Высокое давление какая среда обитания

Человек сталкивается с факторами повышенного давления газовой и водной среды в процессе водолазных спусков и кессонных работ, в подводных домах, при плавании с аквалангом, при лечении сжатым воздухом в камерах повышенного давления и барооперационных.

Факторы повышенного давления, влияющие на организм человека

Рассмотрим основные факторы изменения жизнедеятельности человека в условиях повышенного давления газовой и водной среды.

Величина повышенного давления (р).

Воздух имеет массу и оказывает определенное давление, называемое атмосферным, на поверхность земли. Па широте 45° на уровне моря при температуре 0°С атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст., или 1 атм. Техническая атмосфера (кгс/см2) соответствует давлению 10 м водн.ст. или 735,6 мм рт.ст. Давление сверх атмосферного называют избыточным и измеряют с помощью манометров. Сумму избыточного и атмосферного давления называют абсолютным давлением.

При плавании на глубине 20 м на человека будет действовать избыточное давление в 2 атм или абсолютное давление в 3 атм. На каждый квадратный сантиметр нашего тела давит атмосферное давление с силой 1 кг. Так как площадь поверхности тела взрослого человека составляет в среднем 1,5-1,8 м2, то в обычных условиях на человека воздух давит с силой, равной 15-18 т, которая не ощущается организмом и является нормальным фактором окружающей среды.

Чем глубже человек погружается в воду, тем большее давление действует на его тело. На глубине 20 м избыточное давление на поверхность тела составит примерно 30-36 т. Тело взрослого человека, состоящее на 62-65% из воды, которая практически не сжимается (на каждую атмосферу объем воды в теле человека уменьшается приблизительно на 0,0004%), сравнительно легко переносит и такое давление. Однако при вертикальном положении давление воды более плотно обжимает ноги. У человека ростом 175 см величина добавочного давления на стопы по сравнению с верхней частью головы составит 0,175 кгс/см2, что приводит к нарушению кровообращения из-за сдавления поверхностных кровеносных сосудов. Поэтому с физиологической точки зрения горизонтальное положение подводного пловца считается наилучшим, так как имеется практически одинаковое обжатие всех частей тела.

Парциальное (частичное) давление газов — доля (часть) общего давления, приходящаяся на конкретный газ, входящий в газовую смесь. Парциальное давление зависит от процентного содержания газа в газовой смеси (воздух — это естественная газовая смесь, состоящая из 78,1% азота, 20,9% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа, а также водорода, гелия, неона и других индифферентных газов в очень малых количествах) и абсолютного давления, под которым находится эта смесь. Знание парциального давления того или иного газа важно потому, что физиологическое действие газа определяется не относительным процентным содержанием его в смеси, а величиной парциального давления. Например, в атмосферном воздухе содержится около 21% кислорода и парциальное давление его составляет 0,21 атм. Если человек будет дышать на поверхности смесью, в которой всего 5% кислорода, что соответствует р02 в 0,05 атм, то он мгновенно потеряет сознание и погибнет от недостатка кислорода. На глубине 30 м, где абсолютное давление равно 4 атм, человек, вдыхающий 5%-ную смесь, будет чувствовать себя хорошо, так как р02 на глубине 30 м увеличилось в 4 раза и стало равным 0,20 атм.

Источник

Водная среда обитания характеристика, особенности и факторы (Таблица)

Факторы водной среды

Характеристика

Температурный режим

Колебания воды в Мировом океане сравнительно невелики: от -2°С до +36°С. В пресных внутренних водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев воды колеблется от -0,9°С до +25°С. Исключением являются термальные источники, теплые, горячие и кипящие, температура воды в которых может достигать +100°С. Благоприятный температурный режим исключает как слишком высокие температуры, которые вызывают свертывание белков, так и слишком низкие, когда прекращается работа ферментов.

Плотность и вязкость.

Плотность воды превышает плотность воздуха в 800раз, поэтому у водных растений очень слабо или вообще не развита механическая ткань, обеспечивающая растению прочность, вследствие чего их стебли эластичны и легко изгибаются. Большинству водных растений присуща плавучесть и способность находиться в толще воды во взвешенном состоянии. Они то поднимаются к поверхности, то вновь опускаются. У многих водных животных покровы обильно смазываются слизью, уменьшающей трение при передвижении, а тело имеет обтекаемую форму. На разных глубинах животные испытывают различное давление. В среднем в водной толще на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм. Глубоководные приспособились к высокому давлению (до 1000 атм), обитатели же поверхностных слоев ему не подвержены.

