3.1.Componenti ecologici -; materiale -; energetice alcatuirea ecosistemelor si biocenozei b4c8ce
Sistemele ecologice sunt egale ca si biocenozele, compuse din componente ecologice, care sunt a lor baza materiale energetice componente. La componentele ecologice se refera: energia, compozitia gazoasa a atmosferei, apa, sol ca substrat de sol, ecosistem si biocenoza, atmosfera si organisme. In enumerarea componentelor ecologice se include si informatia.
3.2.Energia
Energia este cantitatea totala caracteristica de deplasare a materiei. Legile fundamentale de modificarea energiei o cerceteaza termodinamica, dar transformarea energiei in sistemele ecologice -; bioenergetica. Bioenergetica , ca disciplina stiintifica cerceteaza procesele energetice in ecosisteme si de asemenea izvorul primei energii pentru ecosisteme si biocenoze este luminozitatea, energia venita de la soare si caderii pe suprafata orizontala a pamantului cu intensitatea medie 8,165 Dj/cm2 pe minut.
3.3.Atmosfera
Atmosfera pamantului este un invelis gazos, care inconjoara pamantul. Atmosfera trebuie considerata acea parte a pamantului in care invelisul gazos se poate impreuna cu pamantul ca un intreg. Masa atmosferei este compusa din (5,15 -; 5,9)1015 tone. Atmosfera asigura posibilitatea vietii pe pamant si acorda o mare atentie la diferite parti ale vietii omenesti.
Atmosfera ca component biocenozic se considera, insusi, un strat de aer din pamant si deasupra lui in limitele carora se urmareste o influenta reciproca componentilor biocenozei.
Se considera ca atmosfera contemporana are a doua provenienta si s-a format din gaze, degajate dintr-un invelis vartos al pamantului dupa formarea planetei. In timpul istoriei geologice a pamantului, atmosfera a trecut printr-o evolutie sub influenta unor factori: volatilizarea gazelor atmosferice in spatiul cosmic; degajarea gazelor din pamant in rezultatul vulcanilor activi; descompunerea moleculelor sub influenta radiatiei solare ultraviolete; reactiile chimice intre componentii atmosferici si rocile scoartei pamantului; ocuparea interplanetara a mediului.
Dezvoltarea atmosferei a fost strans legata cu procesele geologice si geochimice, si asemenea cu activitatea organismelor vii. Atmosfera apara suprafata pamantului de la distrugerea actiunii meteoritilor care cad, majoritatea care ard la intrarea in straturile atmosferei.
Activitatea organismelor vii care arata o influenta puternica la dezvoltarea atmosferei , la randul sau depinde de conditiile atmosferice. Atmosfera retine mare parte a radiatiilor solare ultraviolete, care actioneaza la distrugerea multor organisme. Oxigenul atmosferic se intrebuinteaza la procesul respirator a animalelor si plantelor, iar bioxidul de carbon atmosferic -; in procesul alimentarii plantelor. Factorii climatic, in special regimul termic umed, actioneaza la sanatatea si activitatea oamenilor. In acelasi timp activitatea omului indica cresterea tuturor influentelor asupra compozitiei atmosferice si regimului climatic. Plina renovare a oxigenukui planetei cu substante vii se petrece la 5200 -; 5800 ani. Toata masa lui capata organisme vii in 2000 de ani, tot bioxidul de carbon -; in 300 -; 395ani.
Dupa alcatuirea atmosferei ea are o structura stratificata, care in primul rand determina o trasatura a temperaturii aranjata vertical. In desenul 5 se arata temperatura aranjata vertical in atmosfera si legata cu aceasta terminologie verticala a partilor atmosferice.
La inaltimea de 1000 de km si mai mult se afla exosfera, de unde gazele atmosferice se imprastie in tot spatiul lumii. Aici se petrece o trecere lenta de la atmosfera la spatiul interplanetar.
Toate structurile parametrice ale atmosferei : temperatura, presiunea si densitatea poseda o semnificatie intre spatiul si timpul schimbator: latitudine, anual, de sezon, zilnica. De aceea pe desenul 5 se reflecta numai starea medie a atmosferei.
