ветер. Горячий и сухой ветер усиливает транспирацию и часто приводит к отмиранию почек, завяданию молодых листьев, опадению бутонов, щуплости семян, а следовательно, к резкому снижению урожая.

Зимой ветер, сдувая снег с пашни, резко ухудшает условия зимовки озимых. Посевы гибнут даже от небольших морозов. Сильные ветры могут вызывать пыльные (черные) бури: они выдувают и переносят на большие расстояния весь пахотный слой.

Ветер оказывает на растения и прямое чисто механическое воздействие, ломая стволы (бурелом), выворачивая деревья с корнем (ветровал). Ветры вызывают полегание зерновых культур, особенно при загущенных посевах.

Климат влияет на строение растений, формирует у растений разных систематических групп сходные экологические приспособления и жизненные формы (биоморфы).

По отношению к климату, главным образом к теплу и влаге, может быть выделен ряд жизненных форм. Одна из наиболее распространенных их классификаций предложена датским ботаником К. Раункиером (1905, 1907) (рис. 258).

В классификации К. Раункиера использован один признак — положение почек возобновления по отношению к поверхности почвы в неблагоприятных для вегетации условиях (зимой, в летнюю засуху). Им выделены пять основных типов жизненных форм.

• Фанерофиты (от греч. фанерос — открытый, явный). Почки возобновления расположены высоко над почвой (выше 30 см) и "открыто" переносят неблагоприятный период (мороз, засуха). У большинства фанерофитов почки защищены почечными чешуями. К этой группе принадлежат главным образом деревья и кустарники, стебли их не отмирают, а листья могут сбрасываться.

• Хамефиты (от греч. хаме — низкий). Почки хамефитов расположены на уровне почвы или не выше 20. 30 см над ней. В холодном и умеренном климате они защищены не только чешуями, но и снегом. Надземные вегетативные органы иногда частично отмирают; это кустарнички и полукустарники (брусника, черника и др.).

• Гемикриптофиты (от греч. геми — полу) — растения, почки возобновления которых расположены на поверхности почвы или в ее поверхностном слое. Они защищены не только чешуями и снегом, но и подстилкой из опавших листьев и отмерших побегов. В неблагоприятный период вся надземная часть отмирает; к этой группе относится большинство многолетних трав.

• Криптофиты (от греч. криптос — скрытый) — почки возобновления скрыты под землей или под водой. Это корневищные, луковичные, клубневые и другие многолетние травы.

• Терофиты (от греч. терос — лето) — однолетние травы, переживающие неблагоприятный период в виде семян.

Почвенные факторы

Почвенные (эдафические) факторы имеют крайне важное значение для растений. В одних и тех же климатических условиях растительность может быть очень разнообразной на разных почвах.

На растение оказывают влияние химические (валовой состав, гумус, реакция почвы, солевой режим) и физические (гранулометрический состав, водно-воздушный режим, плотность) свойства почвы. Они действуют на растение не изолированно, а взаимосвязано. Влияние отдельных свойств почвы может быть прямым или косвенным. Например, солевой режим может воздействовать на жизнедеятельность корней и прямо, и косвенно, изменяя реакцию почвы.

Часть растений обладает достаточно высокой приспособляемостью к почвам, другие же имеют настолько узкий экологический диапазон, что могут служить индикаторами (показателями) характера почв.

Растения могут служить показателями плодородия почв. Для богатых плодородных почв характерны эвтрофные растения; для бедных — лиготрофные — белоус, вереск, росянка, сфагновые мхи. Эвтрофные растения — многочисленные виды черноземных степей, а также широколиственных лесов (сныть, пролеска, ясменник). На почвах, богатых азотом, вблизи от жилищ человека развиваются нитрофильные растения (крапива, белена, дурман).

По отношению к кислотности почвы требования растений также разнообразны. Черника, щавель, ожика волосистая, седмичник, щучка, хвощ болотный — оксифилы, они растут на кислых почвах. Клевер, люцерна, вика посевная, тимофеевка луговая, кострец безостый предпочитают нейтральные или слабощелочные почвы — это нейтрофилы. Большинство растений степей и пустынь — базифилы, предпочитающие щелочные почвы. Почти все наши культурные растения являются нейтрофильными или базифильными, поэтому при внесении удобрений нужно остерегаться, чтобы почвы не стали кислыми. К нейтрофилам относятся и растения, проявляющие повышенную требовательность к кальцию, — кальцефильные виды. Они хорошо развиваются на известковых обнажениях и на выходах чистого мела. На известковых почвах хорошо растут хлопчатник, виноград, кунжут.

