8 Активная реакция среды как экологический фактор, ее влияние на видовой состав экологических систем

АКТИВНАЯ РЕАКЦИЯ (КИСЛОТНОСТЬ)СРЕДЫ (РН) определяется концентрацией водородных ионов в среде: рН= - lg[H + ], где[H + ] – концентрация водородных ионов в среде(моль л -1 ) Концентрация водородных ионов в воде многом зависит от соотношения отдельных ионов в карбонатной системе. Углекислый газ СО2 хорошо растворяется в воде, поэтому ее концентрация в воде несколько о выше, чем в воздухе– соответственно0,514 мл· л -1 и0,3 мл·л -1 . При растворении СО2 в воде происходит повышение ее рН, поскольку вода находится в частично диссоциированном состоянии(Н + и ОН -). Поэтому СО2 связывает избыток ионов водорода, что приводит к повышению рН. СО2 + Н2О → Н2СО3 ↔ Н + НСО3 -В системе СО2 ↔Н2СО3 ↔Н + + СО3 2-соотношение различных компонентов зависит от концентрации Н + . Интенсивный фотосинтез в водоемах при массовом развитии планктонных водорослей приводит к значительному повышению рН. Это обусловлено тем, что водоросли поглощают необходимый для синтеза углекислый газ не в форме СО 2 , как наземные растения, а в форме карбонат-иона НСО 3 -, что приводит к снижению концентрации Н + в воде. Организмы, способные обитать при рН< 2 называют ацидофилами, а при рН> 10 – алкалофилами. рН Среда Большинство ацидофилов обладает эффективным механизмом откачки излишнего количества протонов(Н + )из клетки, чтобы поддерживать рН цитоплазмы близким к нейтральному. Однако некоторые их виды, напр., Acetobacter, имеют кислую цитоплазму; поэтому их белки отличаются высокой кислотоустойчивостью. Напротив, алкалофилы имеют механизм переноса Н+ в формеH3O + из внешней среды через клеточную мембрану в цитоплазму. Известно по меньшей мере4 вида эукариотных организмов, которые обитают в среде с рН, близким к 0. Это три вида низших грибов и упомянутая выше водоросль Cyanidium caldarium, найденные в некоторых горячих источниках суши. Очень низкой кислотностью(рН ≤3,4) характеризуются верховые (сфагновые) болота. Значения рН морских вод обычно изменяются в пределах8,2 – 8,5. При рН< 5 плохо растут рыбы, а при рН< 4,5 они перестают размножаться В африканских содовых озерах(рН> 10) в массовых количествах развиваются некоторые виды цианобактерий. в воде с кислой средой не могут жить организмы с известковым скелетом, например, моллюски и ракообразные, поскольку их раковинки и внешние покровы будут растворяться в воде. По значениям рН выделяются следующие градации кислотности почвы: Менее4,5 – сильнокислые почвы; 4,5 – 5,0 - среднекислые почвы; 5,1 – 5,5 – слабокислые почвы; 5,6 – 6,0 – почвы, близкие к нейтральным; 6,1 – 7,0 – нейтральные почвы; Более7,1 – щелочные почвы. Более10 – солонцовые почвы. Активная реакация почвы индустриальных регионах в настоящее время в значительной степени определяется«кислотными дождями». Сернистый газ(SO3), выделяющийся в больших количествах при сжигании низкосортных каменных углей и торфа, поглощается в атмосфере мельчайшими капельками воды. Под действием энергии солнечных лучей там происходит реакция с образованием серной кислоты и диссоциации ее на ионы водорода и кислотного остатки: SO3+ H2 O →H2SO4→2H + + SO4 Значение рН в атмосферных осадках в индустриальых странах Западной Европы, США и Канаде обычно составляет4,2 – 4,5. «Кислотные дожди» повышают кислотность поверхностных водоемов и почв, что приводит к снижению их плодородия, что вызывает необходимость ее подщелачивания. Особенно неблагоприяное воздействие они оказывают на состояние еловых лесов, вызывая их усыхание.