Stratul structurii atmosferice are si multe alte diferite manifestari. Diferit dupa compozitia chimica a atmosferei. Asa, daca la inaltimi de pana la 90km, unde exista un amestec intensiv al atmosferei, referitor compozitiei permanente a componentilor atmosferici ramane practic neschimbata, mai sus de 90 km sub influenta radiatiei ultraviolete a soarelui se petrece desociatia moleculelor gazelor atmosferice si o puternica schimbare a structurii caracteristice ale acestei parti atmosferice -; stratul ozon si propria fosforescenta a atmosferei. Structura complicata a straturilor este caracteristica pentru aerosol atmosferic, compararea mediului gazos atmosferic a partilor lichide sau solide cu provenienta pamanteasca sau cosmica. Aerosolul cu partile lichide -; ceata, cu parti solide -; fum. Diametrul echivalent a partilor solide a aerosolului 10-9(10-3 mm, picaturi -; 10-6(10-2 mm straturile se considera si asezarea verticala a electronilor si ionilor in atmosfera, ce se exprima prin supravietuirea diferitelor straturi a ionosferei.
Compozitia componentilor atmosferici a pamantului este unica. Asadar atmosfera Jupiterului si Saturnului este formata din hidrogen si heliu, Marte si Venera din bioxid de carbon, atunci atmosfera pamantului e compusa din azot si oxigen. Atmosfera pamantului mai contine si argon, bioxid de carbon, neon si alti compusi permanenti si alternanti. Referitor la concentratiile mari a gazelor permanente, asemenea informatiei despre concentratiile medii a sirului alternativ a componentilor (bioxid de carbon, metan, si altele), care se refera numai la straturile inferioare a atmosferei. Tab. 3.1.
Cea mai principala schimbare a partii atmosferice -; vaporii. Corelatiile de timp si spatiu schimba concentratia lui care variaza in limite mari -; la suprafata pamantului de la 3% in tropici pana la 2(10-5% in Antarctica, principala cantitate a vaporilor este concentrata in troposfera, pe cand concentratia lui repede creste cu inaltimea . Continutul mediu al vaporilor in stalpul vertical atmosferic in limitele altitudinii compune pe langa 16-17 mm „precipitatii de apa”, adica asa grosime o sa aiba stratul condensat de vapori de apa.
In mod esential influenta asupra proceselor atmosferice, anume pe regimul calduros al stratosferei, indica ozonul. Ozonul, in general este concentrat in stratosfera, unde absoarbe radiatia ultravioleta a soarelui. Media lunara de intretinere a ozonului se schimba in functie de latitudinea si timpul anului si constituie grosimea stratului ozonic in limitele 2,3 -; 5,2 mm cu influenta terestra de presiune si temperatura. In natura se urmareste marimea si intretinerea ozonului de la ecuator spre poli si mersul anual minim -; toamna , maxim -; primavara. In timpul actual influenta anului duce la distrugerea stratului de ozon al atmosferei.
De exemplu: distrugatorii stratului ozonic pot fi: freoni, hlodoni, reprezentand grupa substantelor halogene:(11(CFCL3)2, (12(CF2CL2)2, (22(CHCLF2) si altele, care fierb la temperatura camerei, inalt zburatoare, chimic energice la suprafata pamantului, care se folosesc in industria de frigidere si ca pulverizant. Ridicandu-se in stratosfera, freonii se supun descompunerii fotochimice, cu eliminari de ioni si clor, ce functioneaza ca catalizator a reactiilor chimice, ce distrug moleculele ozonului, ce apara planeta noastra de radiatia ultravioleta. In prezent se urmareste permanent dupa ecranul de ozon. In legatura cu pericolul real de distrugere a stratului ozonic multe tari au redus productivitatea si folosirea freonilor. Acestora le contribuie prelucrarea hidrocarburilor hlodonice, care au influenta negativa a freonilor asupra stratului ozonic atmosferic, a redus mult fabricarea si utilizarea lor. Dar emiterea totala a freonilor in lume creste, ce aduce si la marirea concentratiilor in atmosfera.