Растения, приспособленные к засоленным почвам, называют галофитами. В пустынных и полупустынных областях они занимают обширные пространства, повсеместно встречаются по берегам морей и океанов. Галофиты характерны для почв с высоким содержанием хлористых, сернокислых и углекислых солей натрия, кальция, магния и калия. В связи с повышенной концентрацией почвенного раствора у галофитов наблюдается высокое осмотическое давление, достигающее 100—150 атм.

Внешний облик галофитов очень характерен. Засоление, как почвенный экологический фактор, оказывает на растения глубокое формообразующее влияние.

Галофиты, такие, как солерос, сарсазан, многие солянки и шведки, биюргун, — надежные индикаторы засоленных почв.

Физические свойства почв также имеют важное значение для растения. Гранулометрический состав их воздействует на растение прямо и косвенно, через воздушный и водный режим почв. На песчаных почвах растут псаммофиты (от греч. псаммос — песок). Защитой от погребения песком им служит способность образовывать почки возобновления и придаточные корни на засыпанных побегах. Длинные стержневые корни уходят вглубь, а у поверхности развивается масса мелких корней, использующих конденсационную влагу. Семена и плоды псаммофитов снабжены летучками или сильно вздуты и легко движутся по поверхности песков, не успевающих их засыпать. После дождей они быстро прорастают, закрепляя песок. Псаммофиты — полынь песчаная, волоснец песчаный, саксаул, джузгун и др. — используются для закрепления перевеваемых песков.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную спорность. Обитатели воздушной среды должны обладать собственной опорной системой, поддерживающей тело: растения – разнообразными механическими тканями, животные – твердым или, значительно реже, гидростатическим скелетом. Кроме того, все обитатели воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, которая служит им для прикрепления и опоры. Жизнь во взвешенном состоянии в воздухе невозможна.

Правда, множество микроорганизмов и животных, споры, семена, плоды и пыльца растений регулярно присутствуют в воздухе и разносятся воздушными течениями (рис. 43), многие животные способны к активному полету, однако у всех этих видов основная функция их жизненного цикла – размножение – осуществляется на поверхности земли. Для большинства из них пребывание в воздухе связано только с расселением или поиском добычи.

Рис. 43. Распределение членистоногих воздушного планктона по высоте (по Дажо, 1975)

Малая плотность воздуха обусловливает низкую сопротивляемость передвижению. Поэтому многие наземные животные использовали в ходе эволюции экологические выгоды этого свойства воздушной среды, приобретя способность к полету. К активному полету способны 75 % видов всех наземных животных, преимущественно насекомые и птицы, но встречаются летуны и среди млекопитающих и рептилий. Летают наземные животные в основном с помощью мускульных усилий, но некоторые могут и планировать за счет воздушных течений.

Благодаря подвижности воздуха, существующим в нижних слоях атмосферы вертикальным и горизонтальным передвижениям воздушных масс возможен пассивный полет ряда организмов.

Анемофилия – древнейший способ опыления растений. Ветром опыляются все голосеменные, а среди покрытосеменных анемофильные растения составляют примерно 10 % всех видов.

Анемофилия наблюдается в семействах буковых, березовых, ореховых, вязовых, коноплевых, крапивных, казуариновых, маревых, осоковых, злаков, пальм и во многих других. Ветроопыляемые растения имеют целый ряд приспособлений, улучшающих аэродинамические свойства их пыльцы, а также морфологические и биологические особенности, обеспечивающие эффективность опыления.

Жизнь многих растений полностью зависит от ветра, и расселение совершается с его помощью. Такая двойная зависимость наблюдается у елей, сосен, тополей, берез, вязов, ясеней, пушиц, рогозов, саксаулов, джузгунов и др.

