REFERAT AGROMETEOROLOGIA

UNIVERSITATEA DE   sTIINŢE AGRICOLE sI MEDICINĂ VETERINARĂ A

BANATULUI TIMIsOARA

FACULTATEA DE HORTICULTURĂ

CENTRUL DE ĪNVĂŢĂMĀNT LA DISTANŢĂ

REFERAT

AGROMETEOROLOGIA

PROFESOR COORDONATOR : STUDENT :

INTERACŢIUNEA DINTRE ATMOSFERĂ sI BIOSFERĂ

INTERACŢIUNEA DINTRE ATMOSFERĂ sI BIOSFERĂ

Savantul romān Simion Mehedinti definea Terra ca fiind "un organism ale carui elemente, forme si miscari stau īntr-o anumita progresiune, relevānd ceva asemanator cu organizarea unui corp viu".

Īn ecologie īnvelisurile planetare se clasifica īn : - toposfera - care cuprinde atmosfera, hidrosfera, litosfera si biosfera - care include totalitatea formelor de viata (superi 858d35i oare - eucariote si inferioare - procariote) si litosfera.

Dintre acestea biosfera este īnvelisul biotic si se afla īn permanentī interrelatie cu celelalte īnvelisuri, fara de care nu ar fi putut lua nastere si nu putea exista.

Īntre biosfera si toposfera exista un permanent schimb reciproc de materie si energie, care asigura un echilibru stabil.

Rolul atmosferei īn aparitia, evolutia si mentinerea vietii pe Pamānt

Biosfera Pamāntului are o arie de raspāndire foarte variata si vasta : forme de viata sunt īntālnite din cele mai adānci gropi oceanice (11 km) pāna pe cele mai īnalte piscuri de munte, din cele mai adānci pesteri pāna la cca. 25 km īnaltime īn atmosfera (planctonul atmosferic).

Referitor la geneza si evolutia atmosferei terestre, acesta era de tip reducator, īn a carei compozitie intra prima data hidrogen, apoi metan, dioxid de carbon, monoxid de carbon, vapori de apa, etc.

Aceasta compozitie s-a pastrat un timp īndelungat, īntrucāt existau degajari continui de gaze care au strabatut crusta terestra īn curs de solidificare. Odata cu transformarea scoartei terestre din stare semilichida īn solida aceste degajari s-au rarit, iar o parte din hidrogen, neputānd fi retinut de catre forta gravitationala, s-a ridicat īn atmosfera īnalta alcatuind ionosfera.

Atmosfera terestra s-a īmbogatit īn oxigen, a carei concentratie a crescut mai ales dupa aparitia plantelor autotrofe, caracterul acesteia transformāndu-se din reducator īn oxidant.

Atmosfera terestra, prin compozitia si stratificarea sa a asigurat aparitia si mentinerea vietii. Datorita fortei gravitationale proprii Pamāntului se mentine o compozitie constanta de gaze atmosferice, care mentin si protejeaza viata.

Pe unele planete, care au o gravitatie mai mare, sunt retinute gazele īn straturi mai dense, acestea frānānd patrunderea razelor solare, iar pe planetele cu gravitatie redusa, gazele acestor atmosfere sunt pierdute īn spatiul cosmic, fiind atrase de corpuri cosmice cu forta de atractie mai mare.

Prin stratificarea sa, atmosfera terestra asigura un ecran protector pentru radiatiile solare si cosmice daunatoare vietii. Īn cadrul acestora un rol foarte important īl are stratosfera si ozonosfera, care este proprie atmosferei terestre, fiind un produs al biosferei.

Prin compozitia sa, atmosfera asigura mentinerea vietii : īn atmosfera inferioara (troposfera), unde se gasesc principalele forme de viata, aerul atmosferic este alcatuit īn principal din compusi gazosi formati din unul sau doua elemente : N O CO , H O, care se rarefiaza odata cu cresterea īnaltimii, ei fiind īntālniti īn cantitati foarte mici īn straturile īnalte ale atmosferei, conform tabelului.

Modul de asociere a substantelor la nivelul atmosferei terestre

Īn atmosfera īnalta predomina gazele sub forma atomica si ionica, iar la nivelul exosferei si a centurilor exterioare, ionii si particulele elementare.

Compozitia atmosferei - rolul componentelor atmosferice, īn mentinerea vietii

Gazele din atmosfera terestra au un rol determinant asupra mentinerii si perpetuarii vietii pe Pamānt.