Timpul mediu al freonilor in atmosfera -; ca regula 70 -; 100 ani, iar la limita superioara probabil ajunge la sute de ani.
Urmaririle arata, ca stratul ozonic este neuniform raspandit in atmosfera, ce contribuie neuniform in repartizarea freonilor. In atmosfera nordica a emisferei sunt mai multi freoni cu 8-9% decat in atmosfera de sud. Se intalnesc si spatii importante in ozonosfera (stratul atmosferei in limitele stratosferei la inaltimea de 7-8 cm, la poli de 17-18 km la ecuator pana la 50 km, deasupra planetei si concentratiile moleculelor ozonului de 100 ori mai inalta decat la suprafata pamantaului), cu observatii scazute (pana la 50%) contine O3. aceste spatii au primit denumirea de „gauri ozonice”.
In anul 1987 se inregistra din an in an marirea gaurilor ozonice deasupra Antarctidei si mai putin importanta analogia formata in Arctica. Ritmul maririi gaurilor ozonice contine 4% pe an.
Cauzele aparitiei gaurilor ozonice prima data s-a inregistrat la inceputul anilor 80 a veacului XX, se constituie ca naturale, asa si influenta antropologica printre altele aruncare freonilor, componentii produsilor combustibilului ars, scoaterea padurii si ca urmare micsorarea procentului de oxigen si alti factori, distrugerea activa a stratului ozonic care reprezinta productia activitatii omenesti, a fi necesar in mod radical „Om - natura” in aspect ecologic.
De exemplu, intrebuintarea CO2 in atmosfera se determina cu diferiti factori si in acelasi timp antropogenic, unul din care va completa volumul CO2 in atmosfera, altii o micsoreaza. Pana la actiunea procesului antropologic, care se petrece in ciclul carbonic, a fost balansat si intretinut cu carbon in componenta ecologica de baza. Intretinerea CO2 in atmosfera e strans legat si cu oceanele, la intrebarea aceasta ne vom intoarce dupa privirea altor componenti ecologici, ecosistemelor si biocenozelor.
3.4. Apa
Apa este substanta cea mai importanta, fara care este imposibil de trait pe planeta noastra.
Apa ca oxid de hidrogen H2O este cea mai simpla si stabila in conditiile normale, de legaturi chimice dintre hidrogen si oxigen. Raportul este de 11,11% hidrogen si 88,89% oxigen, masa moleculara 18,0160. Apa -; lichid fara culoare, miros si gust.
Formula elementara H2O o are aburii de apa. Molecula apei lichide e compusa din legatura a doua molecule simple (H2O)3.
Cantitatea totala de apa pe planeta se considera 1,5 / 2,5 * 1024 g (de la 1,5 pana la 2,5 ml p.d. km3).
Dupa parerea lui V. S. Vernodscovo, apa sta ca baza in istoria planetei noastre, dar apei ii apartine rolul principal in istoria geologica a pamantului.
Apa se considera un factor de formare a mediului fizic si chimic, climei si timpului pe planeta noastra, aparitia vietii pe pamant.
Apa este componentul principal practic a tuturor proceselor tehnologice cum ar fi agricultura si productiile industriale. Ea se foloseste si ca materie prima si ca sursa de caldura, si ca o sistema de transport, si ca o etapa intermediara, si ca un dizolvant si aproape intotdeauna ca o cale de inlaturare a deseurilor. Cu toata concretizarea putem spune, ca planeta noastra este planeta de apa, si nu a pamantului, deoarece mai mult de ¾ a ei o ocupa apa suprafetelor oceanice, gheata de pe uscat si mare, lacuri si mlastini de pe continent, iar deasupra planetei zbor nouri in forma de vapori de apa.
