Почва важнейшая часть атмосферы

ГЛАВА VIII ПОЧВА И АТМОСФЕРА

Вопросы влияния почвы на состав и динамику атмосферы пока разработаны слабо. Но такая проблема объективно су­ществует, и можно привести немало примеров зависимости воз­душной оболочки от жизни педосферы Земли.

Среди конкретных форм воздействия почвы на атмосферу можно прежде всего назвать поглощение и отражение почвой солнечной радиации (схема II). От этих процессов во многом зависит конкретная динамика тепла и влаги в прилегающих слоях атмосферы.

Известно, что почвы в различных зонах и в разное время го­да обладают неодинаковой отражательной способностью, что оказывается важным фактором их энергетического баланса. В связи с широкой распашкой территорий существенно возрос­ло взаимодействие солнечной радиации с поверхностью обна­женных почв. Исследования по данному вопросу свидетельст­вуют о том, что поглощение и отражение солнечных лучей поч­вой по сравнению с материнскими породами отличается. Важ­ным обстоятельством оказывается то, что почвообразование меняет отражательную способность породы. Так, исходные бу­рые суглинки отражают около 18—19% солнечной радиации,

Баланс энергии в сигтгмг ззмія—атмосфера (Вудвелл, 1Э72)

а свежевспаханные черноземы на тех же породах отражают лишь 5—7%. Распаханные подзолы отражают до 30%, солон­чаки — до 35% (Щербаков, 1979).

Таким образом, по сравнению с четвертичными отложениями отражательная способность почвенного покрова может оказать­ся более дифференцированной, поскольку она определяется не только почвообразующими породами, но и конкретными свой­ствами почв, зависящими от их генетических особенностей.

Другая важная функция почвы — участие ее в формирова­нии и регулировании влагооборота [5] атмосферы. Эта функция за­ключается в том, что благодаря задержанию с помощью почвы на поверхности суши выпадающих атмосферных осадков оказы­вается возможным испарение значительной их части и повтор­ное выпадение.

Многократный влагооборот водяного пара долгое время счи­тался решающим фактором обеспечения суши влагой. В пяти­десятых годах было показано, что его вклад заметно меньше, чем полагали ранее. Так, по данным М. И. Будыко (1977), на европейской части СССР осадки, выпадающие за счет исполь­зования пара местного испарения, составляют около 12%. Ос­новной же влагоперенос идет за счет испарения с поверхности океана.

Однако местный влагооборот оказывает сильное влияние на относительную влажность воздуха, которая в значительной мере определяет общее количество осадков. Так, при относительной влажности ниже 40% осадки незначительны, но они быстро возрастают при увеличении ее до 50—55% и более (Будыко, 1977). Кроме того, значение осадков местного испарения велико и потому, что они могут предотвращать губительное действие засух или существенно ослаблять их отрицательное влияние.

Роль почв в формировании влагооборота в целом достаточно велика. Почва не только способствует увеличению общего коли­чества водяного пара, поступающего в атмосферу, но и посред­ством местного круговорота выравнивает процесс водообеспе- чения ландшафтов. Это имеет немаловажное значение, так как влагоперенос с океана на сушу подвержен частым перебоям и резким колебаниям. В то же время на земле имеется много не­устойчивых экосистем, существование которых тесно зависит от особенностей микроклимата в почвенно-растительном ярусе. Примером могут служить реликтовые леса в засушливых райо­нах, которые после вырубки не возобновляются.

Интенсивное использование почвенного покрова, однако, на­рушает веками сложившийся вклад почвенного звена в общий круговорот влаги в атмосфере. Уничтожение лесов на огромных пространствах и широкая распашка земель, активизировавшая поверхностный сток, привели к общему снижению влагозадер- жания на суше и уменьшению буферной водорегулирующей спо­собности почвенного покрова Земли, что явилось одной из при­чин аридизации многих участков суши, и учащения резких ко­лебаний климата (Ковда, Розанов, Ковда, 1978; Ковда, 1984). Возросла частота экстремальных явлений в воздушной оболоч­ке: засух и сопутствующих им пыльных бурь, ливней и навод­нений, резких понижений температур в зимний период и т. д.

Наличие признаков снижения сбалансированности сущест­вующих климатических условий не может не вызывать заслу­женной тревоги, так как все большее число ученых склоняются к мысли, что существовавшие ранее представления об однознач­ности и высокой устойчивости современного климата не отве­чают действительности. Так, М. И. Будыко (1977) предполагает, что современный климат не является единственно возможным при существующих внешних климатообразующих факторах. При имеющейся в настоящее время величине притока тепла к внешней границе атмосферы возможно существование устойчи­вого полного оледенения планеты («белой Земли») с очень низкими температурами на всех широтах. Он обращает внима­ние на то, что распространение снежного и ледового покрова на всю Землю может произойти уже при снижении солнечной постоянной на 4%. При увеличении солнечной постоянной на 2% будет происходить отступание ледового покрова.

