Воздух который так необходим нам для дыхания. Что такое воздух: естествознание для взрослых. Как защититься от домашней пыли

Каждый день мы совершаем около 20 тысяч вдохов. Достаточно на 7–8 минут остановить поступление кислорода в кровь, чтобы в коре головного мозга произошли необратимые изменения. Воздух поддерживает множество биохимических реакций в нашем организме. И от его качества во многом зависит наше здоровье.

Атмосферный воздух у поверхности Земли в норме состоит из азота (78,09%), кислорода (20,95%), углекислоты (0,03–0,04%). Остальные газы вместе занимают по объему менее 1%, к ним относятся аргон, ксенон, неон, гелий, водород, радон и другие. Однако выбросы промышленных предприятий и транспорта нарушают это соотношение компонентов. Только в Москве в воздух выбрасывается от 1 до 1,2 млн тонн вредных химических веществ в год, то есть 100–150 кг на каждого из 12 миллионов жителей Москвы. Стоит задуматься, чем мы дышим, и что может помочь нам противостоять этой «газовой атаке».

Кратчайший путь

Легкие человека имеют поверхность до 100 м2, что в 50 раз превышает площадь кожных покровов. В них воздух непосредственно контактирует с кровью, в которой растворяются почти все входящие в него вещества. Из легких, минуя детоксикационный орган – печень, они действуют на организм в 80–100 раз сильнее, чем через желудочно-кишечный тракт при проглатывании.

Воздух, которым мы дышим, загрязняют порядка 280 токсичных соединений. Это соли тяжелых металлов (Cu, Cd, Pb, Mn, Ni, Zn), оксиды азота и углерода, аммиак, сернистый газ и др. В безветренную погоду все эти вредные соединения оседают и создают у земли плотный слой – смог. Под влиянием ультрафиолетовых лучей в жаркий период вредоносные газовые смеси преобразуются в более вредные вещества – фотооксиданты. Ежедневно человек вдыхает до 20 тыс. л воздуха. И за месяц в крупном городе может набрать токсическую дозу. В результате снижается иммунитет, возникают респираторные и неврологические заболевания. Особенно страдают от этого дети.

Принимаем меры

1. Защитить организм от проникновения тяжелых металлов в клетки поможет чай из календулы, ромашки, облепихи и шиповника.

2. Для выведения токсических вещества успешно используются некоторые растения, например, кориандр (кинза). По мнению экспертов, необходимо съедать как минимум 5 г этого растения в сутки (примерно 1 ч. л.).

3. Способностью связывать и выводить тяжелые металлы также обладают чеснок, семена кунжута, женьшень и многие другие продукты растительного происхождения. Эффективен также яблочный сок, в котором много пектинов – природных адсорбентов.

Город без кислорода

Жители мегаполиса постоянно испытывают нехватку кислорода из-за промышленных выбросов и загрязнений. Так, при сжигании 1 кг угля или дров расходуется более 2 кг кислорода. Один автомобиль за 2 часа работы поглощает столько кислорода, сколько дерево выделяет за 2 года.

Концентрация кислорода в воздухе составляет зачастую всего 15–18%, тогда как норма – порядка 20%. На первый взгляд, это небольшая разница – всего-то 3–5%, но для нашего организма она довольно ощутима. Уровень кислорода в воздухе 10% и ниже смертелен для человека. К сожалению, достаточное количество кислорода в природных условиях есть лишь в городских парках (20,8%), загородных лесах (21,6%) и на берегах морей и океанов (21,9%). Ситуация усугубляется тем, что каждые 10 лет площадь легких уменьшается на 5%.

Кислород повышает умственную способность, устойчивость организма к стрессам, стимулирует согласованную работу внутренних органов, повышает иммунитет, способствует снижению веса, нормализуется сон. Ученые подсчитали, что если бы в атмосфере Земли было в 2 раза больше кислорода, то мы могли бы бежать сотни километров, не уставая.

Кислород составляет 90% массы молекулы воды. Организм же содержит 65–75% воды. Головной мозг составляет 2% от общей массы тела и потребляет 20% кислорода, поступающего в организм. Без кислорода клетки не растут и умирают.

Принимаем меры

1. Для адекватного насыщения организма кислородом необходимо ежедневно не менее одного часа гулять в лесу. В течение одного года обычное дерево вырабатывает объем кислорода, необходимый для семьи из 4 человек на протяжении такого же периода.

2. Чтобы восполнить дефицит кислорода в организме, врачи рекомендуют пить подсоленную и минеральную щелочную воду, молочнокислые напитки (обезжиренное молоко, молочную сыворотку), соки.

3. Помогают избавиться от гипоксии кислородные коктейли. По влиянию на организм небольшая порция коктейля равнозначна полноценной лесной прогулке.

4. Кислородотерапия – это методика лечения, основанная на дыхании газовой смесью с повышенной (по отношению к содержанию кислорода в воздухе) концентрацией кислорода.

Домашняя западня

По оценкам экспертов ВОЗ, городской житель проводит в помещении около 80% своего времени. Ученые обнаружили, что воздух в комнатах в 4–6 раз грязнее наружного и в 8–10 раз токсичнее. Это формальдегид и фенол из мебели, некоторых видов синтетических тканей, ковровых покрытий, вредные вещества из строительных материалов (например, карбомид из цемента может выделять аммиак), пыль, шерсть домашних животных и т. д. В то же время в городских помещениях кислорода значительно меньше, что приводит к возникновению у людей кислородной недостаточности (гипоксии).

