Посудин укр

року та надавати візуальні зображення опадів з космосу.

Вимірювання туману. Туман є важливим джерелом вологи та поживних речовин для лісових екосистем. Оцінювання туману дає можливість одержати інформацію щодо кислотних дощів., водного балансу, взаємодії туману з рослинними покривами. Густина туману становить 0,05 кг/м3; діаметр краплин 1−40 мкм.

Туман збирають за допомогою пасивного струнного колектора,

який містить циліндр 21х45 см із загальною площею 945 см2. Краплини туману осідають на 460 вертикальних тефлонових струнах та сковзають донизу для подальшого аналізу (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Пасивний

струнний колектор для вимірювання туману

11.7. Кислотні дощі

Кислотні дощі виникають завдяки природним та індустріальним викидам оксидів сірки та азоту в атмосферу, де вони перетворюються в частинки сульфатів і нітратів, що змішуються з водяною парою та утворюють сірчану та азотну кислоти, які повертаються на земну поверхню за рахунок седиментації або у вигляді опадів. Сірка потрапляє в атмосферу в результаті руйнування біосфери, вулканічної діяльності, випаровування води з поверхні океанів. Азот надходить в атмосферу внаслідок грунтової емісії окису азоту, грозових розрядів, горіння біомаси, спалювання природного палива, роботи двигунів внутрішнього згорання, активності транспорту.

Всі ці гази розширюються у вертикальних і горизонтальних напрямках; під час цих переміщень забруднюючі речовини зазнають певних фізіко-хімічних перетворень за рахунок індукованих сонячним

146

розчину.

Одиниця вимірювання електропровідності – Сіменс (А/В). Питома електропровідність вимірюється у Сі/м. Під час вимірювання електропровідності об’єктів навколишнього середовища використовують такі одиниці питомої електропровідності як децисіменс на метр(дСі/м) або мікросіменс на сантиметр (мкСі/см).

Шкала електропровідності варіює від 0,05 мкСі/см для чистої води; 5 мкмСі/см для демінералізованої води; 10−500 мкСі/см для водних потоків; 105 мкСі/см для концентрованих кислотних та лужних середовищ.

Іон-обмінна хроматографія – це процес розділення іонів та полярних молекул, які мають електричні заряди, завдяки кулонівській взаємодії. Взагалі, хроматографія (від грецьких слів χρώμα: chroma – колір та γραφειν: grafein – писати) – це метод розділення, знаходження і визначення речовин, оснований на неоднаковості їх поведінки в системі із двох фаз, які не змішуються, – рухомій і нерухомій.

Рухомою фазою може бути рідина (розчин суміші речовин, що аналізуються) або газ (суміш газів), нерухомою – тверда речовина або рідина, адсорбована на твердій речовині, що називають носієм. Під час руху рухомої фази вздовж нерухомої кожна компонента суміші осідає (сорбується) на нерухомій фазі (сорбенті) відповідно до матеріалу сорбенту, затримується і сповільнює свій рух.

Через те, що різні компоненти мають різну адсорбцію, розчинення, кулонівську взаємодію, спорідненість одних молекул іншим, відбувається просторове розділення цих компонентів – одні компоненти затримуються на початку шляху, інші просуваються уперед тощо, На рис. 11.8 наведено механізми осідання компонентів суміші на нерухомій фазі: a –адсорбція; б – розчинення; в – кулонівська взаємодія; г – відділення дрібних молекул від великих; д – спорідненість одних молекул іншим .

148

Прилад містить колонку для розділення суміші на компоненти, інжектор для постачання суміші у колонку, судини з елюатом та зразком, помпу високого тиску, яка забезпечує швидкість потоку від 0,2 до 2,5 мл/хв, детектор, систему реєстраці. Крім того, прилад обладнаний системою захисту колонки від руйнування, коливань температури, електромагнітних випромінювань.

Чутливість іон-обмінного хроматографа становить 10-9.

Практичні завдання

Стабільні ізотопи

Чому дорівнює δ18О, якщо відношення двох найпоширених ізотопів 18O/16O у зразку до такого ж відношення ізотопів у міжнародному стандарті становить −10 ‰?

Перехід від туману до дощу

Перехід від туману (хмари) до дощу характеризується швидкістю руху краплин, яка пов’язана з їх розміром. На рис.11.10 наведено залежність швидкості руху водяних краплин від їх радіуса: краплини радіусом 100 мкм належать хмарам, при більших радіусах – дощу.

Рис. 11.10. Залежність швидкості падіння краплин дощу від

діаметру (тиск 760 мм рт. ст., температура 20 0С)

150

скорення вільного падіння; R – радіус краплини.

Приклад

Визначити швидкість падіння дощової краплини радіусом 0,005 мм, якщо температура повітря становить 20 0С.

Розв’язання

З табл.3 (див. Додаток) знаходимо значення густини води і повітря, а з

табл.4 (див. Додаток) – коефіцієнта в’язкості повітря при 20 0С: кр = 998,2 кг/м3,пов = 1,205 кг/м3, = 18 10-6 Па с.

Підставляємо числові значення у формулу ( 11.8 ):

Для більш великих краплин швидкість падіння визначається так:

Приклад

Визначити швидкість падіння краплин дощу радіусом 0,5 мм. Порівняти результати з даними рис.11.10.

Розв’язання

Використовуємо формулу ( 11.9 ) для знаходження швидкості падіння краплин дощу:

υ = 1344 0,05 = 300 см/с.

Контрольне завдання

Визначити швидкість падіння дощових краплин діаметром 7 мм.

