АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ БОЛОТ ОТ НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ К ГИДРОСФЕРЕ И ПРОБЛЕМНЫЕ АСПЕКТЫ БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА НАТРИЯ - Студенческий научный форум

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ БОЛОТ ОТ НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ К ГИДРОСФЕРЕ И ПРОБЛЕМНЫЕ АСПЕКТЫ БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА НАТРИЯ

Коняшев Г.Д. 1
1Курганский Государственный Университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Болота играют важную роль в образовании истоков рек и управлении водным режимом больших территорий поверхности Земли. Болота препятствуют развитию парникового эффекта. Их, в не меньшей степени, чем леса, можно назвать «лёгкими планеты». С другой стороны, болота являются одним из источников бактериального метана (одного из парниковых газов) в атмосфере. В ближайшем будущем ожидается увеличение выделения болотного метана в атмосферу из-за таяния болот в районах вечной мерзлоты.

Болота — естественные фильтры воды, поглощающие токсичные элементы и санитары агроэкосистем благодаря тому, что пыль имеет тенденцию двигаться в сторону низкой температуры.

Торф используют в медицине (грязелечение), как топливо, удобрение в сельском хозяйстве, корм для сельскохозяйственных животных, сырьё для химической промышленности. Торфяные болота служат источником находок для палеобиологии и археологии — в них находят хорошо сохранившиеся остатки растений, пыльцу, семена, тела древних людей. Для последних болотная руда была сырьём для изготовления железных изделий. Именно это и обуславливает актуальность исследования болот.

Также следует изучить геологический и биологический круговорот натрия и экологические проблемы, связанные с этим элементом, чтобы разработать рекомендации по защите человека от негативного влияния натрия на организм человека.

Натрий – минерал, входящий в состав всех живых организмов, у животных сконцентрирован в межклеточной жидкости клеток. Натрий играет важную роль во внутриклеточном энергетическом обмене, участвует в возникновении и передаче нервных импульсов, в сокращении мышечных волокон.

Хотя натрий и не относится к органогенным химическим элементам, его значение для организма человека очень велико. Металлический натрий является мощным восстановителем и имеет высокую химическую активность. Внутри тела человека преобладает ионная форма металла, отвечающая за важнейшую функцию – поддержание кислотно-щелочного баланса, осмотического давления и постоянного уровня pH крови.

Поэтому исследование натрия и его биогеохимических круговоротов имеет актуальность.

Проблема исследуемой работы заключается в том, каков состав болот, какие факторы оказывают влияние на образования болот и какое они имеют значение для жизни человека и планеты в целом, какие природные особенности имеет Пышминское болото Курганской области, какое значение имеет натрий для растений, животных и человека, какое влияние натрий оказывает на них?

Цель работы: провести теоретическое обоснование особенностей сообщества болот, выявить его взаимодействие между составом экосистемы и внешними факторами, изучить природные особенности Пышминского болота, исследовать какое значение имеет натрий для животных, растений и человека.

Задачи:

Аналитическая, ее суть – провести анализа изученности проблемы, проанализировав имеющиеся литературные источники и электронные ресурсы.

Теоретико-моделирующая – теоретически обосновать влияние антропогенных факторов и факторов окружающей среды на сообщества болот.

Методическая – подобрать методику исследования и описания биогеохимических круговоротов натрия.

Опытно-экспериментальная – выявить природные особенности Пышминского болота Курганской области, разработать схемы круговоротов химического элемента.

Прикладная - разработать методические рекомендации по защите человека от негативного влияния натрия.

Методы исследования:

Анализ теоретических источников по биогеоценологии и глобальной экологии;

Практические методы исследования гидросферы и круговорота вещества;

Обработка полученных результатов исследования.

Теоретическое значение данной работы направлено на решение фундаментальной проблемы оценки биосферной роли болотных экосистем, а также в проведении теоретического обоснования влияния антропогенных факторов и факторов окружающей среды на соединения натрия, разработке методики исследования биогеохимических круговоротов натрия.

Практическое значение работы заключается в получении материалов, отражающих разнообразие и структурно-функциональные особенности болотных экосистем, которые послужат научной основой при разработке программ по сохранению биоразнообразия региона путем расширения сети ООПТ, организации мониторинга ценопопуляций редких видов и сообществ. Материалы по редким видам растений будут использованы в изданиях региональных Красных книг.

На основе полученных материалов, в процессе исследования натрия и его биогеохимических круговоротов, можно сделать выводы как влияет дефицит и переизбыток натрия на живые организмы и использовать эти данные при разработке рекомендаций по защите от негативного влияния этого химического элемента.

Структура работы состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

ГЛАВА 1. ПЕРЕХОДНЫЕ ОТ НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ К ГИДРОСФЕРЕ БОЛОТА.

1.1. СОСТАВ ПЕРЕХОДНЫХ ОТ НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ К ГИДРОСФЕРЕ БОЛОТ

Болотами называют участки земной поверхности, характеризующиеся избыточным увлажнением верхних горизонтов почвогрунтов и горных пород. Болота характеризуются болотной растительностью и образованием торфа. Болота - это экосистемы с характерным только для них водным режимом и своеобразным круговоротом вещества и энергии.

Главная особенность, отличающая болотные экосистемы от всех других - превышение накопления органического вещества над его разложением и как результат - накопление торфа. Растение, вода и торф составляют неразделимое единство в болотах зон с гумидным климатом [9].

Широко распространены болота на северо-западе России, на Урале и в Зауралье, в других регионах необъятной России.

Болота занимают огромные пространства на земном шаре. По данным Н.Я.Каца, их общая площадь исчисляется прибли­зительно в 350 млн. га. По данным С.Г. Скорпанова, В.С. Брезгунова и Н.В.Окулика, площадь болот составляет 10% площа­ди земного шара [10].

В европейской части бывшего Советского Союза площадь болот около 90 млн. га. На долю бывшего СССР приходится около 73% мировой площади торфяных болот и 60% запаса торфа [10].

В табл. 1 приводятся сведения о заболоченности бассейнов некоторых рек; эти данные показывают, что болота в бассейнах отдельных водотоков (Онега, Припять, Обь и др.) занимают до 20% и более от общей их площади.

Река

Заболоченность бассейнов, %

Река

Заболоченность бассейнов, %

Припять

28,9

Северная Двина

8,5

Онега

25,0

Неман

6,1

Обь

26,0

Лена

5,1

Печора

20,3

Енисей

4,8

Свирь

18,4

Волга

3,8

Мезень

17,6

Кама

3,4

Западная Двина

15,7

Колыма

3,1

Днепр

15,3

Ока

2,2

Лопать

12,7

Южный Буг

2,1

Нева

12,4

Дон

1,9

Амур

12,3

Днестр

1,5

Таблица 1. Заболоченность некоторых речных бассейнов.

Болота — естественные фильтры воды, поглощающие токсичные элементы и санитары агроэкосистем благодаря тому, что пыль имеет тенденцию двигаться в сторону низкой температуры. В течение года гектар болота поглощает до 3 т пыли [12].

На болотах растут ценные растения (голубика, клюква, морошка). В Карелии урожайность болот составляет до 200 кг клюквы и 700 кг морошки с гектара.

Болота являются местом обитания водоплавающих и пушных зверей.

Торф используют в медицине (грязелечение), как топливо, удобрение в сельском хозяйстве, корм для сельскохозяйственных животных, сырьё для химической промышленности [12].

Болота возникают двумя основными путями: из-за заболачивания почвы или же из-за зарастания водоёмов.

Одна из причин избыточной увлажнённости и образования болота состоит в особенностях рельефа — наличие низин, куда стекаются воды осадков и грунтовые воды, отсутствие стока на равнинных территориях — все эти условия приводят к образованию торфа. Заболачивание происходит в понижениях рельефа, которые постоянно или временно заполняются водой, что при наличии подходящего климата вызывает переувлажнение грунта. На процесс заболачивания влияют такие факторы, как обилие осадков, величина испарения, уровень грунтовых вод, характер грунта, наличие «вечной мерзлоты». Болота образуются на плоских участках с неглубоким дренажом или в понижениях с замедленным стоком. В результате избытка влаги и развития анаэробных условий леса в такой местности погибают, что способствует ещё большему заболачиванию из-за сокращения транспирации (выведения воды из почвы за счёт всасывания её корнями растений и испарения с листьев). Иногда заболачивание может происходить по вине человека, например, при возведении дамб и плотин для прудов и водохранилищ. Заболачивание иногда вызывает и деятельность бобров [12].