Прозрачность и световой режим

К данным факторам наиболее чувствительны фотосинтезирующие растения. В мутных водоемах они обитают только в поверхностном слое, а там, где прозрачность воды более высока, они проникают на значительные глубины. Мутность воды создается огромным количеством взвешенных в ней частиц минеральных веществ (глина, ил) и мелких организмов, что ограничивает проникновение солнечных лучей. Световой режим обусловлен также закономерным убыванием света с глубиной. При этом лучи солнечного света с разной длиной волны поглощаются неодинаково: быстрее всего поглощаются красные, тогда как сине-зеленые проникают на значительные глубины. Цвет среды с глубиной меняется, постепенно переходя от зеленоватого к зеленому, затем к голубому, синему, сине-фиолетовому, сменяемому постоянным мраком. Соответственно этому с глубиной зеленые водоросли уступают место бурым и красным, пигменты которых приспособлены к улавливанию солнечных лучей с более короткими длинами волн.

Соленость водной среды

В водах Мирового океана содержатся почти все встречающиеся на Земле элементы. Масса минеральных веществ (в граммах), растворенных в 1 л воды, называется соленостью. Единицей солености является промилле (‰), что соответствует содержанию 1г минеральных веществ в 1 литре воды.

В морях, где испарение превышает осадки и сток пресных вод с материков, соленость повышена (до 40-45 %о), а там, где осадки и сток больше испарений, соленость понижена (3-5 %о), и вода становится пресной. В подземных водах с концентрацией солей свыше 270 Ко жизнь отсутствует. Средняя соленость воды близка к 35 %о, т. е. в 1 л воды содержится около 35 г растворенных солей, главным образом, хлоридов, сульфатов и карбонатов. С соленостью растворов связано явление осмоса. Осмос — односторонняя диффузия растворенных в воде веществ через клеточную полупроницаемую мембрану. Мембраны клеток легко проницаемы для воды и почти не прони-цаемы для веществ, растворенных в клеточном соке. Интересен механизм осморегуляции у пресноводных и морских рыб. Из-за разницы в осмотическом давлении вне и внутри тела в организм постоянно проникает вода, и гидробионты пресных вод вынуждены ее интенсивно удалять. В связи с этим у них хорошо выражены процессы осморегуляции. Концентрация солей в тканях морских организмов равна концентрации растворов солей в окружающей среде. Поэтому осморегуляторные функции у них не развиты в такой степени, как у пресноводных, и они не сумели заселить пресные водоемы.

Кислород

Кислород попадает в водную среду двумя путями: во-первых, поступает из атмосферы, во-вторых, образуется в результате фотосинтеза зеленых растений. Разные животные проявляют неодинаковую потребность в кислороде. Например, форель и гольян очень чувствительны к его дефициту, поэтому обитают лишь в быстро текущих, холодных и хорошо перемешиваемых водах. Плотва, ерш, карась неприхотливы в этом отношении, а личинки комаров хирономид и малощетинковые черви трубочники обитают на больших глубинах, где кислород практически отсутствует. С понижением температуры растворимость кислорода, как и других газов, увеличивается.

Углекислый газ

Углекислый газ растворяется в воде примерно в 35 раз лучше кислорода (при 0°С). В воде его почти в 700 раз больше, чем в атмосфере, откуда он поступает. Большая часть углекислоты присутствует в водной среде в виде карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. Углекислый газ обеспечивает фотосинтез водных растений и принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных.

Кислотность водной среды

Водородный показатель pH — это величина, характеризующая кислотность воды. Он определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода Сн+ в воде при 22°С, выраженный в молях на литр: pH = -lg Сн+. Значение pH воды легко определяется с помощью универсальной индикаторной бумаги. Вода бывает кислая (рН<7), нейтральная (рН=7) и щелочная (рН>7). С глубиной кислотность воды увеличивается (pH уменьшается). Большинство пресноводных рыб выдерживает кислотность со значением водородного показателя от 5 до 9. При рН<5 наблюдается массовая гибель рыб, а если pH выше 10, погибают все рыбы и многие животные.

Читайте также:  Какое давление может быть у качков

Источник

Среды обитания организмов

Среда обитания, или ареал, или экологическая ниша — огромный комплекс определенных условий (как биотических, так и абиотических), в которых постоянно проживают особи, популяция и целые виды живых существ.

Проще говоря, среда обитания (окружающая среда) — это тот сегмент природы, который окружает живые организмы и так или иначе на них воздействует, а они на него. Из окружающей среды живые существа получают всё, что им необходимо, и «делятся» с ней продуктами обмена веществ.

Термин «среда обитания» зачастую соответствует термину «ареал». Если ящерица живет в песчаной жаркой пустыне, значит, она, вероятнее всего, будет обитать везде, где есть такие пустыни. Например, круглоголовка встречается в пустынях Европы, Азии и Африки.

До появления на Земле человека вся она представляла собой естественную среду обитания множества видов животных и растений. Сейчас принято различать среду естественную и искусственную, которая создана человеком.