У многих видов развита анемохория– расселение с помощью воздушных потоков. Анемохория характерна для спор, семян и плодов растений, цист простейших, мелких насекомых, пауков и т. п. Пассивно переносимые потоками воздуха организмы получили в совокупности название аэропланктона по аналогии с планктонными обитателями водной среды. Специальные адаптации для пассивного полета – очень мелкие размеры тела, увеличение его площади за счет выростов, сильного расчленения, большой относительной поверхности крыльев, использование паутины и т. п. (рис. 44). Анемохорные семена и плоды растений обладают также либо очень мелкими размерами (например, семена орхидей), либо разнообразными крыловидными и парашютовидными придатками, увеличивающими их способность к планированию (рис. 45).

Рис. 44. Приспособления к переносу воздушными потоками у насекомых:

1– комарик Cardiocrepis brevirostris;

2– галлица Porrycordila sp.;

3– перепончатокрылое Anargus fuscus;

4– хермес Dreyfusia nordmannianae;

5– личинка непарного шелкопряда Lymantria dispar

Рис. 45. Приспособления к переносу ветром у плодов и семян растений:

1– липа Tilia intermedia;

2– клен Acer monspessulanum;

3– береза Betula pendula;

4– пушица Eriophorum;

5– одуванчик Taraxacum officinale;

6– рогоз Typha scuttbeworhii

В расселении микроорганизмов, животных и растений основную роль играют вертикальные конвекционные потоки воздуха и слабые ветры. Сильные ветры, бури и ураганы также оказывают существенное экологическое воздействие на наземные организмы.

Малая плотность воздуха обусловливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое давление может ограничивать распространение видов в горах. Для большинства позвоночных верхняя граница жизни около 6000 м. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения частоты дыхания. Примерно таковы же пределы продвижения в горы высших растений. Несколько более выносливы членистоногие (ногохвостки, клещи, пауки), которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

В целом все наземные организмы гораздо более стенобатны, чем водные, так как обычные колебания давления в окружающей их среде составляют доли атмосферы и даже для поднимающихся на большую высоту птиц не превышают 1 /₃ нормального.

Газовый состав воздуха.Кроме физических свойств воздушной среды, для существования наземных организмов чрезвычайно важны ее химические особенности. Газовый состав воздуха в приземном слое атмосферы довольно однороден в отношении содержания главных компонентов (азот – 78,1 %, кислород – 21,0, аргон – 0,9, углекислый газ – 0,035 % по объему) благодаря высокой диффузионной способности газов и постоянному перемешиванию конвекционными и ветровыми потоками. Однако различные примеси газообразных, капельно-жидких и твердых (пылевых) частиц, попадающих в атмосферу из локальных источников, могут иметь существенное экологическое значение.

Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов по сравнению с первично-водными. Именно в наземной обстановке, на базе высокой эффективности окислительных процессов в организме, возникла гомойотермия животных. Кислород, из-за постоянно высокого его содержания в воздухе, не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде. Лишь местами, в специфических условиях, создается временный его дефицит, например в скоплениях разлагающихся растительных остатков, запасах зерна, муки и т. п.

Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Например, при отсутствии ветра в центре больших городов концентрация его возрастает в десятки раз. Закономерны суточные изменения содержания углекислоты в приземных слоях, связанные с ритмом фотосинтеза растений. Сезонные обусловлены изменениями интенсивности дыхания живых организмов, преимущественно микроскопического населения почв. Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа. В высоких концентрациях углекислый газ токсичен. В природе такие концентрации встречаются редко.

В природе основным источником углекислоты является так называемое почвенное дыхание. Почвенные микроорганизмы и животные дышат очень интенсивно. Углекислый газ диффундирует из почвы в атмосферу, особенно энергично во время дождя. Много его выделяют почвы умеренно влажные, хорошо прогреваемые, богатые органическими остатками. Например, почва букового леса выделяет СО₂ от 15 до 22 кг/га в час, а неудобренная песчаная всего 2 кг/га.

В современных условиях мощным источником поступления дополнительных количеств СО₂ в атмосферу стала деятельность человека по сжиганию ископаемых запасов топлива.

Низкое содержание углекислого газа тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, увеличив концентрацию углекислого газа; этим пользуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства. Однако излишние количества СО₂ приводят к отравлению растений.

Азот воздуха для большинства обитателей наземной среды представляет инертный газ, но ряд прокариотических организмов (клубеньковые бактерии, азотобактер, клостридии, сине-зеленые водоросли и др.) обладает способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот.