На долю болот приходится порядка 1,4 млн. км2 или 10% территории России. По разным оценкам в болотах сосредоточено около 3000 км3 статических запасов природных вод. Суммарный среднемноголетний объем приходной составляющей оценивается в 1500 км3, из которых около 1000 км3/год расходуется на сток, питающий реки, озера, подземные горизонты, естественные ресурсы и 500 км3/год - на испарение с водной поверхности и через транспирацию растений.

По аналогии с реками среднемноголетние эксплуатационные ресурсы болот оцениваются в 30% от объема стока, т.е. 300 км3/год, а среднемноголетние эксплуатационные запасы – в 5% от объема испарения или 25 км3/год, реализуемых проведением гидротехнической мелиорации.

На территории России болота встречаются во всех природных зонах, в основном в бессточных понижениях при избыточном увлажнении. Наибольшее их количество сосредоточено на северо-западе и в центральных районах Западно-Сибирской равнины (рис. 1).

Рисунок 1. Площади распространения болот разных типов в России.

Зарастание является естественной судьбой большинства озёр вне зависимости от характера их возникновения — даже большие озёра существуют обычно не более 50 тыс. лет, постепенно зарастая и превращаясь в болота.

Болота, имеющие различное происхождение, различаются по своему строению: в болотах, возникших на месте озёр, под слоем торфа имеется озёрный ил, сапропель, в то время, как при заболачивании суши отложение торфа происходит непосредственно на минеральном грунте [25].

Образование болот возможно практически на любом участке суши, если на нем нарушается равновесие между общим при­ходом влаги и ее расходом (испарение, сток), сопровождающе­еся заполнением влагой почвенных горизонтов или выходом грунтовых вод на поверхность. Поэтому болотообразователь­ные процессы наблюдаются фактически во всех климатичес­ких зонах — от холодной арктической до субтропической и тропической, отличаясь лишь интенсивностью накопления тор­фа на поверхности минеральных пород. Интенсивность роста торфяной массы зависит от двух основных причин: общей ув­лажненности той или иной территории суши и количества теп­ла. Наиболее благоприятные условия развития болот отмеча­ются в зоне избыточного увлажнения умеренного климата.

Что же определяет степень заболоченности каждой отдель­ной территории? Непосредственной причиной возникновения болот является накопление на поверхности горных пород орга­нического материала, насыщенного водой, — торфа. В свою очередь, главной причиной накопления органического матери­ала на тех или иных участках суши является постоянный из­быток влаги в почве и на ее поверхности, который при условии слабой проточности вод и замедленном общем водообмене вы­зывает снижение скорости разложения растительных остат­ков. Иными словами, степень заболоченности территории на­ходится в прямой связи с условиями ее обводнения [14].

Поскольку болота — сложные экосистемы, то и клас­сифицируют их с позиций той науки, которая их изучает: ботаники — по растительности, почвоведы и торфоведы — по торфу, гидрологи — по характеру питающих вод, геологи — по приуроченности к тому или иному рель­ефу и особенностям их ложа. Но есть классификация, которая в какой-то мере удовлетворяет и теоретиков, и практиков. В ней все болота делятся на три крупные группы: низинные, пере­ходные и верховые [5].

Низинные болота питаются богатыми грунтовыми или подземными водами. Поэтому на них могут расти евтрофные растения, требующие обильного минераль­ного питания (греческое ев, или еу, — «хорошо», трофо — «пища»); отсюда и второе название низинных болот — евтрофные. Среди обитателей этих болот обычны осоки, вахта, тростник, хвощ, пушица многоколосковая, вейник, гипновые мхи. Часто встречаются горец змеиный, сабельник, вех ядовитый, таволга вялолистная. Есть и деревья (сосна, береза пушистая, ель, ольха черная), и некоторые кустарники. Но, естественно, не все перечислен­ные растения встречаются вместе; они образуют различные сочетания — растительные сообщества (фитоценозы). Одно поколение растений сменяет другое, и постепенно накапливается торф, богатый элементами минерального пита­ния, слабокислый и довольно хорошо разложенный. Такой торф также называют низинным. Он объединяет 24 вида: сосновый, березовый, осоковый, вахтовый, гипновый и др. Раньше, в начале века, в понятие «низинное болото» вкладывали другой смысл — местоположение болота в низком месте (у реки, у озера). Теперь, как видим, это болота с евтрофной растительностью и низинным торфом.

Верховые болота называют также олиготрофными (греческое олиго — «незначительный»). Растения, живущие на них, получают совсем мало питательных веществ, ровно столько, сколько поступает с ат­мосферными осадками — дождем и снегом. Какие же ра­стения могут выдержать такую бедность? Их не так мало. Но главные — сфагновые мхи. На олиготрофных болотах обычно 10 видов сфагнов. Кроме того, здесь много кустарничков: багульник, вереск, кассандра, вороника, береза карликовая. Есть и травы: пушица, шейхцерия, пухонос, очеретник, росянка круглолистная. Из олиготрофных растений и торф образуется бедный — верховой. Но под слоем верхового торфа может быть более богатый, пере­ходный, а еще ниже — низинный. Но случается и другое сочетание: прямо на низинном торфе — верховой.

Рисунок 2. Примерный профиль верхового болота: 1 - верховой торф; 2 – низинный торф; 3 - вода; 4 - подстилающая порода; f - поверхность болота; h - поверхность водного зеркала [17]

Верхо­выми болота стали называть когда-то потому, что они часто встречаются на водоразделах, наверху. Верховой торф объединяет 11 видов: сосново-пушицевый, сосново-сфагновый, пушицевый, шейхцериевый, сфагновый мочажинный и др. Их общая особенность — бедность минеральными солями, высокая кислотность, слабая степень разложения.

Переходные, или мезотрофные, болота (греческое мезо — «средина») совмещают черты низинных и верховых, так как в их питании участвуют и грунтовые воды, и атмосферные осадки. Но встречаются мезотрофные болота, питающиеся только грунтовыми водами, правда мягкими, обедненными. Поэтому на мезотрофных болотах есть евтрофные, олиготрофные и типично мезотрофные растения. Вместе они образуют переходный торф, ниже которого залегает низинный. Но болото может начинаться и с мезотрофной стадии, тогда в нем будет только переход­ный торф. В карельских болотах переходный торф встре­чается значительно более часто, чем в других регионах. Сейчас в нем насчитывают 23 вида, тогда как в ранних классификациях отмечали только 8 видов. К самым частым видам переходных торфов относятся древесный и древесно-пушицевый, пушицевый и пушицево-сфагновый, осоковый и осоково-сфагновый. Качественные их показатели — промежуточные между верховыми и низинными [8].

Все многообразие болот, естественно, не исчерпывается низинными, переходными и верховыми болотами. Каж­дое из них объединяет ряд типов, в которых учитываются эдификаторы растительного покрова, характер микрорельефа, торф и еще ряд признаков. Например, совершенно уникальны «висячие» болота, которые на­зываются так потому, что они как бы висят на довольно крутых склонах рельефа (рис. 3). Богатые грунтовые воды выклиниваются на болоте, растекаются по нему и обеспечивают требовательные растения минеральными со­лями и кислородом. Поэтому растительность на таких бо­лотах чаще всего древесная или травяная евтрофная.

Что же уникального в таких болотах? Оказывается, сила напора подземных вод может быть так велика, что пробивает не­сколько метров торфяной залежи — и вода в виде ключа изливается на поверхность болота. В месте выхода ключа обычно образуется 2—3-метровый бугор. Поперечник его может быть от 3 до 15 м. Как пестрые ярко-зеленые клумбы возвышаются ключевые бугры над ровным, блеклым по окраске болотом. И растительность на нем совершенно другая, чем на остальной части болота. Здесь встречается много специфических растений, которые называют индикаторами за их особенность указывать места с выходом под­земных вод. Это красавец венерин башмачок, или башма­чок настоящий, занесенный в Красную книгу; дремник, роскошные желто-коричневые цветки которого собраны в пушистую кисть; камнеломка с ее ярко-желтыми цветками; мытник царский скипетр с огромными цветоч­ными стрелками, и многие другие интересные и необычные растения [3].

Рисунок 3. Стратиграфический разрез висячего болота.

