Наземно-повітряне середовище

Повітряне середовище є однією з найбільш важливих складо-вих частин біосфери - „живої” оболонки Землі. Існування флори і фауни, а також всього живого на Землі, в тому числі і людини, неможливо без повітря.

- захисні функції атмосфери;

- повітря як середовище існування живих істот.

Повітряна оболонка Землі, як і будь-який зовнішній шар, здійснює захисні функції. Хоча за нашими міркуваннями атмос­фера ніяк не вкладається в поняття засобу захисту, саме атмос-фера - безвідмовна перешкода для згубного впливу космосу. Атмосфера надійно захищає планету від космічного та уль-трафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них - на режими річок, ґрунтово- рослинний шар та процеси рельєфоутворення. Пробити атмосферу можуть лише великі метеорити з початковою вагою в сотні тонн - явище, як відомо, надзвичайне. Метеорити меншої ваги - явище не рідкісне, проте вони повністю згорають в атмосфері.

Від Сонця на Землю потрапляє енергія, а значить і сама мож­ливість життя. Атмосфера „відміряє” життєву дозу сонячної енергії. Якщо б не було атмосфери, вдень Сонце розігрівало б земну поверхню до плюс 100°С, а вночі космос охолоджував би

її до мінус 100°С. Такий перепад добових температур набагато перевищує адаптаційні можливості більшості, якщо не всіх, форм земного життя.

На зовнішню поверхню атмосфери щосекунди потрапляє потужний потік сонячних та інших космічних випромінювань широкого діапазону хвиль та енергій:

- γ - випромінювання;

- жорсткі рентгенівські промені;

- ультрафіолетові промені;

- видиме світло;

- інфрачервоне випромінювання, тощо.

Якщо б всі вони досягли земної поверхні, то миттєво вбивча їх енергія все живе перетворила б на попіл. Цього не трапляється, і на Землі існує життя завдяки атмосфері, яка при цьому є:

• важливим джерелом кисню;

• розподільником тепла на планеті;

• передавачем звукових хвиль;

• захисником від космічних променів та ультрафіолетового опромінення;

• захисником від метеоритів, які, окислюючись, згорають у атмосфері.

Атмосфера складається із тропосфери (шар, що прилягає до земної поверхні) та стратосфери, яка знаходиться вище. Потужність тропосфери на полюсах - 7-8 км, у помірних широ-тах - 10-12 км, на екваторі - 16-18 км. У тропосфері знаходиться 80% атмосферної вологи і 2 шари - приземний (до 3-х км) та вільна атмосфера. Циркуляція повітряних мас в тропосфері визначає погоду - при підйомі угору на 180 м температура ско-рочується на 1°С, а тиск - на 1 мм через кожні 100 м. При всьому різноманітті фізичних та хімічних процесів, що протікають у атмосфері, приземний її шар залишається практично постійним за своїм складом. Дослідження показали, що до висоти 20 км тенденцій до зміни хімічного складу атмосфери не спостеріга-ється, що зумовлено, очевидно, інтенсивним її перемішуван-ням конвективними потоками. Але на висоті понад 20 км кіль­

кість кисню скорочується на 2%, а азоту збільшується на 3%. Утворення та виділення СО та СО2 дуже пов'язано з діяльністю рослин, тварин та людини.

Для нормальної життєдіяльності людини та всього живого на Землі необхідно не тільки присутність повітря, але і його певний склад. Від складу повітря залежить стан організму, його здоров'я. Чисте і сухе повітря являє собою суміш газів: основні з них - азот (78,08 %), кисень (20,95 %), аргон (0,93 %) та оксид Карбону (IV) (0,03 %). Решта газів представлена незначними частками. У пові-трі завжди присутня водяна пара, частка якої може досягати 4 %, а деколи - лише 0,01 % загального об'єму. Крім того, у ньому трапляються фізичні домішки природного і антропогенного походження: пилок і спори рослин, пил, сажа тощо.

Азот складає основну частину повітря земної атмосфери. Він також входить до складу рослинних та тваринних білків, однак більша частина організмів не може його використовувати. Він має бути спочатку зв'язаний специфічниими організмами (азото-бактер, папороть азолла) або складними хімічними процесами.