Газовая плита также может негативно повлиять на атмосферу в доме. Воздух газифицированных зданий в сравнении с наружным воздухом содержит в 2,5 раза больше вредных окислов азота, в 50 раз больше серосодержащих веществ, фенола – на 30–40%, окислов углерода – на 50–60%.

Но главный бич помещений – углекислый газ, основным источником которого является человек. Мы выдыхаем от 18 до 25 л этого газа в час. Последние исследования зарубежных ученых показали, что углекислый газа негативно влияет на организм человека даже в низких концентрациях. В жилых помещениях углекислого газа не должно быть более 0,1%. В комнате при концентрации углекислого газа 3–4% человек задыхается, появляются головная боль, шум в ушах, замедляется пульс. Тем не менее в небольшом количестве (0,03–0,04%) углекислый газ необходим для поддержания физиологических процессов.

Принимаем меры

1. Очень важно, чтобы воздух в помещении был «легким», т. е. ионизированным. При снижении количества аэроионов кислород хуже усваивается эритроцитами крови, возможна гипоксия. В воздухе городов содержится всего 50–100 легких ионов в 1 см³, а тяжелых (незаряженных) – десятки тысяч. В горах самая высокая ионизация воздуха – 800–1000 в 1 см³ и более.

2. Согласно исследованию, проведенному космическим агентством США, некоторые домашние растения действуют как эффективные биофильтры. В борьбе с формальдегидами помогают хлорофитум, папоротник нефролепис. Ксилол и толуол, которые выделяются, например, лаками, нейтрализует фикус Бенджамина. С аммиачными соединениями может справиться азалия. Выделяют много кислорода и поглощают вредные вещества сансевьера, филодендрон, плющ, диффенбахия.

3. Не следует забывать про регулярное проветривание. Особенно это важно в спальне, где люди проводят треть своей жизни.

Опасности на дороге

Автотранспорт поставляет львиную долю загрязняющих воздух веществ: для Москвы – это порядка 93%, для Петербурга – 71%. В Москве числится почти 4 миллиона автомашин, и с каждым годом их количество растет. К 2015 году, как полагают специалисты, автопарк Москвы составит более 5 миллионов автомобилей. За месяц средний легковой автомобиль сжигает столько кислорода, сколько за год выделяет 1 га леса, при этом выбрасывает ежегодно примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и порядка 200 кг различных углеводородов.

Самую серьезную опасность для тех, кто часто пользуется автомобилями, представляет угарный газ. Он в 200 раз быстрее связывается с гемоглобином крови, чем кислород. Эксперименты, проведенные в США, показали, что из-за влияния угарного газа у людей, проводящих большое количество времени за рулем, нарушается реакция. При концентрации угарного газа 6 мг/м3 в течение 20 минут снижается цветовая и световая чувствительность глаз. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть.

Принимаем меры

1. Молочные ферменты и кислоты выводят продукты распада угарного газа. При нормальной переносимости в день можно выпивать до литра молока.

2. Для нейтрализации действия угарного газа рекомендуется есть как можно больше фруктов: зеленые яблоки, грейпфруты, а также мед и грецкие орехи.

Приятное с полезным

Немецкие ученые выяснили, что сексуальное возбуждение активизирует работу сердечно-сосудистой системы и увеличивает приток крови. В результате ткани лучше насыщаются кислородом и риск инфаркта или инсульта уменьшается на 50%.

Чем дышит метро

Ученые из Karolinska Institute в Швеции пришли к выводу, что от вдыхания микроскопических частиц угля, асфальта, железа и других загрязняющих элементов, находящихся в воздухе стокгольмского метрополитена, каждый год умирает более 5 тысяч шведов. Эти частицы оказывают на ДНК человека более сильное разрушительное воздействие, нежели частицы, содержащиеся в автомобильных выхлопах и образованные в результате сжигания древесного топлива.

Небо над Москвой

По данным наблюдений Росгидромета, в 2011 году степень загрязнения атмосферного воздуха в городах Московского региона оценивалась как: очень высокая – в Москве, высокая – в Серпухове, повышенная – в Воскресенске, Клину, Коломне, Мытищах, Подольске и Электростали, низкая – в Дзержинском, Щелково и Приокско-Террасном биосферном заповеднике.

Какой воздух нужен для дыхания

«Вкусный» воздух. - Зловещее предсказание. - Ветка мяты, спасшая жизнь мышонку. - Сахар из газа и воды. - Превращения веществ в растении. - Какую пользу приносит одно дерево на улице города. - Сетка, задерживающая пыль. - Листья и шум города. - Ароматы - губители микробов. - О чем мечтал А. П. Чехов. - Зеленое строительство.

Каждый человек постоянно дышит, он вдыхает кислород и выдыхает углекислый газ. Воздух не всегда бывает одинаков. Иногда он содержит много кислорода, как, например, в лесу после грозы. «Как хорошо дышится!» - воскликнешь невольно, вдыхая всей грудью «вкусный» воздух. Дышишь, будто пьешь этот воздух.

Совсем иной воздух в помещении, где много людей.

В классе к концу урока кислорода становится меньше, и в перемену открывают форточки для притока свежего воздуха. В городах много народа, много печей в домах, много заводов, фабрик, выделяющих углекислый газ и поглощающих кислород. Население земного шара выдыхает ежедневно около 1 080 000 000 тонн углекислого газа, и около 1 265 000 000 тонн его выделяется в воздух при сжигании топлива в домах, на фабриках, паровозах, пароходах.

Увеличение населения и развитие промышленности потребовало сжигания большого количества каменного угля. В связи с этим возрастающее потребление кислорода и выделение углекислого газа вызвало беспокойство ученых в конце XIX столетия. Один английский ученый-физик в 1898 году вычислил, что через 500 лет будет поглощен весь кислород. Другие же утверждали, что люди погибнут от удушья значительно раньше, то есть тогда, когда в атмосфере накопится углекислого газа до 1 процента.

