סביבת הקרקע-אוויר היא מאפיין של תפקוד התושבים. סביבת חיים קרקע-אוויר, מאפייניה

סוג שיעור -מְשׁוּלָב

שיטות:חקרנית חלקית, מצגת בעיה, רבייה, מסבירה-מחשה.

יַעַד:

מודעות התלמידים לחשיבותם של כל הנושאים הנידונים, היכולת לבנות את מערכת היחסים שלהם עם הטבע והחברה על בסיס כבוד לחיים, לכל היצורים החיים כחלק ייחודי ויסולא בפז מהביוספירה;

משימות:

חינוכית: להראות את ריבוי הגורמים הפועלים על אורגניזמים בטבע, את יחסיות המושג "גורמים מזיקים ומועילים", את מגוון החיים על פני כדור הארץ ואת האפשרויות להתאמת יצורים חיים לכל מגוון תנאי הסביבה.

מתפתח:לפתח מיומנויות תקשורת, את היכולת לרכוש ידע באופן עצמאי ולעורר את הפעילות הקוגניטיבית שלהם; היכולת לנתח מידע, להדגיש את העיקר בחומר הנלמד.

חינוכי:

לטפח תרבות של התנהגות בטבע, תכונות של אדם סובלני, להחדיר עניין ואהבה לחיות הבר, ליצור גישה חיובית יציבה כלפי כל אורגניזם חי על פני כדור הארץ, ליצור את היכולת לראות יופי.

אישי: עניין קוגניטיבי באקולוגיה הבנת הצורך בקבלת ידע על מגוון היחסים הביוטיים בקהילות טבעיות על מנת לשמר ביוקנוזות טבעיות. היכולת לבחור את המטרה וההגדרות הסמנטיות במעשיהם ובמעשיהם ביחס לחיות הבר. הצורך בהערכה הוגנת של העבודה שלו ושל החברים לכיתה

קוגניטיבי: היכולת לעבוד עם מקורות מידע שונים, להמירו מצורה אחת לאחרת, להשוות ולנתח מידע, להסיק מסקנות, להכין מסרים ומצגות.

רגולטורים:היכולת לארגן באופן עצמאי את ביצוע המשימות, להעריך את נכונות העבודה, השתקפות של פעילותם.

תקשורתי: להשתתף בדיאלוג בכיתה; לענות על שאלות של מורה, חברים לכיתה, לדבר עם קהל באמצעות ציוד מולטימדיה או אמצעי הדגמה אחרים

תוצאות מתוכננות

נושא:לדעת - המושגים של "בית גידול", "אקולוגיה", "גורמים סביבתיים" השפעתם על אורגניזמים חיים, "קשרים של חיים ולא חיים";. להיות מסוגל - להגדיר את המושג "גורמים ביוטיים"; לאפיין גורמים ביוטיים, לתת דוגמאות.

אישי:לשפוט, לחפש ולבחור מידע, לנתח קשרים, להשוות, למצוא תשובה לשאלה בעייתית

מטא-נושא: קשרים עם דיסציפלינות אקדמיות כמו ביולוגיה, כימיה, פיזיקה, גיאוגרפיה. לתכנן פעולות עם יעד מוגדר; למצוא את המידע הדרוש בספר הלימוד ובספרות העיון; לבצע ניתוח של אובייקטים של הטבע; לְהַסִיק; לגבש דעה משלך.

צורת ארגון פעילויות למידה - יחיד, קבוצתי

שיטות לימוד:חזותי והמחשה, מסביר וממחיש, חקר חלקי, עבודה עצמאיתעם ספרות וספר לימוד נוספים, עם DER.

קבלות פנים:ניתוח, סינתזה, מסקנה, העברת מידע מסוג אחד לאחר, הכללה.

לימוד חומר חדש

סביבת קרקע-אוויר

אורגניזמים החיים על פני כדור הארץ מוקפים בסביבה גזי המאופיינת בלחות נמוכה, צפיפות ולחץ, כמו גם תכולה גבוהה של חמצן. הגורמים הסביבתיים הפועלים בסביבת האוויר הקרקעית נבדלים במספר מאפיינים ספציפיים: בהשוואה לסביבות אחרות, האור כאן חזק יותר, הטמפרטורה עוברת תנודות חזקות יותר והלחות משתנה באופן משמעותי בהתאם למיקום הגיאוגרפי, העונה והזמן של יום. ההשפעה של כמעט כל הגורמים הללו קשורה קשר הדוק לתנועה של מסות אוויר - רוחות.

תושבי סביבת הקרקע-אוויר בתהליך האבולוציה פיתחו התאמות אנטומיות, מורפולוגיות, פיזיולוגיות, התנהגותיות ואחרות ספציפיות. יש להם איברים המספקים הטמעה ישירה אוויר אטמוספריבתהליך הנשימה (סטומטה של ​​צמחים, ריאות וקנה הנשימה של בעלי חיים); תצורות שלד התומכות בגוף בתנאים של צפיפות נמוכה של המדיום קיבלו התפתחות חזקה

(רקמות מכניות ותומכות של צמחים, שלד בעלי חיים); עשית התאמות מורכבות להגנה מפני גורמים שליליים (מחזוריות ומקצב של מחזורי חיים, המבנה המורכב של אינטגומנטים, מנגנוני ויסות תרמי וכו'); הוקמה מעל קשר הדוקעם אדמה (שורשי צמחים); אתה עבדת ניידות גדולה של בעלי חיים בחיפוש אחר מזון; הופיעו בעלי חיים מעופפים ופירות מוטסים, זרעים, אבקה של צמחים.

הבה נבחן את הגורמים האביוטים העיקריים בסביבת החיים הקרקעית-אווירית.

אוויר.

אוויר יבש בגובה פני הים מורכב (בנפח) מ-78% חנקן, 21% חמצן, 0.03% פחמן דו חמצני; לפחות 1% נובע מגזים אינרטיים.

חמצן נחוץ לנשימה של הרוב המכריע של האורגניזמים, פחמן דו חמצני משמש צמחים במהלך הפוטוסינתזה. תנועת מסת האוויר (רוח) משנה את הטמפרטורה והלחות של האוויר, משפיעה מכנית על אורגניזמים. הרוח גורמת לשינוי בטרנספירציה בצמחים. זה בולט במיוחד בזמן רוחות יבשות, המייבשות את האוויר ולעיתים גורמות למוות של צמחים. לרוח יש תפקיד משמעותי בהאבקה של אנמופילים – צמחים מואבקי רוח. הרוחות קובעות את כיוון הנדידה של חרקים כמו עש אחו, ארבה מדברי, יתושים מלריה.

מִשׁקָע.

משקעים בצורת גשם, שלג או ברד משנים את הלחות של האוויר והאדמה, מספקים לצמחים לחות זמינה, נותנים מי שתייהחיות. גשמים עזים עלולים לגרום להצפות, להציף זמנית אזור מסוים. ממטרים, ובעיקר ברד, מובילים לרוב לפגיעה מכנית באיברי הצומח של הצמחים.

חשיבות רבה למשטר המים הם עיתוי הגשמים, תדירותם ומשך הזמן. גם אופי הגשם חשוב. בזמן גשמים עזים, לאדמה אין זמן לספוג מים. מים אלו מתנקזים במהירות, והזרמים החזקים שלהם נושאים לרוב חלק משכבת ​​הקרקע הפורייה אל נהרות ואגמים, ואיתם צמחים בעלי שורש חלש, ולעתים בעלי חיים קטנים. גשמים מטפטפים, להיפך, מרטיבים את האדמה היטב, עם זאת, אם הם נגררים, מתרחשת שקיעת מים.

משקעים בצורת שלג משפיעים לטובה על אורגניזמים ב תקופת החורףזְמַן. בהיותו מבודד טוב, השלג מגן על האדמה והצמחייה מפני הקפאה (שכבת שלג של 20 ס"מ מגנה על הצמח בטמפרטורת אוויר של -25 מעלות צלזיוס), ומשמשת מחסה לבעלי חיים קטנים, שם הם מוצאים מזון ועוד. תנאי טמפרטורה מתאימים. בכפור חמור מתחבאים מתחת לשלג דגנים שחורים, חוגלות, לוז. עם זאת, במהלך חורפים מושלגים, יש מוות המוני של כמה בעלי חיים, למשל, צבי ו חזירי בר: עם כיסוי שלג כבד, קשה להם לנוע ולחפש מזון.

לחות אדמה.

מי אדמה הם אחד ממקורות הלחות העיקריים לצמחים. לפי מצבם הפיזי, הניידות, הזמינות והמשמעות לצמחים, מי הקרקע מחולקים לחופשיים, נימיים, קשורים כימית ופיזית.

המגוון העיקרי של מים חופשיים הוא מים כבידה. הוא ממלא את הרווחים הרחבים בין חלקיקי האדמה ובהשפעת כוח הכבידה, נכנס כל הזמן לשכבות עמוקות יותר עד שהוא מגיע לשכבה האטומה. צמחים מטמיעים אותו בקלות בזמן שהוא נמצא באזור מערכת השורשים.

מים נימיים ממלאים את הרווחים הדקים ביותר בין חלקיקי האדמה, הם גם נספגים היטב בצמחים. הוא מוחזק בנימים על ידי לכידות. בהשפעת האידוי מפני הקרקע יוצרים מים נימיים זרם כלפי מעלה, בניגוד למים כבידה המתאפיינים בזרם כלפי מטה. תנועות מים אלו, צריכתם תלויות בטמפרטורת האוויר, תכונות הקלה, תכונות הקרקע, כיסוי הצמחייה, עוצמת הרוח וגורמים נוספים. גם מים נימיים וגם מים גרביטציוניים הם מה שנקרא מים זמינים לצמחים.

האדמה מכילה גם מים הקשורים מבחינה כימית ופיזית הכלולים בכמה מינרלים בקרקע (אופל, גבס, מונטריוניט, הידרומיקה וכו') כל המים הללו אינם נגישים לחלוטין לצמחים, אם כי בחלק מהקרקעות (חימר, כבול) תכולתם גדולה מאוד.

♦ אקלים אקולוגי.

כל בית גידול מאופיין באקלים אקולוגי מסוים - אקלים אקלימי,כלומר, האקלים של שכבת האוויר פני השטח. השפעה גדולההצמחייה משפיעה על גורמי אקלים. מתחת לחופת היער, למשל, לחות האוויר תמיד גבוהה יותר, ותנודות הטמפרטורה קטנות יותר מאשר בקרחות. גם משטר האור של המקומות הללו שונה. באגודות צמחים שונות נוצר משטר לחות, טמפרטורה ואור משלהם. אחר כך הם מדברים על פיטו אקלים.

תנאי החיים סביב זחלי החרקים החיים מתחת לקליפת העץ שונים מאלה ביער שבו גדל עץ זה. במקרה זה, הטמפרטורה של הצד הדרומי של תא המטען יכולה להיות גבוהה ב-10-15 מעלות צלזיוס מהטמפרטורה של הצד הצפוני שלו. לאזורים קטנים כאלה של בית גידול יש מיקרו אקלים משלהם. תנאים מיקרו אקלים מיוחדים נוצרים לא רק על ידי צמחים, אלא גם על ידי בעלי חיים. מיקרו אקלים יציב מצויים במחילות חיות מיושבות, בורות עצים ומערות.