1 — низинный торф, 2 — переходный, 3 — верховой; стрелкамипоказано направление поступления напорных грунтовых вод.

По типу преобладающей растительности различают: лесные, кустарничковые, травяные и моховые болота.

По типу микрорельефа: бугристые, плоские, выпуклые и т. д. [4].

По типу макрорельефа: долинные, пойменные, склоновые, водораздельные и т. п.

По типу климата: субарктические (в областях вечной мерзлоты), умеренные (большинство болот РФ, Прибалтики, СНГ и ЕС); тропические и субтропические. К тропическим болотам относятся, например, болота.

Окаванго в Южной Африке и болота Параны в Южной Америке. Климат определяет флору и фауну болот [4].

Общая площадь болот в Курганской области составляет 3 839,8 км2 (около 5 % площади области). Наиболее заболоченными являются северные районы области (Мокроусовский, Шатровский).

В Курганской области больше всего болот сосредоточено в северных районах – Мокроусовском, Шатровском. В Зауралье распространены низинные болота (60% от общего количества болот) – это займища (высокотравные болота) и осоковые болота, расположенные в западинах. Менее распространены сфагновые (верховые) болота – рямы (26%) [24].

Диаграмма 1. Соотношение болот Курганской области

Пышминское болото (Катайский район) – один из наиболее значительных по площади болотных массивов области, находится в междуречье Исети и Пышмы. Многие болота являются памятниками природы регионального значения. В их названиях часто упоминается слово «согра»; согрой называют заболоченную местность, поросшую кустарником или мелким лесом. Например, Такташинская Согра, Шаламовская Согра (Мишкинский район), Батуринская Согра, Таволжанская Согра (Шадринский район), Урочище Согра (Щучанский район). Большинство болот используется слабо. Некоторые болота осушаются, расчищаются от кустарника и используются для посева [24].

Пышминское болото расположено на границе муниципальных образований "городской округ Богданович", "Камышловский район" Свердловской области и Курганской области, между рекой Пышма и рекой Исеть, в истоке реки Крестовка приток реки Суварыш, бассейн реки Исеть. Болото площадью 80 км². В части труднопроходимо глубиной сверх 2 метров. В окрестностях болота расположены Болдятское озеро, Самойлово, Катайское болото, Еланское болото.

Пышминское болото является памятником природы регионального значения и имеет статус ООПТ, его общая площадь составляет 2640 га и имеет следующие границы:

Его северная и восточная границы - от северо-восточного угла квартала 1 Корюковского мастерского участка Катайского участкового лесничества Далматовского лесничества по границе Курганской и Свердловской областей до пересечения с дренажным каналом;

Южная граница - по кромке дренажного канала, ограничивающего осушенную часть болота, в западном, южном направлениях до примыкания к восточной грани квартала 20 Корюковского мастерского участка Катайского участкового лесничества Далматовского лесничества;

И его западная граница - от точки примыкания дренажного канала по восточным граням кварталов 20, 14, 8, 4, 1 Корюковского мастерского участка Катайского участкового лесничества Далматовского лесничества до границы Курганской и Свердловской областей [15].

Природные особенности ООПТ:

Массивов Южного Зауралья, находится в междуречье Исети и Пышмы. Территория заболочена по переходному типу с фрагментами верхового сфагнового ряда. Болотная растительность представлена простирающимся до горизонта осоково-пушицевым кочкарным болотом с березой низкой, находящейся здесь на южном пределе равнинного зауральского сектора ареала. Местами кочкарник сменяется участками тростниково-светлуховых и тростниковых с рогозом узколистным займищ, мочажин открытой воды и сфагново-кустарничковых с березой низкой и березой пушистой болот.

На Пышминском болоте зарегистрировано более 100 видов болотных, водных, прибрежно-водных и лугово-болотных сосудистых растений, в том числе 5 занесены в Красную книгу Курганской области. Наиболее обычны в осоково-душицевом кочкарнике болотные осоки (омская, бутыльчатая, вздутоплодная, седая, ложносытевая, острая, двурядная, муравьиноплодная, топяная, магелланская, черноколосая, заостренная), пушицы (влагалищная, стройная, многоколосковая), болотницы болотная и одночешуйная, телипте- рис болотный, сабельник болотный, тизелиум болотный, вахта трехлистная, мытник Каро, вейники незамеченный и Лангсдорффа, лютик языковый, щавель водный, горец земноводный, звездчатки болотная и толстолистная, дербенники прутьевидный и иволистный, кипрей болотный, подмаренник топяной, бодяк болотный. В мочажинах образует заросли роголистник погруженный, обычны пузырчатка малая, пузырчатка промежуточная, уруть сибирская, рдесты Берхтольда, злачный, блестящий, ряска малая, трехраздельная, многокоренница.

На Пышминском болоте развит кустарниковый ярус. В обилии произрастает береза низкая, обычны ивы: черничная, розмаринолистная, лапландская, пепельная, пятитычинковая; изредка отмечаются куртины березы карликовой.

Сфагновые участки невелики по площади. На сфагновых подушках сформированы сообщества верховых кустарничковых болот с березой низкой, багульником болотным, миртом болотным, подбелом, клюквой, ивами лапландской, розмаринолистной и пятитычинковой [15].

1.2. ФАКТОРЫ ОКЗАЫВАЮЩИЕ ВЛИЯНИЕ НА ЭКОСИСТЕМУ БОЛОТА

В целом переувлажнение земель и образование болот определяется суммарным воздействием комплекса физико-географических факторов. Основными факторами являются: климат, геоморфологические и гидрогеологические условия [14].

Широко известно, что распространение болот носит четко выраженные черты зональности, определяемые зональными причинами переувлажнения (климат). Но тип болота, площадь и глубина торфозалежи, характер водного питания и водного режима болота, место его расположения, стадия развития и интенсивность болотообразования и прочие особенности каждого конкретного болота в значительной мере зависят от местных факторов (геоморфологические, гидрологические, гидрогеологические и почвенные условия, геолого-структурные особенности, растительность, антропогенная деятельность). Рассмотрим роль отдельных факторов [14].

Климатические условия — количество атмосферных осадков, их распределение во времени, испарение и другие факторы оп­ределяют общее увлажнение территории. В зоне избыточного увлажнения среднее многолетнее значение годовых осадков значительно превышает испарение с суши, обуславливая более или менее постоянное увлажнение верхних горизонтов почво-грунтов [14].

В Курганской области климат холодно умеренный. Является большое количество осадков в Курганскую область, даже в самый засушливый месяц. В год выпадает около 386 мм осадков. Самый засушливый месяц - Февраль с осадками 13 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в Июль, в среднем 61 мм. Среднее количество выпавших осадков за год можно увидеть в диаграмме 2.

Диаграмма 2. Среднее количество выпавших осадков в Курганской области за год.

За пределами зоны избыточного увлажнения роль климатических условий в заболачивании менее значительна. Наличие переувлажненных земель обусловлено исключительно сочета­нием специфических местных факторов. Источниками излиш­ней влаги при этом могут быть зоны разгрузки подземных вод, саккумулированный поверхностный сток с окружающей тер­ритории. Болота при этом располагаются лишь в отрицатель­ных формах рельефа (котловинах, речных поймах, подножиях речных террас), где затруднен сток поверхностных вод или про­исходит разгрузка подземных вод [3].

Наличие благоприятных климатических условий в зоне из­быточного увлажнения не означает, что она полностью заболо­чена. Климатические условия определяют общее увлажнение местности, а фактическая степень заболоченности зависит от рельефа территории, естественной дренированности ее речной сетью и водопроницаемости слагающих пород [11].

Геолого-структурные особенности территории определяют ре­льеф местности, условия питания и разгрузки подземных вод. Крупные болотные системы расположены в глубоких геологических понижениях (депрессиях), в которые поступают с приподнятых окружающих участков поверхностные и подзем­ные воды. Тектонические движения земной коры, вызываю­щие опускание поверхности земли, способствуют заболачива­нию. На развитие процессов заболачивания оказывает влия­ние состав подстилающих ложе болота горных пород [3].