Prin adancirea in scoarta terestra a pamantului intotdeauna se gaseste apa.. ea este pretudindeni si patrunde toate invelisurile pamantului, patrunde in toate locurile acelui spatiu, unde traieste omul si toate vietuitoarele. Apa o contine plantele si animalele, omul tot constituie apa 70%. Toate obiectele apoase la suprafata planetei sunt legate intre ele si formeaza un invelis, numit hidrosfera.
Apa in conditiile naturale tot timpul contine saruri dizolvate, gaze si substante organice. Cantitatea compozitiei ei se schimba in dependenta de provenenta apei si conditiile inconjuratoare. Prin concentratia sarurilor 1g/kg apa se considera potabila pana la 25 g/kg -; putin sarata si mai mult de 25 g/kg k- sarata.
Mai putin mineralizate sunt apele precipitatiilor atmosferice, in care in medie concentratia sarurilor constituie aproximativ 10 -; 2mg/kg, lacurile si raurile (5-1000 mg/kg).
Sarurile oceanului este aproximativ 33 g/kg. Marile au o mineralizare mai mica. De exemplu, Marea Neagra -; 17-22 k/kg, M. Caspica 11-13 g/kg, M. Baltica -; 8-16 g/kg. Mineralizarea apelor subterane in apropierea substantei in conditii de umeditate mare ajunge pana la 1g/kg, dar in conditii uscate, - pana la 100g/kg. Concentratia maxima a sarurilor se urmaresc in lacurile sarate (pana la 300 g/kg) si la adancimi subterestre mari (pana la 600 g/kg).
In apele potabile de obicei sunt ioni HCO-3, Ca2+ si Mg2+. Pe masura cresterii mineralizatiei totale creste si concentratia ionilor SO42-, Cl-, Na+ si K+. In mineralizatiile inalte ale apei predomina ioni Cl- si Na+, mai rar Mg2+ si foarte rar Ca2+. Printre altele elementele se contin in cantitati foarte mici, dar aproape toate elementele reale a sistemului periodic s-au gasit in apele naturale.
Din gazele dizolvante in apele naturale exista azot, oxigen, oxid de carbon, sulfat de hidrogen si hidrocarburi. Concentratia substantelor organice nu e mare. Ea contine in rauri aproximativ 20 mg/l, in apele subterane mai putin si oceanice aproximativ 4 mg/l. Exceptia o face apele mlastinoase si apele de unde se dobandeste petrol, si apele murdare de uzini, unde cantitatilor lor sunt mult mai mari. Cantitatea compozitiei substantelor organice e foarte diferita si include diferite produse necesare pentru organism care contin apa si chiar legaturi, formandu-se prin descompunerea ramasitelor lor.
Primele surse de saruri a apelor naturale sunt substantele, care se formeaza prin cresterea chimica a izbucnirilor de roci (Ca2+, Mg2+, Na+, K+ si altele), si a substantelor care se eliminau pe tot parcursul istoriei Pamantului din subsolul ei (CO2, SO2, HCl, NH3 si altele). De la varietatea compozitiei acestor substante si conditii in care se petreceau colaborarea lor cu apa, depinde de compozitia apei. O mare importanta pentru compozitia apei are si influenta organismelor vii pe ea, si chiar treburile gospodaresti ale omului.
Apa poate sa se afle intr-o situatie egala in trei variante: apa lichida, gheata si vapori de apa. Aceasta situatie apa o are la temperatura +0,01(C si presiunea 6,03*10-3 atmosfere, si se numeste punctul triplu pentru apa.
Multe proprietati fizice ale apei descopera esential anomalia. Asa, densitatea apei in intervalul 100-4(C creste normal, ca si la marea majoritate altor lichide. Dar ajunge semnificatia maximala 2,0000 g/cm3 la +3,98(C la racirea de mai departe se micsoreaza, dar la inghetare scade saritor.
Vascozitatea apei cu cresterea presiunii se micsoreaza, dar nu se mareste ca cum ar fi de asteptat dupa analogia cu alte lichide. Condensarea apei nu e mare, chiar cu cresterea temperaturii se micsoreaza.