Четыре основные среды обитания

1. Водная среда. Организмы, живущие в ней, называются гидробионтами.

2. Наземно-воздушная среда. Населена аэробионтами.

3. Почвенная среда. В ней проживают эдафобионты, или же геобионты.

4. Среда, образуемая непосредственно самими организмами — организменная среда. В ней, в свою очередь, обитают эндобионты (симбионты и паразиты).

Теперь рассмотрим подробнее характерные черты перечисленных сред обитания.

Водная среда и ее особенности

1. Высокая плотность (наивысшая плотность в Мертвом море, а вообще плотность воды зависит от разных факторов, например, химического состава, температуры, солености).

2. Хорошая теплопроводность.

3. Небольшие температурные колебания (кстати, самым теплым морем считается Красное, в нем вода прогревается до +30 градусов и не остывает ниже +19).

4. Невысокое содержание кислорода.

5. Низкий уровень освещенности (солнечные лучи проникают на глубину примерно 200 метров, при этом быстрее всего «теряются» красная и желтая части спектра, а синяя достигает большей глубины).

Читайте также:  Какая будет температура и давление если газу сообщить количество теплоты

6. Высокое давление (самое высокое давление, конечно, у дна Марианской впадины — оно почти в 1100 раз выше нормального; однако и при таком давлении там живут фораминиферы).

7. Определенный солевой состав (больше всего в морской соли хлоридов, натрия, сульфатов и магния).

Водная среда, как известно, стала колыбелью жизни на молодой планете. И сегодня она чрезвычайно густо населена, от высокогорных озер до дна океана с его вечной темнотой и холодом. В водной среде постоянно обитают несколько групп организмов.

1. Планктон — держится около поверхности, на глубине до 50 метров, словно бы парит в воде и не способен противостоять течениям. Состоит из фитопланктона (цианобактерии, одноклеточные водоросли) и зоопланктона (криль — разнообразные мелкие рачки).

2. Нектон — активно передвигающиеся, зачастую на огромные расстояния, организмы (рыбы и морские млекопитающие).

3. Бентос — большое сообщество организмов, обитающих на дне водоемов (черви, кораллы, моллюски, губки и пр.).

Наземно-воздушная среда и ее особенности

1. Низкая плотность (зависит она от давления, влажности и температуры).

2. Плохая теплопроводность.

3. Большие температурные колебания (самые высокие показатели, +54-57 градусов, фиксировались в Мексике, американской Калифорнии, Ираке и Кувейте, а самая низкая температура, около -90, конечно, в Антарктиде).

4. Значительное содержание кислорода (21 процент).

5. Относительно стабильное давление.

6. Нехватка воды в засушливых регионах.

7. Сильные ветра, различные погодные катаклизмы.

Почвенная среда и ее особенности

1. Отсутствие света и резких колебаний температуры (даже если на поверхности почвы мороз, животные, зимующие на разных глубинах, а также корни растений не замерзают; правда, в зоне вечной мерзлоты прогревается только верхний слой почвы, а глубже лежит лед).

2. Относительно высокие давление и плотность.

3. Безостановочное поступление органических веществ.

4. Гумус — органическая темная часть почвы, образованная в результате распада растительных и животных остатков. Он содержит основные элементы питания растений, которые поглощаются растениями под воздействием микроорганизмов.

Организменная среда и ее особенности

1. Бесконечные запасы пищи.

2. Защита от внешних воздействий (правда, это не касается эктопаразитов — клещей, власоедов, вшей, блох — которые живут на поверхности кожи или в ее верхнем слое).

3. Отсутствие изменений условий среды.

4. Минус — необходимость вести борьбу с иммунными клетками и веществами хозяина.

Источник

2.

Жизненные среды

В пределах биосферы можно выделить четыре основные среды обитания. Это водная среда, наземно-воздушная среда, почва и среда, образуемая самими живыми организмами.

Водная среда

Вода служит средой обитания для многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому, как бы ни были разнообразны водные организмы, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде. Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.

Гидробионты (обитатели водной среды) обитают как в пресной, так и в солёной воде и по месту обитания делятся на (3) группы:

  • планктон — организмы, живущие на поверхности водоёмов и пассивно передвигающиеся за счёт движения воды;
  • нектон — активно передвигающиеся в толще воды;
  • бентос — организмы, обитающие на дне водоёмов или зарывающиеся в ил.

В толще воды постоянно парит множество мелких растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность к парению обеспечивается не только физическими свойствами воды, обладающей выталкивающей силой, но и специальными приспособлениями самих организмов, например многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими поверхность их тела и, следовательно, повышающими трение об окружающую жидкость.

Плотность тела таких животных, как медузы, очень близка к плотности воды.