Геоморфологические условия — рельеф поверхности, степень естественной дренированности (густота речной сети, глубина вреза русла рек и пр.), уклоны поверхности земли — определя­ют степень ее переувлажненности. В районах с горным и всхол­мленным рельефом, хорошо развитой речной сетью не наблю­дается возникновение болот, поскольку избыточная влага уда­­ляется в виде поверхностного и грунтового стока. При равнин­ном рельефе с малыми уклонами избыток влаги из поверхнос­тных почво-грунтов отводится чрезвычайно медленно и созда­ются благоприятные условия для переувлажнения почвы зас­тойными водами. В соответствии с этим в зоне избыточного увлажнения болота могут располагаться на любых слабодрени­рованных элементах и формах рельефа — на водоразделах и пологих склонах, на речных и озерных террасах, в поймах рек [3].

Гидрологические условия — режим уровней, стока, русло­вых процессов рек, озер и самих болот — определяют условия водного питания переувлажненных земель, их затопление и подтопление [3].

Гидрогеологические условия местности определяют степень участия подземных вод в водном питании болот [3].

Почвенные условия влияют на формирование избыточной влаги на поверхности и в почвенном слое, а также грунтовых вод. Почвы и подстилающие их грунты могут быть охарактеризованы следующими количественными показателями: водопроницаемостью и водовместимостью почво-грунтов, степенью однородности по глубине, слоистостью и наличием слабоводопроницаемых слоев. Среди переувлажненных земель наиболее распространены глины, тяжелые и средние суглинки, торфяники, реже встречаются легкие суглинки, супеси и пески, когда они подстилаются слабоводопроницаемыми грунтами [3].

Растительность оказывает влияние на приходные (снегоза­держание, уменьшение поверхностного стока и др.) и расход­ные (испарение) элементы водного питания земель. С измене­нием растительности связано, например, заболачивание выру­бок и лесных гарей (деревья обладают высокой испарительной способностью) [3].

Антропогенное воздействие.

До сих пор болота считались, да и считаются, вредными или бесполезными для человека и общества природными образованиями, которые надо стремиться преобразовать в другие, более полезные и более производительные земельные ресурсы. Но, как показала широкая научная дискуссия, осушение и исполь­зование болот, например, под лес, оказывается часто даже с чисто экономической точки зрения менее выгодно, чем сохра­нение естественных болот для сбора дикорастущих ягод, це­лебных растений и как мест обитания птиц и животных, с ис­пользованием их в качестве охотничьих угодий [14].

Кроме того, весьма значительна роль болот как природно­го геохимического барьера антропогенному загрязнению. По­ступая на поверхность болот, загрязненные жидкие атмос­ферные осадки насыщают торфяно-почвенные горизонты, по­полняя в то же время запасы грунтовых вод. Характерная для болот аккумулирующая способность сдерживает распро­странение загрязнений по территории. В среднем болота способны ассимилировать на 1 га до 300 кг пыли, в том числе 8—9 кг азота, от 1 до 10 кг калия, 3 кг магния, фосфора и других растворимых веществ, частью используемых растени­ями, частью (нерастворимые или слаборастворимые) соедине­ний, захороняемыми вместе с растительными остатками в процессе торфообразования, и, таким образом, исключая их из обмена [14].

Одной из проблем осушения болот является появление неже­лательных последствий. При проведении широких осушитель­ных мелиоративных мероприятий особый интерес представля­ет оценка возможных изменений водно-теплового режима тер­ритории. Есть данные, которые свидетельствуют о том, что при осушении происходит уплотнение торфа, изменяется его струк­тура, в 1,3—1,7 раза уменьшается теплопроводность, что, не­сомненно, отражается на величине сезонного промерзания и времени оттаивания торфяной залежи [8].

Многолетние наблюдения за микроклиматом в районах осу­шительных мелиорации показали, что среднемесячные темпе­ратуры воздуха здесь в первой половине лета могут уменьшаться на 0,4'С, а во второй половине — увеличиваться на 0,2'С по сравнению с естественными условиями [14].

Влажность воздуха в первой половине лета увеличивается на 0,3—2,0%, а во второй — изменяется незначительно. Эти данные относятся к районам, где плотность твердой фазы по­чвы осушенных болот составляет около 25% площади террито­рии. Значительно уменьшается и теплоаккумулирующая спо­собность осушаемых площадей, т.е. их тепловой режим.

При осушении изменяются не только водно-тепловой режим болот и физико-механические свойства торфа, но и нарушается водный баланс окружающих территории. Поэтому возникает необходимость детального гидрологического изучения и коли­чественный анализ взаимосвязей структурных и биофизичес­ких свойств болотных систем с процессами водообмена в них и с окружающей средой [14].

Влияние осушительных мелиорации на качество речных вод бесспорно. Степень этого влияния зависит, во-первых, от раз­меров и интенсивности проводимых на территории болотных массивов осушительных мелиорации: и, во-вторых, от водного режима и величины водоприемника. Если это малые реки, то в результате осушительных мелиорации качество их воды даже при незначительных масштабах проводимых на болоте работ ухудшается. При стоке дренажных вод с осушаемых массивов в более крупные артерии качественный состав речных вод мо­жет даже не измениться [8].

Наряду с прогнозом последствий осушительных мелиорации для природной среды значительно более сложным и принципиально важным вопросом является выяснение пределов и возможных масштабов нарушения болотных экосистем, при которых возникает опасность появления необратимых отрицательных процессов как для болот, так и сопредельных природных комплексов.

Вопрос о сохранении болот, полной или частичной охране болотных массивов, находящихся в различных климатических условиях залегания, стал в настоящее время особенно актуаль­ным.

Основные причины, в силу которых охрану и заповедание болот следует считать совершенно необходимым мероприяти­ем, сводятся к следующему:

1) болотные массивы являются ареалами обитания редких и исчезающих видов растений и животных, используются для добычи полезных растений и плодов, рекреационных и меди­цинских целей, в качестве охотничьих угодий [8].

2) исследуя процесс торфонакопления в тот или иной период существования болотного массива, представляется возможным расшифровать историко-географическую и атмосферную обста­новку прошлого [8].

Из этих положений, безусловно, наиболее важное — сохра­нение болот как эталонов былого многообразия природной сре­ды.

Выводы по первой главе:

В первом параграфе мы изучили как образовываются болота, их классификацию, а также узнали, что входит в состав болот переходных от наземно-воздушной среды к гидросфере. А также изучили природные особенности Пышминского болота и узнали, что на Пышминском болоте зарегистрировано более 100 видов болотных, водных, прибрежно-водных и лугово-болотных сосудистых растений, в том числе 5 занесены в Красную книгу Курганской области.

Во втором параграфе нами были выявлены факторы, оказывающие влияние на экосистемы болот.

ГЛАВА 2. РОЛЬ НАТРИЯ ДЛЯ ПРИРОДЫ И СОЦИУМА

2.1. ЗНАЧЕНИЕ НАТРИЯ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

Натрий – минерал, входящий в состав всех живых организмов, у животных сконцентрирован в межклеточной жидкости клеток. Натрий играет важную роль во внутриклеточном энергетическом обмене, участвует в возникновении и передаче нервных импульсов, в сокращении мышечных волокон.

Хотя натрий и не относится к органогенным химическим элементам, его значение для организма человека очень велико. Металлический натрий является мощным восстановителем и имеет высокую химическую активность. Внутри тела человека преобладает ионная форма металла, отвечающая за важнейшую функцию – поддержание кислотно-щелочного баланса, осмотического давления и постоянного уровня pH крови.

Большая часть натрия находится в межклеточной жидкости, что связано с тем, что в мембране клетки интегрирован натрий-калиевый насос, выполняющий роль откачивания ионов Na из цитоплазмы клетки в межклеточную жидкость. Разница содержания натрия в клетке и за ее пределами составляет 15 раз!

Натрий выполняет множество важных и полезных функций, среди которых:

Поддержание постоянства буферной системы крови. Отвечает за нейтрализацию кислот, поступающих с пищей, приводя в норму уровень pH крови;

Выполняет транспортировочную функцию, перенося сквозь клеточные мембраны аминокислоты, анионы органической и неорганической природы и важнейший источник энергии — глюкозу. Отвечает за выравнивание осмотического давления, оберегая клетки от разрыва оболочек и потери тургора;

Оказывает гипотензивное воздействие путём расширения сосудов;

Создаёт условия для формирования мембранного потенциала, обеспечивающего передачу сигнала нервных и мышечных клеток исполнительным органам. Эта важная функция необходима для ритмичного сокращения миокарда;

Способствует переносу углекислого газа от всех тканей тела к лёгким;

Участвует в синтезе желудочного сока, который оберегает нас от вторжения патогенных микроорганизмов;

Участвует в белковом обмене, отвечает за гидратацию белков;

Натрий необходим для активизации пищеварительных ферментов (энзимов);

Регулирует баланс жидкостей, предотвращает риск дегидратации организма.