На выступление английских физиков ответил русский ботаник К. А. Тимирязев статьей - «Точно ли человечеству грозит близкая гибель?»

В этой статье К. А. Тимирязев доказал, что человечеству нечего беспокоиться, потому что на земле существуют растения. Он напомнил об одном открытии химика Джозефа Пристли.

«18 августа 1772 года, - эта дата стоит того, чтоб ее запомнить, - пишет К. А. Тимирязев, - он ставит свой знаменитый опыт, который раскрывает взаимное отношение двух миров, растительного и животного».

Приводим подлинную запись Пристли, поставившего этот опыт:

«Я взял некоторое количество воздуха, совершенно испорченного дыханием мыши, которая в нем погибла; разделив его на две части, я ввел одну часть в сосуд, погруженный в воду, в другую же часть его, также заключенную в сосуд с водою, я ввел ветку мяты. Это было сделано в начале августа 1771 г. Через 8–9 дней я нашел, что мышь прекрасно могла жить в той части воздуха, в которой росла ветка мяты, но моментально погибла в другой порции его… В течение 7 дней пребывания в сосуде с испорченным дыханием воздухом побег мяты вырос почти на 3 дюйма на старых ветвях и, кроме того, образовал несколько новых».

Опыт Пристли.

Из этого исторического опыта можно было сделать вывод, что растения улучшают испорченный дыханием воздух, в котором стало мало кислорода и много углекислого газа.

Действительно, растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Гектар леса может поддерживать дыхание 30 человек, гектар поля с кукурузой - 150 человек.

Количество поглощаемого в течение года углекислого газа растениями земного шара примерно равно 86 500 000 000 тоннам. Если принять во внимание, что в атмосфере содержится около 1 530 000 000 000 тонн углекислого газа, то для потребностей растений его хватило бы только на 18 лет. Но растениями поглощается и углекислый газ, выдыхаемый человеком и животными, выделяемый при горении топлива и разлагающимися в природе отмершими организмами. Без растений же неминуемо погибли бы человек и животные.

Для чего нужен углекислый газ растению?

В результате исследований К. А. Тимирязева и многих других ботаников выяснилось, что растение питается не только водой и солями, всасываемыми корнем из почвы, но и воздухом, всасываемым листьями.

На нижней стороне листа есть мельчайшие отверстия - «устьица», видимые только в микроскоп. Через эти отверстия воздух проникает в лист. По межклетникам в листе воздух проникает к верхнему слою клеток, освещаемому солнцем. В этих клетках, в протоплазме, находятся зеленые зернышки, называемые хлорофилловыми зернами. Эти зернышки пропитаны зеленым веществом - хлорофиллом (в переводе с греческого: «зелень листьев»); они и придают зеленую окраску растениям.

Строение листа и устьице.

Хлорофилловые зерна играют важнейшую роль в воздушном питании растений. К хлорофилловым зернам поступают из воздуха углекислый газ и одновременно по жилкам листа из стебля и корня - вода. При условии яркого солнечного освещения в хлорофилловом зернышке углекислый газ соединяется с водой - и образуется сахар, который сразу же превращается в крахмал. В микроскоп можно увидеть, как на хлорофилловом зернышке образуется крупинка крахмала. Присутствие крахмала легко доказать, поместив срез листочка в каплю разбавленного иода: крупинка крахмала станет синей. Почти одновременно с образованием сахара из листа выделяется кислород.

Чтобы понять, чт? происходит в хлорофилловом зернышке клетки листа, обратимся за помощью к химии.

Углекислый газ состоит из одной части углерода и двух частей кислорода. Вода состоит из двух частей водорода и одной части кислорода. В химии мельчайшие частицы вещества называют атомами.

Химический состав углекислого газа и воды можно записать так:

углекислый газ: углерод - 1, кислород - 2;

вода: водород - 2, кислород - 1.

В хлорофилловом зерне углекислый газ, соединяясь с водой, образует сахар, состоящий из углерода, водорода и кислорода. При этом часть кислорода улетучивается.

Углекислый газ + вода = сахар + 2 / 3 кислорода .

А как же происходит превращение сахара в крахмал? Из сахара выделяется часть воды, то есть два атома водорода и один атом кислорода, и получается крахмал.

Сахар – 1 / 6 воды = крахмал.

Мы схематично, упрощенно изображаем процесс образования сахара и превращения его в крахмал. В природе эти процессы происходят сложнее.

Такой же примерно состав, как крахмал, имеет оболочка клеток растения - клетчатка, или целлюлоза.

Сахар и крахмал, которыми мы питаемся в том или ином виде, образовались из воды и углекислого газа. Углекислый газ и вода в зеленом листе растения под действием лучей солнца превратились в питательный продукт.

Крахмал в листьях снова превращается в сахар, который, растворяясь в воде, оттекает из листьев и поступает в разные части растения. Сахар притекает к растущим почкам, побегам, к цветкам, к корням, питая их. Сахар откладывается в плодах, в листьях капусты, луковицах лука. В клубнях же картофеля и семенах всех растений сахар превращается в крахмал, который сохраняется в них до момента их прорастания. Во время прорастания семян и клубней крахмал снова превращается в сахар и идет на питание и, тем самым, на рост стеблей, листьев и корней.

Из сахара в растении образуются жиры, а с присоединением получаемых из почвы азота, серы и фосфора - белки, из которых и состоит живая протоплазма.

Путь сахара в растении.

