Vershinin, az élő természet légköre és lélegzése, 41. újság "biológia"

Integrált lecke a biológiában és a fizikában

Miközben lélegzem, remélem.
(Latin mondás)

A légkör jelenléte az élet egyik fő feltétele a Földön. Minden tulajdonsága jelentős: a főkomponensek aránya, az átlátszóság, a légtömeg dinamikája, az elektromágneses sugárzás telítettsége, a szennyeződések mennyisége és minősége. Még a kis eltérések a légkör összetételében is messzemenő következményekkel járhatnak. Nagyon fontos szerepet játszik az ózonréteg vastagságának változása, amely elnyeli az ultraibolya sugárzás "B-sávját", amely káros hatással van minden élőlényre.

A légkör összetételében bekövetkező jelentős változások természetes tényezők, például vulkánkitörések, növényi fotoszintézis és hasonlók hatására jelentkeznek. Mindazonáltal az ember gazdasági aktivitása - az oxigén fogyasztásával, a por, gáz, szerves anyagok és az elektromágneses terek kibocsátásával összefüggésben - jelentős hatással lehet a légkör állapotára.

Tiszta levegőre van szükség ipari célokra is: csak ezzel a feltétellel állítható elő oltóanyagok, antibiotikumok, félvezetők és precíziós műszerek.

A légkör természetes tiszta levegőjéhez a következő gázösszetételt (térfogat szerint) vettük: nitrogén - 78,08%, oxigén - 20,95%, argon - 0,93%, széndioxid - 0,03%. A levegőben lévő gáznemű komponenseken kívül a természetes eredetű porrészecskéket mindig felfüggesztett állapotban tartják. Ezek a légkör szerves részét képezik, és nem tekinthetők szennyező anyagnak.

A por részt vesz számos, a légkörben zajló természetes folyamatban. A levegőben szuszpendált részecskék a vízgőz kondenzációjának magjai, a légkör optikai tulajdonságai nagymértékben függenek a por mennyiségétől. A felfüggesztett szilárd anyagok elnyelik a napsugárzást, ugyanakkor csökkentik a földi sugárzást. Ezzel védi a Föld felszínét a túlzott főtéstől és megakadályozza a túlzott hőátadást. A por jelenléte növeli a troposzféra turbulenciáját, hozzájárulva a keveréshez. Így a természetes eredetű por a légkör szükséges alkotóeleme, amely biztosítja a természetes folyamatok és jelenségek természetes lefolyását.

A porfeltöltés természetes forrásai nagyon változatosak. Évente a térből por formájában a légkörben jön a 106 tonna anyag. A vulkánok nagy mennyiségű port dobnak a levegőbe. Egy vulkán erõs kitörésével az eldobott részecskék mennyisége elérheti a 75 millió m 3 -ot. A tengeri eredet porát a cseppek elpárologtatása képezi. Ugyanakkor a tengeri só részecskék behatolnak a légkörbe. A szerves por baktériumokból, gombákból és más élő és növényi eredetű részecskékből áll. Hatalmas mennyiségű szilárd részecskék jutnak be a levegőbe az éghajlat, a talaj fújása, az erdő és a sztyeppégetés következtében.

A XIX. Század második felétől. az ipari termelés intenzív fejlődésével kapcsolatban a légkör por- és gázösszetétele megváltozott. Ezek az emberi tevékenység által okozott légkör természetes összetétele a légszennyezés.

Az ipari forradalom, az erdőirtás és a földek szántása, a talajerózió, az erdő és a sztyeppék - mindezt a levegő portartalmának növekedése kísérte. A XIX. Század vége óta. Napjainkig a légkörben lévő por mennyisége közel 20 alkalommal nőtt. Amikor égető üzemanyag a légkörben kap hatalmas mennyiségű hamu. A gyártás egyötödét a gyárban vezetik keresztül. A kohászati ​​üzemekben több ezer tonna por keletkezik, elektromos hegesztéssel, fémdarabok és szerkezetek dörzsölésével. Diszpergál a levegőben aszfalt és beton utak, gumiabroncsok autók. A mezőgazdaság vegyszeresítését egyre több vegyi anyag kísérte.

A vállalkozások és a járművek évente megnövelik a légkör által okozott gázszennyezést. A legveszélyesebbek a kénvegyületek kibocsátása. Szén, kőolaj, földgáz elégetésével bocsátanak ki nagy mennyiségű szén-monoxidot és a kén-dioxid, amely egyesíti a levegő víz cseppeket formái kénsavat. Megoldások kénsav lehet sokáig a levegőben, mint a köd vagy cseppecskék esnek együtt az eső a földre. Ezek a megoldások korrodálódik fémek, festékek, szintetikus vegyületek, szövetek, káros hatást a növényekre és állatokra. A földre hulló, kénsav elsavasítja a talaj, ami hátrányosan befolyásolja a terményt.