За циркуляцию натрия из цитоплазмы клетки в межклеточное пространство отвечает натрий-калиевый насос – особый транспортировочный фермент аденозинтрифосфатаза. Всасывание нутриента происходит на всей протяжённости желудочно-кишечного тракта. Сквозь ворсинки эпителия ионы проникают в межклеточное пространство, увлекая за собой воду с растворёнными питательными веществами. Ионы металла способны проникать в кровь сквозь лёгочный эпителий и эпидермис. Передвижению ионов в межклеточном пространстве способствует гормон коры надпочечников альдостерон.

До 90% экскреции (выведения) приходится на работу почек, оставшееся количество покидает организм с калом и выделениями потовых желёз. Процесс натриевого обмена регулируется щитовидной железой. Гипофункция этого органа приводит к задержке ионов металла в клетках, а повышенная секреция усиливает экскрецию натрия. Также за выведение макроэлемента отвечает гормон гипоталамуса вазопрессин, ускоряющий выделение минерала с мочой. Баланс между количеством поступившего и выделившегося минерала стремится к нулю.

В организме человека каждый биологически значимый элемент должен присутствовать в определённом количестве. Даже небольшой дисбаланс, который не всегда можно определить по косвенным признакам, способен причинить непоправимый вред здоровью.

Следует отметить, что натрий имеет высокую биохимическую активность. После всасывания соли этого элемента диссоциируют до ионов Na+. На ионную форму минерала в человеческом теле приходится 85%, остальные 15% представляет собой различные соединения белковой природы. Ионизированная форма натрия выполняет перечисленные выше биологические функции, является активной. Норма её содержания в плазме крови взрослого человека от 130 до 150 ммоль/л, у детей – 130-145 ммоль/л. Показаниями к определению концентрации ионов Na+ являются заболевания различных систем организма, обезвоживание.

При правильном сбалансированном питании дефицит нутриента наблюдается крайне редко. Принято выделять абсолютную гипонатриемию, связанную с нарушениями в работе желёз внутренней секреции, и относительную (временную) нехватку макроэлемента.

Рассмотрим подробнее причины, способствующие развитию дефицита натрия:

Употребление слишком больших количеств воды, вплоть до водной интоксикации. Вода увеличивает объём плазмы, снижая концентрацию ионов натрия (закон разбавления);

Длительная бессолевая диета лечебного назначения при патологиях сердечно-сосудистой системы;

Снижение концентрации минерала вследствие нарушений работы желудочно-кишечного тракта. Сильная рвота и продолжительная диарея приводят к обезвоживанию;

Повышенное потоотделение, связанное с проживанием в жарком климате, работой в горячем цеху;

Потери минерала вместе с кровью при ранениях или обширных ожогах;

Почечная недостаточность (острая либо хроническая), полиурия;

Приём диуретиков;

Болезнь Аддисона (гипокортицизм – сниженная функция коры надпочечников);

Скопление жидкостей – асцит, плеврит;

Гипофункция поджелудочной железы, гипогликемия;

Сердечная недостаточность;

Конкременты в почках;

Нарушение калиевого и кальциевого обмена (увеличение их концентрации);

Цирроз печени.

Некоторое время наш организм может восполнять недостаточное количество натрия, забирая ионы из депо – костной и мышечной ткани. При систематической нехватке развиваются следующие патологии:

Утрата аппетита, снижение массы тела, повышенный метеоризм, обезвоживание;

Тахикардия, гипотония, периферическая вазоконстрикция (сужение просвета сосудов);

Судороги, расстройства психики, депрессия, апатия;

Интенсивный распад белков, повышение уровня остаточного азота;

Потеря тургора кожных покровов, появление сыпи, выпадение волос.

Если организм за короткое время потеряет 500 ммоль натрия, развиваются патологии системы кровообращения, при резкой потере до 1500 ммоль макроэлемента возможен летальный исход. Для лечения используют инфузии физиологического раствора, ограничивают количество потребляемой жидкости, приём лекарств для поддержания ионного равновесия.

Суточная норма потребления нутриента составляет 4-6 г. Поскольку в поваренной соли его около 40%, её ежедневная дозировка составляет 10-15 г. При составлении меню детей в возрасте до трёх лет лучше ограничиться 1-3 г соли в сутки. Для детей 3-10 лет норма потребления составляет 5-6 г. Повысить количество соли нужно при обильном потоотделении.

При нормальной функции почек максимальное количество соли, которое ими может переработаться, всего 20-30 г. Превышение этого количества опасно для жизни.

Важнейшим препаратом для устранения дефицита натрия в организме является физиологический раствор. При нарушении водно-солевого баланса его вводят внутривенно. Терапию продолжают до нормализации концентрации макроэлемента в крови.

Также стоит отметить соль с пониженным содержанием натрия, состав которой обогащён калием и магнием. По вкусу и вешнему виду она не отличается от обычной соли, что помогает преодолеть тягу к солёной пище. 

Лучшей усвояемости натрия способствуют витамины D и K. Избыточное количество калия и хлорид-ионов препятствует всасыванию нутриента. Если рацион содержит избыток минерала, наблюдается снижение концентрации кальция и магния. Диуретики, кофеин и кортикостероиды способствуют вымыванию макроэлемента.

Натрий оберегает наш организм от потери живительной влаги, но при его избытке наблюдается обратный эффект. Дефицит и избыток этого минерала одинаково опасны для здоровья, поэтому следует правильно составлять рацион для обеспечения нормального функционирования организма.

2.2. ЗНАЧЕНИЕ НАТРИЯ ДЛЯ РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ ПРИРОДНОГО СООБЩЕСТВА

Натрий (Na) – это мягкий, белый металл, который легко окисляется на влажном воздухе, поэтому в природе находится только в связанном виде. Натрий составляет 2,63% общего количества элементов, входящих в состав доступной части земной коры. Он широко распространен в биосфере Земли и встречается повсеместно: в почвообразующих горных породах, в поверхностных и грунтовых подземных водах. Особенно высокая концентрация натрия в морской воде. Подавляющее большинство его химических соединений (хлориды, сульфаты) относятся к легкорастворимым, поэтому обладают высоким показателем доступности для всех растений.  

Натрий – элемент, который входит в группу условно необходимых для растений микроэлементов, его содержание в них составляет в среднем 0,02%. Натрий участвует в транспортировке полезных веществ через клеточные мембраны, являясь одним из компонентов т.н. натрий-калиевого насоса. Кроме того, он регулирует доставку углеводов в растениях. Натрий способен активизировать некоторые ферменты, но механизм этого воздействия не изучен полностью. Отмечено, что при хорошей обеспеченности культур натрием повышается их зимостойкость. Недостаток элемента способствует ухудшению образования хлорофилла. Возможно также появление хлороза и некроза в листьях растений, замедление развития цветов. 


По своим физиологическим и химическим свойствам натрий близок к калию, но если калий способен почти полностью заменить натрий, то сам он натрием не заменяется. Анализ химического состава растений показал, что количество натрия в культурах приблизительно равно количеству калия, поэтому следует признать натрий таким же полноправным микроэлементом как калий, кальций, сера, фосфор, азот и магний. 

Различные виды культур по-разному реагируют на этот микроэлемент. Одни растения могут поглощать натрий в значительных количествах, другие практически не испытывают в нем потребности. Например, шпинат относят к натриефилам. Он очень хорошо реагирует на присутствие натрия в почве. Благодаря этому элементу улучшается водно-солевой обмен в этой культуре. Хлорид натрия является компонентом клеточного сока растений, поэтому он поглощается растениями в больших количествах. Замечено, что томаты тоже хорошо реагируют на натрийсодержащие соединения, но все же их потребность в натрии несколько ниже. Растения, которые практически не нуждаются в этом микроэлементе, называются натриефобами. К ним относятся бобовые. Интересно, что у этих культур строго ограничивается поступление содержащегося в корнях натрия в надземную часть растений. 