עבור סביבת האוויר הקרקעית, כמו גם עבור המים, מאפיין יעוד מוגדר בבירור. ישנם אזורים טבעיים רוחביים ומרידיוניים, או אורכיים. המתיחה הראשונה ממערב למזרח, השנייה - מצפון לדרום.

שאלות ומשימות

1. תאר את הגורמים האביוטיים העיקריים של סביבת הקרקע-אוויר.

2. תנו דוגמאות לתושבי הסביבה הקרקעית-אווירית.

תכונות של סביבת הקרקע-אוויר של המגורים.בסביבת האוויר הקרקעי, יש מספיק אור ואוויר. אבל לחות וטמפרטורת האוויר מגוונים מאוד. באזורים ביצות יש כמות מוגזמת של לחות, בערבות זה הרבה פחות. יש גם תנודות יומיות ועונתיות בטמפרטורה.

התאמה של אורגניזמים לחיים בתנאים של טמפרטורות ולחות שונות. מספר גדול שלהתאמות של אורגניזמים בסביבת אוויר הקרקע קשורה לטמפרטורה ולחות. חיות הערבות (עקרבים, עכבישי טרנטולה וקרקורט, סנאים טחונים, עכברים, שרקנים) מסתתרות מהחום במחילות. צמחים מוגנים מאור שמש חם על ידי אידוי מוגבר של מים מהעלים. אצל בעלי חיים, הסתגלות זו היא שחרור זיעה.

עם תחילתו של מזג אוויר קר, עופות עפות אל מקומות חמים יותר כדי לחזור שוב באביב למקום שבו נולדו ושם יולדו. תכונה של סביבת האוויר הקרקעית באזורים הדרומיים של אוקראינה או בחצי האי קרים היא כמות לא מספקת של לחות.

הכר את התאנה. 151 עם צמחים שהסתגלו לתנאים דומים.

התאמה של אורגניזמים לתנועה בסביבת הקרקע-אוויר.לבעלי חיים רבים בסביבת הקרקע-אוויר, חשוב לנוע לאורך פני כדור הארץ או באוויר. לשם כך, יש להם התאמות מסוימות, ולגפיים שלהם מבנה שונה. חלקם הסתגלו לריצה (זאב, סוס), אחרים לקפיצה (קנגורו, ג'רבואה, חגב), אחרים לטיסה (ציפורים, עטלפים, חרקים) (איור 152). לנחשים, לצפעים אין גפיים. הם נעים על ידי כיפוף הגוף.

הרבה פחות אורגניזמים הסתגלו לחיים גבוהים בהרים, מכיוון שיש מעט אדמה, לחות ואוויר לצמחים, ובעלי החיים מתקשים לנוע. אבל כמה בעלי חיים, כמו מופלוני עיזי הרים (איור 154), מסוגלים לנוע כמעט אנכית למעלה ולמטה אם יש אפילו אי סדרים קלים. לכן, הם יכולים לחיות גבוה בהרים. חומר מהאתר

התאמה של אורגניזמים לתנאי תאורה שונים.אחת ההתאמות של צמחים לתאורה שונה היא כיוון העלים לאור. בצל, העלים מסודרים אופקית: כך הם מקבלים יותר קרני אור. טיפות שלג וריאסט אוהבות אור מתפתחות ופורחות בתחילת האביב. במהלך תקופה זו, יש להם מספיק אור, שכן העלים על העצים ביער עדיין לא הופיעו.

התאמה של בעלי חיים לגורם המצוין של בית הגידול הקרקעי-אוויר - מבנה וגודל העיניים. ברוב בעלי החיים בסביבה זו, איברי הראייה מפותחים היטב. לדוגמה, נץ מגובה טיסתו רואה עכבר רץ על פני השדה.

במשך מאות שנים של התפתחות, האורגניזמים של סביבת הקרקע-אוויר הסתגלו להשפעת גורמיה.

לא מצאתם את מה שחיפשתם? השתמש בחיפוש

בעמוד זה חומר בנושאים:

• דיווח על נושא בית הגידול של אורגניזם חי דרגה 6
• הסתגלות של ינשוף מושלג לסביבה
• מונחים בנושא סביבת אוויר
• דיווח על בית גידול אוויר יבשתי
• התאמה של עופות דורסים לסביבתם

בסביבת האוויר הקרקעית, לגורמים הסביבתיים הפועלים יש מספר מאפיינים אופייניים: עוצמת אור גבוהה יותר בהשוואה למדיה אחרים, תנודות טמפרטורה משמעותיות, שינויים בלחות בהתאם מיקום גאוגרפי, עונה ושעה ביום. ההשפעה של הגורמים המפורטים לעיל קשורה קשר בל יינתק עם תנועת המוני האוויר - הרוח.

בתהליך האבולוציה, אורגניזמים חיים בסביבת הקרקע-אוויר פיתחו התאמות אנטומיות, מורפולוגיות, פיזיולוגיות, התנהגותיות ואחרות אופייניות. הבה נבחן את תכונות ההשפעה של הגורמים הסביבתיים העיקריים על צמחים ובעלי חיים בסביבת החיים הקרקעית-אווירית.

צפיפות האוויר הנמוכה קובעת את כוח ההרמה הנמוך ויכולת הנשיאה הלא משמעותית שלו. כל תושבי סביבת האוויר קשורים קשר הדוק עם פני האדמה, המשרתים אותם להתקשרות ותמיכה. עבור רוב האורגניזמים, שהייה באוויר קשורה רק לפיזור או לחיפוש אחר טרף. כוח ההרמה הקטן של האוויר קובע את המסה המגבילה וגודלם של אורגניזמים יבשתיים. בעלי החיים הגדולים ביותר החיים על פני כדור הארץ קטנים יותר מענקי הסביבה המימית.

צפיפות אוויר נמוכה יוצרת התנגדות קלה לתנועה. היתרונות האקולוגיים של תכונה זו של סביבת האוויר שימשו בעלי חיים יבשתיים רבים במהלך האבולוציה, ורכשו את היכולת לעוף: 75% מכל מיני בעלי החיים היבשתיים מסוגלים לעוף פעיל.

בשל ניידות האוויר הקיימת בשכבות התחתונות של האטמוספירה, תנועה אנכית ואופקית של מסות אוויר, מתאפשרת טיסה פסיבית של סוגים מסוימים של אורגניזמים, מתפתחת אנמוכוריה - התיישבות בעזרת זרמי אוויר. לצמחים מואבקי רוח יש מספר התאמות המשפרות את התכונות האווירודינמיות של האבקה.

כיסויי הפרחים שלהם מצטמצמים בדרך כלל והאנטרים אינם מוגנים מהרוח. ביישוב מחדש של צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים, התפקיד העיקרי הוא ממלא על ידי זרמי אוויר הסעה אנכית ורוחות חלשות. לסערות והוריקנים יש השפעה סביבתית משמעותית על אורגניזמים יבשתיים.

באזורים שבהם רוחות חזקות נושבות כל הזמן, ככלל, הרכב המינים של בעלי חיים מעופפים קטנים הוא גרוע, מכיוון שהם אינם מסוגלים לעמוד בפני זרמי אוויר חזקים. הרוח גורמת לשינוי בעוצמת הטרנספירציה בצמחים, אשר בולט במיוחד בזמן רוחות יבשות המייבשות את האוויר, ועלול להביא למוות של צמחים.התפקיד האקולוגי העיקרי של תנועות אוויר אופקיות (רוחות) הוא עקיף ומורכב. בחיזוק או החלשת ההשפעה על אורגניזמים יבשתיים של גורמים אקולוגיים חשובים כמו טמפרטורה ולחות.

האקדמיה הממלכתית של סנט פטרבורג

רפואה וטרינרית.

המחלקה לביולוגיה כללית, אקולוגיה והיסטולוגיה.

תקציר על אקולוגיה בנושא:

סביבת קרקע-אוויר, הגורמים שלה

והתאמת אורגניזמים אליהם

הושלם על ידי: סטודנט שנה א'

הו קבוצת פיאטוצ'נקו נ.ל.

נבדק על ידי: פרופסור חבר במחלקה

Vakhmistrova S.F.

סנט פטרסבורג

מבוא

תנאי החיים (תנאי הקיום) הם מכלול של יסודות הנחוצים לגוף, שאיתם הוא קשור בל יינתק ובלעדיהם אינו יכול להתקיים.

ההסתגלות של אורגניזם לסביבתו נקראות הסתגלות. יכולת ההסתגלות היא אחד המאפיינים העיקריים של החיים בכלל, המספקת אפשרות לקיומם, הישרדותם ורבייתם. ההסתגלות מתבטאת ברמות שונות - מביוכימיה של תאים והתנהגות של אורגניזמים בודדים ועד למבנה ותפקודן של קהילות ומערכות אקולוגיות. התאמות מתעוררות ומשתנות במהלך האבולוציה של מין.

מאפיינים נפרדים או אלמנטים של הסביבה המשפיעים על אורגניזמים נקראים גורמים סביבתיים. גורמים סביבתיים מגוונים. יש להם אופי שונהופעולה ספציפית. גורמים סביבתיים מתחלקים לשניים קבוצות גדולות: אביוטי וביוטי.

גורמים אביוטיים- זהו קומפלקס של תנאים של הסביבה האנאורגנית המשפיעים על אורגניזמים חיים באופן ישיר או עקיף: טמפרטורה, אור, קְרִינָה, לחץ, לחות אוויר, הרכב מלח של מים וכו'.

גורמים ביוטיים הם כל צורות ההשפעה של אורגניזמים חיים זה על זה. כל אורגניזם חווה כל הזמן את ההשפעה הישירה או העקיפה של אחרים, נכנס לתקשורת עם נציגי המינים שלו ושל מינים אחרים.

במקרים מסוימים, גורמים אנתרופוגניים מופרדים לקבוצה עצמאית יחד עם גורמים ביוטיים ואביוטיים, תוך שימת דגש על ההשפעה יוצאת הדופן של הגורם האנתרופוגני.

גורמים אנתרופוגניים הם כל צורות הפעילות של החברה האנושית המובילות לשינוי בטבע כבית גידול למינים אחרים או משפיעות ישירות על חייהם. חשיבות ההשפעה האנתרופוגנית על כל עולם החיים של כדור הארץ ממשיכה לגדול במהירות.

שינויים בגורמים סביבתיים לאורך זמן יכולים להיות:

1) קבוע-קבוע, משנה את עוצמת ההשפעה בקשר לשעה ביום, לעונה בשנה או לקצב הגאות והשפל באוקיינוס;

2) לא סדיר, ללא מחזוריות ברורה, למשל, שינויים בתנאי מזג האוויר בשנים שונות, סופות, גשם זלעפות, זרמי בוץ וכו';

3) מכוון על פני פרקי זמן מסוימים או ארוכים, למשל, התקררות או התחממות האקלים, צמיחת יתר של מאגר וכו'.

לגורמים סביבתיים יכולות להיות השפעות שונות על אורגניזמים חיים:

1) כמגרים, הגורמים לשינויים אדפטיביים בתפקודים פיזיולוגיים וביוכימיים;

2) כאילוצים, הגורמים לחוסר אפשרות קיום בנתונים

תנאים;

3) כמשנים הגורמים לשינויים אנטומיים ומורפולוגיים באורגניזמים;

4) כאותות המצביעים על שינוי בגורמים אחרים.

