Соленость как экологический фактор
Экологические факторы морской биогеографии
В Мировом океане и его морях наблюдается большое разнообразие экологических условий: сочетание абиотических и биотических факторов, от которых зависит распределение жизни. К первым относятся: подводная освещенность, температура, соленость, плодородие вод и др.
Во-первых, морские организмы живут в более постоянных условиях, благодаря чему им не требуются особые покровы и приспособления, которые необходимы обитателям суши для защиты от резких изменений тех или иных экологических факторов.
Во-вторых, жизнь в океане возможна в толще воды, вплоть до самых больших глубин. Многие морские организмы весь жизненный цикл, от рождения до смерти, проводят не соприкасаясь с дном; свыше 90 % донных обитателей имеют планктонную стадию развития. На суше лишь немногие существа способны летать и парить в воздухе, но и они для питания и размножения вынуждены опускаться на землю.
В-третьих, воды океана, особенно прибрежные, характеризуются высоким плодородием, обеспеченным огромными запасами взвешенных и растворенных питательных веществ. Многие донные животные, особенно беспозвоночные, ведут сидячий образ жизни, поглощая все необходимое прямо из морской воды. Растворенными в воде питательными солями питаются водоросли.
Температура
Теплые и холодные течения вызывают биогеографические инверсии: под влиянием теплых вод Гольфстрима, у мурманского побережья Баренцева моря, происходит проникновение бореальных форм в высокие арктические широты; холодное Лабрадорское течение у атлантического побережья Северной Америки, напротив, вызывает проникновение холодноводных видов далеко на юг.
Важное экологическое значение имеет сезонный ход температур. Он выражен в основном в поверхностных водах умеренных широт. В северном полушарии лето жарче, а зима холоднее, амплитуда температур воды достигает 10 °С; южное полушарие в целом холоднее и амплитуды температур воды меньше, около 5 °С. Наряду с изменениями освещенности сезонный ход температур служит сигналом для начала важнейших жизненных функций организмов: размножения, роста, начала миграции и др.
Соленость
Минерализация Мирового океана началась с момента его образования из паров мантийного материала, поступавшего на земную поверхность при извержении вулканов в виде базальтовой магмы, содержавшей до 7% ювинильной воды.
Этот процесс занял относительно короткий промежуток времени около 4,5 млрд лет назад.
Конденсированные воды Земли, проходя через атмосферу, насыщенную тогда СОг, СО, СН.4, H2S, H3BO3 HC1, HF, сразу же становились кислыми. Скатываясь по свежим поверхностям застывших первозданных потоков лавы, они, естественно, быстро минерализовались.
Находившиеся в ювинильных и конденсированных водах крепкие кислоты оказывали сильное воздействие на изверженные породы, выщелачивая из них натрий, магний, кальций, барий вместе с катионами двухвалентного железа и марганца.
На поверхности суши, постоянно омываемой кислыми дождями, развивались энергичные процессы гидролиза и гидратации разных минералов. Таким образом, химическое выветривание привело к образованию основной массы катионов в водах первичного океана.
По утверждению В.И. Вернадского (I960), которое со временем получает все больше доказательств, никогда в течение всего геологического времени не наблюдались лишенные жизни геологические эпохи.
Количество живого вещества было примерно равно современному и оно выполняло те же геохимические функции.
Следует уточнить, что на протяжении 4 млрд. лет, до верхнего палеозоя, жизнь сосредотачивалась преимущественно в океане, суша была безжизненной. В химической эволюции Мирового океана именно биологический фактор играл решающую роль. Благодаря функциям живого вещества изменилось соотношение ионов: из кислой вода приобрела слабо щелочную реакцию; фотосинтез обогатил воду и атмосферу свободным кислородом; образование биогенных известняков регулировало содержание углекислого газа в атмосфере и т. п.
Перечисленные ионы являются главными, поскольку они составляют 99,99 % всех растворенных в море минеральных веществ. Замечательным свойством морских вод является однородность состава. Это положение считается важнейшей закономерностью химии океана и формулируется следующим образом: в воде открытого океана, независимо от концентрации солей, количественные соотношения между главными ионами всегда одинаковы.