Cele mai importante gaze care influenteaza desfasurarea proceselor vitale pe Pamānt sunt :

Oxigenul - aflat īntr-o proportie de 21% īn aerul atmosferic, este cel mai important gaz din punct de vedere biometeorologic fiind utilizat īn proceseze oxidative si respiratorii de catre animale, om si plante, fara el viata nu ar fi posibila.

Respiratia este o functie vegetativa, mai precis de nutritie, iar īn cazul animalelor superioare si a omului, functia respiratorii comporta doua etape : procesul de respiratie externa sau pulmonara - care este un proces de aprovizionare cu O si eliminare de CO , si procesul de respiratie interna, tisulara care se realizeaza la nivelul tuturor celulelor.

Procesul respirator, este continuu de-a lungul īntregii vieti a organismului, oprirea sa determina moartea celulelor, deoarece organismele nu dispun de rezerve de oxigen, iar acumularea de CO este toxica pentru celule.

Un om, respira īn medie cca. 3,5 mm O /kg greutate corporala īn timp de 1 minut (13 m³ de aer/zi), iar īn timpul efortului consumul poate ajunge la 42 ml/kg/zi.

Proportia de oxigen scade odata cu cresterea altitudinii, proportional scazānd si capacitatea de efort al organismului.

Concentratiile procentuale ale gazelor din atmosfera, care patrund si sunt eliminate din plamānii animalelor superioare

(Dupa Guyton, citat de Baicu, 1977)

Recoltānd aerul expirat de o persoana īntr-un sac impermeabil, se constata ca, compozitia acestuia este diferita :

oxigenul este īntr-o proportie de 16 - 17%

dioxidul de carbon īntr-o proportie de 3-4%

azotul ramāne neschimbat de 79,03 %

Din analiza acestor date se poate constata ca la nivelul alveolelor pulmonare are loc o retinere a oxigenului (patrunde 21% si se elimina 16-17%) si o eliminare a dioxidului de carbon si a vaporilor de apa, iar azotul practic nu sufera modificari. Diferentele īnregistrate de compozitie īnregistrate īntre aerul inspirat si cel expirat, dovedeste ca īn plamāni, la nivelul alveolelor are loc un schimb de gaze care consta īn trecerea oxigenului din alveole īn sānge si a trecerii dioxidului de carbon din sānge īn alveole.

Mecanismul schimbului de gaze, la nivel alveolar, are la baza proprietatea gazelor de a difuza din mediul gazos īn cel lichid si invers īn alveolele pulmonare care sunt prevazute cu capilare sangvine si a caror perete este foarte subtinre, facānd posibil schimbul de gaze. Datorita existentei alveolelor pulmonare, plamānii realizeaza o suprafata de contact, cu aerul de aproximativ 160 mp.

Trecānd īn sānge, oxigenul se combina cu hemoglobina, rezultānd oxihemoglobina. Reactia este reversibila.

Hb + O Hb O

Continutul mai redus de oxigen la altitudinile mari unde presiunea admosferica este mai redusa, este resimtita īn special de persoanele neaclimatizate, aparānd o serie de tulburari, numite rau de munte, care pot fi : cresterea activitatii inimii, accelerarea miscarilor respiratorii, dureri de cap, tulburari nervoase, care pot merge pāna la pierderea constiintei, oboseala generala, slabirea acuitatii organelor de simt.

Aceste tulburari se datoreaza presiunii scazute a oxigenului din aerul inspirat ceea ce determina reducerea schimbului de gaze la suprafata pulmonara si la nivelul tesuturilor, organismul fiind insuficient aprovizionat cu oxigen, si apare hipoaxia respiratorie, care poate duce la moarte.

Insuficienta oxigenului la marile altitudini afecteaza populatia indigena prin ritmul redus al fertilitatii naturale, casatoriile facāndu-se la vārste timpurii, iar vārsta medie a primei casatorii este mult devansata.

La fel cum concentratia redusa de O din aer are efecte nocive asupra organismelor si proportia marita a acestui gaz, produce efecte nedorite la animalele superioare. La expunerea īntr-o admosfera pura de oxigen, īn care presiunea oxigenului este peste 3 atmosfere, determina aparitia semnelor de intoxicati (convulsii), datorita actiunii oxigenului asupra activitatii unor enzime.