Рис. 46. Склон горы с уничтоженной растительностью из-за выбросов сернистого газа окрестными промышленными предприятиями

Местные примеси, поступающие в воздух, также могут существенно влиять на живые организмы. Это особенно относится к ядовитым газообразным веществам – метану, оксиду серы, оксиду углерода, оксиду азота, сероводороду, соединениям хлора, а также к частицам пыли, сажи и т. п., засоряющим воздух в промышленных районах. Основной современный источник химического и физического загрязнения атмосферы антропогенный: работа различных промышленных предприятий и транспорта, эрозия почв и т. п. Оксид серы (SО₂), например, ядовит для растений даже в концентрациях от одной пятидесятитысячной до одной миллионной от объема воздуха. Вокруг промышленных центров, загрязняющих атмосферу этим газом, погибает почти вся растительность (рис. 46). Некоторые виды растений особо чувствительны к SО₂ и служат чутким индикатором его накопления в воздухе. Например, многие лишайники погибают даже при следах оксида серы в окружающей атмосфере. Присутствие их в лесах вокруг крупных городов свидетельствует о высокой чистоте воздуха. Устойчивость растений к примесям в воздушной среде учитывают при подборе видов для озеленения населенных пунктов. Чувствительны к задымлению, например, обыкновенная ель и сосна, клен, липа, береза. Наиболее устойчивы туя, тополь канадский, клен американский, бузина и некоторые другие.

Рис. 43. Распределение членистоногих воздушного планктона по высоте (по Дажо, 1975)

Рис. 44. Приспособления к переносу воздушными потоками у насекомых:

1– комарик Cardiocrepis brevirostris;

2– галлица Porrycordila sp.;

3– перепончатокрылое Anargus fuscus;

4– хермес Dreyfusia nordmannianae;

5– личинка непарного шелкопряда Lymantria dispar

Рис. 45. Приспособления к переносу ветром у плодов и семян растений:

1– липа Tilia intermedia;

2– клен Acer monspessulanum;

3– береза Betula pendula;

4– пушица Eriophorum;

5– одуванчик Taraxacum officinale;

6– рогоз Typha scuttbeworhii

Движение воздуха и его газовый состав. Экологическое значение кислорода, углекислого газа воздуха. Формообразующее действие недостатка кислорода и ветра в целом. Деструктивное механическое влияние ветра: бурелом, ветровал, ветровое полегание растений.

Рубрика	Экология и охрана природы
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	17.05.2015
Размер файла	3,4 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Движение воздуха. Газовый состав воздух

2. Климатическое и ботанико - географическое значение ветра

3. Экологическое значение кислорода, углекислого газа воздуха

4. Анемофилия и анемохория

4.1 Жизненная форма перекати - поле

4.2 Формообразующее действие недостатка кислорода и ветра в целом

5. Деструктивное механическое влияние ветра

5.3 Ветровое полегание растений

6. Растения Красной книги Краснодарского края, имеющие жизненную форму перекати - поле и характеристика их местообитания

Список используемых источников

Слово "экология" образовано от греческого "ойкос", что означает дом, и "логос" - наука. Таким образом, изучение нашего "природного дома" охватывает изучение всех живущих в нем организмов и всех функциональных процессов, делающих этот "дом" пригодным для жизни. В буквальном смысле экология - это наука об организмах "у себя дома", наука, в которой особое внимание уделяется совокупности или характеру связей между организмами и окружающей их средой [12, с. 11].

Экологические факторы - отдельные элементы среды, взаимодействующие c организмами. Воздух - это физическая смесь газов различной химической природы, имеющих для живых организмов главнейшее значение. Состав воздуха остается относительно постоянным как в течение суток, так и в течение года. 78% от общего содержания газов приходится на азот, 20% - на кислород. Как видите, на остальные газы приходится всего 2%. Воздух необходим для жизнедеятельности большинства живых организмов.

В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Тем самым экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы "человек - природа", опираясь на исследования взаимодействий в системе "организм - среда". Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к "экологизации" всех наук и других отраслей человеческой деятельности, т. е. к обязательному учету ими законов и требований экологии [5, с. 4].