Сложные превращения различных веществ происходят в растениях.

Из простых неорганических веществ под действием солнечного света в растении образуются органические вещества: сахар, крахмал, жиры, белки, необходимые людям и животным для питания.

«Солнечный луч двигает и могучими мышцами промчавшегося скакуна и рукой великого художника, выполняющего свое произведение, и винтом гигантского парохода, разрезающего волны океана. Всё это совершается через посредство растительного мира», - писал академик С. П. Костычев.

«Стоит зеленому листу прекратить свою работу на несколько лет, и всё живое население земного шара, а в том числе и всё человечество, погибнет».

Создавая из углекислого газа, воды и минеральных солей органические вещества, растения улучшают состав воздуха . Вот почему там, где много растений, за городом, в лесу, на лугу так хорошо дышится.

Летом в больших городах пыльно, душно, асфальтированные мостовые и стены каменных домов сильно накаляются солнцем и даже многократная поливка улиц мало освежает воздух.

Исключительное значение для улучшения воздуха имеет озеленение городов. Посадка деревьев на улицах города поэтому имеет целью не только украшение его. Деревья, как мы уже знаем, поглощают на свету углекислый газ и выделяют кислород. Один гектар зеленых насаждений поглощает 8 килограммов углекислого газа за 1 час, то есть столько, сколько выдохнут его за это время 200 человек. В среднем на одного жителя города должно приходиться 50 квадратных метров зеленых насаждений.

Кроме выделения кислорода на свету, в листьях растений происходит еще один важный процесс: они постоянно испаряют влагу, поступающую из почвы в корни и стебли. Испарение воды листьями необходимо для охлаждения растения, нагреваемого лучами солнца. Растения много испаряют воды, особенно в жаркую погоду. Одно дерево в жаркий день испаряет до шести ведер воды. Испарение освежает, охлаждает воздух. Под листвой деревьев - тень, уменьшающая нагревание тротуара и стен зданий. При температуре воздуха в 25° мостовая во дворе каменного дома нагревается солнечными лучами до 35°, а стены - до 33° и от них температура воздуха повышается до 30°. В озелененном месте, наоборот, листва деревьев имеет температуру 23°, а почва под ними 22°.

Кроме того, листья деревьев образуют как бы зеленую сетку, задерживающую пыль. Посмотрите на городские деревья. Какая у них серая, матовая листва! Но пройдет дождь - и листья заблестят яркой зеленью: пыль, осевшая на них, смыта на землю дождем. Без деревьев больше пыли вдыхали бы наши легкие, больше проникало бы ее в комнаты через открытые форточки.

Для очищения воздуха от пыли вокруг астрономических обсерваторий создают защитные зеленые зоны из деревьев. На листьях деревьев оседает пыль, воздух вокруг павильонов становится чище, прозрачнее, что позволяет лучше наблюдать в телескоп за небесными светилами. Пыль в воздухе мешает астрономическим наблюдениям. С целью «обеспыливания» воздуха вокруг Пулковской обсерватории под Ленинградом разбивается обширный парк.

Деревья принимают на себя и всю силу ветров. В саду почти не чувствуешь ветра, хотя видишь, как гнутся от него ветви деревьев, как трепещут их листочки.

Еще следует обратить внимание на одно замечательное свойство деревьев и цветов. Как показали исследования профессора Б. П. Токина, многие растения выделяют фитонциды, убивающие микробов. Этим свойством обладают листья черемухи, березы, хвойных и некоторых других деревьев. Вокруг таких растений, обычно выделяющих сильно пахучие вещества - фитонциды, - убивающие микробов, создается противомикробная зона. Фитонциды черемухи содержат сильный яд - синильную кислоту.

Читатель может испытать действие фитонцидов листьев черемухи даже на мухах и комарах. Измельчив листья черемухи, положите их сразу на дно банки, в которую впустите мух. Заметьте, через сколько секунд мухи погибнут. Фитонциды от двух граммов раздавленных почек черемухи убивают крысу в течение 20 минут.

Аромат цветов так же, как и полученные из этих цветов духи, освежают и очищают воздух.

Шум больших городов особенно чувствителен для жителей квартир с окнами, выходящими на оживленные улицы. И вот этот городской шум значительно смягчается листвою деревьев. На озелененных улицах он менее слышен.

А какое наслаждение идти по зеленому, благоухающему цветами бульвару, а не пыльной улицей! Так хорошо отдохнуть в сквере на садовой скамейке!

Многие писатели, музыканты, ученые утверждают, что часто идеи и планы их работ возникали у них во время прогулок и отдыха среди природы.

Антон Павлович Чехов в рассказе «Скучная история» устами старого профессора говорит о значении растений для создания хорошего настроения: «Вот и наш сад. С тех пор, как я был студентом, он, кажется, не стал ни лучше, ни хуже. Я его не люблю. Было бы гораздо умнее, если бы вместо чахоточных лип, желтой акации и редкой, стриженой сирени росли тут высокие сосны и хорошие дубы. Студент, настроение которого в большинстве создается обстановкой, на каждом шагу, там, где он учится, должен видеть перед собою только высокое, сильное и изящное… Храни его бог от тощих деревьев, разбитых окон, серых стен и дверей, обитых рваной клеенкой…»

В своем рассказе А. П. Чехов говорил о царском времени. В настоящее же время в Москве выстроено для университета замечательное высотное здание в 36 этажей, вокруг которого разрастается чудесный сад, полный самых разнообразных цветов и деревьев. В саду сооружены девять миниатюрных, так называемых альпийских, горок, на которых высажены растения Крыма, Кавказа, Алтая, Средней Азии, Южной Америки, Китая и других мест. С высоты Ленинских гор открывается прекрасная панорама Москвы. Советские студенты учатся в условиях, воспитывающих любовь к Родине, любовь к красоте, к широким горизонтам.