A légkörbe kibocsátott gázok reagálnak, gyakran teljesen kiszámíthatatlanok. Ezért a légkört néha ellenőrizetlen reaktornak nevezik. Az aeroszolok jelentős része a gáz-szennyeződések átalakulásának eredményeképpen következik be. A szilárd részecskék kén-dioxidból, nitrogén-oxidokból, oxigénből, vízgőzből képződnek fotokémiai reakciók következtében. Így a gázszennyezés növekedése a levegő porának növekedéséhez vezet (lásd a táblázatot).

Táblázat. A különböző forrásokból származó aeroszolok mennyisége

A hőerőművek, a kohászati ​​üzemek és a szállítás jelentős mennyiségű kén-dioxidot tartalmaz. Nyugat-Európában minden lakos több mint 46 kg ként tartalmaz. A savas eső gátolja a növényzetet, csökkenti az erdők növekedését és a terméshozamot, felgyorsítja a fémek korrózióját, elpusztítja az épületeket. A savas eső ipari országokban bekövetkező káros hatása a bruttó nemzeti termék 4% -át teszi ki. Nyugat-Európában ez a kár pénzben kifejezve évi 1,1 milliárd dollárra becsülhető.

A mezőgazdasági termelés is szennyezi a légkört. Így a nehéz berendezéssel felemelt por 10 km-rel a tengerszint feletti magasság felett volt. A szarvasmarha körülbelül 50 millió tonna metánt bocsát ki a légkörbe.

A többi gáz közül mintegy 1 millió tonna freon lép be a légkörbe. Hűtőberendezésekben, aeroszolokban használják a nemvas fémércek dúsításában. A nitrogén-oxidokkal és a klórszerves vegyületekkel együtt a freonok a légkör felső rétegeibe kerülnek, elpusztítják az ózonréteget. Így az Antarktiszon található ózonlyuk nagysága 5 millió km 2. Az ózonréteg vastagságának csökkenése a nagyvárosokban is megfigyelhető.

Az ipar egyre több oxigént fogyaszt (például a Konakovskaya GRES minden percben 20 tonna oxigént fogyaszt). Az UNESCO szakértői becslése szerint a Földön elfogyasztott oxigén mennyisége elegendő a 40-50 milliárd ember belélegzéséhez.

A szén-dioxid koncentrációjának növelése a légkörben fokozza az üvegházhatást. Ennek a hatásnak az a lényege, hogy a szén-dioxid molekulái átjutnak a napfény spektrumának rövid hullámú részébe, amelyet a Föld felszíne felszív és felmelegíti. A Föld fűtött felülete az infravörös tartomány elektromágneses hullámát bocsátja ki, de a széndioxid jól elnyeli őket, és megakadályozza az energiatermelést sugárzás formájában a világűrbe. Minél nagyobb a CO2-koncentráció a légkörben, annál magasabb a levegő hőmérséklete a Föld felszínén.

Ismeretes, hogy a felületi réteg átlaghőmérsékletének növekedése az 1930-as években történt. 0,4 ° C-os hőmérsékleten a jeges terület 10% -os csökkenése társult az Északi-sarkvidéken. Ezekben az években sok ország súlyos aszályban szenvedett. Az 1940-es években. Annak ellenére, hogy a légkörben a CO2-tartalom tovább nőtt, a felmelegedés hűtött. Ez a jelenség a légkör porosodásának növekedésével jár.

A zöld telepítések a városban jelentősen javítják a mikroklímát.

A városi parkokban, forró napon, a hőmérséklet 6-8 o C-kal alacsonyabb, mint az utcán. Még a gyepen is, mert a nedvesség elpárologtatja a 2-3 ° C-os növényeket hűvösebb, mint a járdán. A városi levegő összetétele is észrevehetően változik. Egy fa annyi oxigént ad, amennyire négy ember légzése szükséges. Ezenkívül a növények elnyelik egyes toxikus gázok szennyező anyagait, és felszabadítják az illékony anyagokat - a baktériumoknak káros hatású növényi szereket. Egy hektár lombhullató fák parkja évente akár 100 tonna port is késleltet. Az intenzív iparágakban működő városokban különösen ajánlott a gázzal szemben ellenálló fák és cserjék beültetése: különböző nyárfák, thujus western, juhar amerikai, madár cseresznye, bodza vörös.

- Az élet ég. Ezek a szavak a XVIII. Század híres francia tudósához tartoznak. A. Lavoisier és P. Laplace. Valóban, semmi más, mint a belső égésű, lehet azzal a ténnyel magyarázható, hogy a testünk hőmérséklete állandó, és szinte mindig a környezeti hőmérséklet felett? Lavoisier és Laplace hitték, hogy „kályha”, Fűthető személy a tüdőben, ahol a szén-élő szövet, mint a hagyományos sütőben, reakcióba lép az oxigénnel, így a szén-dioxid, ahol a szükséges hő szabadul.