למרות המגוון הרחב של גורמים סביבתיים, ניתן להבחין במספר דפוסים כלליים באופי האינטראקציה שלהם עם אורגניזמים ובתגובות של יצורים חיים.

עוצמת הגורם הסביבתי, הנוחה ביותר לחיי האורגניזם, היא האופטימלית, ונותנת האפקט הגרוע ביותר הוא הפסימיום, כלומר. תנאים שבהם הפעילות החיונית של האורגניזם מעוכבת בצורה מקסימלית, אך היא עדיין יכולה להתקיים. לכן, כאשר מגדלים צמחים בתנאי טמפרטורה שונים, הנקודה שבה נצפית צמיחה מקסימלית תהיה האופטימלית. ברוב המקרים מדובר בטווח טמפרטורות מסוים של מספר מעלות, אז כאן עדיף לדבר על האזור האופטימלי. כל טווח הטמפרטורות (ממינימום למקסימום), שבו עדיין אפשרית צמיחה, נקרא טווח היציבות (סיבולת), או סובלנות. הנקודה המגבילה את טמפרטורות המגורים (כלומר המינימום והמקסימום) שלו היא גבול היציבות. בין האזור האופטימלי לגבול היציבות, כאשר מתקרבים לאחרון, הצמח חווה מתח הולך וגובר, כלומר. אנחנו מדברים על אזורי לחץ, או אזורי דיכוי, בטווח היציבות

תלות פעולת הגורם הסביבתי בעוצמתו (לפי V.A. Radkevich, 1977)

ככל שהסקאלה נעה למעלה ולמטה, לא רק שהלחץ מתגבר, אלא שבסופו של דבר, בהגיעו לגבולות ההתנגדות של האורגניזם, מתרחש מותו. ניתן לבצע ניסויים דומים כדי לבדוק את השפעתם של גורמים אחרים. התוצאות יעקבו באופן גרפי אחר סוג דומה של עקומה.

סביבת חיים קרקע-אוויר, מאפייניה וצורות ההתאמה אליה.

החיים ביבשה דרשו התאמות כאלה שהיו אפשריות רק באורגניזמים חיים מאורגנים מאוד. סביבת הקרקע-אוויר קשה יותר לחיים, היא מאופיינת בתכולת חמצן גבוהה, כמות קטנה של אדי מים, צפיפות נמוכה וכו'. זה שינה מאוד את תנאי הנשימה, חילופי המים והתנועה של יצורים חיים.

צפיפות האוויר הנמוכה קובעת את כוח ההרמה הנמוך ויכולת הנשיאה הלא משמעותית שלו. אורגניזמים באוויר חייבים להיות בעלי מערכת תמיכה משלהם התומכת בגוף: צמחים - מגוון רקמות מכניות, בעלי חיים - שלד מוצק או הידרוסטטי. בנוסף, כל תושבי סביבת האוויר קשורים קשר הדוק עם פני האדמה, המשרתים אותם להתקשרות ותמיכה.

צפיפות אוויר נמוכה מספקת התנגדות תנועה נמוכה. לכן, חיות יבשה רבות רכשו את היכולת לעוף. 75% מכל היצורים היבשתיים, בעיקר חרקים וציפורים, הסתגלו לתעופה פעילה.

בשל ניידות האוויר, הזרימות האנכיות והאופקיות של מסות האוויר הקיימות בשכבות התחתונות של האטמוספירה, מתאפשרת מעוף פסיבי של אורגניזמים. בהקשר זה, מינים רבים פיתחו anemochory - יישוב מחדש בעזרת זרמי אוויר. אנמוכוריה אופיינית לנבגים, זרעים ופירות של צמחים, ציסטות פרוטוזואיות, חרקים קטנים, עכבישים וכו'. אורגניזמים המועברים באופן פסיבי על ידי זרמי אוויר נקראים ביחד אירופלנקטון.

אורגניזמים יבשתיים קיימים בתנאים של לחץ נמוך יחסית בשל צפיפות האוויר הנמוכה. בדרך כלל, זה שווה ל-760 מ"מ כספית. ככל שהגובה עולה, הלחץ יורד. לחץ נמוך עלול להגביל את תפוצת המינים בהרים. עבור חולייתנים, הגבול העליון של החיים הוא כ-60 מ"מ. ירידה בלחץ גוררת ירידה באספקת חמצן והתייבשות של בעלי חיים עקב עלייה בקצב הנשימה. בערך באותם גבולות התקדמות בהרים יש צמחים גבוהים יותר. עמידים במקצת יותר הם פרוקי הרגליים שניתן למצוא על קרחונים מעל קו הצמחייה.

הרכב הגז של האוויר. בנוסף לתכונות הפיזיקליות של סביבת האוויר, לתכונות הכימיות שלה חשיבות רבה לקיומם של אורגניזמים יבשתיים. הרכב הגז של האוויר בשכבת פני השטח של האטמוספירה הוא הומוגני למדי מבחינת תכולת המרכיבים העיקריים (חנקן - 78.1%, חמצן - 21.0%, ארגון 0.9%, פחמן דו חמצני - 0.003% בנפח).

תכולת החמצן הגבוהה תרמה לעלייה בחילוף החומרים של יצורים יבשתיים בהשוואה למימיים ראשוניים. זה היה בסביבה הארצית, על בסיס היעילות הגבוהה של תהליכי חמצון בגוף, התעוררה הומיאותרמיה של בעלי חיים. חמצן, בשל תכולתו הגבוהה הקבועה באוויר, אינו גורם מגביל לחיים בסביבה היבשתית.

תכולת הפחמן הדו חמצני יכולה להשתנות באזורים מסוימים של שכבת האוויר פני השטח בגבולות משמעותיים למדי. רוויון אוויר מוגבר עם CO? מתרחש באזורים של פעילות וולקנית, ליד מעיינות תרמיים ויציאות תת קרקעיות אחרות של גז זה. בריכוזים גבוהים, פחמן דו חמצני רעיל. בטבע, ריכוזים כאלה הם נדירים. תכולת CO2 נמוכה מאטה את תהליך הפוטוסינתזה. בתנאים פנימיים, ניתן להגביר את קצב הפוטוסינתזה על ידי הגדלת ריכוז הפחמן הדו חמצני. זה משמש בתרגול של חממות וחממות.

חנקן אוויר עבור רוב תושבי הסביבה היבשתית הוא גז אינרטי, אך למיקרואורגניזמים בודדים (חיידקי גושים, חיידקי חנקן, אצות כחולות ירוקות ועוד) יש את היכולת לקשור אותו ולערב אותו במחזור הביולוגי של החומרים.

מחסור בלחות הוא אחד המאפיינים החיוניים של סביבת החיים הקרקעית-אווירית. כל האבולוציה של אורגניזמים יבשתיים הייתה בסימן של הסתגלות למיצוי ושימור של לחות. אופני הלחות הסביבתית ביבשה מגוונים מאוד - מרוויה מלאה וקבועה של אוויר באדי מים באזורים מסוימים באזורים הטרופיים ועד להיעדרם הכמעט מוחלט באוויר היבש של המדבריות. גם השונות היומיומית והעונתית של תכולת אדי המים באטמוספרה היא משמעותית. אספקת המים של אורגניזמים יבשתיים תלויה גם בצורת המשקעים, בנוכחות מאגרים, במאגרי הלחות בקרקע, בקרבת מי התהום וכן הלאה.

זה הוביל להתפתחות באורגניזמים יבשתיים של הסתגלות ל משטרים שוניםאספקת מים.

משטר טמפרטורה. הַבָּא סימן היכרסביבת אוויר-קרקע הן תנודות טמפרטורה משמעותיות. ברוב אזורי היבשה, אמפליטודות הטמפרטורה היומיות והשנתיות הן עשרות מעלות. ההתנגדות לשינויי טמפרטורה בסביבה של תושבים יבשתיים שונה מאוד, בהתאם לבית הגידול המסוים שבו הם חיים. עם זאת, באופן כללי, אורגניזמים יבשתיים הם הרבה יותר אוריתרמיים מאשר אורגניזמים מימיים.

תנאי החיים בסביבת הקרקע-אוויר מסובכים, בנוסף, על ידי קיומם של שינויי מזג אוויר. מזג אוויר - מצבי האטמוספירה המשתנים ללא הרף בסמוך למשטח השאול, עד לגובה של כ-20 ק"מ (גבול הטרופוספירה). שונות מזג האוויר מתבטאת בשונות מתמדת בשילוב של גורמים סביבתיים כגון טמפרטורה, לחות אוויר, עננות, משקעים, עוצמת הרוח וכיוונה וכו'. משטר מזג האוויר לטווח ארוך מאפיין את האקלים של האזור. המושג "אקלים" כולל לא רק את הערכים הממוצעים של תופעות מטאורולוגיות, אלא גם את מהלך השנתי והיומי שלהן, הסטייה ממנו ותדירותן. האקלים נקבע על פי התנאים הגיאוגרפיים של האזור. גורמי האקלים העיקריים - טמפרטורה ולחות - נמדדים לפי כמות המשקעים ורוויה של האוויר באדי מים.

עבור רוב האורגניזמים היבשתיים, במיוחד הקטנים, האקלים של האזור אינו חשוב כל כך כמו תנאי בית הגידול המיידי שלהם. לעתים קרובות מאוד, אלמנטים מקומיים של הסביבה (הקלה, חשיפה, צמחייה וכו') משנים את משטר הטמפרטורות, הלחות, האור, תנועת האוויר באזור מסוים בצורה כזו שהיא שונה באופן משמעותי מתנאי האקלים של האזור. שינויים כאלה של האקלים, המתעצבים בשכבת פני השטח של האוויר, נקראים מיקרו אקלים. בכל אזור, המיקרו אקלים מגוון מאוד. ניתן להבחין במיקרו אקלים של אזורים קטנים מאוד.

למשטר האור של סביבת הקרקע-אוויר יש גם כמה תכונות. עוצמת וכמות האור כאן הם הגדולים ביותר ולמעשה אינם מגבילים את החיים של צמחים ירוקים, כמו במים או באדמה. ביבשה, קיומם של מינים פוטופיליים ביותר אפשרי. עבור הרוב המכריע של בעלי החיים היבשתיים עם פעילות יומית ואפילו לילית, הראייה היא אחת מדרכי ההתמצאות העיקריות. בבעלי חיים יבשתיים, הראייה חיונית למציאת טרף, ולמינים רבים יש אפילו ראיית צבע. בהקשר זה, הקורבנות מפתחים מאפיינים אדפטיביים כמו תגובה הגנתית, צבע מיסוך ואזהרה, חיקוי וכו'.

בחיים מימיים, התאמות כאלה מפותחות הרבה פחות. הופעתם של פרחים בצבעים עזים של צמחים גבוהים קשורה גם למוזרויות של מנגנון המאביקים, ובסופו של דבר, למשטר האור של הסביבה.

הקלת השטח ותכונות הקרקע הם גם התנאים לחיים של אורגניזמים יבשתיים וקודם כל צמחים. המאפיינים של פני כדור הארץ בעלי השפעה אקולוגית על תושביו מאוחדים על ידי "גורמים סביבתיים אדאפיים" (מיוונית "edafos" - "אדמה").