Новое высотное здание Московского Государственного университета.

Эти чувства хорошо выразил молодой китайский поэт Вэй Вэй в своем стихотворении «Ночью смотрю с Ленинских гор на Москву ».

«- На земле я сейчас? Мы на небе сейчас? Почему столько звезд пронеслось мимо нас? - Поднялись на вершину вы Ленинских гор, А внизу - и земной и небесный простор…»

В царском Петербурге 70 процентов зеленой площади садов принадлежало богатым людям. Эти сады были не доступны жителям города.

В советском Ленинграде все сады и парки открыты для населения.

В Петербурге за 100 лет (XIX столетие) было создано 25 садов и скверов размером в 48 гектаров. В Ленинграде за 18 лет (1923–1940) создали 880 садов и скверов площадью в 368 гектаров. До 1941 года ежегодно расходовали на озеленение Ленинграда 8 000 000 рублей.

В старину Садовая улица и была названа так потому, что сплошь состояла из садов. Но в царское время часто безжалостно вырубали сады и на месте их строили дома. Так произошло и на Садовой улице. Многие когда-то унылые улицы Петербурга, вымощенные булыжником, теперь превращены в бульвары. На улицах Чайковского, Петра Лаврова, Воинова, Маяковского, Чернышевского зеленеют деревья и аромат от раскрывающихся вечерами белых звезд табака привлекает жителей ближайших кварталов, и они долго гуляют или сидят на скамейках. Дети, играя в многочисленных скверах и садах Москвы, Ленинграда и других городов, дышат воздухом, очищенным растениями.

Итак, наиболее существенная польза зеленых растений в том, что они улучшают воздух, поглощая вредный углекислый газ и выделяя необходимый для дыхания человека кислород, и одновременно создают из газа и воды органические вещества, нужные для питания человека и животных.

Каждую секунду любое живое существо вдыхает воздух, насыщенный кислородом, а выдыхает воздух с большим количеством углекислого газа. Кислород из воздуха израсходует любой процесс горения. Так почему же тогда основной состав воздуха на Земле остается неизменным? На этом уроке мы узнаем о постоянных и переменных составляющих воздуха, о том, как происходит восполнение кислорода в атмосфере и для чего нужны пылинки.

Тема: Неживая природа

Урок: Воздух - это смесь газов

Мы часто говорим «на столе стоит пустой стакан», но на самом деле он не пустой, а наполненный воздухом.

Рис. 1. Стакан, наполненный воздухом ()

Воздух - это смесь газов. В состав воздуха входят азот, кислород, углекислый газ и некоторые другие газы. Постоянные составные газы воздуха - это кислород, углекислый газ и азот. Но кроме постоянных газов в воздухе могут находиться примеси, содержание которых непостоянно. Это водяные пары, микробы, частицы дыма, пыли и соли, пыльца растений.

Чтобы лучше понять количественный состав воздуха, представим, что в 100 литрах воздуха содержится 78 литров азота, 21 литр кислорода, 1 литр углекислого газа и немного других примесей.

Кислород необходим для дыхания человека, животных и растений. Растворенный в воде кислород расходуется при дыхании обитателями водоемов.

Человек или животное вдыхает воздух, где содержится кислород, а выдыхает воздух с большим количеством углекислого газа.

Часто можно услышать фразу «в комнате душно», так происходит, если помещение долгое время не проветривалось и большая часть кислорода уже израсходовалась.

Кислород поддерживает горение. Если горящую свечу накрыть стеклянной банкой, свеча будет гореть еще некоторое время, а потом погаснет.

Рис. 4. Горение фитиля свечи ()

Так произойдет, потому что горящая свеча израсходует кислород в банке, который поддерживал ее горение, но стало много углекислого газа.

Этот опыт доказывает, что кислород поддерживает горение. Углекислый газ выделяется при любом горении - дров, угля, нефти, табака, и других горючих веществ, и горения не поддерживает.

Используя знания об этом свойстве кислорода, мы сможем помочь человеку, если у него загорелась одежда: необходимо накрыть огонь плотной тканью, чтобы не поступал кислород.

Состав воздуха постоянен, это важное условие жизни на Земле. Но ведь во всех странах мира ежегодно сжигаются миллиарды тонн топлива, выделяя в атмосферу огромное количество углекислого газа и расходуя кислород.

Рис. 5. Выхлопные газы автомобилей ()

То же самое происходит на производствах, при пожарах.

Люди, животные, растения и даже микробы дышат и также поглощают кислород, а выделяют углекислый газ.

Рис. 7. Дыхание живого существа ()

Но при этом состав воздуха на планете в целом остается постоянным. Это результат работы зеленых растений, которые являются главным источником пополнения запасов кислорода на Земле.

В растениях под воздействием солнечного света из углекислого газа и воды образуются питательные вещества и кислород. Чем больше зеленых растений, тем чище воздух, поэтому в лесу так легко дышится.

Как было сказано, не все составляющие воздуха являются постоянными. Наличие и количество частичек пыли, пыльцы растений, соли других примесей зависит от местности и времени года.

Эти частицы появляются из дыма вулканов, пустынь, океанов, почвы, цветущих растений. В конце июня, например, появляется тополиный пух, а во время активного цветения растений, в воздухе много пыльцы.

Рис. 11. Частички морской соли ()

Дышать загрязненным воздухом нежелательно для здоровья. Хотя, с другой стороны, пыль делает наш мир красивым: красочные закаты и рассветы - результат отражения солнечного света от пылинок, рассеянных в верхних слоях атмосферы.