Вывод о большой чувствительности современного климата заставляет обращать самое пристальное внимание на все при­чины возможного нарушения сложившейся климатической об­становки, ибо когда та или иная система находится в неустой­чивом состоянии, то достаточно небольших воздействий, чтобы вызвать изменения, направление которых трудно заранее пред­угадать. Поэтому анализ «климатообразующей» роли почв яв­ляется важной составной частью исследований всей системы факторов, формирующих современный климат Земли.

Источник

Урок по теме «Современное состояние природной среды. Атмосфера и почва как составные части биосферы»

Разделы: Экология

Цели занятия:

Обучающие:

1. составить грамотное экологическое представление о современном состоянии природной среды;
2. ознакомить обучающихся с составом почвы, ее загрязнениями на примере почвы р.п. Умет;
3. ознакомить обучающихся с видами и состоянием атмосферных осадков в р.п. Умет;
4. выяснить влияние загрязнений на состояние зеленых растений.

Воспитательные: Полученные знания на занятии:

1. превратить в систему убеждений о современном состоянии природной среды;
2. дать понятия о мониторинге как системе оценки и прогноза за состоянием окружающей среды;
3. формировать грамотное отношение к охране почвы и атмосферы как компонентам биосферы.

Развивающие:

1. развивать общие экологические понятия (природная среда, биосфера, загрязнения атмосферы, загрязнения почвы, мониторинг);
2. развивать интеллектуальные способности, мышление и речь обучающихся;
3. развивать практические навыки работы с лабораторным оборудованием по определенным методикам.

Задачи:

• дать оценку современного состояния природной среды;
• изучить основные характеристики почвы, используя практические методы экологического мониторинга на примере почвы р.п. Умёт;
• рассмотреть современное состояние атмосферы;
• проанализировать состояние атмосферных осадков в р.п. Умет;
• сделать выводы по результатам экологического мониторинга почвы и атмосферы.

Форма организации учебной деятельности: диспут с элементами практической работы и презентациями по данной теме.

Тип занятия: комбинированный;

Методы: словесный, беседа, практический,

Оборудование: пробы почвы поселка, индикаторная бумага, 10% раствор KCl, мерные цилиндры, раствор кислоты, наборы лабораторного оборудования, компьютер, экран, проектор, презентации.

План занятия

1. Современное состояние природной среды
2. Атмосфера – внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы
3. Почва – важная составная часть биосферы. Загрязнение почвы

Ход занятия

Ι. Организационный момент.

• Взаимные приветствия педагога и учащихся;
• Проверка отсутствующих;
• Проверка подготовленности учащихся к занятию;
• Организация внимания и внутренней готовности учащихся

II. Проведение занятия. Презентация 1

Современное состояние природной среды

Учитель. Рассмотрим некоторые черты современного состояния природной среды. Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом огромных масс вещества и энергии. Рост населения, развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов, привело к эрозии почвенного слоя. Истреблены десятки видов животных. Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Ученик. Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата.

Ученик. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля, привело к заметным изменениям климата, к нарушению равновесных связей в биосфере. Итогом нарушения прозрачности атмосферы и теплового баланса является возникновение «парникового эффекта», то есть увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные нарушения климата, затопление прибрежных низменностей. Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих окись углерода, окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

Загрязнение природной среды

Учитель. Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или грандиозными природными явлениями, характеризуют термином загрязненность. Загрязненность — это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, процессы, которые в данном месте появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПД К) его в природной среде.

Учитель. Мониторингом называется система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей природной среды. Специальные службы мониторинга окружающей среды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. По оценкам специалистов разведанные запасы нефти будут исчерпаны через 30 лет, газа — через 50 лет, угля — через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами, и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера. Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.

На занятиях элективного курса, а также на заседаниях научного общества мы рассматриваем основные экологические проблемы, вносим посильный вклад в их изучение, приходим к определенным выводам.

Атмосфера – внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы

Ученик. Масса атмосферы нашей планеты ничтожна — всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности планеты, защищает ее от вредных космических и ультрафиолетовых излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них — на режим рек, почвенно-растительный покров и процессы рельефообразования.