Количество натрия в растениях находится в пределах 0,001 –  4% (от сухой массы). Среди полевых культур, содержащих наибольшее количество этого микроэлемента, можно выделить все виды свеклы (сахарную, кормовую и столовую), кормовую морковь, турнепс, люцерну, капусту и цикорий. С урожаем кормовой свеклы из грунта выносится натрия до 300 кг/га. Для сахарной свеклы этот показатель несколько меньше – до 170 кг/га. 

Существует распространенное мнение, что при удобрении почв нет необходимости добавлять натрий, поскольку он распространен в природе в изобилии. Но некоторые культуры (свекла) хорошо воспринимают подкормку натрийсодержащими удобрениями. Недостаток его могут также испытывать растения, выращиваемые по гидропонной технологии на искусственных субстратах или горшочные культуры, выращиваемые в регионах с маломинерализованными водами. В этих случаях единственный источник восполнения дефицита этого микроэлемента – натриевые удобрения. При этом следует учитывать некоторые особенности взаимодействия их компонентов. Так, содержание натрия в растениях значительно повышается при подкормке их азотными и отсутствии калийных удобрений. Фосфор почти не оказывает влияния на количество натрия в культурах, но в комплексе с азотом способен повысить его, а в случае дефицита азота – снизить. Калийные удобрения могут привести к значительному снижению содержания натрия. Для повышения содержания натрия в растениях рекомендуется вносить в почву натриевую селитру.

Значение натрия для животных:

В процессе жизнедеятельности организма важную роль играют микро- и макроэлементы, которые влияют на обмен веществ, здоровье, продуктивность и воспроизводительную способность.

При скрытой недостаточности макро- и микроэлементов болезнь протекает без видимых клинических признаков. Поэтому очень часто животные кажутся на вид здоровыми. И только при исследовании выявляются нарушения соотношения минеральных веществ в организме. У таких животных понижена шерстная, молочная и мясная продуктивность, нарушаются функции органов размножения, плохо растет и развивается молодняк, снижается резистентность к инфекционным болезням.

Они тесно взаимосвязаны в обмене, поступают в организм главным образом в виде хлорида натрия. Одна из функций натрия - поддержание осмотического давления в жидкостях тела и регулирование их объема. Кроме того, при взаимодействии с калием он участвует в процессах возбуждения и торможения в клетках тела, в первую очередь, в нервной ткани. Дефицит натрия в рационе отмечают часто при недостатке хлорида натрия в кормах, симптомы болезни проявляются дефицитом натрия, а не хлора [22].

Наблюдают извращение аппетита, взъерошенность и огрубение шерстного покрова, снижение продуктивности, истощение, торможение роста у молодняка, снижаются использование питательных веществ из кормов, удои, жирность молока, воспроизводительная функция. Чаще дефицит натрия проявляется к концу зимнего и в начальный период пастбищного содержания.

Минимальная потребность животных в натрие определяется скоростью роста, содержанием калия в кормах, стадией беременности или лактации и уровнем удоев. Потребность в натрии возрастает также при заболеваниях, сопровождающихся усилением перистальтики кишечника (диареей).

Удовлетворяется же минимальная потребность в натрии при содержании его в кормах для молодняка крупнорогатого скота и овец - в количестве 1,2 - 1,7 г/кг в 1 кг сухого вещества корма; свиней в период роста - от 1,1 - 1,5 г/кг [22].

Для восполнения дефицита натрия в кормах применяют добавки к рациону различных соединений натрия (натрия хлорид - поваренная соль, натрия сульфат, натрия карбонат - кальцинированная сода, натрий двууглекислый - питьевая сода). Из этих соединений наименее токсична и широко применяется поваренная соль, содержание натрия в которой составляет 30%.

При длительном дефиците поваренной соли в рационе следует добавлять ее, начиная с малых доз и лучше не в чистом виде, а в зерносмесях с содержанием для жвачных до 3%, для свиней - до 1% соли. Зерносмесь поедается более охотно, чем чистая соль и менее опасна передозировка.

Все виды животных при обеспечении водой переносят 3-5-кратный избыток хлорида натрия в рационе. Наиболее чувствительны к избытку хлорида натрия молодняк, свиньи, птица.

Признаки отравления: сильная жажда, частые позывы к мочеиспусканию, жидкий кал, отеки, рвота, нарушение дыхания [22].

Выводы по второй главе:

В первом параграфе данной главе мы выяснили какое значение несёт натрий для человека, изучили какие функции он выполняет, а также узнали к каким пагубным последствиям ведёт дефицит натрия в организме человека.

В данном параграфе мы изучили какое значение имеет натрий для растений и животных. Содержание натрия в растениях и организмах животных не столь велико, но можно сделать вывод, что он исполняет важные функции и играет большую для их жизнедеятельности

ГЛАВА 3. КРУГОВОРОТ НАТРИЯ

3.1. БОЛЬШОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ НАТРИЯ

Натрий – седьмой из наиболее распространенных элементов и пятый из наиболее распространенных металлов (после алюминия, железа, кальция и магния). Его содержание в земной коре составляет 2,27%. Большая часть натрия находится в составе различных алюмосиликатов.

Огромные отложения солей натрия в сравнительно чистом виде существуют на всех континентах. Они являются результатом испарения древних морей. Этот процесс по-прежнему продолжается в озере Солт-Лейк (штат Юта), Мертвом море и других местах. Натрий встречается в виде хлорида NaCl (галит, каменная соль), а также карбоната Na2CO3·NaHCO3·2H2O (трона), нитрата NaNO3 (селитра), сульфата Na2SO4·10H2O (мирабилит), тетрабората Na2B4O7·10 H2O (бура) и Na2B4O7·4H2O (кернит) и других солей.

Неиссякаемые запасы хлорида натрия есть в природных рассолах и океанических водах (около 30 кг м–3). Подсчитано, что каменная соль в количестве, эквивалентном содержанию хлорида натрия в Мировом океане, занимала бы объем 19 млн. куб. км (на 50% больше, чем общий объем Североамериканского континента выше уровня моря). Призма такого объема с площадью основания 1 кв. км может достичь Луны 47 раз.

Сейчас суммарное производство хлорида натрия из морской воды достигло 6–7 млн. т в год, что составляет около трети общей мировой добычи.

В живом веществе в среднем содержится 0,02% натрия; в животных его больше, чем в растениях.

Натрий – один из главных элементов, аккумулированных в земной коре в процессе ее выплавления. Он легко освобождается из структур силикатов при выветривании кристаллических пород. Катион Na+ переносится с континентальным стоком в океан. С «солеными ветрами» натрий частично возвращается на сушу. Существенно меньшее количество элемента выносится с поверхности суши в океан с ветровой пылью.

Натрий постоянно присутствует в почвах. Он принимает активное участие в засолении почв, в которых образует соли с хлорид- и сульфат-ионами.

Рисунок 4. Геологический круговорот натрия.

Натрий — один из главных элементов, аккумулированных в земной коре в процессе ее выплавления. Основная масса этого элемента выделяется на последних стадиях магматической кристаллизации и частично остается в постмагматических растворах.

Освобождаясь из кристаллического вещества земной коры, натрий в форме хорошо растворимого катиона переносится с континентальным стоком в океан, в водах которого содержится 14,7×1015 т этого элемента.

Главный миграционный поток натрия в биосфере связан с водным стоком с суши, с которым ежегодно выносится 0,185×109 т ионов этого элемента.

С «солеными ветрами» натрий частично возвращается на сушу.

В цикле массообмена между поверхностью океана и тропосферой участвует около 1,3×109 т/год водорастворимых форм натрия.С воздушными массами морского происхождения на сушу переносится более 0,1×109 т/год растворимых форм натрия.

Na легко освобождается из структур силикатов при выветривании кристаллических пород.

В то же время с поверхности суши в океан выносится с ветровой пылью примерно 0,01×109 т/год натрия в сорбированном состоянии.

Рисунок 5. Большой круговорот натрия в природе.

Натрий попадает в растения из почвы через корневую систему, а также натрий попадает в растения из потребляемой ими воды.

Натрий попадает в организмы животных в результате потребления в пищу натрийсодержащих растений, так же натрий попадает в организмы животных из воды, которую они потребляют.

Животные остатки и растительные остатки разлагаются микроорганизмами (Из растительных остатков натрий легко выщелачивается, поэтому его концентрация в мертвом органическом веществе и гумусе педосферы невелика – 0,01 %, а величина содержащейся массы близка к (0,2–0,3) – 109 т. В педосфере содержатся значительные массы натрия в форме солей и сорбированных ионов, однако эта величина пока не поддается обоснованному определению), затем натрий возвращается в почву.