Закат обычно красный - частички пыли и водяного пара отражают красные солнечные лучи таким образом, что их мы видим последними.

В центре каждой капельки дождя есть пылинка, которая помогла быстро образоваться этой капельке.

Туманы, облака и дождь состоят из множества пылинок, которые обволакиваются жидкостью.

На следующем уроке мы узнаем о таком природном явлении, как ветер, о причинах движение воздуха в природе и дома. Рассмотрим методы определения направления и силы ветра. Охарактеризуем роль ветра в природе и жизни людей.

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.

1. Энциклопедия кругосвет ().
2. Академик ().
3. Библиотекарь.Ру ().

1. Подготовьте небольшое сообщение о проблеме загрязнения атмосферы, предложите пути устранения этих проблем.
2. Проведите опыты по доказательству свойств кислорода. Опишите свои действия, наблюдения, результаты.
3. *Напишите развернутый ответ на вопрос «Как зеленые растения поддерживают равновесие в газовом составе атмосферы?»

Как известно, человеку необходимо дышать. А всякие трудности при дыхании могут привести к крайне неблагоприятным последствиям для здоровья…

Зачем мы дышим

Дыхание — единственный способ получить необходимый для организма кислород, без которого нам никак не обойтись. Ведь если попробовать задержать дыхание, долго не дышать никак не получится. А всё потому, что организм будет настойчиво «требовать» очередную порцию кислорода.

Зачем нам кислород? Всё просто и сложно одновременно. Без кислорода невозможен обмен веществ. Наш головной мозг не сможет работать без постоянной кислородной подпитка, так как и все прочие внутренние органы.

Именно кислород участвует в расщеплению питательных веществ, способствует выделению энергии и снабжению каждой клетки организма. Дыхание еще называют газообменом, так как в организм попадает воздух, из которого забирается кислород, после этого остается углекислый газ, который необходимо вывести из организма.

Как мы дышим

Если задуматься, как мы дышим, обнаружится довольно своеобразный парадокс: дыхание — единственная функция нашего организма, которая подчиняется не только бессознательному управлению, но и может быть проконтролирована нами сознательно. В качестве примера сознательного управления дыханием могут служить различные дыхательные техники, практикуемые в йоге, например. Чтобы понять, какие органы задействованы при дыхании, рассмотрим устройство дыхательной системы.

Через ноздри воздух попадает в полость носа, здесь он нагревается и очищается от пыли и мелких частиц, взвешенных в воздухе. Очищенный и нагретый в носовой полости воздух попадает в гортань. Она представляет собой полость, по обеим сторонам которой находятся голосовые связки. Трахея берет начало у нижней части полости гортани и представляет собой трубку, состоящую из хряща и мягкой ткани. В нижней части трахея разделяется на две трубки — бронхи.

Дальше — лёгкие. Они располагаются в грудной полости по обе стороны от сердца. Легкие и сердце защищены грудной клеткой (рёбрами и грудиной). Под лёгкими располагается диафрагма — куполообразная мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной. Чтобы мы могли вдыхать, необходимо увеличить объем грудной клетки, для этого существуют так называемые дыхательные мышцы, расположенные между рёбрами.

Диафрагма опускается вниз, межреберные мышцы раздвигают ребра и воздух начинает поступать в дыхательную систему. При выдохе диафрагма поднимается вверх, ребра возвращаются в исходное положение и прижимают легкие, соответственно, воздух выталкивается.

По форме легкие напоминают конус, основание которого направлено вниз. Каждое легкое покрыто специальным «мешком» — плеврой. Она состоит из двух слоев, между которыми содержится небольшое количество жидкости. Внешний слой плевры прилегает к поверхности грудной клетки и диафрагме, а внутренний слой непосредственно к легким. Плевра защищает легкие и помогает дыхательным движениям.

Как устроены легкие

Бронхи являются основой лёгких. Они разветвляются подобно дереву и составляют своеобразный «скелет» для мягких тканей легкого. Из-за своей формы и внешнего вида ответвления бронхов ещё называют «бронхиальным деревом».

Правое и левое легкое несколько отличаются по строению. Принято делить каждое легкое на доли. Правое состоит из трех долей, а левое из двух. Доли, в свою очередь, делятся на более мелкие дольки. Каждая из них не больше 25 миллиметров в длину и 15 миллиметров в ширину, по форме они напоминают пирамиду. В вершину пирамиды входит бронх, а внутри он делится на 18-20 бронхиол.

Стенки бронхиол состоят из маленьких мешочков – альвеол. Состоят они из соединительной ткани и волокон, способных растягиваться и сжиматься. В каждом легком взрослого человека насчитывается до 400 миллионов альвеол. Вдыхаемый воздух, пройдя воздухоносные пути, бронхи и бронхиолы, попадает в альвеолы. Там кислород попадает в кровь капилляров через стенки альвеол. Таким же образом углекислый газ возвращается в легкие и выводится из них при выдохе.

Если «раскатать» лёгкие, которые размером всего лишь с человеческую ладонь, они займут площадь ковра для борьбы дзюдо — примерно 200 кв.м., а объём лёгких — 5 литров. Вот только используется он далеко не полностью. Для дыхания нам достаточно 0,5 литра, 1,5 литра — это остаточный объем воздуха, а 3 литра образуют резервный объем воздуха.