ביחס למאפייני קרקע שונים, ניתן להבחין שורה שלמהקבוצות אקולוגיות של צמחים. אז, על פי התגובה לחומציות הקרקע, הם מבחינים:

1) מינים אסידופיליים - גדלים על קרקעות חומציות בעלות pH של לפחות 6.7 (צמחי ביצות ספגנום);

2) נויטרופילים נוטים לגדול על קרקעות עם pH של 6.7-7.0 (רוב הצמחים התרבותיים);

3) basiphilic לגדול ב-pH של יותר מ 7.0 (מורדובניק, כלנית יער);

4) אדישים יכולים לגדול על קרקעות עם ערכי pH שונים (שושן העמקים).

צמחים נבדלים גם ביחס ללחות הקרקע. מינים מסוימים מוגבלים למצעים שונים, למשל, פטרופיטים גדלים על קרקעות אבנים, ופסמופיטים גרים בחולות זורמים חופשי.

השטח ואופי הקרקע משפיעים על הספציפיות של תנועת בעלי חיים: למשל, פרסות, יענים, חפירות החיים בשטחים פתוחים, קרקע קשה, כדי להגביר את הדחייה בריצה. אצל לטאות שחיות בחולות רופפים, האצבעות מצוצות בקשקשים קרניים המגבירים את התמיכה. עבור תושבים יבשתיים חופרים בורות, אדמה צפופה היא לא חיובית. אופי הקרקע משפיע במקרים מסוימים על התפוצה של בעלי חיים יבשתיים החופרים בורות או מתחפרים באדמה, או מטילים ביצים באדמה וכו'.

על הרכב האוויר.

הרכב הגזים של האוויר שאנו נושמים הוא 78% חנקן, 21% חמצן ו-1% גזים אחרים. אבל באווירה של ערי תעשייה גדולות, יחס זה מופר לעתים קרובות. חלק ניכר מורכב מזיהומים מזיקים הנגרמים מפליטות ממפעלים וכלי רכב. הובלה מוטורית מביאה זיהומים רבים לאטמוספירה: פחמימנים בעלי הרכב לא ידוע, בנזו (א) פירן, פחמן דו חמצני, תרכובות גופרית וחנקן, עופרת, פחמן חד חמצני.

האטמוספירה מורכבת מתערובת של מספר גזים - אוויר, שבתוכו תלויים זיהומים קולואידים - אבק, טיפות, גבישים וכו'. הרכב האוויר האטמוספרי משתנה מעט עם הגובה. אולם החל מגובה של כ-100 ק"מ, יחד עם חמצן מולקולרי וחנקן, מופיע גם חמצן אטומי כתוצאה מהתנתקות מולקולות ומתחילה הפרדת הגזים הכבידתית. מעל 300 ק"מ, חמצן אטומי שולט באטמוספירה, מעל 1000 ק"מ - הליום ולאחר מכן מימן אטומי. הלחץ והצפיפות של האטמוספירה יורדים עם הגובה; כמחצית מהמסה הכוללת של האטמוספירה מרוכזת ב-5 הק"מ התחתונים, 9/10 - ב-20 הק"מ התחתונים ו-99.5% - ב-80 הק"מ התחתונים. בגבהים של כ-750 ק"מ צפיפות האוויר יורדת ל-10-10 גרם/מ"ק (בעוד שבקרבת פני כדור הארץ היא עומדת על כ-103 גרם/מ"ק), אך גם צפיפות כה נמוכה עדיין מספיקה להופעת זוהר השמש. לאטמוספירה אין גבול עליון חד; צפיפות הגזים המרכיבים אותו

הרכב האוויר האטמוספרי שכל אחד מאיתנו נושם כולל מספר גזים, העיקריים שבהם: חנקן (78.09%), חמצן (20.95%), מימן (0.01%) פחמן דו חמצני (פחמן דו חמצני) (0.03%) ואינרטי. גזים (0.93%). בנוסף, תמיד יש כמות מסוימת של אדי מים באוויר, שכמותם תמיד משתנה עם הטמפרטורה: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, תכולת האדים גדולה יותר ולהיפך. עקב תנודות בכמות אדי המים באוויר, גם אחוז הגזים בו משתנה. כל הגזים באוויר הם חסרי צבע וחסרי ריח. משקל האוויר משתנה בהתאם לא רק בטמפרטורה, אלא גם בתכולת אדי המים שבו. באותה טמפרטורה, משקלו של אוויר יבש גדול מזה של אוויר לח, כי אדי מים הרבה יותר קלים מאדי אוויר.

הטבלה מציגה את הרכב הגז של האטמוספירה ביחס מסה נפחי, כמו גם את משך החיים של המרכיבים העיקריים:

רְכִיב	% לפי נפח	% מסה
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ar	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
לא	1,8 10-3	1,4 10-3
הוא	4,6 10-4	6,4 10-5
CH4	1,52 10-4	8,4 10-5
kr	1,14 10-4	3 10-4
H2	5 10-5	8 10-5
N2O	5 10-5	8 10-5
Xe	8,6 10-6	4 10-5
O3	3 10-7 - 3 10-6	5 10-7 - 5 10-6
Rn	6 10-18	4,5 10-17

תכונות הגזים המרכיבים את האוויר האטמוספרי משתנות בלחץ.

לדוגמא: לחמצן בלחץ של יותר מ-2 אטמוספרות יש השפעה רעילה על הגוף.

לחנקן בלחץ מעל 5 אטמוספרות יש השפעה נרקוטית (הרעלת חנקן). עלייה מהירה מהעומק גורמת למחלת דקומפרסיה עקב שחרור מהיר של בועות חנקן מהדם, כאילו מקציף אותו.

עלייה בפחמן דו חמצני של יותר מ-3% בתערובת הנשימה גורמת למוות.

כל מרכיב שהוא חלק מהאוויר, עם עלייה בלחץ לגבולות מסוימים, הופך לרעל שעלול להרעיל את הגוף.

מחקרים על הרכב הגזים של האטמוספירה. כימיה אטמוספרית

עבור ההיסטוריה של ההתפתחות המהירה של ענף מדע צעיר יחסית הנקרא כימיה אטמוספרית, המונח "דורבן" (זריקה) המשמש בספורט במהירות גבוהה הוא המתאים ביותר. הירייה מאקדח הזינוק, אולי, הייתה שני מאמרים שפורסמו בתחילת שנות ה-70. הם עסקו בהרס אפשרי של האוזון הסטרטוספרי על ידי תחמוצות חנקן - NO ו-NO2. הראשון היה שייך לזוכה פרס נובל לעתיד, ולאחר מכן עובד של אוניברסיטת שטוקהולם, פ. קרוצן, שחשב שהמקור הסביר של תחמוצות חנקן בסטרטוספירה הוא תחמוצת החנקן N2O הנרקבת תחת פעולת אור השמש. מחבר המאמר השני, ג'י ג'ונסטון, כימאי מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, הציע כי תחמוצות חנקן מופיעות בסטרטוספירה כתוצאה מפעילות אנושית, כלומר מפליטת תוצרי בעירה ממנועי סילון של גבוה- מטוסי גובה.

כמובן, ההשערות הנ"ל לא עלו מאפס. היחס בין לפחות המרכיבים העיקריים באוויר האטמוספרי - מולקולות של חנקן, חמצן, אדי מים וכו' - היה ידוע הרבה קודם. כבר במחצית השנייה של המאה ה- XIX. באירופה נעשו מדידות של ריכוז האוזון באוויר פני השטח. בשנות ה-30 גילה המדען האנגלי ס.צ'פמן את מנגנון היווצרות האוזון באווירת חמצן גרידא, מה שמעיד על מערכת של אינטראקציות של אטומי חמצן ומולקולות, כמו גם אוזון בהיעדר מרכיבי אוויר אחרים. עם זאת, בסוף שנות ה-50, מדידות רקטות מטאורולוגיות הראו שיש הרבה פחות אוזון בסטרטוספירה ממה שהיה צריך להיות לפי מחזור התגובה של צ'פמן. למרות שמנגנון זה נותר מהותי עד היום, התברר כי ישנם כמה תהליכים אחרים המעורבים גם הם באופן פעיל ביצירת אוזון אטמוספרי.

ראוי להזכיר שעד תחילת שנות השבעים, הידע בתחום הכימיה האטמוספרי הושג בעיקר באמצעות מאמצים של מדענים בודדים, שמחקרם לא אוחד בשום מושג בעל משמעות חברתית ולרוב היה אקדמי גרידא באופיו. דבר נוסף הוא עבודתו של ג'ונסטון: לפי החישובים שלו, 500 מטוסים, שטסים 7 שעות ביום, יכולים להפחית את כמות האוזון הסטרטוספרי ב-10% לפחות! ואם ההערכות הללו היו הוגנות, אזי הבעיה הייתה הופכת מיד לבעיה חברתית-כלכלית, שכן במקרה זה כל התוכניות לפיתוח תעופה תחבורתית על-קולית ותשתיות נלוות יצטרכו לעבור התאמה משמעותית, ואולי אפילו סגירה. בנוסף, אז בפעם הראשונה באמת עלתה השאלה שפעילות אנתרופוגנית עלולה לגרום לא אסון מקומי, אלא עולמי. מטבע הדברים, במצב הנוכחי, התיאוריה הייתה זקוקה לאימות מאוד קשוחה ובו זמנית מהירה.

נזכיר כי המהות של ההשערה לעיל הייתה שחנקן תחמוצת מגיב עם אוזון NO + O3 ® NO2 + O2, ואז החנקן הדו חמצני שנוצר בתגובה זו מגיב עם אטום החמצן NO2 + O ® NO + O2, ובכך משחזר את הנוכחות NO באטמוספרה, בעוד שמולקולת האוזון אובדת באופן בלתי הפיך. במקרה זה, צמד תגובות כזה, המהווה את המחזור הקטליטי של החנקן של הרס האוזון, חוזר על עצמו עד שכל תהליכים כימיים או פיזיים מובילים להסרה של תחמוצות חנקן מהאטמוספרה. כך, למשל, NO2 מתחמצן לחומצה חנקתית HNO3, שהיא מאוד מסיסה במים, ולכן מוסרת מהאטמוספירה על ידי עננים ומשקעים. המחזור הקטליטי של החנקן יעיל מאוד: מולקולת NO אחת מצליחה להרוס עשרות אלפי מולקולות אוזון במהלך שהותה באטמוספירה.