В Мировом океане уже на заре формирования биологического разнообразия установились равновесия, поддерживающие постоянство химических условий жизни. Поэтому типичные морские обитатели весьма требовательны к солености вод, они стеногалинны. Колебания солености изменяют осмотическое давление в клетках, к чему крайне чувствительны гидробионты.
Например, мангровая растительность приурочена к литорали тропических морей Соленая морская вода, почвенные рассолы в условиях жаркого климата способны создать на литорали осмотическое давление до 30 атм. Чтобы возникла сосущая сила корней, разница осмотического давления между корнями и листьями мангр должна составлять 10 атм, т. е. 40 атм.
Существование осмотических градиентов между клетками и окружающей средой создает опасность обводнения, вплоть до разрыва клеток, когда организм, приспособленный к жизни в воде с нормальной соленостью попадает в опресненные условия. По этой причине гидробионты, обитающие в водах с полной соленостью, не выносят опреснения. Снижение солености сопровождается резким качественным обеднением населения моря.
Гидробионты включают морскую воду как физиологический раствор в процессы метаболизма. Выход животных на сушу, в пресные воды сопровождался выработкой приспособлений, защитивших их внутреннюю химическую среду. Но состав нашей крови по-прежнему напоминает о морском происхождении предков: несмотря на длительную эволюцию млекопитающих, в том числе человека, кровь сохранила химическое сходство с соленостью морской воды. При большой потере крови жизнь человека можно поддержать на несколько часов, если ему сделать внутривенное вливание чистой морской воды.
Как уже было сказано, главные ионы составляют 99,99% всех растворенных в морской воде минеральных веществ. Несмотря на то, что доля остальных веществ составляет ничтожную часть общей минерализации, они играют важную роль в биологических процессах. Речь идет о биогенных веществах и микроэлементах.
Солёность воды, как экологический фактор
Определение средней океанической солености. Ознакомление с содержанием некоторых элементов в морской воде. Рассмотрение классификации природных водоемов по солености. Исследование сущности стратификации. Анализ влияния солености на водные организмы.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.10.2016 |
| Размер файла | 86,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Восточно-Сибирский государственный университет технологии и управления»
Факультет сервиса, технологии и дизайна
кафедра «Технология кожи, меха. Водные ресурсы и товароведение»
По дисциплине: «Экология»
На тему: «Солёность воды, как экологический фактор»
Выполнила: Мисюркеева Татьяна
Проверил: д.т.н, проф Шалбуев Д.В.
1. Определение солёности
2. Классификация природных водоемов по солености
4. Влияние солёности на водные организмы
Список использованных источников
В Мировом океане и его морях наблюдается большое разнообразие экологических условий: сочетание абиотических и биотических факторов, от которых зависит распределение жизни. К первым относятся: подводная освещенность, температура, соленость, плодородие вод и др.
Соленость обычно является одной из основных характеристик водных масс, распределения морских организмов, элементов морских течений и т.д
Распространение и жизнедеятельность организмов в водной среде в значительной степени зависят от ее химического состава. Прежде всего, водные организмы подразделяют на пресноводные и морские в зависимости от солености воды, в которой они обитают. Повышение солености воды в среде обитания ведет к потере воды организмом.
1. Определение солёности
Таблица 1. Содержание некоторых элементов в морской воде
В 1978 году введена и утверждена всем международными океанографическими организациями шкалапрактической солености (Practical Salinity Scale 1978, PSS 78) в которой измерение солёности основано наэлектропроводности (кондуктометрия), а не на выпаривании воды. В 1970х годах широкое применение вморских исследованиях получили океанографические CTD зонды, и с тех пор солёность воды измеряется восновном электрическим методом. Для поверки работы ячеек электропроводности, которые погружаются вводу используют лабораторные солемеры, такие как Guildline Autosal 8400. В свою очередь, для проверкисолемеров используют стандартную морскую воду. Стандартная морская вода, рекомендованнаямеждународной организацией IAPSO для поверки солемеров, производится в Великобритании лабораториейOcean Scientific International Limited (OSIL) из стандартной морской воды. При соблюдении всех стандартовизмерения можно получить точность измерения солёности до 0,001 единицы PSU.