Anomaliile proprietatilor fizice ale apei sunt legate cu compozitia moleculelor ei si indeosebi colaborarea dintre moleculele in apa lichida si gheata. Trei nucleuri in molecula de apa formeaza un triunghi isoscel cu hidrogen la baza si oxigen la inaltime. Raspandirea densitatii electrice intr-o molecula de apa ca atare, ce se face patru poluri incarcate: doua pozitive, legate cu atomul de hidrogen, si doua negative, legate cu atomul de oxigen.
Acele patru poluri incarcate se aseaza la inaltimea tetraedrului.
La incalzirea apei se mareste temperatura miscarii a moleculelor, distanta dintre ele se mareste si se petrece cresterea apei. Incepand cu temperatura egala cu 3,978(C, cresterea apei predomina deasupra cresterii densitatii, si din aceasta rezulta cresterea temperaturii, mai departe densitatea apei scade. Legaturile moleculare a hidrogenului de apa aproximativ de 100 de ori sunt mai tari decat legatura determinata intre moleculele colaborate, caracteristice pentru topirea, incalzirea si evaporarea apei e necesar cu mult mai multa energie, decat in cazul altor lichide, ce se lamureste prezenta anomaliei in proprietatile fizice ale apei: inalta importanta caldurii, topirii si evaporarii o are capacitatea termica importanta.
In conditii obisnuite apa are o legatura destul de stabila. Descompunerea moleculara a apei incepe sa se observe mai sus 1500(C. Descompunerea apei se petrece la fel sub actiunea radiatiei ultraviolete sau radioactive. In radioliza apei intra H2 si O2 se formeaza si peroxid de hidrogen si un rand de radicali liberi.
Caracterele proprietatilor chimice a apei apare posibilitatile ei de ai intra in reactie de cuplare, si o descompunere hidrolitica substantelor colaborante. Cele mai active solutii alcaline si metalele de pamant alcalin reactioneaza cu apa la temperatura camerei cu eliminarea hidrogenului si formarea hidroxidului:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
Multe metale si aliaje colaboreaza cu apa la temperatura camerei, foarte incet metalele nobile: aurul, platina, argint, paladiu, ruteniu, si mercurul cu apa nu colaboreaza.
Oxigenul atomic transforma apa in peroxid de hidrogen
H2O + O = H2O2
Cu azotul si hidrogenul apa nu colaboreaza, dar cu carbonul la temperatura inalta elimina gaz apos.
C + H2O = CO + H2O
Aceasta reactie poate fi folosita pentru industria dobandirii hidrogenului, ca si cum conversiunea metanului la temperaturi de 1200 - 1400(C.
CH4 + H2O = CO + 3H2
Apa contribuie cu multi principali si cu aciditatea oxidanta , formand in mod corespunzator baza si acid.
In legatura cu existenta a doua izotopii stabile la hidrogen (O16, O17, O18), se stie noua izotopi diferite a apei. Aceste izotopi diferite a apei se afla in apa naturala in general in urmatoarele corelatii: 99,73
H216O; 0,04H1217O, 0,20H1218O; 0,03HD16O; si 10-5 -; 10-15%. (sumandu-le) HD17O, HD18O, D216O, D217O, D218O.
Un interes deosebit il reprezinta apa grea B2O. In volumul total al apelor naturale, apa grea constituie 1/5000 parti. Deuteriul (D sau 2H) a fost descris special in anul 1932 de un savant american S. Iuri si colab. Deuteriul se foloseste in sistemul exploziv pentru bomba de hidrogen, in viitor el poate deveni un combustibil termogenetic in electricitate. Apa grea se foloseste pentru incetinirea neutronilor reactoarelor atomice.
Compozitia chimica a sangelui omului dupa multi factori chimici este foarte apropiata de compozitia chimica a apei marine, unde prima data s-a format viata. Probabil prin aceasta si se dovedeste acea influenta pozitiva a apei marine pe organismul omului, care ajunge la colaborarea lor prin curentii schimbatori de substante intre organismul omului si natura inconjuratoare prin piele, glande sudoripare, prin pori care prin anumite conditii (si destul de rar intalnite) lucreaza nu numai pentru eliminare, dar si pentru absorbire.