Tény, hogy a reakció, amelyben az oxigén részt vesz, nemcsak a tüdősejtekben, hanem a test összes sejtében is előfordul, ahol vérzik. A Lavoisier és a Laplace által javasolt elmélet szerint ebben a "kályhában" egyszerű a levegőbefúvó szerepe, amelyen keresztül az oxigén belép, és a szén-dioxid elszökésére szolgáló csövek. Érdekes, hogy a XVII században. az ismert angol fizikus, R. Boill, aki felfedezte a gáz törvények egyikét, azt állította, hogy a tüdőn áthaladó vér "felszabadul a káros füstökből". Mennyire könnyű kezelni ezt a feladatot, amely nem haladja meg az egész testtérfogat 5% -át?

A légutak egy orrüregből állnak, ahol a belélegzett levegőt melegítik és nedvesítik, a gégét, a légcsövet és két hörgőt, amelyek levegőt hoznak a jobb és bal tüdőbe (1. ábra). Mindegyik hörgő 15-szer vagy ennél nagyobb mértékben kisebb hörgőkbe (bronchiolákba) nyitható, mielőtt mikroszkópos zsákokkal (alveolákkal) végződik, amelyet sűrű véredények veszik körül. Az Alveoli, amelyből mintegy 300 millió felnőtt van, levegővel töltött buborékok.

Az alveolusok átlagos átmérője körülbelül 0,1 mm, faluk vastagsága pedig 0,4 μm. A teljes felülete az alveolusok a humán tüdő körülbelül 90 m 2. Minden egyes alkalommal a vérerek, Entangling alveolusok körülbelül 70 ml vért, amely az alveolusok diffundál a szén-dioxid, és az ellenkező irányba - az oxigén. Hatalmas alveoláris réteg lehetővé teszi, hogy csökkentsék a vastagsága a vér réteg cseréje gázok a levegő a alveolusok 1 mikron, amely lehetővé teszi, kevesebb, mint 1 telíti azt a vér mennyiségét oxigén és kioldja a felesleges szén-dioxid. Emberben nemcsak a tüdők, hanem a test teljes felülete is részt vesznek a légzésben - a bőrt a saroktól a fejig. Különösen erősen "lélegzik" a bőr a mellkason, a háton és a gyomorban.

A XVI. Század nagy olasz művészének életrajzában. Raphael leírta ezt az ügyet.

1515-ben a firenzei gazdag Lorenzo de 'Medici nagyszerű ünnepséget rendezett rokonának, X. római pápa tiszteletére. Az ünnepélyes felvonuláson a mitológiát ábrázoló csoportokkal együtt mozogtak. Ezeket a szekereket Olaszország legjobb művészei díszítik.

Raphael egyik tanítványa egy csinos fiút kereste fel, aranyfestékkel fedve, és élő állványként egy állványra helyezve - az aranykor ábrázolására. Ezt az elképzelést jóváhagyták, és ugyanabban az estén a szegény kőfejtő lánya egy elővárosi faluból öt éves testvérének művészéhez vezetett.

- Itt van Paolo - mondta a lány. - Ő a legszebb gyerek az egész faluban. Festeni tudsz, ha pénzt adsz. " Hamarosan egy meztelen fiú futott be az utcára, minden arany, fejtől a lábig. Örömmel felugrott: - Nézd, Annunziata! Nagyon arany lettem! Valódi arany vagyok. Most még eladhatsz. "

De Paolo öröme rövid életű volt. Fokozatosan kezdett érezni valamilyen érthetetlen nehézséget. Egész teste valami húzódott, nehéz lett lélegezni. Egész éjszaka nyugtalanul sietett az ágyban, és reggel nagyon beteg volt. Paolo küzdött a szekerével egy hosszú menetre. Amikor az ünneplés véget ért, az erők elhagyták. Mindenki elfelejtette, hogy a földön fekszik, és felnyögött. Az aranyozás elviselhetetlenül nyomott. Úgy tűnt a fiúnak, hogy a szörnyű arany elfojtja, elvesztette a teremtményét, és elszomorította.

Az emberi bőr apró lyukakkal áthatja - a pórusokat, amelyeken keresztül lélegzik. Ezen kívül a bőre rejtett sok apró mirigyek. Néhányan közülük egész idő alatt a bőr lágyítja a bőrt, mások - a verejtékcseppek, a test káros anyagoktól való eltávolítása és a bőre hűtése, amikor meleg vagyunk. Paolo festéke pedig minden pórusát szorosan lefedte, és a bőre halottnak tűnt.

Reggel a fiú hideg volt. A vastag aranyozással borított bőr nem melegedett fel. Amikor a megrémült nővér végül egy művészt találta meg, és egy öblítő festéket kapott tőle, túl késő volt: az "aranyfiú" halt meg tüdőgyulladásban.

A piszok és a por időnként eltömődnek a bőr pórusaiban. Leállítja a légzést, letargikusvá válik, megvédi a testet a hidegtől. A piszkos bőr a baktériumok menedéke. Nem véletlen, hogy az ókorban az orosz katonák a csata előtt lemostak és tiszta ruhát viseltek. Évszázados tapasztalat azt sugallja, hogy egy tiszta testen a sebek nem gyorsulnak és gyorsabban gyógyulnak.