CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW
ŚRODOWISKA
Pod nazwą środowiska naturalnego rozumiemy przede wszystkim: powietrze, glebę i wodę. Rzeczą oczywistą jest, że niewyobrażalna jest egzystencja jakiegokolwiek żywego organizmu przy braku choćby jednego z tych elementów.
POWIETRZE, którym oddychamy, jest częścią atmosfery, mieszaniną gazów otulających Ziemię. To ono sprawia, że na planecie istnieje życie i to ono chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym. Powietrze otacza Ziemię płaszczem grubości od 400 do 1500 km.. 95% powietrza znajduje się 20-kilometrowej warstwie wokół Ziemi, a tylko 5% rozciąga się wyżej.
Powietrze było uważane aż po epokę Odrodzenia za jednolitą substancję. Wprawdzie uczony chiński Mao-Khoa, żyjący w VIII w.n.e. na podstawie bliżej nieznanych dociekań twierdził, że w powietrzu są dwa składniki, przy czym obecność jednego z nich daje się stwierdzić również i w wodzie oraz w różnych połączeniach metali, to jednak wiadomość ta nie znalazła oddźwięku u alchemików, dla których tradycje starożytnych Greków stanowiły zasadnicze podłoże wiedzy. Leonardo da Vinci, przeciwnik alchemików był pierwszym, który wyraził przekonanie, że powietrze musi składać się z dwu substancji. My teraz wiemy już, że powietrze jest mieszaniną różnych gazów. Przede wszystkim azotu i tlenu. Azot stanowi ponad 78%, a tlen blisko 21% składu powietrza. Trzecie i czwarte miejsce zajmują argon oraz dwutlenek węgla. Pozostałe składniki występują w bardzo małych ilościach i zajmują łącznie około 0,006%. Należą do nich: hel, neon, krypton, ksenon czyli gazy szlachetne oraz takie związki chemiczne jak: para wodna, metan, tlenki azotu, amoniak powstające w wyniku przemian metabolicznych niektórych bakterii oraz w cyklach bio – geo – chemicznych.
Najważniejszy w powietrzu oczywiście jest tlen. Najkrócej jego wartość można podkreślić następującymi stwierdzeniami: wszystko co oddycha potrzebuje tlenu, wszystko co się rozkłada potrzebuje tlenu, wszystko co się spala potrzebuje tlenu. Tylko wtedy człowiek czuje się dobrze, gdy w powietrzu, którym oddycha znajduje się dostateczna ilość tlenu.
Oprócz wyżej wymienionych składników powietrza występują w nim również różnorodne – w bardzo zmiennych ilościach – substancje gazowe lub pyły wpływające na jego zanieczyszczenie. Mają one bardzo szkodliwy wpływ na organizm człowieka i na całe środowisko naturalne, niszcząc je i powodując różnorodne straty.
Zanieczyszczenie powietrza występuje wówczas gdy znajdują się w nim substancje (stałe, ciekłe lub gazowe), których stężenie jest znacznie większe niż w czystym powietrzu atmosferycznym. Zanieczyszczenia te mogą pochodzić zarówno ze źródeł naturalnych jak i sztucznych. Zanieczyszczenia naturalne spowodowane są przez wybuchy wulkanów, pożary lasów i stepów oraz pyły pochodzenia naturalnego (pyły kosmiczne, cząstki organiczne, zarodniki grzybów i mszaków, pyłki kwiatów, bakterie i inne drobnoustroje, cząstki piasku i gleby unoszone przez wiatr oraz ozon. Na ogół nie stanowią one większego zagrożenia i mają charakter lokalny. Sztuczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego spowodowane są działalnością człowieka i powoduje je głównie: energetyka, przemysł i rolnictwo.
Powietrze, którym oddychamy, można podzielić na grupy zgodnie z obowiązującymi obecnie aktami prawnymi określającymi dopuszczalne stężenie substancji zanieczyszczających atmosferę. Pierwsza grupa, to otaczające nas powietrze atmosferyczne gdzie na ogół stężenia zanieczyszczeń są rozłożone równomiernie na dużych obszarach. Druga grupa, to powietrze na terenie i w pobliżu różnych zakładów pracy gdzie występują specyficzne zanieczyszczenia w małych obszarach. Trzecia grupa, to powietrze w pomieszczeniach zamkniętych, takich jak mieszkania, szkoły, gdzie mogą wystąpić bardzo małe stężenia substancji szkodliwych, ale działających na człowieka przez dłuższy czas.