Каждый год в атмосферу Земли поступает более 20 млрд. тонн углекислого газа и более 700 млн. тонн других газообразных соединений и твердых частиц. В настоящее время атмосфера Земли сильно загрязнена, и в этом загрязнении таится много опасностей. Поэтому необходимо изучать проблему очистки воздуха, разрабатывать и проводить мероприятия по охране атмосферы, такие как строительство разного рода очистных сооружений – фильтров, строительство заводов, работающих по замкнутому циклу, выпуск автомобилей, работающих на водородном топливе. Огромная роль в очистке воздуха принадлежит зеленым насаждениям.

Учитель. Приведем некоторые данные по Тамбовской области. Тамбовский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ответственен за государственную систему наблюдений и контроля за загрязнением атмосферного воздуха, создание банка данных по этому вопросу. Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха, эксплуатацией пыли — газоочистного оборудования, нормирование предельно-допустимых выбросов загрязняющих веществ, выдача разрешений на выбросы в атмосферу осуществляется Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Тамбовской области.

Среди отраслей экономики ведущими загрязнителями воздушного бассейна являются: транспорт и связь, энергетика, машиностроение, промышленность строительных материалов, химическая и нефтехимическая промышленность. Наибольший объем выбросов приходится на автомобильный транспорт (142 тыс. тонн в год), который оказывает основное влияние на загрязнение атмосферы городов. Токсичные вещества, поступающие в организм человека из атмосферного воздуха, действуют как на органы дыхания, так и на другие системы организма: кровь и кроветворные органы, сердечно-сосудистую систему, центральную нервную и мышечную системы, способствуют развитию врожденных аномалий, онкологических заболеваний.Воздух – главное условие нашего жизнеобеспечения. За сутки человек использует для дыхания около 10м 3 воздуха, а примерно за 10 лет весь воздушный океан планеты проходит через живые земные организмы — растительные и животные, включая человека.

Необходимо иметь современное представление об атмосфере, внести определенный вклад в улучшение состояния воздушной среды. Проблема состоит в том, что отсутствуют данные о состоянии атмосферных осадков в р. п. Умет. С экологической стороны вопрос не изучен, и проблема мониторинга воздушной среды является новой.

Исследование атмосферных осадков в р.п. Умет и их результаты

В районе нет промышленных предприятий. Общий объем сброса вредных веществ в воздушный бассейн района составил в среднем 0,009 тыс. тонн в год. Данные приведены на основании Статистических сборников: «Состояние окружающей среды и мероприятия по ее охране в Тамбовской области». Основными источниками загрязнения воздушного бассейна являются котельные, автомобильный транспорт, склады минеральных удобрений. Во всех хозяйствах района имеется ряд локальных котельных средней производительностью 0,5 – 1 Ккал / час. Район обслуживается железнодорожным и автомобильным транспортом. Наиболее освоена в транспортном отношении центральная часть района. Автомобильный парк с каждым годом растет, и растет количество выбросов вредных веществ в атмосферу, а также возрастает шумовое загрязнение. Полной картины загрязнения атмосферного воздуха в районе нет. Предоставим слово Черновой Юлии по работе «Мониторинг атмосферных осадков р.п. Умет». Презентация 2; Буклет

Слово предоставляется Исаченковой Елене для предоставления данных по подсчету автомобилей по ближайшей автостраде и количеству химических соединений, выбрасываемых ими. Презентация 3

Выводы:

С состоянием атмосферы связаны показатели заболеваемости населения, особенно детского. В Кирсанове, Тамбове и Уметском районе наиболее высокая заболеваемость бронхиальной астмой. В связи с этим проблемы изучения состояния атмосферы является очень важной на данный момент.

Изучение атмосферных осадков р.п. Умет было необходимым элементом работы научного общества учащихся Уметской СОШ. Исследовательская работа проводилась в течение года. Данные этой работы важны, их регулярно используют в кружковой работе и на уроках химии, биологии, географии, т.к. они способствуют расширению кругозора, решению экологических проблем родного края и выработке активной жизненной позиции в области охраны природы родного края.

В рамках празднования 70-летия Тамбовской области администрацией области проводилась акция «Аллея области». Ее цель не только озеленение и благоустройство населенных пунктов, но и важный воспитательный момент, чтобы каждый житель осознал, что красота и чистота его двора, улицы поселка зависит от общих усилий. В нашем районе предприняты конкретные шаги по реализации поставленной задачи. Было определено место аллеи: это участок улицы Первомайская. Вдоль тротуара, по четной стороне, высажены каштаны, по нечетной — липы.

Почва – важная составная часть биосферы. Загрязнение почвы

Ученик. Почва – поверхностный слой земной коры, несущий на себе растительный покров суши земного шара и обладающий плодородием. Образование почвы и развитие растительного покрова неразрывно связаны между собой и взаимно обусловлены. С естественно – исторической точки зрения, выдвинутой В.В. Докучаевым, «почва – самостоятельное природное тело, образующееся из поверхностных («древних») слоев разнообразных горных пород под совместным влиянием воды, воздуха и различных организмов (живых и мертвых)».