Цель курсовой работы: изучить воздух, как экологический фактор

Задачи курсовой работы:

- рассмотреть движение воздуха и газовый состав воздуха;

- рассмотреть климатическое и ботанико-географическое значение ветра;

- выявить экологическое значение кислорода, углекислого газа воздуха;

- определить значение анемофилии и анемохории, жизненной формы перекати-поле, формообразующего действия недостатка кислорода и ветра в целом;

- исследовать деструктивное механическое влияние ветра: бурелом, ветровал, ветровое полегание растений;

- охарактеризовать растения, имеющие жизненную форму перекати-поле, занесенных в Красную книгу Краснодарского края;

1. Движение воздуха. Газовый состав воздуха

Движение атмосферного воздуха происходит вследствие неравномерного нагревания земной поверхности солнцем. Благодаря этому возникает разница в величинах температуры и давления на различных участках земной поверхности, чем и обусловливаются перемещения воздушных масс как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях (ветры).

Рисунок 1 - Влияние температуры на относительную влажность воздуха [10, с. 290]

При неизменном количестве воды в воздухе относительная влажность увеличивается, когда температура падает (рисунок 1). Если воздух охлаждается до температуры ниже точки водонасыщения (100%), происходит конденсация и выпадают осадки [10, с. 293].

Атмосфера - важная часть экосферы, с которой она связана биогеохимическими циклами, включающими газообразные компоненты. Это такие, как круговороты углерода, азота, кислорода и воды. Большое значение имеют и физические свойства атмосферы. Так, воздух оказывает лишь незначительное сопротивление движению и не может служить опорой для наземных организмов, что непосредственно сказалось на их строении. Вместе с тем некоторые группы животных стали использовать полет как способ передвижения. Особо следует отметить, что в атмосфере постоянно происходит циркуляция воздушных масс, энергию которой поставляет Солнце [10, с. 295].

Примечание: 1 - теплый воздух; 2 - охлажденный воздух; 3 - зоны высокого давления; СЕ - пассаты; СД - доминирующие юго - западные ветры; GH - полярные северо-восточные ветры

Рисунок 2 - Упрощенная схема общей циркуляции воздушных масс атмосферы [13, с. 320]