Najprościej jednak powietrze podzielić możemy na powietrze: dobre i złe. Dobre to takie, które bogate jest w tlen, dostatecznie wilgotne, wolne od pyłów i sadzy, wolne od składników trujących. Złe natomiast zawiera mniej tlenu, wiele pyłów i sadzy, szkodliwe i trujące gazy.
Nie zawsze można natychmiast zauważyć czy oddycha się dobrym czy złym powietrzem. Dym, pył i sadzę najczęściej można zauważyć lub wyczuć. W wielu jednak przypadkach substancje szkodliwe dają się wykryć dopiero przy pomocy technicznych przyrządów pomiarowych.
GLEBA jest to powierzchniowa, biologicznie czynna warstwa skorupy ziemskiej, powstała z różnych skał macierzystych pod wpływem czynników glebotwórczych (głównie drobnoustroje, wyższe rośliny i zwierzęta, klimat, woda, rzeźba terenu, gospodarka człowieka) i podlegająca stałym przemianom w procesie glebotwórczym. Podstawową funkcją gleby jest zapewnianie roślinom warunków wzrostu i rozwoju. Istotną jej cechą jest żyzność. O żyzności gleby decydują głównie: jej skład granulometryczny (związany ze stopniem rozdrobnienia jej fazy stałej) i mineralny, woda występująca w glebie, próchnica, drobnoustroje glebowe oraz działalność człowieka. Głównymi pierwiastkami wchodzącymi w skład gleby są: krzem, glin, żelazo, wapń, w mniejszych ilościach występują magnez, potas, fosfor, sód, a w ilościach śladowych mikroelementy, np. bor, miedź, mangan, molibden, kobalt.
Gleba składa się ze składników mineralnych, z próchnicy i z zespołu żywych organizmów, który jest jej częścią i współtwórcą zarazem. W glebie znajduje się też powietrze i woda oraz rozpuszczone w wodzie jony nieorganiczne, które są pokarmem roślin.
Powietrze i woda są potrzebne organizmom prawie w równym stopniu i prawie równocześnie, tymczasem woda w glebie jest jak gdyby wrogiem powietrza. Jeżeli gleba zostanie zalana lub podsiąknie, przestrzenie między cząstkami gleby wypełni woda, wypierając stamtąd powietrze. Wtedy będzie dostępne tylko tyle tlenu, ile było rozpuszczone w wodzie, która zalała glebę. Ilość tlenu rozpuszczonego w glebie jest znikoma, więc zostaje on prędko zużyty przez oddychanie organizmów glebowych, zwłaszcza bakterii, rozkładających materię organiczną. Gdy w glebie braknie tlenu, giną korzenie wielu gatunków roślin, a wkrótce potem i same rośliny, giną też glebowe zwierzęta. Brak wody jest jednak również groźny dla wszystkiego co żyje jeżeli trwa dużej rośliny więdną i usychają, inne organizmy też giną lub zapadają w stan życia utajonego i wraz z nasionami roślin czekają powrotu ożywiającej wody. Idealna gleba powinna być przesiąkliwa, ale zarazem zasobna w związki pokarmowe. Powinna być przewiewna, ale zarazem na tyle zasobna w wodę, żeby wody nigdy nie brakowało. Tymczasem z gleby przesiąkliwej woda ucieka i wypłukuje nawozy. Z gleby przewiewnej woda wyparowuje.
Składniki mineralne gleby są to mniejsze i większe ziarna minerałów (ił, piasek, żwir, kamienie), pochodzące ze skały macierzystej, na której rozwinęła się gleba. W tym miejscu słowo "skała" jest używane w znaczeniu geologicznym dla określenia gliny, piasku i żwiru, które są najważniejszymi składnikami ziem Polski. Piasek, złożony z dużych ziaren kwarcu, jest przesiąkliwy i przewiewny, ale prawie nie zatrzymuje wody, a wobec tego składniki pokarmowe łatwo ulegają wypłukaniu. Glina natomiast dobrze zatrzymuje wodę i składniki pokarmowe.