In contradictia acesteia, impuritatea mediului inconjurator, in special, zonelor apropiate tarmului ce in realitatea noastra se intalnesc mai des si mai des, aduc la daunarea sanatatii oamenilor ce-i iau rezultate pozitive dintre comportarea omului cu natura.
In apa folosita de om sunt dizolvate substante organice si neorganice pentru activitatea vitala a organismului. Apa contribuie desociatiei electrolitice ce contine in ea saruri, acid si hidroxid alcalin, indeplineste rolul catalizatorului diferitor procese de schimburi de substante din organism. Pentru avertizarea pericolului direct sau indirect influentei negative a apei asupra sanatatii si conditiilor vietii populatiei, marea influenta o are din punct de vedere stiintific normativele igienice extrem admisibile a compozitiei substantelor chimice. Aceste normative sunt baza standardelor calitatii de apa potabila (TOCT -; 2874) si numaidecat la proiectarea si exploatarea conductelor de apa potabila (comunale).
Apa nu trebuie sa contina bacterii patogene si virusuri. Drumul difuzarii apei este caracteristic pentru agenti patogeni ai holerei, febra tifoida, febra paratifoida si leptosperoza, agenti patogeni ai dezinteriei, anemiei. Cu apa in organismul omului pot patrunde amibe, ouale ascaridelor si altelor.
Securitatea epidemica a apei se asigura cu curatirea apelor curgatoare si sterilizarea lor, cu masurile sanitare a canalelor de apa, curatirea apei.
Compozitia naturala a apei tot timpul a fost in atentie ca posibilitatea imbolnavirilor in masa naturii neinfectioase.
Intretinearea in apa a clorului, sulfatilor si produselor descompuse a substantelor organice (amoniac, nitrati si nitriti) la fel si saruri de acid azotic, si larg intrebuintate in industrii si in gospodariile agricole pot chema adunarea lor in produsele alimentare si grave otraviri.
In puterea diferitelor conditii naturale sunt localitati cu neajuns sau surplus in apa, acelor sau altor microelemente. In aceste localitati se urmareste caracteristic schimbarea florei si faunei. In legatura cu neajunsurile sau surplusurile intaririi in organism a microelementelor cu apa si cu mancarea, intre oameni se intalnesc diferite boli. Astfel, neajunsul continutului de fluor in apa potabila aduce la stricarea dintilor. Florul apei potabile acorda la fel influenta si asupra procesului calcificarii oaselor.
Continutul diferitelor substante chimice si ingrediente in apa potabila, concentratiei carora se considera inofensiva pentru organismul omului.
Intre substantele chimice descoperite in apele potabile se pot intalni substante care in concentratii nu prea mari schimb proprietatile apei organoleoptice (miros, gust, si altele). Cele mai des organoleptice proprietatii apei schimba continutul in ea a substantelor chimice (sarurile mineralizatiei totale, fier, mangan, zinc) intreprinderile ce murdaresc bazinele de apa.
Concentratiile in apa a diferitor ingrediente si substante care asigura favorabilitatea proprietatilor organoleptice a apei.
Concentratiile inofensive a substantelor chimice si ingrediente (naturale si adaugate in procesul adaugarii) in apa potabila.
Concentratia ingredientelor si substantelor, continute in apa naturala sau adaugate in ea in procesul prelucrarii, pana la atingerea favorabila (organoleptice) proprietatii apei. Pentru proprietatea organoleptica a apei, fara indicatori, exista la fel si normative pe duritatea apei, calcularea sumei miligramelor echivalente ionilor-calciului si manganului, continutul intr-un litru de apa. 1 mg-echiv corespunde continutului 20,04 mg/l calciu sau 12,16 mg/l mangan. Duritatea apei potabile nu trebuie sa depaseasca 7,0 mg-echiv. si pH in limitele de 6,5-9,0.