45. Что такое газообмен и от каких факторов он зависит?

Газообмен — совокупность процессов обмена газов между организмом и окружающей средой; состоит в потреблении кислорода и выделении углекислого газа с незначительными количествами газообразных продуктов и паров воды. Интенсивность Г. пропорциональна интенсивности окислительно-восстановительных процессов, происходящих во всех органах и тканях, и находится под регулирующим влиянием нервной и эндокринной систем.

Факторы от которых зависит газообмен

Между почвенным и атмосферным (приземным) воздухом непрерывно происходит газообмен. Он зависит от диффузии газов, атмосферного давления, температуры, изменения влажности почвы, ветра. Их влияние на газообмен в различных зонах неодинаковое, но постоянно действующим и основным фактором является диффузия. При ней в почвенном воздухе уменьшается содержание углекислого газа и увеличивается — кислорода. Скорость ее определяется скважностью и парциальным давлением.

В Западной и Северо-Западной зонах большое влияние на газообмен оказывают давление (наибольшая циклоническая деятельность) и выпадение осадков. С повышением атмосферного давления усиливается поступление наружного воздуха в почву, а с уменьшением его — возникает обратный ток воздуха.

Осадки при поступлении в почву механически вытесняют воздух. После просачивания воды в нижние слои свободные промежутки почвы снова заполняются воздухом атмосферы.

Газообмену содействует колебание температуры. С повышением ее в верхнем слое почвы нагревается воздух, что способствует частичному его выделению в атмосферу. С понижением температуры почвы воздух сжимается, чем открывается доступ воздуху из приземного слоя. Ветер также повышает газообмен, особенно на полях без растительности. Наибольший обмен воздуха бывает в верхнем пахотном слое. В слое 20—30 см он происходит за несколько часов. Нижние слои почвы также затрагиваются газообменом, но здесь газообмен протекает менее интенсивно, чем в пахотном горизонте.

Воздушные свойства почвы зависят от влажности, объемной плотности, механического состава, структурности почвы. Благода­ря воздухопроницаемости и порозности аэрации почвы в том или ином количестве содержат почвенный воздух. Почвенный воз­дух — газы, находящиеся в порах почвы, свободных от влаги; со­держание его выражается в процентах от объема почвы и изме­няется в зависимости от динамики влажности почв в данной мест­ности.

Почвенный воздух хорошо дренированных почв содержит, %: азота — 78, кислорода — 21, аргона — 0,9, углекислого газа — 0,03. По составу он мало отличается от атмосферного (в нем больше углекислоты и меньше кислорода).

В зависимости от пористости, влажности, состава растений, количества органических веществ, микроорганизмов содержание O2 и СО2 в почвенном воздухе может меняться от 0 до 20 %. Раз­личия в концентрации O2 и С02 определяются интенсивностью использования О2, поступлением С02 и быстротой газообмена между атмосферным и почвенным воздухом — аэрацией.

Оптимальные условия аэрации, температуры воздуха, почвы (или другой питательной среды) оказывают значительное действие на улучшение поступления элементов минерального питания в растения.

Процесс поглотительной деятельности корней у большинства сельскохозяйственных культур может осуществляться только в условиях достаточной аэрации. Указанная выше оптимальная концентрация кислорода около 3 % не является одинаковой для всех растений. Известна широкая амплитуда колебаний газового состава внешней среды, в которой растения развиваются нормально (районы промышленных центров, высокогорные районы, разные условия аэрации различных почв и т. д.). Однако следует иметь в виду, что недостаток аэрации корневой системы резко нарушает нормальный процесс поглотительной деятельности корней.

Содержание кислорода в почве определяет окислительно-восстановительный потенциал веществ или систем веществ, находящихся в почве. Для катионов, например, как правило, более растворима и подвижна форма соединений металлов с возможной низкой валентностью (Fе2+, Мn2+ и др.). Для анионов подвижность и, следовательно, поглощение растениями усиливается с увеличением валентности входящего в состав элемента (Мo6+, Сr6+, V5+).

Имеются данные о депрессивном действии углекислого газа на поглощение корневой системой растений нитратов, фосфатов и иона аммония. Отмечено депрессирующее действие продувания питательного раствора диоксидом углерода на поглотительную деятельность корней кукурузы, риса и пшеницы.

Аэрация почвы оказывает сильное воздействие на почвенные микроорганизмы и связанные с их жизнедеятельностью процесс