В почве обитает великое множество различных живых организмов, Они играют огромную роль в формировании почв. Растения поглощают из почвы необходимые минеральные вещества, но после смерти растительных организмов, изъятые элементы возвращаются в почву.

Характерным свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность производить урожай. Благодаря плодородию, почва служит основным средством сельскохозяйственного производства и всеобщим предметом человеческого труда.

Особенности почв поселка

Ученик. Особое внимание обратим на изучение почв поселка, нашей малой родины. На территории поселка сформировались слабовыщелочные черноземы. Чтобы выяснить строение данных почв, обследовали почвенный срез в яме глубиной 200см, выкопанной для зимнего хранения картофеля. Увидели, что в почве выделяются 3 основных горизонта. Хорошо заметен верхний гумусный горизонт. Он густо пронизан корнями, сюда попадают отмершие наземные части растений. В этом горизонте много червей, личинок, насекомых. Именно здесь происходит накопление органических веществ, образование гумуса. Гумусный горизонт самый темный, его цвет зависит от накопившегося перегноя. Количество перегноя уменьшается сверху вниз. В обследованном нами почвенном срезе его мощность составила 58см, это свидетельствует о том, что условия для формирования почвы были достаточно благоприятными. Следующий горизонт – переходный. Это очень осветленный горизонт, т.к. из него вынесена часть органических и минеральных соединений. В нем почти нет боковых корней растений, его мощность составила- 62см. Ниже лежит горизонт вмывания. В него попадает то, что теряет верхняя часть почвы. Здесь сравнительно мало корней, зато накапливается много минеральных частиц (глины), поэтому он плотный и через него труднее просачивается вода. Этот горизонт грязно-буроватого цвета, т. к. обогащен окисями железа, кальция, алюминия, которые выносятся сюда водой с верхних слоев во время дождя и таяния снега. Мощность горизонта вымывания составила 67см. Ниже лежит слабо измененная материнская порода, из которой образовалась почва. В этом горизонте нет гумуса. Он совсем не похож на почву.

Учитель. Проведем с вами практическое занятие «Экологический мониторинг почвы р.п. Умет». Соблюдаем правила техники безопасности. Приложение 1

1. Определение кислотности почвы

Вывод: участки №2, №3 показывают слабощелочную среду, участки №1,5,7 показывают слабокислую реакцию почвенной вытяжки. Это говорит о разной степени загрязнения почвы по территории поселка Умет.

2. Исследования водной вытяжки почвы

Вывод: мы исследовали несколько участков: дорога, свалка, парк, лесополоса, огород. Везде присутствуют хлорид – ионы, практически везде – карбонат – ионы и ионы железа(II), а нитрат – ионы и ионы железа (III) отсутствуют.

Учитель. В прошлом году Пекишевой Татьяной и Тереховой Викторией была написана исследовательская работа «Почва р.п. Умет как составная часть природной экосистемы», принявшая участие в областном конкурсе учебно-исследовательских проектов «Я и Земля» имени В.И.Вернадского». Они стали победителями данного конкурса и защищали его на областной конференции. Предоставим им слово. Презентация 4

Вывод. Мы многое узнали о почве нашей местности, провели интересные опыты, исследуя почву. Почва поселка является результатом сложного взаимодействия умеренно континентального климата, растений и животных лесостепной зоны, равнинного рельефа местности. На территории нашего поселка сформировались слабовыщелочные черноземы с мощностью гумусного горизонта 58см. Почву нужно не только знать, но и активно охранять, беречь и любить ее. Каждый квадратный метр земли должен приносить человеку пользу и радость, Недаром в постановлениях президента особо подчеркивается необходимость охраны всей природы и почв. Мы будем помогать взрослым в деле охраны природы и почв. И каждый спасенный клочок земли ответит нам шелестом ветвей, чистотой воздуха, радостным чувством сделанного хорошего, полезного дела – дела, украсившего нашу жизнь!

Учитель. Ребята, на сегодняшнем занятии элективного курса мы рассмотрели с вами вопросы современного состояния природной среды, состояние атмосферы и почвы как важнейших частей биосферы, провели практическое занятие и прослушали защиту нескольких презентаций. Все данные используются на уроках и во внеурочной деятельности и внесены в Экологический паспорт школы и на сайт Уметской СОШ.

Благодарю всех за активную работу.

На дом. Подготовить сообщение по данной теме с использованием краеведческого материала.

Источник