3.2. БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ НАТРИЯ

Кларк натрия в живом веществе очень низок – 0,008 (более чем на два порядка ниже, чем у калия), что свидетельствует о низком потреблении натрия живым веществом. Однако, в малых количествах натрий необходим всем живым организмам [23].

В условиях влажного климата натрий легко выходит из биологического круговорота и выносится с жидким стоком за пределы ландшафта. В результате наблюдается общее обеднение последнего натрием. Содержание натрия в растительных организмах обычно очень низкое. Животные организмы нуждаются в повышенных количествах этого элемента., так как он входит в состав крови. Влияет на деятельность сердечно-сосудистой системы и почек. Поэтому животные иногда нуждаются в подкормке поваренной солью [23].

В сухом климате натрий концентрируется в грунтовых и озерных водах и накапливается в солончаковых почвах (действие испарительного барьера). Соответственно, и растительность галофитных сообществ содержит повышенные количества натрия.

Рисунок 6. Биологический круговорот натрия

Na попадает в растения из почвы через корневую систему

Так же натрий попадает в растения из потребляемой ими воды

Натрий попадает в организмы животных в процессе питания растениями, содержащими Na

Натрий попадает в организмы животных из воды, которую они пьют

Животные остатки и

Растительные остатки разлагаются микроорганизмами (Из растительных остатков натрий легко выщелачивается, поэтому его концентрация в мертвом органическом веществе и гумусе педосферы невелика – 0,01 %, а величина содержащейся массы близка к (0,2–0,3) – 109 т. В педосфере содержатся значительные массы натрия в форме солей и сорбированных ионов, однако эта величина пока не поддается обоснованному определению.)

Na возвращается в почву

Тем не менее, роль биологического круговорота натрия, в отличие от калия, сравнительно невелика. Зато очень значительна его водная миграция. По особенностям миграции в биосфере натрий весьма схож с хлором. Он образует легко растворимые соли, поэтому накапливается в Мировом океане, участвует в атмосферной миграции [23].

Основной источник подвижного натрия в биосфере – выветривающиеся изверженные породы (основной источник хлора – вулканизм).

Техногенез внес существенные коррективы в биогеохимические пути миграции натрия. Основное значение имеет добыча галита (поваренной соли), соды и мирабилита. На характер биогеохимических циклов натрия существенное влияние оказывает и орошение земель в засушливых районах [23].

3.3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

Засоление связано главным образом с повышенным содержанием натрия в почве. В зависимости от преимущественного накопления отдельных солей натрия засоление может быть сульфатным, хлоридным, содовым или смешанным. Наиболее вредное влияние оказывают ионы Na+ и СI-. Действие засоления на рас­тительные организмы связано с двумя причинами: ухудшением водного баланса и токсическим влиянием высоких концентраций солей [20].

Засоление приводит к созданию в почве низкого (резко отрицательного) вод­ного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено. Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности из­менения в структуре хлоропластов. Особенно это проявляется при хлоридном засолении. Вредное влияние высокой концентрации солей связано с поврежде­нием мембранных структур, в частности плазмалеммы, вследствие чего возрас­тает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ. В этом случае соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационным током воды.

Поскольку в большинстве случаев засоленные почвы располагаются в районах, характеризующихся высокой летней температурой, ин­тенсивность транспирации у растений очень высокая. В результате солей поступает много, и это усиливает повреждение растений. Надо учесть также, что на засолен­ных почвах большая концентрация натрия препятствует накоплению других катионов, в том числе и таких необходимых для жизни растения, как калий и кальций [20].

Для того чтобы избежать осмотического стресса важное значение имеет осморегуляция. Для этого растение использует два пути: накопление ионов и особенно образование растворенных органических веществ, таких как глицинбетаин, сорбитол, сахароза, пролин. Одной из причин большей устойчивости к засолению растений с САМ-метаболизмом является накопление органических кислот [20].

Другой стороной вредного влияния солей является нарушение процессов об­мена, Работами Б.П. Строганова показано, что под влиянием солей в растениях нарушается азотный обмен, накапливается аммиак и другие ядовитые продук­том. Необходимо отметить, что влияние засоления тесно связано с изменениями в обмене соединений серы. Показано, что при хлоридном засолении растения испытывают резкий дефицит соединений серы. Возникают типичные признаки серного голодания.

В условиях засоления, связанного с высокой концентраци­ей сернокислых солей, наблюдается обратный процесс — избыточное накоп­ление серы. Последнее приводит к накоплению ряда токсичных продуктов. Повышенная концентрация солей, особенно хлористых, мо­жет действовать как разобщитель процессов окисления и фосфорилирования и нарушать снабжение растений макроэргическими фосфорными соединения­ми.

Высокая концентрация Na+ и (или) Сl- тормозит фотосинтез. Это связано с чувствительностью к высокой концентрации солей процессов фосфорилиро­вания и карбоксилирования. Повышенная концентрация солей инактивирует работу белков, тормозит их синтез. Вместе с тем показано, что при действии солей активируется работа многих генов, кодирующих ферменты синтеза ве­ществ, участвующих в осморегуляции. Так, пролинсинтаза является ключевым ферментом синтеза пролина, альдегиддегидрогеназа вызывает аккумуляцию бетаина.

Другие ферменты (например, глицеринальдегидфосфатдегидрогеназа) приводят к увеличению растворимых Сахаров, что влияет на осмотическую кон­центрацию. У САМ растений под действием солей экспрессируются многие фер­менты САМ — пути: ФЕП-карбоксилаза, малатдегидрогеназа и др.

Показано, что осмотический стресс регулирует гены, кодирующие АТФазу, аквапорины. Отрицательное действие высокой концентрации солей сказывается раньше всего на корневой системе растений. При этом в корнях страдают наружные клет­ки, непосредственно соприкасающиеся с раствором соли. В стебле наиболее под­вержены действию солей клетки проводящей системы, по которым раствор солей поднимается к надземным органам [20].

Накапливаясь в почвах, водорастворимые соли натрия (NaCl, NaHC03, Na2S04) могут вызывать их засоление. Если доля катионов натрия достигает 10% и более от общего числа обменных катионов почвы, то такая почва становится солонцеватой, ухудшается ее структура, она теряет гумус, в результате чего страдают растения, что приводит к опустыниванию.

Последствиями опустынивания и засухи являются отсутствие продовольственной безопасности, голод и нищета. Связанная с этим социальная, экономическая и политическая напряженность может приводить к возникновению конфликтов, дальнейшему обнищанию и усилению деградации земель.

Натрий очень важный элемент для здоровья. Совместно с калием он присутствует в каждом органе человека. Это значит, что от натрия зависит полноценный рост и развитие организма. Натрий играет ключевую роль в поддержании в клетках нормального водно-солевого баланса и регулировании объема жидкости в организме. 

Всем известна способность соли задерживать воду в организме. Когда натрия в организме достаточно (не переизбыток и не дефицит), эта функция работает не во вред организму. Натрий, напротив, защищает клетки, органы и ткани от обезвоживания. Поэтому совсем отказываться от соли не нужно. 

В случае дефицита этого микроэлемента пациент страдает от необъяснимого отвращения к воде, рвоты и поноса. Если не лечиться, появляются головокружение, тошнота, потеря равновесия. Человек начинает чувствовать слабость, нехватку энергии, теряет вес.

Самые тяжелые симптомы проявляются и на уровне головного мозга: мигрени сменяются спутанностью сознания, тяжесть в голове, неспособностью правильно выразить свои мысли. Такие симптомы особенно нелегко выявить у детей и людей старшего возраста, страдающих от деменции. Когда человеку длительное время не хватает натрия, последствия для здоровья могут быть самыми тяжелыми. От мышечных конвульсий до самых крайних форм апатии.

Переизбыток натрия так же нежелателен, как и его дефицит. К симптомам, которые должны вас насторожить, относятся задержка жидкости в организме и отечность, мышечные судороги, повышенная возбудимость и агрессивность, снижение функции почек, повышение температуры тела.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАЩИТЕ ЧЕЛОВЕКА ОТ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ НАТРИЯ

Держитесь подальше от «соленой шестерки»
Согласно мнению Американской ассоциации диетологов, «соленая шестерка» — это самые опасные продукты, способные спровоцировать переизбыток натрия в организме. Туда входят хлеб и булочки, колбасы и вяленое мясо, бургеры (особенно из фастфуда), пицца, консервы и полуфабрикаты.