אבל, כידוע, הצרות לא באות לבד. עד מהרה, מומחים מאוניברסיטאות בארה"ב - מישיגן (ר. סטוליארסקי ור. סיסרונה) והרווארד (ס. וופסי ומ. מקלרוי) - גילו שלאוזון יכול להיות אויב חסר רחמים עוד יותר - תרכובות כלור. על פי הערכותיהם, המחזור הקטליטי של הכלור של הרס האוזון (תגובות Cl + O3 ® ClO + O2 ו- ClO + O ® Cl + O2) היה יעיל פי כמה מזה של החנקן. הסיבה היחידה לאופטימיות זהירה הייתה שכמות הכלור המופיע באופן טבעי באטמוספרה קטנה יחסית, מה שאומר שההשפעה הכוללת של השפעתו על האוזון עשויה להיות לא חזקה מדי. עם זאת, המצב השתנה באופן דרמטי כאשר בשנת 1974, עובדי אוניברסיטת קליפורניה באירווין, ס. רולנד ומ. מולינה, גילו שמקור הכלור בסטרטוספירה הוא תרכובות כלורופלואורו-פחמימנים (CFCs), הנמצאות בשימוש נרחב בקירור. יחידות, אריזות אירוסול וכו'. בהיותם לא דליקים, לא רעילים ופסיביים מבחינה כימית, חומרים אלה מועברים באיטיות על ידי זרמי אוויר עולים מפני השטח של כדור הארץ אל הסטרטוספירה, שם המולקולות שלהם נהרסות על ידי אור השמש, וכתוצאה מכך משתחררים אטומי כלור חופשיים. הייצור התעשייתי של CFC, שהחל בשנות ה-30, ופליטתם לאטמוספירה גדלו בהתמדה בכל השנים שלאחר מכן, במיוחד בשנות ה-70 וה-80. לפיכך, תוך פרק זמן קצר מאוד, תיאורטיקנים זיהו שתי בעיות בכימיה אטמוספרית הנגרמות על ידי זיהום אנתרופוגני אינטנסיבי.

עם זאת, על מנת לבחון את הכדאיות של ההשערות המוצעות, היה צורך לבצע משימות רבות.

קוֹדֶם כֹּל,להרחיב את מחקר המעבדה, שבמהלכו ניתן יהיה לקבוע או להבהיר את שיעורי התגובות הפוטוכימיות בין מרכיבים שונים של האוויר האטמוספרי. יש לומר שגם בנתונים הדלים מאוד על המהירויות הללו שהיו קיימות באותה תקופה היו שגיאות הוגנת (עד כמה מאות אחוזים). בנוסף, התנאים שבהם בוצעו המדידות, ככלל, לא תאמו בהרבה את מציאות האטמוספרה, מה שהחמיר את השגיאה מאוד, שכן עוצמת רוב התגובות הייתה תלויה בטמפרטורה, ולעיתים בלחץ או באוויר האטמוספרי. צְפִיפוּת.

שנית,למד באינטנסיביות את תכונות הקרינה-אופטיות של מספר גזים אטמוספריים קטנים בתנאי מעבדה. מולקולות של מספר לא מבוטל של מרכיבי אוויר אטמוספרי נהרסות על ידי הקרינה האולטרה סגולה של השמש (בתגובות פוטוליזה), ביניהן לא רק ה-CFCs שהוזכרו לעיל, אלא גם חמצן מולקולרי, אוזון, תחמוצות חנקן ועוד רבים אחרים. לכן, הערכות של הפרמטרים של כל תגובת פוטוליזה היו נחוצות וחשובות לא פחות לשעתוק נכון של תהליכים כימיים אטמוספריים כמו קצבי התגובות בין מולקולות שונות.

שְׁלִישִׁית,היה צורך ליצור מודלים מתמטיים המסוגלים לתאר את התמורות הכימיות ההדדיות של רכיבי אוויר אטמוספריים בצורה מלאה ככל האפשר. כפי שכבר הוזכר, התפוקה של הרס האוזון במחזורים קטליטיים נקבעת לפי משך הזמן שהזרז (NO, Cl או אחר) נשאר באטמוספירה. ברור שזרז כזה, באופן כללי, יכול להגיב עם כל אחד מעשרות רכיבי האוויר האטמוספריים, להתדרדר במהירות בתהליך, ואז הנזק לאוזון הסטרטוספרי יהיה הרבה פחות מהצפוי. מצד שני, כאשר מתרחשות טרנספורמציות כימיות רבות באטמוספירה מדי שנייה, סביר בהחלט שיזוהו מנגנונים נוספים המשפיעים באופן ישיר או עקיף על היווצרות והרס האוזון. לבסוף, מודלים כאלה מסוגלים לזהות ולהעריך את המשמעות של תגובות בודדות או קבוצות שלהן ביצירת גזים אחרים המרכיבים אוויר אטמוספרי, וכן לאפשר חישוב של ריכוזי גזים שאינם נגישים למדידות.

ולבסוףהיה צורך לארגן רשת רחבה למדידת תכולת גזים שונים באוויר, לרבות תרכובות חנקן, כלור ועוד, באמצעות תחנות קרקע, שיגור בלוני מזג אוויר ורקטות מטאורולוגיות וטיסות מטוסים לשם כך. כמובן, יצירת מסד נתונים הייתה המשימה היקרה ביותר, שלא ניתן לפתור בה זמן קצר. עם זאת, רק מדידות יכלו לספק נקודת מוצא למחקר תיאורטי, בהיותן בו-זמנית אבן בוחן לאמיתות ההשערות שהובעו.

מתחילת שנות ה-70, לפחות אחת לשלוש שנים, פורסמו אוספים מיוחדים המתעדכנים כל הזמן המכילים מידע על כל התגובות האטמוספריות המשמעותיות, לרבות תגובות הפוטוליזה. יתרה מכך, השגיאה בקביעת הפרמטרים של תגובות בין הרכיבים הגזים של האוויר כיום היא, ככלל, 10-20%.

המחצית השנייה של העשור הזה הייתה עדה להתפתחות המהירה של מודלים המתארים טרנספורמציות כימיות באטמוספרה. רובם נוצרו בארה"ב, אבל הם הופיעו גם באירופה ובברה"מ. בהתחלה אלה היו מוקפצים (אפס מימדיים), ואחר כך מודלים חד מימדיים. הראשונים שיחזרו בדרגות שונות של מהימנות את תכולת הגזים האטמוספריים העיקריים בנפח נתון - קופסה (ומכאן שמם) - כתוצאה מאינטראקציות כימיות ביניהם. מכיוון שנקבע שימור המסה הכוללת של תערובת האוויר, לא נשקלה הסרה של כל חלק מהקופסה, למשל על ידי הרוח. מודלים של קופסאות היו נוחים להבהרת תפקידן של תגובות בודדות או קבוצות שלהן בתהליכי היווצרות כימית והרס של גזים אטמוספריים, להערכת רגישות הרכב הגז האטמוספרי לאי דיוקים בקביעת שיעורי תגובה. בעזרתם יכלו החוקרים, על ידי קביעת פרמטרים אטמוספריים בקופסה (במיוחד, טמפרטורת אוויר וצפיפות) התואמים לגובה טיסות תעופה, להעריך בקירוב גס כיצד ישתנו ריכוזי הזיהומים האטמוספריים כתוצאה מפליטות. של מוצרי בעירה על ידי מנועי מטוסים. יחד עם זאת, מודלים של קופסאות לא היו מתאימים לחקר בעיית כלורופלואורופחמנים (CFCs), מכיוון שהם לא יכלו לתאר את תהליך התנועה שלהם מפני השטח של כדור הארץ אל הסטרטוספירה. כאן הועילו מודלים חד מימדיים, אשר שילבו בחשבון תיאור מפורט של אינטראקציות כימיות באטמוספירה והובלת זיהומים בכיוון האנכי. ולמרות שההעברה האנכית נקבעה כאן באופן גס למדי, השימוש במודלים חד מימדיים היה צעד בולט קדימה, שכן הם אפשרו איכשהו לתאר תופעות אמיתיות.

במבט לאחור, אנו יכולים לומר כי שלנו ידע מודרנימתבססים במידה רבה על העבודה הגסה שבוצעה באותן שנים בעזרת דגמי חד מימד וקופסאות. זה אפשר לקבוע את מנגנוני היווצרות ההרכב הגזי של האטמוספירה, להעריך את עוצמת המקורות הכימיים והשקעים של גזים בודדים. מאפיין חשוב של שלב זה בפיתוח הכימיה האטמוספרית הוא שרעיונות חדשים שנולדו נבדקו על מודלים ונדונו בהרחבה בקרב מומחים. התוצאות שהתקבלו הושוו לעתים קרובות להערכות של קבוצות מדעיות אחרות, שכן מדידות שדה לא הספיקו בבירור, והדיוק שלהן היה נמוך מאוד. בנוסף, כדי לאשר את נכונות המודל של אינטראקציות כימיות מסוימות, היה צורך לבצע מדידות מורכבות, כאשר הריכוזים של כל הריאגנטים המשתתפים ייקבעו בו-זמנית, מה שבאותו זמן, ואפילו עכשיו, היה כמעט בלתי אפשרי. (עד כה, רק מעט מדידות של קומפלקס הגזים מהמעבורת בוצעו במשך 2-5 ימים.) לכן, מחקרי המודל הקדימו את הניסויים, והתיאוריה לא כל כך הסבירה את התצפיות בשטח אלא תרמה לתכנון מיטבי שלהם. לדוגמה, תרכובת כמו חנקתי כלור ClONO2 הופיעה לראשונה במחקרי מודל ורק אז התגלתה באטמוספירה. היה אפילו קשה להשוות את המדידות הזמינות עם הערכות מודל, מכיוון שהמודל החד-ממדי לא יכול היה לקחת בחשבון תנועות אוויר אופקיות, וזו הסיבה שהאטמוספירה הונחה להיות הומוגנית אופקית, ותוצאות המודל שהתקבלו תואמות לממוצע עולמי כלשהו. מצבו. עם זאת, במציאות, הרכב האוויר מעל אזורי התעשייה של אירופה או ארצות הברית שונה מאוד מהרכבו מעל אוסטרליה או מעל האוקיינוס ​​השקט. לכן, התוצאות של כל תצפית טבעית תלויות במידה רבה במקום ובזמן המדידות וכמובן אינן תואמות בדיוק את הממוצע העולמי.

כדי לבטל את הפער הזה במידול, בשנות ה-80 יצרו חוקרים מודלים דו-ממדיים, שלצד התחבורה האנכית, הביאו בחשבון גם הובלה אווירית לאורך קו הרוחב (לאורך מעגל קו הרוחב, האטמוספירה עדיין נחשבה להומוגנית). יצירת מודלים כאלה בהתחלה הייתה קשורה לקשיים משמעותיים.

קוֹדֶם כֹּל,מספר הפרמטרים של המודל החיצוני גדל בחדות: בכל צומת רשת, היה צורך להגדיר את מהירויות ההובלה האנכיות והבין רוחביות, טמפרטורת האוויר וצפיפות האוויר, וכן הלאה. פרמטרים רבים (קודם כל, המהירויות שהוזכרו לעיל) לא נקבעו בצורה מהימנה בניסויים, ולכן נבחרו על בסיס שיקולים איכותיים.