Шкала PSS 78 даёт числовые результаты близкие к измерениям массовых долей, и различия заметны либокогда необходимы измерения с точностью выше 0,01 PSU, либо когда солевой состав не соответствует стандартному составу океанской воды.
2. Классификация природных водоемов по солености
Сток с суши является одним из важнейших факторов, влияющих на содержание солей в морской воде, ее плотность, активную реакцию (рН) и другие свойства. В открытом океане соленость варьирует в очень узких пределах. Наиболее выражены колебания солености в прибрежной зоне, где свое влияние оказывают впадающие в бухты и заливы реки и протоки. Диапазон изменения солености в зонах эстуариев по сезонам может составлять более 10-15%о. Кроме того, в вертикальном разрезе наибольшим колебаниям концентрации солей подвержены верхние водные массы, поскольку поступление в них пресных вод может значительно увеличиваться с поверхностным стоком с суши и атмосферными осадками.
Внутренние моря в целом характеризуются пониженным содержанием солей (гипогалинные водоемы), по сравнению с окраинными и, тем более, с межостровными морями. Так, например, соленость Черного моря в среднем 18%о (Зайцев, 2006). Однако среди внутриконтинентальных морей встречаются и гипергалинные водоемы (Мертвое море, Красное море), что обусловлено отсутствием крупных водотоков, впадающих в такие моря, а также жарким климатом, способствующим испарению воды и увеличению концентрации солей в воде.
Общая классификация природных вод по их солености, принятая во всем мире представлена в таблице 2.
Таблица 2 Классификация природных водоемов по солености
Соленость водной толщи с глубиной увеличивается. Однако в разные сезоны года стратификация вод по солености может увеличиваться и уменьшаться. В летний период, например, образуется более опресненный поверхностный слой, особенно выраженный в прибрежной части, что может быть связано с таянием ледников (Берингово море) или обильными атмосферными осадками (Японское море). У внутренних морей стратификация зависит, главным образом, от влияния речного стока. Так, речная вода, впадающая в Черное море (Дунай, Днестр, Днепр) растекается по поверхности пелагиали. Ослабленный же водообмен с другими водоемами у внутренних морей в свою очередь еще более усиливает стратификацию водной массы.
В Беринговом море соленость варьирует от 32 до 34,7%о. В летний период, когда в открытой части моря выделяют четыре слоя водных масс (табл. 1) в каждом из слоев наблюдаются определенные параметры солености, значения которой увеличиваются с глубиной. Наиболее соленые воды занимают основной объем глубоководных котловин Берингова моря. Соленость по сезонам в этой крупнейшей акватории варьирует незначительно. В Охотском море на основании вертикального распределения океанологических характеристик в теплый сезон выделяют пять слоев водных масс (табл. 3).
Таблица 3 Содержание солей в вертикально стратифицированных водных массах Охотского моря в летний период
Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемЛюбовь Яицкая
Похожие презентации
Презентация по предмету «Биология и Экология» на тему: «Тема. Соленость среды как экологический фактор Работу выполнил: Радыгин Илья, ученик 11б класса, Гимназия 64 города Уфы.». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:
1 Тема. Соленость среды как экологический фактор Работу выполнил: Радыгин Илья, ученик 11б класса, Гимназия 64 города Уфы.
2 АКТУАЛЬНОСТЬ Около 9·10 8 га всех земель планеты имеют повышенное содержание солей, количество засоленных почв по разным причинам с каждым годом возрастает. Особую тревогу вызывает увеличение в почвах содержания солей, которое происходит в результате их искусственного орошения. 54 тыс. км² бывшего морского дна Аральского моря покрыто солью
3 Солончак Уюни высохшее соленое озеро на юге пустынной равнины в Боливии на высоте около 3650 м над уровнем моря. Имеет площадь км² и является крупнейшим солончаком в мире. Располагается в окрестностях города Уюни на юго-западе страны. Внутренняя часть покрыта слоем поваренной соли толщиной 2-8 м. Во время сезона дождей солончак покрывается тонким слоем воды и превращается в самую большую в мире зеркальную поверхность.
