21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Значение водорода для почвы, растений, животных

11.01.2017

Водород в составе H2O является главным биологическим компонентом и составляет основной объем живого вещества.
В почвах содержание воды весьма изменчиво и зависит от многих причин, в первую очередь климатических и сезонных, а также от состава почв и рельефа местности. В нормальной почве, независимо от ее состава, содержится ≥20% H2O, в растениях и животных ≥50%, в организме взрослого человека 60—65%. Потеря организмом человека ≥10% H2O может привести к смерти, полное отсутствие поступления воды человеческий организм выдерживает всего несколько суток.
Снижение содержания воды в почве (аридизация), как и ее излишнее накопление (оглеение, заболоченность) являются важнейшими негативными факторами для жизнедеятельности большинства организмов и приводит к изменению видового состава растительных сообществ. При годовом количестве осадков ~250 мм и менее возникают пустыни. He останавливаясь на детально изученных вопросах пространственной и временной зональности распределения воды в почвах, отметим только, что по окислительно-восстановительным условиям почвенных вод, важным для формирования геохимического состава почв, А.И. Перельманом различаются два главных геохимических класса вод: кислородные (засушливые аридные условия, черноземы, буроземы, красноземы, почвы пустынь и т. д.) и глеевые (увлажненные гумидные условия).
Исключительно важное значение для круговорота воды на суше имеет поглощение атмосферных осадков биотой — транспирация. На нее раньше приходилось ~2/3 испарения осадков на суше, что обеспечивало замкнутость круговорота воды. Антропогенное воздействие — замена лесов агроценозами — почти вдвое сокращает транспирацию. В частности, показатели регулирования водообмена (отношение изменчивости осадков к изменчивости суммарного испарения за вегетационный период) для России в настоящее время составляет: леса и болота 2,5—3, луга и степи 1,5—2, агроценозы (Поволжье и Северный Кавказ) 0,8—1,1. Представление об абсолютных масштабах транспиративного переноса воды из почвы в атмосферу дают такие примерные оценки (млн т H2O на 1 га за вегетационный период): пшеница ~2, капуста ~8.
He менее важным показателем является содержание в почвенной воде ионов H+ (pH), так как для большинства растений благоприятны близнейтральные почвы. Вместе с тем, во многих случаях pH соляной вытяжки из почв может снижаться до 5,5 и менее или повышаться, что ведет к деградации растительности и требует нейтрализации. Повышенная кислотность в первую очередь касается подзолистых, дерново-подзолистых и некоторых торфяных, реже серых лесных почв и красноземов и обычно проявлена в гумидных областях. Наоборот, незагрязненные почвы аридных областей обычно имеют повышенные значения pH. Основным регулятором pH почв являются карбонаты кальция (магния).
По величине биофильности (Бф=70) водород занимает третье место среди химических элементов, уступая только углероду и азоту. В среднем составе живого вещества содержание водорода, по А.П. Виноградову, 10,5% — также третье место после кислорода и углерода. Распространенность свободного водорода в биосфере еще не изучена, однако он продуцируется многими путями, от эндогенного земного, которому придается все большее значение и биогенного — результат бактериального разложения органического вещества до продукта окисления Fe, Mn и других металлов и радиолиза H2O, а также водорода, поступающего из космического пространства и т. д.
Содержание водорода при подсчете на сухое вещество в общем увеличивается от растений к животным и бактериям. Средние содержания оценены следующим образом (г/кг): растения морские 41, наземные 55, животные морские 52, наземные 70, бактерии 74; для океанического планктона, по В.С. Савенко, среднее — фито- 50, зоопланктон 70 г/кг (х = 60). Содержание его в среднем в гумусе 4,5%.
Типичное содержание водорода в живом веществе, по С.М. Манской, Т.В. Дроздовой, следующее (%): лигнин 5, углеводы 6, протеины 7, липиды (жиры) 10, органическое вещество OB современных морских осадков 8, OB осадочных пород 9, торф 6—7, лигнит 5—6, битуминозный уголь 5—6, антрацит 4—5, нефть 9—15. А.А. Успенский определил среднее содержание водорода в составе OB различных организмов (%): древесина 6,1, травы и растения-торфообразователи 6,1, водные, цветковые растения и донные водоросли 6,2, водоросли планктонные 7,7, зообентос и наземные беспозвоночные (моллюски, насекомые, черви, ракообразные) 8, зоопланктон, рыбы, наземные позвоночные 7,9; человек — 9,31.
Содержание воды в живом веществе преобладает над всеми компонентами и находится в некоторой зависимости от влажности окружающей среды и почв. У растений пустынь и степей оно 35—65%, лесостепей 70—85%, хвойных лесов до 90%. У животных суши в целом содержание воды ниже, чем у водных (%): домашние животные 60, человек 64, водоплавающие птицы 70, рыбы до 75, медузы до 99. В клетках бактерий и млекопитающих оно близко к 70% общей массы.
Все живые организмы чувствительны к изменению концентрации водорода в воде в виде H+ (pH). Активность фитопланктона снижается при pH≤6, зоопланктона при pH=5, особенно при повышенном содержании Al. В этом же интервале pH (5—6) снижается численность популяций бентоса. При рН~5 зеленые водоросли вытесняются синезелеными и резко снижается популяция рыб. Наоборот, при снижении в воде содержания пероксида водорода H2O2 до значений ≤(1—3)*10в6 моль/л, происходящем, например, при избытке SO2, резко снижается выживаемость рыбной молоди. Нормальной концентрацией H2O2 для рыбных рек считается n*10в-6—10в5 моль/л. Скорость образования H2O2 в незагрязненных реках составляет в летнее время n*10в-4 моль/л*сут, а в среднем n*10в-5 моль/л*сут. He менее опасен и газообразный H2O2 — при повышенном его содержании в облаках (3—5 млрд-1) подвергаются повреждению хвойные и лиственные, а в наибольшей степени — высокогорные леса.
В организм человека, по Ю.И. Москалеву, водород поступает в виде воды, газа и различных органических и неорганических соединений — пищи и жидкостей, в среднем 350 г H2 в сутки. Содержание H2 (в виде H2O, %) заметно снижается с возрастом: эмбрион 97, новорожденные 77, взрослые мужчины 61, женщины 54, старики ~50. Больше всего воды в крови (~83%), легких и сердце (~79%), меньше всего в костях (20%) и зубной эмали (~10%). Величина всасывания воды (1,0) и скорость всасывания из желудочно-кишечного тракта (20—25 мин) одни из самых высоких. Основная роль в переносе в организме Na+ и Cl- и других элементов принадлежит воде. Tб воды у человека 6—12 сут, водорода 14—7 сут. Установлена зависимость между массой тела и скоростью обновления воды.
Процесс пищеварения в значительной мере связан с величиной pH в органах человека, которое меняется от близнейтральной и щелочной в ротовой полости до сильно кислой в желудке и щелочной в поджелудочной железе.
Для органических соединений водорода кинетика в организме существенно отличается и во всех случаях Tб выведения выше, чем для воды, особенно для тимидина (272 сут).
Всасывание трития, как и водорода, в организме человека 100%-ное как из пищи, так и из воздуха; Tб—12 сут.