Старайтесь готовить сами
Конечно, гораздо быстрее и удобнее пообедать в ресторане или заказать что-то из сервиса доставки, но такие блюда, как правило, представляют собой «скрытую угрозу». Вы не следите за процессом приготовления и не знаете, сколько соли содержит то или иное блюдо. Если употреблять в пищу еду приготовленную своими руками, то можно избежать неблагоприятных последствий.

Замена соли на специи
Если вкус еды кажется недостаточно ярким, не спешите добавить лишнюю щепотку соли или залить все соусом. Насыщенный вкус вашему блюду могут подарить различные приправы, в состав которых не входит соль.

Тщательнее промывать консервированные продукты
Несколько раз промойте содержимое законсервированной банки, используя дуршлаг. Это поможет сократить содержание соли почти вдвое.

Выводы по третей главе:

В первом параграфе мы изучили геологический круговорот натрия, а также большой круговорот натрия в природе и выявили особенности этих круговоротов.

В данном параграфе мы рассмотрели биологический круговорот натрия, рассмотрели особенности миграции этого элемента, а также выяснили его значение для живых организмов, по которому можно сделать вывод, что этот элемент необходим для нормальной жизнедеятельности живых организмов.

В третьем параграфе были выявлены основные экологические проблемы, связанные с переизбытком и дефицитом натрия, что приводят к пагубным последствиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе написания курсовой работы цель курсовой работы была выполнена, а именно: проведение теоретическое обоснование особенностей сообщества болот, выявить его взаимодействие между составом экосистемы и внешними факторами, изучены природные особенности Пышминского болота, исследовано значение натрия для животных, растений и человека.

Также в процессе исследования была доказана актуальность данной работы, ведь болотам отведена огромная роль в жизни планеты, ведь болота играют важную роль в образовании истоков рек и управлении водным режимом больших территорий поверхности Земли, а также препятствуют развитию парникового эффекта. Их, в не меньшей степени, чем леса, можно назвать «лёгкими планеты». В течение одного года гектар болота поглощает из воздуха в 7-15 раз больше, чем гектар леса, углекислого газа: 550—1800 кг и выделяет в 7—15 раз больше кислорода: 260—700 кг. Болота — естественные фильтры воды, поглощающие токсичные элементы и санитары агроэкосистем благодаря тому, что пыль имеет тенденцию двигаться в сторону низкой температуры.

Кроме того, весьма значительна роль болот как природно­го геохимического барьера антропогенному загрязнению. По­ступая на поверхность болот, загрязненные жидкие атмос­ферные осадки насыщают торфяно-почвенные горизонты, по­полняя в то же время запасы грунтовых вод. Характерная для болот аккумулирующая способность сдерживает распро­странение загрязнений по территории. В среднем болота способны ассимилировать на 1 га до 300 кг пыли, в том числе 8—9 кг азота, от 1 до 10 кг калия, 3 кг магния, фосфора и других растворимых веществ, частью используемых растени­ями, частью (нерастворимые или слаборастворимые) соедине­ний, захороняемыми вместе с растительными остатками в процессе торфообразования, и, таким образом, исключая их из обмена.

Мы выяснили, что Пышминское болото (Катайский район) – один из наиболее значительных по площади болотных массивов Курганской области.

Пышминское болото является памятником природы регионального значения и имеет статус ООПТ, его общая площадь составляет 2640 га.

В процессе исследования природных особенностей данного ООПТ мы узнали, что на Пышминском болоте зарегистрировано более 100 видов болотных, водных, прибрежно-водных и лугово-болотных сосудистых растений, в том числе 5 занесены в Красную книгу Курганской области.

Основные причины, в силу которых охрану и заповедание болот следует считать совершенно необходимым мероприяти­ем, сводятся к следующему:

Болотные массивы являются ареалами обитания редких и исчезающих видов растений и животных, используются для добычи полезных растений и плодов, рекреационных и меди­цинских целей, в качестве охотничьих угодий;

Исследуя процесс торфонакопления в тот или иной период существования болотного массива, представляется возможным расшифровать историко-географическую и атмосферную обста­новку прошлого.

Из этих положений, безусловно, наиболее важное — сохра­нение болот как эталонов былого многообразия природной сре­ды.

Также мы изучили геологический и биологический круговорот натрия и экологические проблемы, связанные с этим элементом. Основываясь изученными материалами можно сделать вывод, что натрий необходим всем живым организмам, но его дефицит и переизбыток ведут к неблагоприятным последствиям, которые затрудняют нормальную жизнедеятельность живых организмов.

Подводя итоги данной работы можно сделать вывод, что поставленные задачи были выполнены, а именно:

Проведён анализа изученности проблемы, проанализировав имеющиеся литературные источники и электронные ресурсы.

Проведено теоретическое обоснование влияния антропогенных факторов и факторов окружающей среды на сообщества болот.

Подобрана методика исследования и описания биогеохимических круговоротов натрия.

Были выявлены природные особенности Пышминского болота Курганской области, разработаны схемы круговоротов химического элемента.

Разработаны методические рекомендации по защите человека от негативного влияния натрия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бабиков Б.В. Болота в лесах России и их использование/ Б.В. Бабиков // Лесной журнал. – 2014. - №6. – С. 11-21.

Березина Н. А. и др. Мир зелёного безмолвия (болота: их свойства и жизнь). — М.: Мысль, 1983. — 159 с.

Болота раскрывают тайны/ Г.А. Елина, В.Ф. Юдина, Т.А. Максимова, П.Н. Токарев.- Петрозаводск: Карелия, 1986. 95с.

Болото // Большая российская энциклопедия. — М., 2005. — Т. 3. — С. 733—736.

Географический энциклопедический словарь / Гл. редактор А. Ф. Трешников. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 432 с. — 100 000 экз.

География Курганской области: краеведческое пособие / Н. И. Науменко, О. Г. Завьялова, Т. Г. Акимова и др; отв. ред. О. Г. Завьялова. – Курган: Изд-во КГУ, 2019. – 276 с.

Денисенков В. П. Основы болотоведения: Учебное пособие. С-Пб., 2000

Елина Г. А., Лопатин В. Д. Многоликие болота. — Л.: Наука, 1987. — 192 с. — (Человек и окружающая среда).

Елина Г.А. Чтобы болота не стали пустошью // Природа. - 1990. - №9. - С. 34-43.

Кац Н. Я. О типах олиготрофных сфагновых болот Европейской России. — 1928. — 60 с.

Кирпотин С.Н. Ландшафтная экология с основами управления окружающей среды. - Томск: ТГУ, 2002. - 179 с.

Марк Софер. О болотах с уважением и любовью // Наука и жизнь. — 2018. — № 7. — С. 2—12.

Маслов Б.С. Гидрология торфяных болот / Б.С. Маслов. – Изд-во: Россельхозакадемия, 2009. – 345 с.

Мир болот. Учебное пособие / Под ред. Проф. Доктора технологических наук А.М. Черняева. – Екатеринбург.- Банк культурной информации, 2001 – 176с.

Особо охраняемые природные территории Курганской области: справочник НИ Науменко, ВВ Тарасов, АВ Зырянов, АС Мочалов, НА Неумывакина, МИ Шумкова, СН Кузнецова Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Курганской области, Курганский государственный университет (2014) : 206

Сальников В.Н. Вихрь, рванувший из болот// Свет (Природа и человек) . - 1993. - № 7,8. - С. 37-38.

Свирежев Ю.М. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. - М.: Недра, 1987. - 368 с.

Трибис В. П. Слово о болотах. — Мн.: Ураджай, 1989. — 231 с.

Фриш В.А. «Окна» верховых болот // Природа. - 1993. - № 12. - С. 76-79.

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ

http://fizrast.ru/osnovy-ustoychivosti/zasolenie/izbytok-soley.html

http://mgavm.ru/facultas/fzta/kafedry/zoosanitria/library/padding/143c.htm

http://www.fadr.msu.ru/

http://www.kgau.ru/distance/ebtf_01/mahlaev/geohimiya-bad/03_05.html

https://kikonline.ru/2020/07/27/ne-dumaj-o-bolotah-svysoka/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Болото

Просмотров работы: 16