4 Цель и задачи 1. Из источников литературы выяснить как влияет засоление на рост и развитие растений. 2. Узнать какие приспособления возникают у растений, живущих в условиях сильного засоления. 3. Определить какое влияние оказывает засоление на прорастание семян, рост и развитие проростков овса посевного.
5 Типы засоления Существуют разные типы засоления: хлоридное (NaCl), сульфатное (Na 2 SO 4 ), карбонатное (NaHCO 3 ), смешанное. Преобладающим катионом в таких почвах является натрий, но встречаются также карбонатно-магниевое и хлоридно-магниевое засоление. Во влажных районах преобладает хлоридное засоление, в степях и пустынях – сульфатное и карбонатное.
6 Влияние засоления на почву и растения Высокая концентрация солей в почвах не только затрудняет поступление воды, но может прямо повреждать растения и даже нарушать структуру почвы, снижая ее пористость и ухудшая водопоглотительные свойства.
8 Высокие концентрации солей влияют на структуру органелл По степени устойчивости к избытку солей, например хлорида натрия, органеллы можно расположить в такой последовательности: Митохондрии ядро хлоропласты рибосомы
9 При засолении В хлоропластах накапливается много ионов натрия и хлора, что приводит к разрушению гран. Избыток в цитоплазме этих ионов вызывает набухание не только хлоропластов, но и митохондрий. Процесс фотосинтетического транспорта электронов достаточно солеустойчив, однако восстановление углерода и фосфорилирование нарушаются при избыточном содержании ионов в клетках.
10 Засоление и рост корней Обычно соли сильнее угнетают рост корней, чем надземных органов, возможно, потому, что корни в отличие от побегов постоянно находятся в контакте с засоленной почвой. Соли повреждают клетки зоны растяжения и зоны корневых волосков – главных зон поглощения солей и поступления воды. Повреждение этих зон увеличивает водный дефицит в тканях, несмотря на снижение интенсивности транспирации. Повреждение клеток в зоне корневых волосков является причиной плохого поглощения элементов минерального питания, прежде всего азота, фосфора и калия. В результате растения голодают. Засоление приводит к нарушению соотношения между поглощением натрия, калия и магния: интенсивное поглощение натрия уменьшает поглощение калия и магния.
11 Механизмы адаптации растений-галофитов к избыточному засолению На засоленных почвах развивается особая солевыносливая растительность. Солеустойчивость (галотолерантность) – это устойчивость растений к повышенной концентрации солей в почве или в воде. Растения, имеющие специальные приспособления для нормального роста в условиях высокой засоленности, называются галофитами (греч. galas – соль, phyton – растение). В природе солончаковые почвы имеют довольно богатую и разнообразную растительность.
12 Три основных механизма адаптации галофитов к избыточным концентрациям солей: 1) поглощение большого количества солей и аккумулирование их в вакуолях, что приводит к понижению водного потенциала клеточного сока и поступлению воды; 2) выделение поглощаемых растением солей с помощью специальных клеток и удаление избытка солей с опавшими листьями; 3) ограничение поглощения солей клетками корней.
13 Соленакапливающие галофиты (эвгалофиты) обладают наибольшей устойчивостью к солям, хорошо растут и развиваются на наиболее засоленных почвах, поглощают из почвы большое количество солей. Некоторые солянки накапливают до 7% солей от массы клеточного сока, в результате чего водный потенциал клеток сильно уменьшается и вода поступает в них даже из засоленной почвы. Соль накапливается в вакуолях, поэтому ее высокое содержание не влияет на цитоплазматические ферменты. К этой группе относятся преимущественно так называемые солянки (семейство маревых или лебедовых – Chenopodiaceae), растущие на мокрых солончаках, по берегам морей, соленых озер. Примерами таких растений могут служить солерос, сведа морская, сарсазан, некоторые виды тамарикса и др.