Īn cazul plantelor verzi, oxigenul este utilizat īn respiratie numai īn perioadele īn care conditiile nu sunt favorabile proceselor de fotosinteza (noaptea si cānd temperaturile au valori extreme - foarte ridicate/foarte coborāte). Un rol deosebit īl are aerul din sol, care trebuie sa fie īntr-o proportie optima cu apa din sol. Īn conditii de exces hidric sustinut majoritatea radacinilor plantelor (cu exceptia celor acvatice - adaptate mediului de viata acvatic) se asfixiaza, iar plantele mor.

Absorbtia oxigenului si eliberarea dioxidului de carbon de catre plante nu este esenta fiziologica a respiratiei, ci eliberarea energiei īn urma oxidatiilor substantelor organice , prezentat sumar īn urmatoarea reactie chimica :

C H O + 6 O → 6 CO + 6 H O + 674 K cal

Glucoza  oxigen dioxid de carbon apa energie

Din cele prezentate se constata ca pentru oxidarea glucozei plantele absorb din mediu o anumita cantitate de oxigen si elimina o cantitate de Dioxid de carbon, iar raportul dintre cele doua se numeste coeficient respirator (QR), care se calculeaza conform formulei :

CO2 degajat

QR = ----

O absorbit

Ozonul (O reprezinta o componenta atmosferica absolut necesara vietii, fara de care acesta nu ar putea avea loc, deoarece el este un ecran protector fata de radiatiile UV.

Dioxidul de carbon (CO ) - este cel de al doilea gaz cu importanta biologica, desi el se afla īn atmosfera īn cantitati mai mici, concentratia lui medie este īn jur de 0,33 cm³/l aer.

Aceasta concentratie se mentine la nivel relativ constant, datorita balantei dintre respiratie si fotosinteza, precum si a vitezei mari de difuziune a gazelor īn natura.

Concetratia de CO poate avea fluctuatii influentate de :

Factorul diurn - deoarece ziua are loc fotosinteza, concentratia de CO este mai ridicata dimineata, iar spre amiaza mai scazuta;

Variatii anuale - datorita faptului ca vara procesul de fotosinteza este mai accentuat, concentratia de CO este mai mare cu cca.10% decāt primavara sau toamna;

Scaderea concentratiei de CO cu altitudinea - datorita densitatii mai mari a CO fata de celelalte gaze din atmosfera si a faptului ca datorita temperaturii mai scazute a solului si activitatea respiratorie a microorganismelor este mai redusa;

Curentii de aer - un curent de aer a carui viteza este de 0,5 m/min. (aproape imperceptibil pentru simturile noastre) deplaseaza un volum de aer de 3,5 mil.m³. Īn paduri, culturi de cereale, plantatii pomicole si viticole, concentratia de CO scade foarte mult datorita fenomenului de fotosinteza.

Īn natura ciclul biologic al carbonului cuprinde atāt fenomene producatoare cāt si consumatoare de CO

Fenomene naturale producatoare de CO

Eruptiile  vulcanice,

Mofetele (vulcanii stinsi),

Procesele industriale de combustie - arderile de combustibil, datorita puternicii industrializari,

Respiratia organismelor - oamenii produc zilnic prin respiratie peste 2000 kg CO , iar animalele si microorganismele cantitati si mai mari.

Factorii cei mai importanti care asigura mentinerea concentratiei aproximativ constante de CO īn natura sunt :

Fotosinteza - prin acest proces īn conditii normale la plante īn plin soare si la concentratii normale de 0,3 % CO intensitatea fotosintezei la plantele de cultura este cuprinsa īntre 10-20 cm³ CO /dm²/ora, iar la copaci si arbusti 5-10 cm³ CO /dm²/ora,;

Apa marilor si a oceanelor - care reprezinta imense depozite de CO sub diferite forme, provenit din respiratia plantelor si animalelor marine si din procesele de formare a diferitelor cochilii ale animalelor marine.

Concentratia de CO influenteaza intensitatea fotosintezei. Astfel se constata o crestere a intensitatii fotosintezei pāna la concentratii de 3-5%, dupa care pāna la 10% CO devin inhibitoare.

Īn sere marirea concentratiei de CO se poate realiza prin diferite cai : direct din butelii de CO lichid sub presiune mare, sub forma solida (zapada de CO ), care prin sublimare trece direct īn CO prin arderea hidrocarburilor. Toleranta speciilor la diferite concentratii de CO difera foarte mult; de exemplu tomatele necesita concentratii mai mici (1-2%).