Удерживаться в толще воды помогает им к тому же характерная форма тела, напоминающая парашют.

У активных пловцов (рыб, дельфинов, тюленей и др.) веретенообразная форма тела, а конечности — в виде ласт.

Их передвижение в водной среде облегчается, кроме того, благодаря особому строению внешних покровов, выделяющих специальную смазку — слизь, снижающую трение о воду.

Вода обладает очень высокой теплоёмкостью, т. е. свойством накапливать и удерживать тепло. По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше. Очень глубокие воды могут быть очень холодными, однако благодаря постоянству температуры у животных смог развиться ряд приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих условиях.

Читайте также:  При низком давлении какие симптомы могут

Животные могут жить на огромных океанских глубинах. Растения же выживают только в верхнем слое воды, куда попадает лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Этот слой называют фотической зоной.

Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже в наиболее прозрачных океанских водах толщина фотической зоны не превышает (100) м. Животные больших глубин питаются либо живыми организмами, либо останками животных и растений, постоянно опускающимися вниз из верхнего слоя.

Подобно наземным организмам водные животные и растения дышат, им требуется кислород. Количество растворённого в воде кислорода снижается с увеличением температуры. Причём в морской воде кислород растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине воды открытого моря тропического пояса бедны живыми организмами. И наоборот, полярные воды богаты планктоном — мелкими рачками, которыми кормятся рыбы и крупные китообразные.

Очень важен для жизни солевой состав воды. Особенное значение для организмов имеют ионы (Ca2+). Моллюскам и ракообразным кальций необходим для построения раковины или панциря. Концентрация солей в воде может сильно изменяться. Вода считается пресной, если в одном её литре содержится менее (0,5) г растворённых солей. Морская вода отличается постоянством солёности и содержит в среднем (35) г солей в одном литре.

Наземно-воздушная среда

Наземно-воздушная среда освоена живыми организмами позже водной и отличается большим разнообразием условий существования. Её населяют более высокоорганизованные живые организмы.

Наиболее важным фактором жизни для обитателей этой среды являются характеристики окружающего их воздуха. Воздух имеет низкую плотность и не может выполнять функцию опоры для организмов. По этой причине у наземных растений и животных хорошо развиты опорные элементы. Формы движения очень разнообразны: бегание, прыгание, ползание, полёт и др. В воздухе летают птицы и некоторые виды насекомых. Ветер разносит семена растений, споры, микроорганизмы.

Воздух постоянно находятся в движении. Его температура непостоянна. Поэтому обитатели наземно-воздушной среды хорошо приспособлены, чтобы переносить резкие колебания температуры.

Наиболее замечательным из них является развитие теплокровности, возникшее именно в наземно-воздушной среде.

Большое значение для жизни растений и животных имеет химический состав воздуха ((78) % азота, (21) % кислорода и (0,03) % диоксида углерода). Диоксид углерода, например, является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.

Количество водяных паров в воздухе (относительная влажность) определяет интенсивность процессов транспирации у растений и испарения с кожи некоторых животных. Организмы, живущие в условиях низкой влажности, имеют многочисленные приспособления, предотвращающие сильные потери воды. Так, например, у пустынных растений мощная корневая система, способная насасывать в растение воду с большой глубины. Кактусы запасают воду в тканях и экономно её расходуют. У многих растений для уменьшения испарения листовые пластинки превращены в колючки. Многие пустынные животные в самый жаркий период впадают в спячку, которая может длиться несколько месяцев.

Почва

Почва — это верхний слой суши, преобразованной в результате жизнедеятельности живых существ. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими её частями. В почве много обитателей. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы. Почва очень важна для растений.

Один из важных факторов, влияющих на жизнь в среде, является температура. Однако по мере погружения в почву колебания температуры становятся всё менее заметными: быстро затухают суточные, а по мере увеличения глубины — и сезонные изменения температур.

Даже на небольшой глубине в почве царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву падает содержание кислорода и растёт содержание углекислого газа. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в изобилии встречаются грибы, простейшие, круглые черви, членистоногие и даже относительно крупные животные, прокладывающие ходы и строящие убежища, например кроты, землеройки, слепыши.

Среда, образуемая живыми организмами

Тела многих организмов служат жизненной средой для других организмов. Это относится не только к паразитизму, но и к некоторым другим формам взаимоотношений между организмами, о чём более подробно будет сказано в следующих разделах.

Очевидно, что условия жизни внутри другого организма характеризуются большим постоянством по сравнению с условиями внешней среды. Поэтому у паразитов часто редуцированы органы и системы, без которых не могут обходиться свободноживущие организмы У них не развиты органы чувств или органы движения, зато возникают приспособления (часто весьма изощрённые) для удержания в теле хозяина и эффективного размножения.

Источник