XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

ВВЕДЕНИЕ

В природе чистый кальций практически не встречается, но входит в состав различных соединений. Например, гипс, флюорит или известняк. В основном кальций попадает в природные воды при вымывании его из силикатов разных горных и осадочных пород, а также со стоками промышленных и сельскохозяйственных предприятий. С помощью дождевых потоков и талых вод, кальций попадает в почву пойменных территорий.

Большое количество содержащегося в воде кальция – один из признаков жёсткости воды. Несмотря на его пользу и даже необходимость для работы нашего организма, перенасыщение воды кальцием ухудшает её вкус и может вызвать проблемы со здоровьем. Более того, этот элемент – одна из самых распространенных причин засорения труб и поломки техники.

Объект исследования: пойменные леса с пресной водой;

Предмет исследования: круговорот кальция в прибрежных лесах озёр;

Цель работы: дать характеристику круговорота кальция в пойменный лесных сообществах, с пресной водой.

Задачи исследования:

- изучить круговорот кальция и его значения;

- изучить роль кальция в природе и жизни человека;

- изучить методики выявления кальция в воде;

- изучить взаимосвязь круговорота кальция и устойчивости лесного сообщества.

Теоретическая значимость моей работы заключается в том, что результаты исследования могут быть использованы в практической работе для определения кальция в пойменных лесных сообществах, с пресной водой.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования результатов данной работы для оценки содержания кальция в пойменных лесных сообществах, с пресной водой.

Общие сведения о работе: работа состоит из введения, 3х глав, выводов, заключения и списка используемых источников.

ГЛАВА I. Круговорот кальция и его значения

Роль кальция в природе и жизни человека

Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. Значительное количество кальция входит в состав живых организмов. Так, гидроксиапатит Ca₅(PO₄)₃OH— основа костной ткани позвоночных, в том числе и человека; из карбоната кальция CaCO₃ состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. В живых тканях человека и животных 1,4—2 % Ca (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг содержание кальция — около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества костной ткани).

Кальций - необходимая составная часть протоплазмы. Одна из важных функций кальция в растении - нейтрализация образующихся в тканях в процессе обмена веществ органических кислот, в частности щавелевой кислоты. Кальций влияет на обмен углеводов и белковых веществ, а также на обеспечение нормальных условий развития корневой системы растений. Потребность в кальции проявляется в самые ранние сроки развития растений: отсутствие кальция подавляет мобилизацию запасных питательных веществ (крахмала, белков) и превращение их в более простые соединения, которые используются проростками, что может привести к гибели растения.

Характеристики круговорота кальция

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Этот круговорот в системе «магматические породы – осадочные породы – метаморфические породы (преобразование температурой и давлением) – магматические породы» происходит за счёт глубинных (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов, происходящих, соответственно в глубинах Земли и на её поверхности.

Но большой круговорот – это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности океана (на это тратится 50 % солнечной энергии), частью переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, а часть осадков выпадает на ту же самую водную поверхность океана. В круговороте участвует более 500 тыс. км3 воды. Играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учётом транспирации воды растениями и поглощения её в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн. лет.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический) совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его – в образовании живого вещества из неорганического в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы – главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на Земле, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ [5].

ГЛАВА II. Характеристика пойменного леса

ПОЙМЕННЫЕ ЛЕСА - леса, произрастающие во временно затопляемых, речных долинах. Лесистость пойм уменьшается от лесной зоны к степной. Это обусловлено природными факторами, а также повышением в таком направлении интенсивности расчистки пойменных земель под с/х. и др. угодья. Вдоль рек пойменные леса заходят в районы тундры, степи и полупустыни, где являются главным источником древесины.

Породный состав пойменных лесов зависит от приспособленности к пойменным условиям и конкурентных взаимоотношений древесных и кустарниковых пород; режима затопления, химического состава воды, мощности и гранулометрического состава наносов; от характера антропогенных воздействий на леса и ведения хозяйства в них и др. С повышением участков поймы над средним многолетним уровнем реки в летнюю межень в составе пойменных лесов возрастает участие древесных и кустарниковых пород, которые менее устойчивы к затоплению, погребению аллювиальными отложениями, подтоплению почвенно-грунтовыми водами и т. п.

На самых пониженных участках поймы, расположенных в условиях длительного (более 60 сут) проточного или застойного затопления вдоль русел рек и протоков, по берегам озёр и стариц произрастают различные виды ивы — трёхтычинковая, русская, пятитычинковая, белая и др. На плодородных избыточно увлажнённых почвах распространена ольха чёрная, которая формирует насаждения I—III классов бонитета.

Пойменные леса относят к лесам I группы. Они выполняют аккумулятивную, противоэрозионную, климатопреобразующую и мн. др. полезные функции, защищают с/х. угодья в пойме от заноса песком и повышают их продуктивность, создают и стабилизируют благоприятные условия для водопользования, водопотребления, обитания промысловых рыб и зверей, отдыха людей. Режим лесного хозяйства в пойменных лесах направлен на повышение их защитной роли и продуктивности насаждений.