Результатом циркуляции является перераспределение водяных паров, так как атмосфера захватывает их в одном месте (где вода испаряется), переносит и отдает в другом месте (где выпадают осадки). Если же в атмосферу поступают газы, в том числе загрязняющие, такие, как двуокись серы в промышленных районах, то система атмосферной циркуляции перераспределит их и они выпадут в других местах, растворенные в дождевой воде (рисунок 2). От тропических широт - поясов повышенного давления в каждом полушарии воздух направляется с одной стороны к экватору, с другой - к умеренным широтам. При этом он откланяется вправо в северном и влево в южном полушарии. Между тропиками и экватором дуют пассаты, они имеют северо - восточное направление в северном полушарии и юго - восточное в южном. Воздух, направляющийся от тропических широт в умеренные, отклоняется к востоку. Поэтому в умеренных широтах господствуют западные ветры - западный перенос воздуха. Из высоких широт в умеренные дуют ветры с преобладанием восточной составляющей. На границах материков и океанов ветры зимой дуют с материка на океан, а летом, наоборот, с океана на материк - это муссоны. Муссонные ветры особенно хорошо выражены в умеренных широтах, где разница между температурой зимы и лета особенно велика. Местное нагревание или охлаждение суши в любом участке земного шара сопровождается соответственно понижением или повышением давления, приводит к образованию сравнительно кратковременных, но мощных воздушных течений, так называемых циклонов и антициклонов. В центре циклона нагретый воздух поднимается в верхние слои атмосферы, где он охлаждается и движется к периферии. В то же время внизу от периферии к центру направляются более холодные слои воздуха, которые движутся против часовой стрелки вихреобразно вследствие вращения земли вокруг своей оси. В результате такой циркуляции атмосферного воздуха, захватывающей при своем перемещении огромные пространства земной поверхности, сила ветра в циклонах может достигнуть больших величин и привести к катастрофическим последствиям. Погода, как правило, становится пасмурной и сопровождается выпадением атмосферных осадков. Противоположная картина имеет место при антициклонах, сопровождающихся обычно сухой и ясной погодой. Помимо циклонов и антициклонов, на земной поверхности встречаются различные местные ветры. К ним относятся бризы - периодические ветры, образующиеся вследствие разницы температур на суше и воде; они дуют днем с моря на сушу, а ночью в обратном направлении; горные ветры, происхождение которых объясняется неравномерным нагревом склонов гор и долин, вследствие чего образуются восходящие воздушные потоки днем снизу вверх, ночью в обратном направлении; фен - очень сухой и теплый ветер, образующийся в горных районах и губящий растительность. Движение воздуха принято характеризовать направлением и скоростью. Направление движения воздуха определяется по точке горизонта, откуда дует ветер. Весь горизонт разбивают на восемь румбов: север, северо-восток, восток, юго - восток, юг, юго - запад, запад, северо - запад. Обозначая промежуточные румбы, указывают оба румба, между которыми находится данное направление, ставя первым по порядку основной румб (обычно пользуются начальными буквами названий стран света). Например, если направление ветра находится между севером и северо-востоком, то промежуточный румб называется ССВ (северо - северо - восток). Для изучения преобладающих направлений ветров используют специальную схему, получившую название "роза ветров". Так как для каждой местности характерна известная повторяемость направления ветра, то представляется возможным для обозначения этой повторяемости построить специальный график, характеризующий наиболее часто встречающееся, т. е. преобладающее, направление. Для этой цели на соответствующих линиях румбов откладывают отрезки, длина которых обозначает количество повторений направления ветра в процентах к общему числу всех ветров за период наблюдения (год, сезон, месяц). Концы этих отрезков соединяют прямыми линиями, получая таким образом график, характеризующий господствующие в данной местности ветры. значение розы ветров заключается в том, что она дает возможность получить наглядное представление о господствующих в данном районе ветрах и в соответствии с этим планировать строительство жилых кварталов, детских учреждений, больниц, санаториев и др. Рациональное размещение их по отношению к промышленным предприятиям предохраняет эти объекты от отрицательного влияния ветров, приносящих с собой различные атмосферные загрязнения (пыль, дым, вредные газы и пр.) Скорость измеряется длиной пути, пройденного ветром в единицу времени (метры в секунду). Скорость движения воздуха - существенный фактор, оказывающий влияние на теплообмен человека наряду с температурой и влажностью воздуха. При низкой температуре большая скорость движения воздуха способствует охлаждению организма. Скорость движения воздуха оказывает определенное нервно - психическое действие. Прохладный и умеренной силы ветер тонизирует организм, а сильный и продолжительный вызывает возбуждение и раздражение. Неприятен также для человека и постоянный шум ветра Прибор, с помощью которого устанавливают направление ветра, называется флюгером; для определения скорости движения воздуха служит анемометр.

Движение воздуха в наружной атмосфере имеет существенное значение. Роль ветров заключается прежде всего в том, что благодаря перемешиванию воздушных масс происходит перенос тепла, холода и влаги из одних районов в другие, чем обусловливается смена погоды. Влияние движения воздуха на организм заключается в том, что оно как при высоких, так и при низких температурах в большинстве случаев усиливает теплоотдачу. Но при высоких температурах это повышение теплоотдачи улучшает самочувствие, а при низких играет отрицательную роль, способствуя переохлаждению, что может резко понизить сопротивляемость организма к простудным заболеваниям. Неблагоприятной представляется также роль больших скоростей движения воздуха в закрытых помещениях (сквозняки).

Кислород (0₂) жизненно необходим почти для всех обитателей планеты. Это активный газ. Он участвует в химических реакциях с другими газами атмосферы. Кислород активно поглощает лучистую энергию. Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Под действием солнечного ультрафиолетового излучения молекула кислорода распадается на атомы. Атомарный кислород, соединяясь с молекулой кислорода, образует новое вещество - трехатомный кислород или озон (0₃). Озон в основном находится на больших высотах. Там его роль для планеты исключительно благотворна. У поверхности Земли озон образуется при грозовых разрядах. В отличие от всех других газов в атмосфере, которые не имеют ни вкуса, ни запаха, озон имеет характерный запах. В переводе с греческого языка слово "озон" означает "остро пахнущий". После грозы этот запах приятен, он воспринимается как запах свежести. В больших количествах озон является отравляющим веществом. В городах с большим количеством автомобилей, а значит и большими выбросами автомобильных газов, в безоблачную или малооблачную погоду под действием солнечных лучей образуется озон. Город окутывается желто-синим облаком, видимость ухудшается. Это фотохимический смог.