שנית,מצב טכנולוגיית המחשוב של אותה תקופה הפריע באופן משמעותי להתפתחות מלאה של מודלים דו מימדיים. בניגוד לדגמים חד-מימדיים חסכוניים ובעיקר בקופסאות, מודלים דו מימדיים נדרשים באופן משמעותי עלויות גבוהותזיכרון וזמן מחשב. וכתוצאה מכך, יוצריהם נאלצו לפשט באופן משמעותי את התוכניות להתחשבנות בטרנספורמציות כימיות באטמוספרה. עם זאת, מכלול של מחקרים אטמוספריים, הן במודל והן בקנה מידה מלא באמצעות לוויינים, אפשרו לצייר תמונה הרמונית יחסית, אם כי רחוקה מלהיות מלאה, של הרכב האטמוספירה, כמו גם לקבוע את הסיבה העיקרית-ו- קשרי השפעה הגורמים לשינויים בתוכן של רכיבי אוויר בודדים. בפרט, מחקרים רבים הראו כי טיסות מטוסים בטרופוספירה אינן גורמות לפגיעה משמעותית באוזון הטרופוספרי, אך נראה כי לעלייתם לסטרטוספירה יש השלכות שליליות על האוזונוספרה. דעתם של רוב המומחים על תפקידם של CFCs הייתה כמעט פה אחד: ההשערה של רולנד ומולין מאוששת, והחומרים הללו באמת תורמים להרס האוזון הסטרטוספרי, והגידול הקבוע בייצור התעשייתי שלהם הוא פצצת זמן, שכן ריקבון CFC אינו מתרחש מיד, אלא לאחר עשרות ומאות שנים, כך שהשפעות הזיהום ישפיעו על האטמוספרה למשך זמן רב מאוד. יתרה מכך, אם מאוחסנים לאורך זמן, כלורופלואורו-פחמנים יכולים להגיע לכל, הנקודה המרוחקת ביותר של האטמוספירה, ולכן זהו איום בקנה מידה עולמי. הגיע הזמן לקבל החלטות פוליטיות מתואמות.

בשנת 1985, בהשתתפות 44 מדינות בווינה, פותחה ואומצה אמנה להגנה על שכבת האוזון, מה שהמריץ את המחקר המקיף שלה. עם זאת, השאלה מה לעשות עם CFCs עדיין הייתה פתוחה. אי אפשר היה לשחרר את העניין מעצמו על פי העיקרון של "זה יפתר מעצמו", אבל אי אפשר גם לאסור את ייצור החומרים הללו בן לילה בלי נזק עצום למשק. נראה שיש פתרון פשוט: אתה צריך להחליף CFCs בחומרים אחרים המסוגלים לבצע את אותן פונקציות (למשל, ביחידות קירור) ובו בזמן לא מזיק או לפחות פחות מסוכן לאוזון. אבל ליישם פתרונות פשוטים הוא לרוב קשה מאוד. לא רק שיצירת חומרים כאלה והקמת ייצורם דרשו השקעות וזמן עצומים, אלא שנדרשו קריטריונים כדי להעריך את ההשפעה של כל אחד מהם על האטמוספירה והאקלים.

תיאורטיקנים חזרו לאור הזרקורים. ד.וובלס מהמעבדה הלאומית של ליברמור הציע להשתמש בפוטנציאל דלדול האוזון למטרה זו, מה שהראה עד כמה המולקולה של החומר התחליף חזקה יותר (או חלשה יותר) ממולקולת CFCl3 (פריאון-11) משפיעה על האוזון האטמוספרי. באותה תקופה, היה ידוע גם שהטמפרטורה של שכבת האוויר העילי תלויה באופן משמעותי בריכוז של זיהומים גזים מסוימים (הם נקראו גזי חממה), בעיקר פחמן דו חמצני CO2, אדי מים H2O, אוזון וכו'. הכלולים בקטגוריה זו, ורבים מהתחליפים הפוטנציאליים שלהם. מדידות הראו כי במהלך המהפכה התעשייתית, הטמפרטורה הגלובלית השנתית הממוצעת של שכבת האוויר העילי גדלה וממשיכה לגדול, והדבר מצביע על שינויים משמעותיים ולא תמיד רצויים באקלים כדור הארץ. על מנת להביא את המצב הזה לשליטה, יחד עם הפוטנציאל לדלדול האוזון של החומר, החלו לשקול גם את פוטנציאל ההתחממות הגלובלית שלו. מדד זה הצביע על כמה חזקה או חלשה התרכובת הנחקרת משפיעה על טמפרטורת האוויר מאשר אותה כמות של פחמן דו חמצני. החישובים שבוצעו הראו כי ל-CFC ולחלופות פוטנציאל התחממות כדור הארץ גבוה מאוד, אך מכיוון שריכוזיהם באטמוספירה היו נמוכים בהרבה מריכוזי CO2, H2O או O3, תרומתם הכוללת להתחממות הגלובלית נותרה זניחה. לבינתיים…

טבלאות של ערכים מחושבים לפוטנציאל דלדול האוזון וההתחממות הגלובלית של כלורופלואורופחמנים ותחליפים אפשריים שלהם היוו את הבסיס להחלטות בינלאומיות לצמצום ובהמשך לאסור ייצור ושימוש ב-CFC רבים (פרוטוקול מונטריאול משנת 1987 ותוספותיו המאוחרות יותר). אולי המומחים שנאספו במונטריאול לא היו כל כך תמימי דעים (אחרי הכל, מאמרי הפרוטוקול התבססו על "מחשבות" של תיאורטיקנים שלא אושרו על ידי ניסויים טבעיים), אבל "אדם" מתעניין אחר התבטא בחתימה על המסמך הזה - האווירה עצמה.

המסר על גילוי מדענים בריטיים בסוף 1985 של "חור באוזון" מעל אנטארקטיקה הפך, לא בלי השתתפותם של עיתונאים, לסנסציית השנה ולתגובת הקהילה העולמית למסר זה ניתן לתאר בצורה הטובה ביותר. במילה אחת קצרה - הלם. זה דבר אחד כאשר האיום בהרס של שכבת האוזון קיים רק בטווח הארוך, דבר אחר כאשר כולנו עומדים בפני עובדה מוגמרת. לא תושבי העיר, לא פוליטיקאים, ולא מומחים-תיאורטיקנים היו מוכנים לכך.

מהר מאוד התברר שאף אחד מהדגמים הקיימים אז לא יכול לשחזר הפחתה משמעותית כל כך באוזון. המשמעות היא שכמה תופעות טבע חשובות לא נלקחו בחשבון או זלזלו בהערכתן. עד מהרה, מחקרי שדה שבוצעו במסגרת התוכנית לחקר תופעת אנטארקטיקה קבעו כי תפקיד חשוב ביצירת "חור באוזון", יחד עם התגובות האטמוספריות הרגילות (פאזות גז), ממלאים את התכונות של האטמוספירה. הובלה אווירית בסטרטוספירה האנטארקטית (הבידוד הכמעט מוחלט שלה משאר האטמוספירה בחורף), כמו גם באותה תקופה מעט נחקרו תגובות הטרוגניות (תגובות על פני השטח של אירוסולים אטמוספריים - חלקיקי אבק, פיח, גושי קרח, טיפות מים , וכו.). רק התחשבות בגורמים לעיל אפשרה להגיע להסכמה מספקת בין תוצאות המודל לנתוני התצפית. והלקחים שלמד "חור באוזון" האנטארקטי השפיעו קשות פיתוח עתידיכימיה אטמוספרית.

ראשית, ניתנה תנופה חדה למחקר מפורט של תהליכים הטרוגניים המתנהלים על פי חוקים שונים מאלה הקובעים תהליכים בשלבי גז. שנית, הגיעה הבנה ברורה שבמערכת מורכבת, שהיא האטמוספרה, התנהגות מרכיביה תלויה במכלול שלם של קשרים פנימיים. במילים אחרות, תכולת הגזים באטמוספירה נקבעת לא רק על ידי עוצמת התהליכים הכימיים, אלא גם על ידי טמפרטורת האוויר, העברת מסות האוויר והמאפיינים של זיהום אירוסול. חלקים שוניםאטמוספירה, וכו' בתורו, חימום קרינתי וקירור, היוצרים את שדה הטמפרטורה של האוויר הסטרטוספרי, תלויים בריכוז ובחלוקה המרחבית של גזי חממה, וכתוצאה מכך, בתהליכים דינמיים אטמוספריים. לבסוף, חימום קרינה לא אחיד של חגורות שונות של הגלובוס וחלקים מהאטמוספירה יוצר תנועות אוויר אטמוספריות ושולט בעוצמתן. לפיכך, אי התחשבות בשום משוב במודלים עלולה להיות כרוכה בשגיאות גדולות בתוצאות המתקבלות (אם כי, נציין באופן מקרי, וסיבוך מוגזם של המודל ללא צורך דחוף אינו הולם בדיוק כמו ירי תותחים לעבר נציגים ידועים של ציפורים ).

אם הקשר בין טמפרטורת האוויר והרכב הגז שלו נלקח בחשבון במודלים דו-ממדיים עוד בשנות ה-80, אז השימוש במודלים תלת מימדיים של מחזור הדם הכללי של האטמוספירה לתיאור התפלגות הזיהומים האטמוספריים התאפשר עקב בום המחשב רק בשנות ה-90. המודלים הראשונים של מחזור הדם הכלליים הללו שימשו לתיאור התפלגות המרחבית של חומרים פסיביים מבחינה כימית - נותבים. מאוחר יותר, בגלל זיכרון מחשב לא מספיק, תהליכים כימיים נקבעו לפי פרמטר אחד בלבד - זמן השהייה של טומאה באטמוספירה, ורק לאחרונה יחסית, בלוקים של טרנספורמציות כימיות הפכו לחלקים מלאים של מודלים תלת מימדיים. למרות שהקשיים בייצוג תהליכים כימיים אטמוספריים בתלת-ממד עדיין נותרו בעינו, כיום הם כבר לא נראים בלתי עבירים, והמודלים התלת-ממדיים הטובים ביותר כוללים מאות תגובות כימיות, יחד עם ההובלה האקלימית של האוויר באטמוספרה הגלובלית.

יחד עם זאת, השימוש הנרחב בדגמים מודרניים כלל אינו מטיל ספק בתועלת של הפשוטים יותר שהוזכרו לעיל. ידוע כי ככל שהמודל מורכב יותר, כך קשה יותר להפריד בין ה"אות" ל"רעש המודל", לנתח את התוצאות המתקבלות, לזהות את מנגנוני הסיבה והתוצאה העיקריים, להעריך את ההשפעה של תופעות מסוימות. על התוצאה הסופית (ולכן, כדאיות לקחת אותם בחשבון במודל). וכאן עוד דגמים פשוטיםמשמשים כשטח בדיקה אידיאלי, הם מאפשרים לקבל הערכות ראשוניות המשמשות עוד יותר במודלים תלת מימדיים, לחקור תופעות טבע חדשות לפני שהן נכללות במורכבות יותר וכו'.

התקדמות מדעית וטכנולוגית מהירה הולידה כמה תחומי מחקר נוספים, הקשורים כך או אחרת לכימיה אטמוספרית.

ניטור לווייני של האטמוספירה.כאשר הוקמה מילוי קבוע של מסד הנתונים מלוויינים, עבור רוב המרכיבים החשובים ביותר של האטמוספירה, המכסים כמעט את כל הגלובוס, היה צורך לשפר את שיטות העיבוד שלהם. יש כאן סינון נתונים (הפרדה של האות ושגיאות מדידה), ושחזור פרופילים אנכיים של ריכוזי טומאה מסך כל התוכן שלהם בעמודה האטמוספירה, ואינטרפולציה של נתונים באותם אזורים שבהם מדידות ישירות בלתי אפשריות מסיבות טכניות. בנוסף, ניטור לוויינים משלימים משלחות מוטסות שמתוכננות לפתור בעיות שונות, למשל באוקיינוס ​​השקט הטרופי, בצפון האוקיינוס ​​האטלנטי ואפילו בסטרטוספירת הקיץ הארקטית.