2.1. метод определения содержания кальция в воде

Принцип метода. Метод основан на образовании прочного, хорошо растворимого в воде комплексного соединения ионов кальция с трилоном Б в достаточно щелочной среде (при рН>12). При таком значении pH ионы магния не мешают определению ионов кальция.

ГЛАВА III. Взаимосвязь круговорота кальция и устойчивости лесного сообщества

Кальций же является главным компонентом золы стволов хвойных (до 40—60% CaO) и лиственных (до 50—75% CaO). Вместе со стволами, крупными ветвями и крупными корнями древесные растения изымают из почвы очень большие массы кальция, калия, магния, фосфора и серы. В золе листьев дуба, клена, липы содержание кальция также очень велико (до 50% CaO).

Общее содержание в растениях золы и окислов кальция, магния тем меньше, чем сильнее выщелочены и оподзолены почвы. На зольном составе листьев и хвои также сказываются засоленность, солонцеватость почв.

Химический состав корней древесных сильно отличается от химического состава листьев и хвои. Корни в сравнении с листьями и хвоей обогащены глиноземом, который после CaO занимает второе место в составе золы. Постепенное увеличение темпов годичного прироста биомассы в лесу достигает, по Н.П. Ремезову, наивысшей точки в возрасте 30—50 лет. В эти периоды лесная растительность преимущественно связывает минеральные вещества, возвращая ежегодно с опадом около половины потребляемой массы. Затем темпы прироста сокращаются и древесные растения возвращают в почву с опадом до 90% поглощаемых минеральных веществ. К этому периоду увеличивается самоизреживание и возврат почве накопленных ранее компонентов. К зрелости в дереве накапливаются большие количества кальция и других элементов.

Задерживаются надолго в стволах и корнях деревьев частично кальций, азот, калий, фосфор, алюминий, сера. В то же время, преимущественно возвращаются на поверхность почв с опадом кремний, кальций, азот.

Таким образом, в хвойных лесах в биологическом круговороте находится около 100—310 кг/га зольных веществ ежегодно.

Состав минеральных веществ, вовлекаемых лиственными и хвойными породами в биологический круговорот и возвращаемых почве, различен.

Если хвойные дают в опаде ежегодно около 8—30 кг/га кальция, то лиственные в опаде соответственно дают 25—105 кг/га кальция.

Глубокое различие в почвообразующем эффекте хвойных и лиственных насаждений связано именно с крайне низким содержанием соединений кальция в хвое по сравнению с листьями. Так, Н.П. Ремезов и его сотрудники показали, что в хвое содержание CaO в среднем колеблется в пределах 27—35% от содержания золы, в то время как в листве широколиственных пород содержание CaO достигает 40—60% от золы.

Опыты и полевые наблюдения зарубежных и советских исследователей с радиоактивными изотопами показали, что минеральные соединения (биофилы), поглощенные растениями за время, исчисляемое днями, многократно поступают из растений в почвы и поглощаются вновь корнями растений [8].

Заключение

Итак, изучив задачи исследования, мы поняли, что кальций начинает свой геологический путь из литосферы. Далее он попадает в почву. Из почвы с помощью вымывания и выветривания осадочных пород в водоемы. Тем самым, большая часть содержится в воде, а точнее в стоячей воде, например, озеро.

Так же, изучив роль кальция в природе и жизни человека, можно сказать, что кальций необходимая составная часть в организме человека. Также в природе, растения нуждаются в кальции для полноценного развития.

Изучив методику определения кальция в воде, для более точного определения подходит лабораторное исследование – титрование трилоном Б с использованием индикатора Мураксид. После получения результатов титрования, все нужно рассчитать с помощью формулы и получаются данные, которые показывают количественное содержание кальция в воде.

Взаимосвязь круговорота кальция в лесном сообществе, в том, что кальций в большем количестве содержится в листьях, хвое. И когда, листья опадают, перегнивают, то кальций попадает в почву с помощью осадков, либо талых вод, следовательно, корни деревьев поглощают и накапливают в себе все элементы, в частности кальций.

Список используемых источников

https://voda.kr-company.ru/analiz/issleduemye-pokazateli/kal_cij (дата обращения: 24.12.2021).

https://portal.tpu.ru/SHARED/t/TRETYAKOV/Ucheb_rabota/mips/Tab2/Calcium.pdf (дата обращения: 06.12.2021)

http://racechrono.ru/osnovy-ucheniya-o-pochvah/5754-krugovorot-mineralnyh-veschestv-v-lesnyh-biocenozah.html (дата обращения: 12.12.2021)

https://revolution.allbest.ru/agriculture/00421988_0.html (дата обращения: 22.12.2021)

Код для цитирования: Скопировать