Азот (N₂) - нейтральный газ, он, не вступает в реакции с другими газами атмосферы, не участвует в поглощении лучистой энергии.

До высот 500 км атмосфера в основном состоит из кислорода и азота. При этом если в нижнем слое атмосферы преобладает азот, то на больших высотах кислорода больше, чем азота. Азот, кислород и другие составляющие атмосферного воздуха находятся в атмосфере всегда в газообразном состоянии Постоянство газового состава воздуха обеспечивается интенсивным перемешиванием нижнего слоя воздуха. Это однородная или гомогенная атмосфера.

Аргон (Аr) - нейтральный газ, в реакции не вступает, в поглощении и излучении лучистой энергии не участвует. Аналогично - ксенон, криптон и многие другие газы. Аргон - тяжелое вещество, в высоких слоях атмосферы его очень мало.

Углекислого газа (С0₂) в атмосфере в среднем 0,03%. Этот газ очень необходим растениям и активно ими поглощается. Фактическое количество его в воздухе может несколько изменяться. В индустриальных районах его количество может увеличиваться до 0,05%. В сельской местности, над лесами, полями его меньше. Над Антарктидой примерно 0,02% углекислого газа, т.е. почти на 1/3 меньше его среднего количества в атмосфере. Столько же и даже меньше его над морем - 0,01 - 0,02%, так как углекислый газ интенсивно поглощается водой. Углекислый газ полностью прозрачен для солнечных коротковолновых лучей, но интенсивно поглощает тепловое инфракрасное излучение Земли.

С высотой все меньше становится тяжелых газов и, наконец, верхние слои атмосферы состоят из самых легких газов - гелия, а затем водорода (таблица 1). Такая неоднородная атмосфера называется гетерогенной.

Особенностью наземно-воздушной среды является то, что организмы, обитающие здесь, окружены воздухом, который представляет собой смесь газов, а не их соединения. Воздух как экологический фактор характеризуется постоянством состава – азота в нем содержится 78,08%, кислорода – около 20,9%, аргона – около 1%, углекислого газа – 0,03%.

За счет диоксида углерода и воды синтезируется органическое вещество и выделяется кислород. При дыхании происходит реакция, обратная фотосинтезу – потребление кислорода. Кислород появился на Земле примерно 2 млрд. лет назад, когда происходило формообразование поверхности нашей планеты при активной вулканической деятельности. Постепенное увеличение содержания кислорода происходило в течение последних 20 млн. лет. Главную роль в этом играло развитие растительного мира суши и океана. Без воздуха не могут существовать ни растения, ни животные.

Воздух, как и другие факторы среды, оказывает на организмы прямое и косвенное действие. При прямом воздействии он имеет небольшое экологическое значение. Косвенное влияние воздуха осуществляется через ветры, которые меняют характер таких важных факторов, как температура и влажность, оказывают механическое действие на организмы. Нередко сильные ветры, дующие в одном направлении, изгибают ветви и стволы деревьев в подветренную сторону, что служит причиной появления флагообразных форм кроны. Ветер вызывает изменение интенсивности транспирации у растений. Это особенно сильно проявляется при суховеях, иссушающих воздух и часто вызывающих гибель растений.

Определенную роль играет ветер в опылении растений-анемофилов (ветроопыляемые растения), которые выработали для этого ряд приспособлений: цветочные покровы у них обычно редуцированы и пыльца не защищена от ветра. Восходящие и особенно нисходящие потоки в атмосфере нередко создают условия для застаивания и накопления у поверхности почвы холодного воздуха, что вызывает задержку в развитии растений и животных. Воздушные потоки выполняют определенную роль в расселении растений и животных. Плоды растений (анемохоров) имеют множество приспособлений, увеличивающих их парусность, и разносятся ветром на большие расстояния.