Próchnica jest to substancja organiczna, która powstaje z obumarłych szczątków, głównie roślinnych, skutkiem ich niepełnego rozkładu. Odgrywa ona dużą rolę dla roślin z dwóch przyczyn po pierwsze: uwalniane są z niej powoli i nieprzerwalnie substancje pokarmowe, a po drugie próchnica potrafi wchłaniać jak gąbka duże ilości wody. Udział próchnicy sprawia, że dobra gleba może spełniać wymagania, które niejako wykluczają się wzajemnie. Może być przesiąkliwa i przewiewna, a zarazem zatrzymywać wiele wody i substancji pokarmowych.
Czynnikiem niezbędnym dla wykorzystania dobrodziejstw próchnicy jest właściwa struktura gleby. Aby gleba miała właściwe proporcje powietrza i wody, powinna być grudkowata, a grudki powinny zachowywać pewną spoistość w obecności wody. Potrzebny jest czynnik, który uformuje kompleks gliny, próchnicy i innych części mineralnych w grudki. Powinny one być na tyle duże, żeby pomiędzy grudki docierało powietrze, wsiąkała woda i mogły swobodnie wrastać korzenie roślin, a zarazem żeby wewnątrz grudek zachowane były rezerwy biogenów i wody. W dodatku nie powinny rozpływać się one w wodzie.
Typy gleb:
bielica – kwaśna gleba powstała na piaskach; gleba lasów iglastych,
gleba brunatna – gleba o odczynie obojętnym, posiadająca cienką warstwę próchnicy; gleba lasów liściastych i mieszanych,
czarnoziem – gleba o doskonale rozwiniętym poziomie próchniczym,
rędzina – gleba powstała na podłożu skał wapiennych,
mada – gleba powstała w warunkach osadzania się substancji w czasie wylewu rzeki.
Oczywiście istnieje wiele innych typów gleb występujących w innych rejonach świata m.in. alwar, lateryty, marsze, mursz, rankery, regar, sapy, sołodia, sołonczak, sołoniec, szaroziem, szczerk itd.
Największym zagrożeniem dla gleb jest erozja spowodowana nierozsądną gospodarką rolną, nie mająca nic wspólnego z erozją naturalną. Erozja naturalna to nieunikniony powolny proces niszczenia podłoża, rekompensowany jednoczesnym formowaniem nowej gleby. Naukowcy obliczyli, że w wyniku naturalnej erozji w ciągu 30000 lat zanika 1 m2 lądu. Jednak rabunkowa gospodarka ziemią znacznie przyspiesza erozję, co grozi tym, że za kilkadziesiąt lat pewne obszary mogą zostać całkowicie pozbawione gleby. Źródłami zanieczyszczeń gleby są:
intensyfikacja produkcji rolnej tj. nawożenie mineralne i stosowanie środków ochrony roślin,
rozlany olej podczas prac polowych,
wylewanie reszty środka chemicznego z opryskiwacza,
wylewanie gnojownicy,
intensywna hodowla zwierząt,
wysypywanie śmieci, niebezpiecznych środków nie rozkładających się w glebie,
rozwijający się przemysł i transport powodujący skażenie gleby metalami ciężkimi i zakwaszenia gleb, które są przyczyną obumierania drzew iglastych,
ścieki komunalne odprowadzane na pola dostarczają pierwiastki, które zalegając w glebie skażają żywność.
WODA jest związkiem chemicznym dwóch pierwiastków, powstawała, w miarę ostygania globu, ze znajdujących się w atmosferze, otaczających ziemię gazów: wodoru i tlenu. Przedostawszy się na ziemię w postaci mgły, opadów deszczu oraz śniegu potworzyła na jej powierzchni zbiorowiska małe i duże – rzeki, jeziora i oceany. Jej wpływ na bieg życia zarówno na powierzchni ziemi jak i w głębi mórz, jezior i rzek jest olbrzymi.
Woda jest przezroczystą cieczą; bezbarwną w cienkich warstwach, niebieskozieloną w warstwach grubszych. Nie ma smaku ani zapachu.