חלק חשוב מחקר עכשווי- הטמעה (הטמעה) של מאגרי מידע אלו במודלים בעלי מורכבות משתנה. במקרה זה, הפרמטרים נבחרים ממצב הסמיכות הקרובה ביותר של ערכי הנמדדים והמודלים של תכולת הזיהומים בנקודות (אזורים). כך נבדקת איכות המודלים וכן אקסטרפולציה של הערכים הנמדדים מעבר לאזורי ותקופות המדידות.

אומדן ריכוזי זיהומים אטמוספריים קצרי מועד. רדיקלים אטמוספריים, הממלאים תפקיד מפתח בכימיה אטמוספרית, כגון הידרוקסיל OH, perhydroxyl HO2, תחמוצת חנקן NO, חמצן אטומי במצב מעורער O (1D) וכו', הם בעלי התגובתיות הכימית הגבוהה ביותר, ולכן, קטנה מאוד ( מספר שניות או דקות) "משך חיים" באטמוספירה. לכן, המדידה של רדיקלים כאלה היא קשה ביותר, ושחזור התוכן שלהם באוויר מתבצע לעתים קרובות תוך שימוש ביחסי מודל של מקורות כימיים וכיורים של רדיקלים אלה. במשך זמן רב חושבו עוצמות המקורות והשקעים מנתוני המודל. עם כניסתן של מדידות מתאימות, ניתן היה לשחזר את ריכוזי הרדיקלים על בסיסם, תוך שיפור המודלים והרחבת המידע על ההרכב הגזי של האטמוספירה.

שחזור הרכב הגזים של האטמוספירה בתקופה הטרום-תעשייתית ובתקופות מוקדמות יותר של כדור הארץ.הודות למדידות בליבת קרח אנטארקטיקה וגרינלנד, שגילם נע בין מאות למאות אלפי שנים, נודעו ריכוזי הפחמן הדו חמצני, תחמוצת החנקן, מתאן, פחמן חד חמצני, וכן הטמפרטורה של אותם זמנים. שחזור מודל של מצב האטמוספירה באותן תקופות והשוואתה לזה הנוכחית מאפשרים להתחקות אחר התפתחות האטמוספירה של כדור הארץ ולהעריך את מידת ההשפעה של האדם על הסביבה הטבעית.

הערכת עוצמת המקורות של מרכיבי האוויר החשובים ביותר.מדידות שיטתיות של תכולת הגזים באוויר פני השטח, כמו מתאן, חד חמצני פחמן, תחמוצות חנקן, הפכו לבסיס לפתרון הבעיה ההפוכה: הערכת כמות הפליטות לאטמוספירה של גזים ממקורות קרקע, על פי ריכוזיהם הידועים. . למרבה הצער, רק מלאי של מבצעי המהומה העולמית - CFCs - היא משימה פשוטה יחסית, שכן כמעט לכל החומרים הללו אין מקורות טבעיים וכמותם הכוללת המשתחררת לאטמוספירה מוגבלת על ידי נפח הייצור שלהם. לשאר הגזים יש מקורות כוח הטרוגניים וברורים. לדוגמה, מקור המתאן הוא אזורים ספוג מים, ביצות, בארות נפט, מכרות פחם; תרכובת זו מופרשת על ידי מושבות טרמיטים והיא אפילו תוצר פסולת של בקר. פחמן חד חמצני נכנס לאטמוספירה כחלק מגזי פליטה, כתוצאה משריפת דלק, וכן במהלך חמצון של מתאן ותרכובות אורגניות רבות. קשה למדוד ישירות פליטות של גזים אלו, אך פותחו טכניקות להערכת המקורות העולמיים של גזים מזהמים, שהטעות בהם הצטמצמה משמעותית בשנים האחרונות, אם כי היא נותרה גדולה.

חיזוי של שינויים בהרכב האטמוספירה והאקלים של כדור הארץבהתחשב במגמות - מגמות בתכולת גזים אטמוספריים, הערכות מקורותיהם, קצבי גידול אוכלוסיית כדור הארץ, קצב הגידול בהפקת כל סוגי האנרגיה ועוד - קבוצות מיוחדות של מומחים יוצרות ומתאימות כל העת תרחישים להסתברות. זיהום אטמוספרי ב-10, 30, 100 השנים הבאות. על בסיסם, בעזרת מודלים, צפויים שינויים אפשריים בהרכב הגז, הטמפרטורה ומחזור הדם. כך, ניתן לזהות מראש מגמות שליליות במצב האווירה ולנסות להעלים אותן. אסור לחזור על ההלם האנטארקטי של 1985.

תופעה אפקט החממהאַטמוֹספֵרָה

בשנים האחרונות התברר שהאנלוגיה בין חממה רגילה לאפקט החממה של האטמוספרה אינה לגמרי נכונה. בסוף המאה הקודמת, הפיזיקאי האמריקני המפורסם ווד, שהחליף זכוכית רגילה בקוורץ בדגם מעבדה של חממה ולא מצא שינויים בתפקוד החממה, הראה שלא מדובר בעיכוב הקרינה התרמית. של האדמה על ידי זכוכית המעבירה קרינת שמש, תפקידה של הזכוכית במקרה זה מורכב רק ב"ניתוק" חילופי החום הסוערים בין פני הקרקע לאטמוספירה.

אפקט החממה (החממה) של האטמוספירה הוא תכונתה להכניס קרינת שמש, אך לעכב קרינה ארצית, התורם להצטברות החום על ידי כדור הארץ. אטמוספירת כדור הארץמעביר בצורה טובה יחסית קרינת שמש קצרת גלים, הנספגת כמעט לחלוטין על פני כדור הארץ. מתחמם עקב בליעת קרינת השמש הופכים פני כדור הארץ למקור לקרינה יבשתית, בעיקר גלית ארוכה, שחלקה מגיעה לחלל החיצון.

השפעת הגדלת ריכוז CO2

מדענים - חוקרים ממשיכים להתווכח על ההרכב של מה שנקרא גזי חממה. המעניינת ביותר בהקשר זה היא ההשפעה של הגדלת ריכוזי הפחמן הדו חמצני (CO2) על אפקט החממה של האטמוספרה. מובעת דעה כי התכנית הידועה: "עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני מגבירה את אפקט החממה, המובילה להתחממות האקלים העולמי" היא פשוטה ביותר ורחוקה מאוד מהמציאות, שכן "החממה החשובה ביותר". גז" אינו CO2 כלל, אלא אדי מים. יחד עם זאת, ההסתייגות כי ריכוז אדי המים באטמוספרה נקבע רק על פי הפרמטרים של מערכת האקלים עצמה אינה ברת קיימא כיום, שכן ההשפעה האנתרופוגנית על מחזור המים העולמי הוכחה בצורה משכנעת.

כהשערות מדעיות, אנו מציינים את ההשלכות הבאות של אפקט החממה הקרוב. קוֹדֶם כֹּל,על פי ההערכות הנפוצות ביותר, עד סוף המאה ה-21 תכפילו תכולת ה-CO2 באטמוספירה, מה שיוביל בהכרח לעלייה של טמפרטורת פני השטח הגלובלית הממוצעת ב-3-5 מעלות צלזיוס. במקביל, ההתחממות היא צפוי בקיץ יבש יותר בקווי הרוחב הממוזגים של חצי הכדור הצפוני.

שנית,ההנחה היא שעלייה כזו בטמפרטורת פני השטח הגלובלית הממוצעת תוביל לעלייה במפלס האוקיינוס ​​העולמי ב-20 - 165 סנטימטרים עקב התפשטות תרמית של מים. באשר למעטה הקרח של אנטארקטיקה, הרס שלה אינו בלתי נמנע, שכן יש צורך בטמפרטורות גבוהות יותר להמסה. בכל מקרה, תהליך המסת הקרח האנטארקטי ייקח הרבה מאוד זמן.

שְׁלִישִׁית,לריכוזי CO2 באטמוספירה יכולה להיות השפעה מועילה מאוד על תפוקת היבול. תוצאות הניסויים שבוצעו מאפשרות לנו להניח כי בתנאים של עלייה מתקדמת בתכולת ה-CO2 באוויר, תגיע צמחייה טבעית ומעובדת. מצב אופטימלי; פני העלים של הצמחים יגדלו, המשקל הסגולי של החומר היבש של העלים יגדל, הגודל הממוצעפירות ומספר הזרעים, הבשלת הדגנים תאיץ, ותפוקתם תגדל.

רביעי,בקווי רוחב גבוהים, יערות טבעיים, במיוחד יערות בוריאליים, יכולים להיות רגישים מאוד לשינויי טמפרטורה. התחממות עלולה להוביל לצמצום חד בשטח היערות הבוריאאליים, כמו גם לתנועת הגבול שלהם צפונה, יערות הטרופיים והסובטרופיים יהיו כנראה רגישים יותר לשינויי משקעים ולא לטמפרטורה.

אנרגיית האור של השמש חודרת לאטמוספירה, נספגת על פני כדור הארץ ומחממת אותו. במקרה זה, אנרגיית האור מומרת לאנרגיה תרמית, המשתחררת בצורה של אינפרא אדום או קרינה תרמית. קרינה אינפרא אדומה זו המוחזרת מפני השטח של כדור הארץ נספגת בפחמן דו חמצני, בזמן שהיא מחממת את עצמה ומחממת את האטמוספירה. המשמעות היא שככל שיש יותר פחמן דו חמצני באטמוספירה, כך הוא לוכד יותר את האקלים על פני כדור הארץ. אותו דבר קורה בחממות, ולכן תופעה זו נקראת אפקט החממה.

אם מה שנקרא גזי החממה ימשיכו לזרום בקצב הנוכחי, אז במאה הבאה הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ תעלה ב-4 - 5 מעלות צלזיוס, מה שיכול להוביל להתחממות כדור הארץ של כדור הארץ.

סיכום

שינוי היחס לטבע אינו אומר כלל שעליכם לנטוש את הקידמה הטכנולוגית. עצירתו לא תפתור את הבעיה, אלא יכולה רק לעכב את פתרונה. עלינו לשאוף בהתמדה ובסבלנות לצמצום הפליטות באמצעות הכנסת טכנולוגיות סביבתיות חדשות לחסכון בחומרי גלם, צריכת אנרגיה והגדלת מספר הנטיעות הנטועים, פעילות חינוכית של תפיסת העולם האקולוגית בקרב האוכלוסייה.

כך, למשל, בארה"ב, אחד מהמפעלים לייצור גומי סינטטי ממוקם ליד אזורי מגורים, וזה לא גורם למחאות מצד התושבים, כי פועלות תוכניות טכנולוגיות ידידותיות לסביבה, שבעבר, עם ותיקים טכנולוגיות, לא היו נקיות.

המשמעות היא שיש צורך בבחירה קפדנית של טכנולוגיות העומדות בקריטריונים המחמירים ביותר, טכנולוגיות מודרניות מבטיחות יאפשרו להגיע לרמה גבוהה של ידידותיות לסביבה בייצור בכל הענפים והתחבורה, כמו גם גידול במספר הנטועים. שטחים ירוקים באזורי תעשייה וערים.