17 Тамарикс У видов тамарикса (гребенщик) имеются железки, которые секретируют соль наружу. Такая железка представляет собой комплекс из 8 клеток, из которых 6 являются секреторными, а две – базальными, собирательными. Из клеток мезофилла соль поступает в железку через собирательные клетки и движется по железке от клетки к клетке по плазмодесмам. Она накапливается в везикулах, которые потом сливаются с плазмалеммой. В результате соль выходит сначала в клеточную стенку, а потом через поры наружу. В сухую погоду растение покрывается сплошным слоем выделившихся из их клеток солей, часть которых сдувается ветром, часть смывается дождями.
18 Соленепроницаемые галофиты (гликогалофиты) растут на менее засоленных почвах. Мембраны клеток корней растений этой группы малопроницаемы для солей. Низкий водный потенциал в клетках корней, необходимый для поступления воды из засоленного почвенного раствора, создается благодаря накоплению в клетках сахаров, свободных аминокислот и других совместимых осмолитов. Осмотический потенциал в клетках этих растений иногда достигает очень низких значений. Для растений этой группы характерна высокая интенсивность фотосинтеза – как обязательное условие для накопления сахаров. Типичными представителями этой группы являются различные виды полыни и кохии. Полынь солянковидная
19 Влияние засоления на всхожесть семян и развитие проростков Методика опыта: Для изучения влияния засоления на растения я выбрал семена овса посевного, купленного в магазине. Перед началом опыта я тщательно помыл теплой водой с мылом лабораторную посуду (Чашки Петри). Стерилизовал в жаровочном шкафу при температуре 100 °C. Приготовил растворы поваренной соли в концентрациях: 0,5; 1,0; 5,0; 10,0 г/л. В качестве контроля использовал водопроводную воду.
20 На дно чашек Петри настелил 2 слоя марли и разложил по 50 семян овса. Марлю увлажнил 10 мл растворов. Подписал чашки. Поставил на проращивание при комнатной температуре. Температура 27 °C, влажность воздуха 32%, давление 760 мм рт. ст. При подсыхании смачивал марлю водопроводной водой.
21 Результаты опыта На второй день у семян овса появился маленький корешок. Через три дня измерял энергию прорастания семян. Результаты представлены в таблице 1. Самая высокая энергия прорастания у семян овса, смоченных раствором 1,0 г/л. На третий день не проклюнулось ни одного семени овса в чашке с концентрацией соли 50,0 г/л.
22 На пятый день измеряли всхожесть семян и длину проростков (Таблица 1.). При концентрации соли 1,0 г/л у проростков были хорошо заметны корневые волоски.
25 График. Зависимость энергии прорастания и всхожести семян (%) от концентрации поваренной соли (г/л)
26 Диаграмма. Влияние засоления на длину проростков.
27 Как видно из графика небольшие концентрации NaCl (0,5; 1,0; 5,0 г/л) оказывают стимулирующее воздействие на энергию прорастания и всхожесть семян. Концентрация 10 г/л угнетала рост проростков. При концентрации 50 г/л не проросло ни одного семени. Длина проростков так же зависела от концентрации соли в проростках (диаграмма). В концентрации 0,5 и 1,0 г/л симулировали рост молодых растений, а остальные использованные концентрации угнетали развитие проростков. Как видно из таблицы 2, проростки, выращенные при концентрациях соли 0,5; 1,0; 5,0 г/л были хорошо развиты (преобладали проростки средних и больших размеров).
28 Выводы 1. Из литературных источников я выяснил, что засоление оказывает серьезное влияние на рост и развитие растений. 2. Растения выработали различные приспособления для защиты от избытка солей в почве. 3. Проделанные опыты выявили, что поваренная соль оказывает влияние на энергию прорастания всхожесть и энергию проростков. 4. Небольшие концентрации NaCl положительно сказываются на прорастание семян овса. Концентрация 50 мг/л является губительной, не проросло ни одного семени.