Fizyczne właściwości wody jak gęstość, ruchliwość, ciepło właściwe czy wilgotność zdecydowały o formie życia świata wodnego.
Gęstość wody większa około 775 razy od gęstości powietrza i związana z tym znaczna wyporność zmniejsza pozornie ciężar ciał w niej zanurzonych, przez co istoty żyjące w ośrodku wodnym mogą mieć delikatniejsze organy podtrzymujące ciężar własnego ciała. Rośliny i zwierzęta lądowe uzależnione są od wody w rozmaity sposób. Wilgotność powietrza jest ważnym czynnikiem wpływającym na tempo utraty wody z organizmu zwierzęcego przez pokrycie ciała i powierzchnie oddechowe. Wszystkie zwierzęta wymagają pewnej ilości wody albo wprost do picia, albo też muszą ją pobierać w jakiejś postaci w zjadanym pokarmie; woda jest m.in. niezbędna do funkcjonowania ich układów wydalniczych. Rośliny wymagają określonego poziomu wód gruntowych, lecz również określonej wilgotności powietrza wokół powierzchni liści. Żywe komórki zawierają 85 do 95% wody; bez obecności odpowiedniej ilości wody życie w środowisku jest po prostu niemożliwe. Woda jest nieomal synonimem życia. Wszędzie na Ziemi, gdzie tylko jest woda, poczynając od lodowatych wód pod biegunami, a na gorących żródłach kończąc, tam również są istoty żywe. Także na odwrót: gdzie nie ma wody, nie ma i życia. Woda jest wszechstronnym rozpuszczalnikiem i stąd jej podstawowa rola w transporcie różnych substancji, zarówno w obrębie poszczególnych organizmów, jak i całych ekosystemów i wreszcie całej Ziemi.
Woda na Ziemi występuje w trzech stanach skupienia: jako lód, ciecz i para wodna. W postaci cieczy występuje w oceanach, morzach, rzekach, jeziorach, a także w atmosferze i biosferze. W postaci stałej tworzy lądolody i lodowce górskie, zlodowacenia podziemne, kryształki lodu i śniegu w chmurach oraz okresowe lody na powierzchni zbiorników wodnych. Jako para wodna występuje wszędzie. Główne zasoby wody na Ziemi, 97,4% całkowitej ilości stanowią oceany, lądolody i lodowce gromadzą około 2% wody, a woda słodka (jeziora, rzeki i wody gruntowe), użyteczna dla człowieka stanowi 0,3% w ogólnym bilansie wód.
Woda na Ziemi wciąż krąży w zamkniętym cyklu, parując z powierzchni oceanów i lądów, tworząc chmury i opadając znów w postaci deszczu. Tylko około 30% wody opadającej z deszczem na powierzchnię lądów spływa z powrotem do oceanów, pozostałe 70% wraca wprost do atmosfery. Woda, która przesiąka do gleby może już po krótkim czasie, np. po kilku dniach, powrócić na jej powierzchnię przez źródła. W innych miejscach pozostaje w ziemi przez dziesiątki, setki, a nawet tysiące lat, zanim wypłynie ponownie.
Woda podziemna jest niezwykle istotna dla rozwoju rolnictwa i przemysłu. Wykorzystuje się ją również w gospodarstwach domowych. Niestety w wielu rejonach wody podziemne są eksploatowane zbyt szybko, by jej zapasy mogły się odnowić. Problemem jest nie tylko ilość wody, ale również jej jakość. Źródłem zanieczyszczeń wód zarówno podziemnych jak i powierzchniowych są ścieki przemysłowe i komunalne. Zanieczyszczenia także pochodzą z powietrza, skąd groźne substancje dostają się do wód wraz z opadami atmosferycznymi.
Literatura:
K. Łopata, P. Salamon, K. Tyszkiewicz - 'Tajemnice powietrza i wody'
S. Pawlikowski – 'Powietrze i woda rządzą chemią'
T. Umiński – 'Ekologia, środowisko, przyroda'
Krebs – 'Ekologia'
'Świat wiedzy' cz. 5 – Planeta Ziemia
Encyklopedia multimedialna PWN