В разном возрасты мы дышим по-разному: чем старше мы становимся, тем реже мы дышим. Подсчитано, что новорожденный вдыхает-выдыхает 35 раз в минуту, ребенок — 25 раз, подросток — 20 раз, а взрослому достаточно вдохнуть-выдохнуть 15 раз в минуту. Путём несложных арифметических расчётов мы получим средний дыхательный цикл на протяжении нашей жизни — 18 раз в минуту.

Мы делаем 1000 вдохов в час, 26 000 — за сутки, 9 миллионов — за один год. Мужчины и женщины делают неодинаковое количество вдохов-выдохов: мужчина — 670 миллионов, а женщина — 746 миллионов. Объем воздуха, который жизненно необходим за одну минуту — 8,5 литров, 500 литров в час, 12 000 литров в сутки, 4 миллиона литров в год. В течение жизни мужчина вдыхает 317 миллионов литров воздуха, а женщина — 352 миллиона литров.

За своими лёгкими, так же как и за всем организмом, нужно следить. Так что даже «лёгкий» кашель нельзя пускать на самотёк: последствия могут быть непредсказуемыми. Есть сомнения в благополучии дыхательной системы — сходите к врачу и регулярно делайте флюорографию, это поможет предупредить некоторые заболевания.

У тверждение о том, что мы дышим не задумываясь, не совсем верно. Вы замечали, как за городом хочется вдыхать полной грудью и появляется легкость в теле? Покинув вагон обратной электрички, мы невольно задерживаем дыхание – организм сопротивляется вдыхать городской смог. Растения также «неравнодушны» к составу окружающей атмосферы, а воздушный режим относится к прямодействующим экологическим факторам.

Основные газы

В атмосфере процентное содержание таких основных газов, как азот (N 2 – 78,1 %), кислород (O 2 – 21 %), углекислый газ (CO 2 – 0,03 %), аргон (Ag 2 – 0,9 %), относительно постоянно, а значение их для жизни растений неравнозначно. Газообразный азот инертен и в этом виде не является жизненно важным как для животных, так и для растений.

Необходимый кислород

В атмосфере Земли кислород имеет биогенное происхождение и образовался благодаря деятельности древних автотрофных организмов. Как и нам, он необходим растениям для дыхания, однако в атмосфере в нем нет недостатка, но недостаток его в почве может быть ограничивающим фактором распространения флоры. Воздухообмен между атмосферой и почвой происходит через поры, образованные почвенными организмами, а также корнями деревьев и кустарников.

В переувлажненной почве кислорода всегда меньше, чем необходимо растениям. Плохая аэрация верхнего почвенного слоя может быть следствием избытка осадков на фоне плохого испарения, высокого уровня грунтовых и почвенных вод. Комплекс перечисленных условий характерен для тундр, болот и бореальных хвойных лесов. В этих сообществах обитают психрофиты, оксилофиты и гигрофиты, адаптированные к недостатку O 2 , который наблюдается в бесструктурных глинистых почвах, насыщенных водой лесной подстилке и торфе.

Плохая аэрация наблюдается в травяном покрове с плотной дерниной или с ярусом зеленого мха, именно поэтому в садоводстве принято периодически скарифицировать газон, создавая воздухоносные ходы в дернине. Ледяная корка зимой тоже способствует аэробным условиям, однако в состоянии покоя растения их лучше переносят.

От недостатка кислорода в почве страдают в первую очередь корни, причем чем выше температура среды, тем больше потребность в кислороде. Так что растения тропических лесов чаще встречаются с проблемой плохой аэрации почв, решением которой можно рассматривать изменение морфологии корней: досковидные выросты на их верхней части, ходульные и воздушные придаточные корни. Дыхательные корни (пневматофоры) у болотных кипарисов (Taxodium distichum ) – классический пример адаптации к болотистым местообитаниям. Не менее зависим от кислорода процесс прорастания семян, из-за его недостатка прорастание порой задерживается на десятилетия, а затем происходит при удачном стечении обстоятельств.

Водная среда может испытывать как недостаток кислорода, так и его избыток. В текущей прозрачной воде водные растения чувствуют себя очень комфортно и в результате фотосинтеза обогащают воду кислородом настолько, что он даже выделяется в воздушную среду. Оттого нам так убаюкивающе хорошо погожим деньком у речки. В стоячей воде кислорода не хватает, поэтому гидрофиты имеют морфологические адаптации в виде воздушные полостей в стеблях, листьях и корнях (рогоз, камыш, тростник), а также разветвленные и тонкостенные побеги (элодея, рдест), напоминающие талломы водорослей.

Зафиксированное трехкратное повышение содержания метана в атмосфере связывают с грядущим потеплением климата и считают одной из причин.

Даже временное затопление может вызвать повреждения
Пнематофоры болотного кипариса
Насыщенный водяными порами воздух стимулирует разрастание эпифтных мхов

Углекислый газ для фотосинтеза

Важнейший процесс жизнедеятельности растений – фотосинтез напрямую зависит от содержания в воздухе, окружающем растения, углекислого газа, который выделяется в процессе дыхания почвенных организмов. Свою лепту в пополнение атмосферы этим газом вносят извержения вулканов и разложение карбонатных пород. Растения также выделяют углекислый газ при дыхании.

Круговорот углекислого газа в атмосфере в природных сообществах начинается с фотосинтеза, в процессе которого CO 2 связывается с образованием углеводов, а O 2 выделяется. Часть углеводов (до 30 %) расходуется самими растениями на дыхание, остальное идет на питание гетеротрофных организмов, которые тоже дышат, а после конца своей жизни разлагаются с выделением CO 2 . В разных растительных сообществах отличается динамика концентрации углекислоты. Больше всего скапливается ее в нижнем ярусе лесов, что в некоторой степени компенсирует зеленым растениям недостаток там света. Содержание углекислоты увеличивается в темное время суток, когда фотосинтез не идет, а дыхание организмов продолжается. В густых лесах различие содержания CO 2 у основания стволов и внутри крон ночью может достигать 25 %, но благодаря конвекции воздуха внутри древостоя градиент постепенно выравнивается. Сезонная ритмика развития сообществ также влияет на содержание CO 2, и это напрямую связано с периодичностью и интенсивностью фотосинтеза. В частности, весной в северных широтах потребление углекислого газа растительным покровом превышает выделение его почвой.