29 Список источников: Якушкина Н.И. Физиология растений. Учебник. Изд-во: Владос, с. ogia%20stressa/pages/4.4.htm. ogia%20stressa/pages/4.4.htm
Соленость воды как экологический фактор.
Соленость воды как экологический фактор.
|
Распределение минимальных и максимальных концентраций солей определяет распространение видов бокоплавов в в устьях рек.
Экологическая амплитуда видов(пределы толерантности).
Эврибионтные– виды с широкой экологической амплитудой (эври- от греч. eurys – широкий), рис. 9Б.
По типам местообитаний: стенотопные (один тип местообитания) и эвритопные (все типы местообитаний) виды. По температуре: стенотермные и эвритермные виды.
Классификация видов по отношению к богатству почв.
Мезотрофные растения (от mesos – средний промежуточный), растения, умеренно требовательные к наличию в почве или др. субстрате питательных веществ, например, черника.
Эвтрофные растения (от eu – хорошо. ), растения, хорошо растущие только на плодородных почвах, богатых гумусом и элементами минерального питания, например, сныть обыкновенная.
Морозоустойчивость.
«Холодовой» стресс у сосны обыкновенной: под воздействием заморозков скорость нетто-фотосинтеза на следующий день снижается в 3—5 раз, а продолжительность положительного баланса между дыханием и фотосинтезом сокращается в 2 раза (рис.2, из: Лархер, 1978).
Арктический лишайник Cetraria nivalis приспособлен к существованию в условиях низких температур и легко переносит холодовой стресс, восстанавливая исходные характеристики метаболизма уже через 1.5 часа (рис.3) в отличие от пихты, которая не восстанавливает исходных характеристик метаболизма в течение 12 часов. То есть, Cetraria nivalis является холодоустойчивым видом, а пихта, как и сосна после заморозков долго находится в стрессовом состоянии.
Сумма эффективных температур. Для прохождения цикла развития любого организма необходимо определенное количество тепловой энергии (сумма эффективных температур). Сумму эффективных температур определяют по формуле:
где Т — наблюдаемая температура, ° С; П — нижний порог развития, ° С; Н — продолжительность [периода] развития, дней. Так, для окукливания перезимовавших гусениц яблонной плодожорки Laspeyresia pomonella (L.) D. A. George & L. M. McDonough нужна сумма эффективных температур 50° С, для развития куколки до вылета бабочек— 100–130° С, для развития яиц до выхода гусениц — 230° С (при пороге +10° С).
Вода как экологический фактор. Все метаболически активные ткани живых организмов на 90% состоят из воды. Все вещества, необходимые для жизнедеятельности растений (за исключением газов – O2 и CO2), поступают в виде водных растворов. Количество воды, потребляемое растениями, на много порядков превышает необходимое для биохимических реакций. Чистая вода непрерывно выводится из растений путем транспирации – испарением воды листьями. Количество потребляемых растениями суши биогенов и чистая первичная продукция пропорциональны транспирации. Транспирация существенно превышает испарение с открытой поверхности в результате большей площади испарения растений и эффективного использования растениями запасов воды в верхних горизонтах почвы. Соотношение среднегодового количества транспирируемой воды к чистому приросту живой массы растений, называется коэффициентом транспирации:
kT= ET / P + » 100 мм м 2 кг –1 (Лархер, 1978)
ET – скорость транспирации [мм год –1 ], P + – чистая первичная продуктивность [кг м –2 год –1 ].
То есть, чтобы вырастить 1 кг сухой массы «урожая» нужно 100 литров воды.
Соленость воды как экологический фактор.
|
Распределение минимальных и максимальных концентраций солей определяет распространение видов бокоплавов в в устьях рек.
Экологическая амплитуда видов(пределы толерантности).
Эврибионтные– виды с широкой экологической амплитудой (эври- от греч. eurys – широкий), рис. 9Б.
По типам местообитаний: стенотопные (один тип местообитания) и эвритопные (все типы местообитаний) виды. По температуре: стенотермные и эвритермные виды.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.