У біосфері в результаті біологічної фіксації за рік утворюється понад 92 млн. т. зв'язаного нітрогену, а втрати внаслідок денітри-фікації складають 83 млн. т. Таким чином виникає його приріст на рівні 9 млн. т/рік. Ця кількість утримується в ґрунтах, океані та в прісних водоймах. Кількість азоту у повітрі змінюється, але причини цього не зовсім зрозумілі. Кисень раніше не входив до земної атмосфери, а є наслідком роботи хлорофільних організмів.

Під впливом ультрафіолетової радіації частина його трансформу­валася в озон - Оз. Вважається, що існує на Землі біля 2 млрд. років, але лише 20 млн. років його кількість становить біля 20%. Головні запаси оксигену зосереджені в карбонатах, органічних речовинах та оксидах Феруму. Оксид Карбону існує давно і спочатку його поява була пов'язана з вулканічною діяльністю. Збільшення СО2 сприяло скороченню концентрації О2 - найбільші значення це мало в кінці пермі та в тріасі, а максимум - у карбоні. Тривалий час між киснем та оксидом Карбону існувала рівновага, яка сут-тєво була порушена в ХХ ст. - загалом кількість оксиду вуглецю зросла на 10,7%, але найбільше (на 5 %) - з 1958 по 1980 рр. Лікарі

вважають, що нешкідливою для людського життя є концентрація СО2 в 1 %, - зараз у промислових центрах вона сягає 0,034-0,036 %.

У стратосфері, яка охоплює шар товщиною 12-50 км кількість вологи - мізерна, а температура повітря коливається у межах +10- 40°С. У товщі повітря до висоти 70 км вона постійна і стано-вить +50°С; ще вище знаходиться мезосфера, в якій температура скорочується з висотою і лише вище 80-85 км лежить термосфера, де температурний градієнт знову стає позитивним.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ

Повітря як середовище існування малопридатне для існу­вання в ньому живих організмів, насамперед через свої фізичні властивості. Тільки незначна кількість живих орга­нізмів пристосувалась до існування в специфічних умовах повітряного середовища. Переважна більшість організ-мів використовує повітряне середовище для пересування, а птахи та деякі комахи пристосувались до пересування в повітрі найдосконаліше.

Разом з тим повітряне середовище є необхідною складо-вою навколишнього середовища. Порівняно невеликі зміни складу атмосферного повітря призвели б до непоправних змін у природі. Наприклад, зменшення вмісту оксигену на 5-7 % спричинило б вимирання багатьох видів живих орга-нізмів, а збільшення на таку ж саму величину - до страшних лісових пожеж, які не могли б загасити навіть безперервні дощі.

Кількість кисню і азоту в повітрі практично незмінна, тому що азот майже не вступає у сполуки з іншими речовинами, а кисень, який хоч і дуже активний і витрачається на дихання, окислення і горіння, весь час поповнюється рослинами.

До висоти приблизно 100 км процентний склад цих газів залишається практично незмінним, що зумовлено постійним перемішуванням повітря.

В атмосфері міститься майже 0,03% вуглекислого газу, який зазвичай концентрується поблизу земної поверхні і розміщу­ється нерівномірно: в містах, промислових центрах і в райо­нах вулканічної активності його кількість зростає.

Атмосферні гази діють на живі організми неоднаково. Наприклад, у глинистих ущільнених ґрунтах нестача кисню веде до руйнування фізіологічного процесу і, навіть, до морфогенезу. Брак азоту у повітрі може призвести до зни­ження продуктивності бульбашкових бактерій, для яких він є продуктом споживання. Однак кисень та азот не відігра­ють такої ролі як оксид Карбону. Навіть незначні коливання його вмісту є дуже важливими для фотосинтезу. Деяке зба­лансування оксиду Карбону в повітрі зумовлює підвищення ефективності фотосинтезу, але вже при його вмісті понад 26,5% асиміляційний процес послаблюється або ж зовсім припиняється.

Пил в атмосферу поступає під час вулканічних вивержень, піщаних і пилових бур, при неповному згоранні палива на ТЕЦ і т.д.

Густина атмосфери змінюється з висотою: біля поверхні Землі вона найвища, з підняттям вверх зменшується. Так, на висоті 5,5 км густина атмосфери в два рази, а на висоті 11 км - в чотири рази менша, ніж в приземному шарі.

4.2.