Daca pentru plantele verzi o concentratie mai mare de CO , este benefica, pentru animale si oameni cresterea concentratiei de CO are efecte nedorite, chiar letale. Intoxicatiile cu dioxid de carbon īncep sa se manifeste la concentratie de 0,5 - 2 %, cānd apar primele simptome de dificultate respiratorie, īnsotite de iritarea si īnrosirea pielii si mucoaselor. La 4-6% apar dureri de cap, palpitatii, ridicarea tensiunii sangvine, iar la concentratii de 8-10% se constata insuficienta respiratorie, convulsii, pierderea constiintei si oprirea respiratiei. Concentratia de peste 12% este mortala prin asfixie.

Dioxidul de carbon se acumuleaza īn sānge fara a se combina cu hemoglobina; un volum de sānge poate acumula pāna la 1,3 volume de dioxid de carbon, iar 100 gr.muschi pāna la 50 cm³. Īn locurile īn care exista pericol de acumulare de CO se folosesc ca tester animale de talie mica - canari, porumbei, care sunt foarte sensibile.

Oxidul de carbon - este un rezultat al poluarii indistriale care ia nastere prin arderea incompleta a gazelor, fiind īn concentratie mai mare īn aerul atmosferic al marilor centre industriale si īn apropierea autostrazilor si a soselelor intens circulate.

Īn sāngele uman este īn concentratie de pāna la 0,20%, la fumatori pāna la 1-2%, iar bolnavii suferinzi de insuficienta respiratorie si tulburari circulatorii poate fi de 5%.

Oxidul de carbon prezinta o proprietate biochimica foarte importanta si anume capacitatea sa de a se combina cu hemoglobina, care are o afinitate de combinare cu CO de 220 mai mare decāt pentru oxigen. Īn urma acestei reactii se formeaza carboxii hemoglobina, care nu mai are capacitatea de a transporta oxigenul īn organism.

HbO + CO ══ Hb CO + O

Cānd 40 % din hemoglobina este blocata de catre CO apar tulburari importante ale sistemului nervos central (a carui celule sunt foarte sensibile la lipsa de oxigen) : ameteli, tremuraturi, somnolenta, confuzie, pierderea cunostintei si chiar moartea.

Azotul - este un gaz inert care nu īntretine nici arderea si nici respiratia, nu este toxic, īnsa prin prezenta lui īn exces si prin micsorarea proportiei de oxigen face ca atmosfera sa fie improprie vietii. Īn masa totala a aerului atmosferic, azotul este īn cantitate de 3-8 x 10 t , reprezentānd aproximativ 80 % din masa totala a aerului.

Azotul molecular din atmosfera este fixat de diverse bacterii aflate īn simbioza cu plante leguminoase sau neleguminoase sau prin fixare directa. Mecanismul de fixare este īn esenta īn proces de reducere care este energofag, cu aport de electroni si catalizat de unele metale cum sunt Mg, Mo, si Fe, care intra īn compozitia unor metaloproteine :

ATP → ADP + P

N ≡ N + 6 ē + 6H  ------> 2NH

Mg ²+, Mo, Fe

Produsul final este amoniacul care apoi intra īn compozitia unor aminoacizi.

Bacteriile simbiotice care asigura fixarea azotului fac parte īn general din genul Rhizobium care traiesc īn simbioza cu radacinile leguminoaselor pe care formeaza nodozitati.

Fixarea nesimbiotica a azotului molecular este realizata de o serie de microorganisme care se afla īn sol īn zona radacinilor unor plante superioare, īntrucāt aceasta activitate presupune existenta unor exudate radiculare ca surse energetice pentru aceste bacterii. Cele mai importante microorganisme nesimbiotice fixatoare de azot sunt : Azotobacter, Chroococcum, A.agile, Azospirillum, Clostridium, pasteurianum, Cl .pectinovorum.

BIBLIOGRAFIE

1.- Virgiliu Ciutina  - 2004, Biometeorologie si Bioclimatologie

Editura MIRTON Timisoara

2.- Ciulache S.  - 1985, Meteorologie si Climatologie

Editura Universitatii Bucuresti

3.- Ciunita V si Zamfir M.  - 2003, Agrometeorologie

Editura Agroprint Timisoara

4.- Mihailovic D si colab. - 2000, Bazele observatiilor meteorologice si a prelucrarii datelor

Editura Eurostampa Timisoara