Анаэробные процессы происходят без кислорода, а в аэробных кислород участвует как окислитель .

Типичные местаобитания гигрофитного лизихитона американского
Растеня высокогорий используют повышенное содержание углекислого газа для
интенсивного фотосинтеза
Переувлажненные почвы вблиза горячих источников бедны кислородом

И все остальные…

Кроме вышеуказанных газов в воздухе могут присутствовать двуокись серы (SO 2), угарный газ (CO), метан (NH 3), окись азота (NO 2), а также частицы пыли и копоти, водные пары и даже ароматические и фитонцидные выделения растений. Их содержание отличается большим разнообразием и непостоянством, зависит от климата, особенностей местообитания, сезона и времени суток.

Водяные пары важны для транспирации и дыхания растений, недостаток влаги в окружающем их воздухе может вызывать закрытие устьиц и препятствовать поглощению кислорода и углекислого газа, а следовательно, тормозить процесс фотосинтеза. Особенно чувствительные к этому фактору гигрофиты вянут при незначительном иссушении воздуха, как, впрочем, и высокогорные и тундровые растения, которые трудно поддаются культивированию на продуваемых иссушающими ветрами равнинах.

Влажный воздух сильнее рассеивает свет, что также вносит коррективы в процесс фотосинтеза, особенно в многоярусных лесных сообществах. Избыточная аэрация, напротив, приводит к излишнему иссушению верхнего почвенного горизонта, что часто наблюдается на бесструктурных пылеватых почвах.

Пары двуокиси серы и сероводорода (H 2 S) присутствуют вблизи природных источников и в районах сейсмической активности Земли. В болотистых местообитаниях во время анаэробного разложения бактериями органических остатков выделяется метан, который относится к парниковым газам. Интерес к нему в последнее время пережил настоящий бум. Зафиксированное трехкратное повышение содержания его в атмосфере связывают с грядущим потеплением климата и считают одной из причин.

Влияние эфирных выделений растений – мало изученная тема, хотя доказано их влияние на микроорганизмы, насекомых, патогенные грибы и воздействие на психоэмоциональное состояние человека и животных. Фитонциды убивают болезнетворные микроорганизмы и благотворно влияют на состояние здоровья человека. Есть мнение о взаимовлиянии растений через летучие соединения, а наблюдаемые закономерности используют, в частности, в органическом садоводстве и огородничестве.

Поскольку загрязнение воздуха является сравнительно молодым экологическим фактором, растения не имеют специальных адаптаций к нему.

Повреждения листьев клена ясенелистного
Травянистые растения меньше реагируют на загрязнения
Лишайники -индикаторы чистого воздуха

Промышленные газы и задымление

Наряду с природными механизмами поглощения и выделения биологически необходимых веществ в эпоху индустриализации у растений возникают реакции на повышение концентрации в воздухе промышленных газов: двуокиси серы (SO 2), окиси азота (NO 2) , фтора и фтороводорода (F, HF), хлоридов. В районах промышленных выбросов деформируется климатическая и погодная обстановка, понижается уровень освещения и влажности воздуха. У растений появляются ожоги листьев, нарушаются физиологические и биохимические процессы. Как следствие, они отстают в росте, происходят индивидуальные нарушения развития (уродства), снижается продуктивность сообществ. Внешне это выражается в уменьшении размеров растений и их отдельных органов, появлении хлороза и некротических пятен на листьях, усыхании верхушек крон.

Прошлое лето никого не оставило равнодушным и подогрело интерес к влиянию пожаров на собственное здоровье и на состояние природы. Во время массовых пожаров повышается содержание в воздухе углекислого и угарного газа, окислов азота, метана, паров воды, озона. В процессе задымления появляются фенолы, взвешенные твердые частички копоти и гари.

Поскольку фактор загрязнения воздуха является достаточно молодым в сравнении с другими экологическими факторами, растения не имеют специальных адаптаций к нему. Устойчивость к загрязнению воздуха у них вырабатывается на основе давно существующих приспособлений к экстремальным значениям других факторов. В частности, наибольшей выносливостью в городе и возле промышленных предприятий обладают засухо- и жароустойчивые ксероморфные виды.

В связи с загрязнением воздушной среды в городах и промышленных районах отмечают два свойства растений: газочувствительность и газоустойчивость, которые могут совпадать либо отличаться у конкретного биологического вида. Первое характеризует скорость и степень проявления патологических реакций, а второе – способность сохранять жизнеспособность без снижения роста и размножения. Классическим примером одновременно чувствительной и устойчивой породы является лиственница, имеющая нежную, слабо защищенную кутикулой и подверженную токсичным газам хвою, которая имеет природное свойство ежегодно опадать, не накапливая полученные повреждения. Из хвойных лиственницы лучше всех выдерживают городские условия, среди лиственных пород – тополя, клен ясенелистный. Травянистые растения повреждаются меньше древесных пород. Повышенная чувствительность лишайников к загрязнению позволяет использовать их в качестве индикаторов чистоты воздушной среды.

Психрофиты – растения влажных и холодных почв.

Оксилофиты – растения сфагновых болот.