Відповідь: 7,95 м/с.

152

ІІ. РЕЦЕПЦІЯ ФІЗИЧНИХ ФАКТОРІВ СЕРЕДОВИЩА

12. МЕХАНОРЕЦЕПЦІЯ

12.1. Визначення механорецепторів

Складним чином побудована система, яка перетворює енергію зовнішнього подразнення у послідовність нервових імпульсів, утворює

сенсорну систему (або аналізатор; застарілий термін орган чуттів).

Сенсорна система складається з рецептора, доцентрового путі та мозку. Фактори, які збуджують сенсорні враження певної якості, називають стимулами. Клітини сенсорної системи, які спроможні реагувати на стимули, називають рецепторами.

Механорецептори це спеціалізовані чутливі утворення, призначені для трансформації механічного стимулу в активність нервової клітини, що призводить до поширення нервового імпульсу. Механорецептори здатні реагувати на різноманітні механічні стимули і здійснювати:

1)тактильну чутливість (сприймання тиску, зміни тиску, дотику, вібрацій);

2)вестибулорецепцію ( підтримання рівноваги);

3)інтерорецепцію ( координацію руху окремих частин організму).

12.2. Механорецептори шкіри

У шкірі знаходиться велика кількість механорецепторів. Якщо шкіра покрита волоссям, для неї характерні вільні нервові закінчення, диски Меркеля, нервові закінчення навколо волосяних сумок. У шкірі, позбавленої волосяного покриву, механорецепторами є вільні нервові закінчення, диски Меркеля, тільця Мейснера і Пачіні. В підсосочковому шарі дерми можна знайти колби Краузе; в глибині дерми зустрічаються тільця Руфіні. Основні типи механорецепторів шкіри наведено на рис.

12.1.

153

Вільні нервові закінчення є найпоширенішими рецепторами шкіри; вони входять у систему розвиненої мережи нервових волокон, розташованих у поверхневих структурах дерми. Вільні нервові закінчення часто розгалужуються і можуть займати велику площу.

Диски Меркеля знаходяться в нижній частині епідермісу. Волокна, що відходять від декількох дисків Меркеля, можуть об’єдуватися в єдине волокно, утворюючи єдину тактильну корпускулу діаметром 100 500 мкм, яка височіє над поверхнею шкіри.

Рис. 12.1. Типи механорецепторів

Кожна клітина Меркеля з’єднується з термінальним диском аферентного нервового волокна. Кількість дисків Меркеля в одній корпускулі може досягати 30 50. Цей тип механорецепторів можна зустріти, наприклад, на губах тварин.

Нервові закінчення навколо волос являють собою нервові волок-

на, які густо обплітають структури волосяної сумки.

Кожний волос оточений декількома волокнами; в той же час, одне й те ж саме волокно може обплітати велику кількість волос. Наприклад, у вусі кроля одне волокно охоплює близько 300 волосяних фолікулів на площі 1 см2. У тварин у волосяному покриві зустрічаються чутливі

154

волоски вібриси, які локалізуються навколо ротового отвору. Кожна вібриса може бути оточена більш, ніж 100 волокнами, що забезпечує її високу чутливість.

Тільця Мейснера виявляються в шкірі, позбавленої волосяного покриву. Вони знаходяться в сосочковому шарі дерми і мають конусоабо еліпсоподібну форму. Довжина тілець Мейснера становить 90 120 мкм. Зовні кожне тільце покрито тонкою капсулою, яка тісно зв’язана з оточуючими тканинами.

Тільця Пачіні являють собою інкапсуловані закінчення в шкірі розмірами 4 5 мм завдовжки і 1 2 мм завширшки. Розташовані в нижніх шарах дерми і в підшкіряній жировій клітковині. Складаються з зовнішньої капсули, внутрішньої колби і неміелінізованого нервового закінчення, яке зв’язане з м’якотним нервовим волокном. Кожне тільце Пачіні обплітене товстими м’якотними волокнами.

Колби Краузе знаходяться в підсосочковому шарі дерми і являють собою сферичні утворення, покриті капсулою. Внутрішнє середовище пронизане розгалуженою мережою закінчень аферентного нерва.

Тільці Руфіні мають веретеноподібну форму та оточені капсулою. Діаметр рецептора досягає 150 мкм. Основу кожного тільця Руфіні становить складним чином переплетені колагенові волокна, які зв’язані з численним розгалуженнями аферентного нервового волокна.

Згідно з гіпотезою про механорецепторне перетворення на мембрані виникає рецепторний потенціал внаслідок того, що під впливом стимулу зростає проникність мембрани для йонів Na+ i Ka+, які переміщуються в напрямку їх електрохімічних градієнтів. Величина рецепторного потеніалу варьює залежно від інтенсивності зовнішнього подразнення. З досягненням рецепторним потенціалом певної порогової величини відбувається збудження потенціалу дії, який поширюється в сенсорному волокні. Частота нервових імпульсів у цьому волокні лінійно залежить від інтенсивності подразника.

12.3. Вестибулорецепція

Оцінка положення і переміщення тіла у просторі, засноване на визначенні напрямку дії лінійного чи обертального прискорення, становить суть вестибулорецепції. Цей тип рецепції реалізується за допомогою вестибулярного aпарату, який розміщений у внутрішньому вусі і складається з переддвер’я і трьох напівкруглих каналів, розташованих у взаємоперпендикулярних площинах (рис.12.2).

У порожнині переддвер’я знаходяться рецепторні клітини з волосками, занурені в желеподібну масу, яка містить криштали карбонату кальцію так звані отоліти.

155