בשנים האחרונות תפס הניסוי את העמדה המובילה בפיתוח הכימיה האטמוספרית, ומקומה של התיאוריה זהה למדעים הקלאסיים, המכובדים. אבל עדיין יש תחומים שבהם המחקר התיאורטי הוא שנותר בראש סדר העדיפויות: למשל, רק ניסויי מודל מסוגלים לחזות שינויים בהרכב האטמוספירה או להעריך את יעילותם של אמצעים מגבילים המיושמים במסגרת פרוטוקול מונטריאול. החל מפתרון בעיה חשובה אך פרטית, כיום כימיה אטמוספרית, בשיתוף עם דיסציפלינות קשורות, מכסה את כל מכלול הבעיות בחקר והגנה על הסביבה. אולי נוכל לומר שהשנים הראשונות להיווצרות הכימיה האטמוספרית עברו תחת המוטו: "אל תאחר!" קפיצת ההתחלה הסתיימה, הריצה נמשכת.

II. חלקו את המאפיינים לפי האורגנואידים של התא (שימו את האותיות המתאימות למאפייני האורגנואיד לפני שמו של האורגנואיד). (26 נקודות)

II. המלצות חינוכיות ומתודולוגיות לסטודנטים במשרה מלאה של כל ההתמחויות הלא פילוסופיות עמוד 1

דומם ו טֶבַע, צמחים מסביב, בעלי חיים ובני אדם, נקרא בית הגידול (סביבת מחיה, סביבה חיצונית). על פי ההגדרה של N.P. Naumov (1963), הסביבה היא "כל מה שמקיף אורגניזמים ומשפיע באופן ישיר או עקיף על מצבם, התפתחותם, הישרדותם ורבייתם". מבית הגידול אורגניזמים מקבלים את כל הדרוש לחיים ומשחררים לתוכו את תוצרי חילוף החומרים שלהם.

אורגניזמים יכולים לחיות בסביבת חיים אחת או יותר. לדוגמה, האדם, רוב הציפורים, היונקים, צמחי הזרע, החזזיות הם תושבי הסביבה היבשתית-אווירית בלבד; רוב הדגים חיים רק בסביבה המימית; שפיריות מבלות שלב אחד במים, והשני - באוויר.

סביבת חיים מימיים

הסביבה המימית מאופיינת במקוריות רבה של המאפיינים הפיזיקליים-כימיים של אורגניזמים נוחים לחיים. ביניהם: שקיפות, מוליכות תרמית גבוהה, צפיפות גבוהה (כפי 800 מצפיפות האוויר) וצמיגות, התפשטות בעת הקפאה, יכולת המסת תרכובות מינרלים ואורגניות רבות, ניידות גבוהה (נוזליות), היעדר תנודות טמפרטורה חדות ( הן יומי והן עונתי), היכולת לתמוך באותה קלות באורגניזמים שנבדלים באופן משמעותי במסה.

התכונות הלא חיוביות של הסביבה המימית הן: נפילות לחץ חזקות, אוורור לקוי (תכולת החמצן בסביבה המימית נמוכה לפחות פי 20 מאשר באטמוספרה), חוסר אור (במיוחד מעט ממנו במעמקי מקווי המים) , חוסר בחנקות ופוספטים (הכרחי לסינתזה של חומר חי).

יש להבחין בין מים מתוקים למים, הנבדלים הן בהרכב והן בכמות המינרלים המומסים. מי הים עשירים ביוני נתרן, מגנזיום, כלוריד וסולפט, בעוד מים מתוקים נשלטים על ידי יוני סידן וקרבונט.

אורגניזמים החיים בסביבה המימית של החיים מהווים קבוצה ביולוגית אחת - הידרוביוניטים.

במאגרים מבדילים בדרך כלל שני בתי גידול מיוחדים מבחינה אקולוגית (ביוטופים): עמוד המים (פלגיאלי) והקרקעית (בנטל). האורגניזמים החיים שם נקראים פלגוס ובנטוס.

בין הפלגוסים מבחינים בין הצורות הבאות של אורגניזמים: פלנקטון - נציגים קטנים צפים באופן פסיבי (פיטופלנקטון וזואופלנקטון); nekton - שוחה באופן פעיל צורות גדולות (דגים, צבים, צפליפודים); נויטון - תושבים מיקרוסקופיים וקטנים של סרט פני המים. במקווי מים מתוקים (אגמים, בריכות, נהרות, ביצות וכו'), ייעוד אקולוגי כזה אינו מתבטא בצורה ברורה במיוחד. הגבול התחתון של החיים בפלגיאל נקבע על ידי עומק החדירה של אור השמש המספיק לפוטוסינתזה ולעיתים רחוקות מגיע לעומק של יותר מ-2000 מ'.

בבנטאלי מבחינים גם באזורי חיים אקולוגיים מיוחדים: אזור של ירידה הדרגתית בקרקע (עד עומק של 200-2200 מ'); אזור מדרון תלול, מצע אוקיאני (עם עומק ממוצע של 2800-6000 מ'); שקעים של מיטת האוקיינוס ​​(עד 10,000 מ'); קצה החוף, מוצף בגאות (Litoral). תושבי החוף חיים בתנאים של שופע תאורה סולאריתבלחץ נמוך, עם תנודות טמפרטורה תכופות ומשמעותיות. תושבי אזור קרקעית האוקיינוס, להיפך, מתקיימים בחושך מוחלט, בטמפרטורות נמוכות כל הזמן, מחסור בחמצן ותחת לחץ עצום, ומגיעים לכמעט אלף אטמוספרות.

סביבת חיים קרקע-אוויר

סביבת החיים היבשה-אווירית היא המורכבת ביותר מבחינת תנאים אקולוגיים ויש לה מגוון רחב של בתי גידול. זה הוביל למגוון הגדול ביותר של אורגניזמים יבשתיים. רובם המכריע של בעלי החיים בסביבה זו נעים על משטח מוצק - אדמה, ועליו משתרשים צמחים. האורגניזמים של סביבת חיים זו נקראים אירוביונטים (טרביונטים, מלטינית טרה - אדמה).

מאפיין אופייני של הסביבה הנבדקת הוא שהאורגניזמים החיים כאן משפיעים באופן משמעותי על סביבת החיים ומבחינות רבות יוצרים אותה בעצמם.

מאפיינים חיוביים של סביבה זו עבור אורגניזמים הם שפע האוויר עם תכולה גבוהה של חמצן ואור שמש. מאפיינים לא חיוביים כוללים: תנודות חדות בטמפרטורה, לחות ותאורה (בהתאם לעונה, שעה ביום ומיקום גיאוגרפי), מחסור קבוע בלחות ונוכחותו בצורת קיטור או טיפות, שלג או קרח, רוח, חילופי עונות, תבליט תכונות שטח וכו'.

כל האורגניזמים בסביבת החיים היבשתית-אווירית מאופיינים במערכות של שימוש חסכוני במים, מנגנונים שונים של ויסות תרמי, יעילות גבוהה של תהליכי חמצון, איברים מיוחדים להטמעת חמצן אטמוספרי, תצורות שלד חזקות המאפשרות לשמור על הגוף. בתנאים של צפיפות נמוכה של הסביבה, והתאמות שונות להגנה מפני תנודות טמפרטורה פתאומיות.

סביבת הקרקע-אוויר מבחינת מאפייניה הפיזיקליים והכימיים נחשבת כחמורה למדי ביחס לכל היצורים החיים. אבל, למרות זאת, החיים ביבשה הגיעו לרמה גבוהה מאוד, הן מבחינת המסה הכוללת של החומר האורגני והן במגוון הצורות של החומר החי.

הקרקע

סביבת הקרקע תופסת עמדת ביניים בין סביבות המים והקרקע-אוויר. משטר הטמפרטורות, תכולת החמצן הנמוכה, רווית הלחות, נוכחותם של כמות משמעותית של מלחים וחומרים אורגניים מקרבים את האדמה לסביבה המימית. ושינויים חדים במשטר הטמפרטורה, ייבוש, רוויה באוויר, כולל חמצן, מקרבים את האדמה לסביבת החיים הקרקעית-אווירית.

אדמה היא שכבת קרקע רופפת, שהיא תערובת של חומרים מינרליים המתקבלים מהתפרקות של סלעים בהשפעת חומרים פיזיקליים וכימיים, וחומרים אורגניים מיוחדים הנובעים מפירוק שרידי צמחים ובעלי חיים על ידי גורמים ביולוגיים. בשכבות פני הקרקע, לשם נכנס החומר האורגני המת הטרי ביותר, חיים אורגניזמים הרסניים רבים - חיידקים, פטריות, תולעים, פרוקי רגליים הקטנים ביותר ועוד. פעילותם מבטיחה את התפתחות הקרקע מלמעלה, תוך הרס פיזי וכימי. של הסלע תורם להיווצרות קרקע מלמטה.

כסביבת חיים, הקרקע נבדלת במספר תכונות: צפיפות גבוהה, חוסר אור, משרעת מופחתת של תנודות טמפרטורה, חוסר חמצן ותכולה גבוהה יחסית של פחמן דו חמצני. בנוסף, הקרקע מאופיינת במבנה רופף (נקבובי) של המצע. החללים הקיימים מלאים בתערובת של גזים ותמיסות מימיות, מה שקובע מגוון רחב ביותר של תנאים לחיים של אורגניזמים רבים. בממוצע, ישנם יותר מ-100 מיליארד תאים של פרוטוזואה, מיליוני עבונים וטרדיגרדים, עשרות מיליוני נמטודות, מאות אלפי פרוקי רגליים, עשרות ומאות תולעי אדמה, רכיכות וחסרי חוליות אחרים, מאות מיליוני חיידקים, פטריות מיקרוסקופיות. (אקטינומיציטים), אצות ומיקרואורגניזמים אחרים. כל אוכלוסיית הקרקע - edaphobionts (edaphobius, מיוונית edaphos - אדמה, bios - חיים) מקיימת אינטראקציה זה עם זה, ויוצרות מעין קומפלקס ביו-קנוטי, המשתתפים באופן פעיל ביצירת סביבת חיי הקרקע עצמה ומבטיחים את פוריותה. מינים המאכלסים את סביבת החיים הקרקעית נקראים גם פדוביונטים (מיוונית Payos - ילד, כלומר, עובר את שלב הזחלים בהתפתחותם).

נציגי האדפוביוס בתהליך האבולוציה פיתחו תכונות אנטומיות ומורפולוגיות מוזרות. לדוגמא, לבעלי חיים יש צורת גוף ערכית, גודל קטן, מבנה גוף חזק יחסית, נשימת עור, צמצום עיניים, מבנה גוף חסר צבע, ספרופגיה (היכולת להאכיל משאריות של אורגניזמים אחרים). בנוסף, יחד עם אירוביות, אנאירוביות (היכולת להתקיים בהיעדר חמצן חופשי) זוכה לייצוג נרחב.

הגוף כסביבת חיים

כסביבת חיים, האורגניזם עבור תושביו מאופיין בתכונות חיוביות כגון: מזון קל לעיכול; קביעות טמפרטורה, מלח ומשטרים אוסמוטיים; אין סיכון להתייבשות; הגנה מפני אויבים. בעיות עבור תושבי האורגניזמים נוצרות על ידי גורמים כגון: חוסר חמצן ואור; מרחב מחיה מוגבל; הצורך להתגבר על תגובות ההגנה של המארח; התפשטו ממארח ​​אחד למארחים אחרים. בנוסף, סביבה זו תמיד מוגבלת בזמן על ידי חיי המארח.