Атмосфера способствует сохранению на планете тепла, которое в противном случае рассеивалось бы в холоде космического пространства. Сама же она благодаря силам притяжения Земли не улетучивается. Атмосфера не только поддерживает жизнь, она служит защитным экраном. На высоте 20–25 км от поверхности Земли под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца часть молекул кислорода расщепляется на свободные атомы кислорода. Последние могут вновь образовывать молекулу кислорода, его трехатомную форму, называемую озоном. Озон, образуя в высших слоях атмосферы тонкий слой – озоновый экран, обеспечивает хрупкой земной жизни дальнейшее ее существование.

Сделайте подборку фотографий приспособлений растений к распространению ветром. Используйте форму презентации, плаката, коллажа или другую. Обязательное условие: укажите название растения, источник данных. Приветствую собственные фотографии.

Воздух как экологический фактор является не только средой, в котором происходит вегетация растений и жизненные процессы животных, но и важным источником, откуда организмы черпают необходимые им элементы питания и дыхания. В частности, почти половина сухой массы растений производится благодаря углерода атмосферы, который они усваивают в процессе фотосинтеза. Воздух – это смесь газов, главными из которых являются азот (78,08%), кислород (20,95%), аргон (0,93%) и углекислый газ (0,03%). В воздухе всегда присутствует водяной пар, содержание которой достигает 4% от его общего количества, а также пыль, сажа, пыльца и споры растений.

Некоторые примеси, в основном антропогенного происхождения, отрицательно влияют на растения. Это, в частности, выбросы стационарных и подвижных источников загрязнения – промышленных предприятий и транспортных средств. Диоксид серы и оксид углерода, которые выбрасывает автотранспорт и предприятия теплоэнергетики, обусловливают нарушения ферментативной деятельности и сгущения коллоидов, а это соответственно к нарушению обмена веществ, пожелтение листьев, опадение хвои. К диоксида серы и азота особую чувствительность проявляют грибы, лишайники и хвойные растения, менее чувствительными являются покрытосеменные растения. Учитывая все вокруг крупных промышленных центров лишайников почти нет. Это свидетельствует о загрязненности атмосферы.

Важную роль в жизни растений играет ветер. Его влияние на растения может быть прямым и косвенным. Прямое действие ветра – это ветровалы, валежником, искривление стволов деревьев и стеблей травянистых растений, перенос листьев, плодов и спор. Опосредованное действие, когда ветер ускоряет транспирацию растений, испаряемость почвы и водной поверхности, изменяет их температуру, а также переносит влажные морские воздушные массы в глубину континента, перераспределяет снежный покров, вызывает выдувания почвы вследствие черной бури и т.д.

Сильные ветры, дующие в одном направлении, обусловливают низкорослые и прапороподибни формы крон древесной растительности, а также способствуют расселению многих растений (см. Рис. 10.1). Ветер существенно влияет на газовый состав воздуха, в частности, на содержание углекислого газа, поглощение которого в процессе фотосинтеза компенсируется благодаря жизнедеятельности микроорганизмов, выдыхание животных и человека, в результате сгорания органических веществ и выделения из недр Земли. Важную роль в поддержании равновесия углекислого газа в атмосфере играет Мировой океан, благодаря которому поддерживается его стабильное содержание.

Кислород, выделяемый в результате фотосинтеза, потребляют растения, животные и люди в процессе дыхания. Взрослое дерево в течение суток выделяет около 180 л кислорода. Человек потребляет за это время при отсутствии физических нагрузок около 360 л кислорода, а в случае интенсивной работы – до 900 л. Легковой автомобиль на тысячу километров пробега расходует годовую норму кислорода человека, а реактивный лайнер на перелет из Европы в Америку – 35 т кислорода. Такое количество кислорода за время перелета производит до 25 тыс. Га леса.

Кроме газового состава и ветра, вызванного разницей давлений, на живые организмы в значительной степени влияет величина давления. Многие млекопитающие, птицы нормально переносят как высокий, так и низкий, но стабильный давление. Свидетельством этого является то, что некоторые виды зайцеобразных, в частности пищуха (Ochotona wollastoni), встречается в Гималаях на высоте более 6 тыс. М. В то же время перемещения домашних животных значительно меньше высоты в Андах вызывало их бесплодия. Атмосферное давление является существенным фактором формирования погодных условий, опосредованно влияет на жизнь растений и животных.

Читайте также: