Реферат

на тему:

«Основні властивості води як середовища»

Виконала

студентка 52 В групи

природничого факультету

Мельник Яна Анатоліївна

Житомир-2012

Водні умови створюють своєрідне середовище існування організмів, що відрізняється від наземного перш за все густиною та в'язкістю. Щільність води приблизно в 800 разів, а в'язкість приблизно в 55 разів вища, ніж у повітря.

Щільність, або густина - це відношення маси речовини до її об'єму. Щільність прісної води при 40˚С і нормальному атмосферному тиску дорівнює 1г/см3. Щільність морської води змінюється в межах від майже 1 для опрісненої води на поверхні і приблизно до 1, 076 г/см3 для води на великій глибині. Щільність морської води залежить від трьох параметрів: температури, солоності і тиску. Щільність морської води при зростанні тиску зменшується приблизно на 45-104 г/см3 при зростанні глибини приблизно на кожні 1000 м. При зростанні солоності щільність морської води зростає.

В'язкість води - це властивість рідини, що обумовлює виникнення сил внутрішнього тертя при її русі, котрий супроводжується взаємним переміщенням суміжних шарів рідини. В'язкість води є фактором, що здійснює передачу руху від шарів рідини, що переміщуються з більшою швидкістю, до шарів з меншою швидкістю. При цьому шари, що мають більшу швидкість, витримують гальмування з боку шарів, що рухаються з меншою швидкістю.

Разом з щільністю і в'язкістю найважливішими фізико-хімічними властивостями водного середовища є: постійні переміщення водних мас в просторі, що сприяють збереженню фізичних і хімічних характеристик; температурна стратифікація, тобто зміна температури по глибині водного об'єкта; періодичні зміни температури; прозорість води, яка визначає світловий режим під її поверхнею. Від прозорості залежить фотосинтез зелених і пурпурових водоростей, фітопланктону, вищих рослин.

Газовий склад. Як і в атмосфері важливу роль відіграє газовий склад водного середовища. У водних місцепроживаннях кількість кисню, вуглекислого газу та інших атмосферних газів, розчинених у воді і тому доступних організмам, сильно варіює. У водоймах з високим вмістом органічних речовин кисень є лімітуючим чинником першорядної важливості.

Вміст кисню в поверхневому шарі води залежить, головним чином, від обміну газом між повітрям і водою. Розчинність газу зменшується при підвищенні температури та збільшенні солоності води. Однак на великій глибині, де відсутній контакт з атмосферою, цей обмін залежить від витрати кисню на біологічні процеси і поповнення його запасів при змішуванні з водою, багатшою киснем. Як правило, в гідросфері відсутній рівномірний розподіл кисню. Зональність розподілу, головним чином, обумовлена обмеженими швидкостями змішування та дифузії кисню, які у свою чергу залежать від різниці температур, щільності, вмісту солі і розчиненого кисню, а також від швидкості та напрямку руху суміші щодо навколишньої маси води. Швидкість дифузії розчиненого кисню в масу води, бідну на кисень, є, таким чином, досить невизначеною змінною величиною, зменшується в часі залежно від різниці у вмісті кисню в двох сусідніх областях, і тому є локальною характеристикою.

Кожного разу, коли споживання кисню перевищує відновлення його запасів, виникає більш-менш стійкий стан виснаження, що проявляє помітний вплив на існування живих організмів у суміші води і відходів, збідненої киснем. Масштаби цього впливу залежать від відносних швидкостей споживання і відновлення кисню, руху води і можуть бути повністю визначені тільки після завданого збитку.

Коли концентрація розчиненого кисню знижується дуже сильно, деякі види бактерій починають отримувати необхідний їм кисень за рахунок відновлення сульфат-іона. У цьому випадку водна маса розглядається як безкиснева система. Для системи стають характерними зовсім інші хімічні процеси, ніж для звичайної води, що містить кисень; так, наприклад, домінуючу роль у процесі продукції органічної речовини в екосистемі буде відігравати бактеріальний фотосинтез.

Система діоксид вуглецю - карбонат є однією з найбільш складних і важливих для гідросфери. Вона бере участь в обміні між повітрям і поверхневими шарами води, впливає на хімію водної системи, біологічну структуру організмів і відкладення осаду, що містить вуглець. Від цієї системи залежить рН середовища, що безпосередньо впливає на деякі хімічні рівноваги в даній локальній системі, особливо у відношенні іонів, які утворюють комплекси. Вона безпосередньо впливає на біологічний цикл організмів, в яких вуглець використовується в процесах розвитку, загибелі та розкладання.

Високий вміст СО₂ є лімітуючим фактором для тварин, так як він супроводжується низьким вмістом кисню. Наприклад, при занадто високому вмісті вільного вуглекислого газу у воді гине багато риби.

Тепловий режим. Для водного середовища характерний менший прихід тепла, тому що значна частина його відбивається, і не менш значна частина витрачається на випаровування. Узгоджуючи з динамікою наземних температур, температура води характеризується меншими коливаннями добових і сезонних температур. Більш того, водойми істотно вирівнюють хід температур в атмосфері прибережних районів. При відсутності льодового панцира моря в холодну пору року надають отепляючу дію на прилеглі території суші, влітку - охолоджувальну та зволожуючу.

Діапазон значень температури води в Світовому океані становить 38 ° (від -2 до +36 ° С), у прісних водоймах - 26 ° (від -0,9 до +25 ° С). З глибиною температура води різко падає. До 50 м спостерігаються добові коливання температури, до 400 - сезонні, глибше вона стає постійною, опускаючись до +1-3°С (у Заполяр'ї близька до 0 ° С). Оскільки температурний режим у водоймах порівняно стабільний, їх мешканцям властива стенотермність. Незначні коливання температури в ту чи іншу сторону супроводжується суттєвими змінами у водних екосистемах.

У зв'язку з різним ступенем прогрівання верхніх і нижніх шарів протягом року, приливами і відливами, течіями, штормами відбувається постійне перемішування водних шарів. Роль перемішування води для водних мешканців (гідробіонтів) виключно велика, тому що при цьому вирівнюється розподіл кисню і поживних речовин усередині водойм, забезпечуючи обмінні процеси між організмами і середовищем.

У стоячих водоймах (озерах) помірних широт навесні і восени має місце вертикальне перемішування, і в ці сезони температура в усій водоймі стає однорідною, тобто настає гомотермія. Влітку і взимку в результаті різкого посилення прогрівання або охолодження верхніх шарів перемішування води припиняється. Це явище називається температурною дихотомією, а період тимчасового застою - стагнацією (річною або зимовою). Влітку більш легкі теплі шари залишаються на поверхні, розташовуючись над важкими холодними. Взимку, навпаки, в придонному шарі більш тепла вода, так як безпосередньо під льодом температура поверхневих вод менше +4 ° С і вони в силу фізико-хімічних властивостей води стають більш легкими, ніж вода з температурою вище +4 ° С.

Світловий режим. Інтенсивність світла у воді сильно ослаблена через його відображення поверхнею і поглинання самою водою. Це сильно позначається на розвитку фотосинтезуючих рослин. Чим менше прозорість води, тим сильніше поглинається світло. Прозорість води лімітується мінеральними суспензіями, планктоном. Зменшується вона при бурхливому розвитку дрібних організмів влітку, а в помірних і північних широтах - ще й взимку, після встановлення льодового покриву і укриття його зверху снігом.

Кислотність (концентрація (активність) іонів водню) – тісно пов'язана з карбонатною системою. Характеризується величиною рН. Величина рН змінюється в діапазоні 0-14; при рН = 7 середовище нейтральне, при рН<7 - кисле, при рН> 7 - лужне. Якщо кислотність не наближається до крайніх значень, то угрупування здатні компенсувати зміни цього фактора - толерантність до діапазону рН вельми значна. Кислотність може служити індикатором швидкості загального метаболізму угрупування. У водах з низьким рН міститься мало біогенних елементів, тому продуктивність тут украй мала.

Солоність (вміст карбонатів, сульфатів, хлоридів і т.д.) – є ще одним значущим абіотичних чинником у водних об'єктах. У прісних водах солей мало, причому близько 80% становлять карбонати. Утримання ж мінеральних речовин у світовому океані складає в середньому 35 г / л. Організми відкритого океану зазвичай стеногалінни, тоді як організми прибережних солонуватих вод у загальному еврігалінни. Концентрація солей в рідинах тіла і тканинах більшості морських організмів ізотонічна концентрації солей в морській воді, так що тут не виникає проблем з осморегуляцією.

Перебіг не тільки сильно впливає на концентрацію газів і поживних речовин, але і прямо діє як фактор, що лімітує. Багато річкових рослин і тварин морфологічно і фізіологічно особливим чином пристосовані до збереження свого становища в потоці: у них є цілком певні межі толерантності до чинника течії.

Гідростатичний тиск в океані має велике значення. З зануренням у воду на 10 м тиск зростає на 1 атмосферу. У найглибшій частині океану тиск сягає 1000 атмосфер. Багато тварин здатні переносити різкі коливання тиску, особливо, якщо у них в тілі немає вільного повітря. В іншому випадку можливий розвиток газової емболії. Високі тиски, характерні для великих глибин, як правило, пригнічують процеси життєдіяльності.

Дата добавления: 2015-10-21