какое дерево дает больше всего кислорода
Какое дерево выделяет больше кислорода?
Н аши читатели не раз задавали нам вопрос: «Какое дерево больше всего выделяет кислорода?». Можно было бы с уверенностью ответить: «Это тополь», однако не все так просто. Кислородная продуктивность зависит не только и не столько от породы дерева. Необходимо также учитывать его возраст, размеры, место произрастания, сезонную активность. Но и это еще не все… Попробуем разобраться в деталях и начнем с истории вопроса.
Опыты Пристли
Еще много веков назад ученых заинтересовала проблема улучшения качества воздуха, его очистки. Уже давно было известно, что при дыхании воздух «ухудшается». Работал в данной области и английский священник, естествоиспытатель и химик Джозеф Пристли (1733–1804). Он сделал предположение, что растения могут улучшать состав воздуха. В 1771 году Пристли проделал простой, но очень информативный опыт. Он поместил под стеклянный герметичный колпак мышь. Через некоторое время зверек начал судорожно корчиться, широко открывать рот и вскоре умер.
Пристли пришел к выводу о том, что чистый воздух под колпаком кончился, а выдыхаемый мышью стал не пригоден для дыхания. Во втором эксперименте он поместил вместе с мышью под колпак мяту, растущую в горшочке. В соседстве с растением мышь свободно дышала герметично закрытая колпаком. Ученый продолжил свои опыты, меняя условия: ставил колпак с мышью и растением на окно, убирал в темный шкаф… И сделал абсолютно правильный вывод о том, что растения на свету «улучшают» воздух, «испорченный» дыханием и горением. Так Джозеф Пристли стал одним из первооткрывателей кислорода, углекислого газа и фотосинтеза.
Фотосинтез
В процессе фотосинтеза происходит разложение воды на кислород, который выделяется в атмосферу, и водород, идущий на восстановление углекислого газа, следствием чего является образование органических веществ. Учеными установлено, что при фотосинтезе образуются не только углеводы, но и белки. А углекислый газ попадает в растение не только из воздуха через устьица, но и в виде углекислоты поглощается корнями из почвы.
Наблюдать процесс выделения кислорода можно на очень простом опыте, который является одним из популярных в школьном курсе биологии. Водное растение элодея (фрагмент побега) помещается в сосуд с водой. Растение накрывают воронкой, на свободный конец которой надевают пробирку и ставят рядом с источником света. Через некоторое время в клетках элодеи образуется кислород, он скапливается в межклетниках. Сквозь срез стебля газ выделяется в виде непрерывного потока пузырьков и накапливается в пробирке. Доказать, что это кислород, не представляет особого труда. Достаточно опустить в пробирку тлеющую лучину. Данный опыт интересен и тем, что доказывает прямую зависимость интенсивности выделения кислорода от степени освещения. Удаляя и приближая источник света к растению можно наблюдать изменение скорости образования пузырьков кислорода.
У теневыносливых растений пик активности фотосинтеза наблюдается в полутени.
Зависимость от света
Скорость фотосинтеза прямо пропорциональна увеличению интенсивности света.
Следует заметить, что интенсивность фотосинтеза (и выделение кислорода) различна у разных видов растений:
У деревьев также прослеживаются периодические изменения в интенсивности фотосинтеза. Угнетение процесса фотосинтеза происходит в полуденные часы, когда устьица на листьях закрываются с целью уменьшения испарения и потери растением влаги.
Опыты показали, что освещение растений постоянно в течение 24 часов не увеличивает процесс фотосинтеза. Депрессия фотосинтеза наступает в ночные часы, что коррелируется внутренними факторами. Интересен и тот факт, что зеленый лист может использовать в процессе фотосинтеза только 1 % падающей на него солнечной энергии.
Зависимость от температуры
Не только свет, но и температура окружающей среды влияет на процесс образования органических веществ и выделение кислорода. Максимальная интенсивность фотосинтеза у большинства растений умеренного пояса отмечается в диапазоне от +20 до +28 °С. При повышении температуры интенсивность фотосинтеза падает, а интенсивность дыхания, наоборот, возрастает.
Опыты показали, что освещение растений постоянно в течение 24 часов не увеличивает процесс фотосинтеза.
Зависимость от углекислого газа и загрязнений
Огромное влияние на процесс фотосинтеза оказывает содержание углекислого газа в воздухе. В среднем концентрация углекислого газа невелика и составляет 0,03 % объема воздуха. Повышение концентрации всего лишь на 0,01 % способствует повышению продуктивности фотосинтеза и урожайности растения вдвое. Незначительное понижение концентрации углекислого газа, наоборот, резко снижает продуктивность процесса фотосинтеза.
Собственное дыхание растений
Не следует забывать, что растение, как и любой другой живой организм, круглосуточно дышит, выделяя углекислый газ и поглощая произведенный кислород. Ведь дыхание — процесс, обратный фотосинтезу. Кроме того, ночью фотосинтез останавливается, но растение продолжает дышать. Поэтому количество выделенного деревом кислорода реально получается ниже, так как часть его оно использует для дыхания.
Фотосинтез в цифрах
Ежегодно растительность Земли связывает 170 млрд т углерода, и ежегодно в растениях синтезируется около 400 млрд т органических веществ.
Наиболее высокая производительность кислорода отмечена у дуба и лиственницы (6,7 т/га), у сосны и ели (4,8—5,9 т/га). Ежегодно 1 га средневозрастного (60-летнего) соснового леса поглощает 14,4 т углекислоты и выделяет 10,9 т кислорода. За тот же период 1 га 40-летней дубравы поглощает 18 т углекислоты и выделяет 13,9 т кислорода.
Зеленые насаждения на площади 1 га поглощают за 1 ч столько углекислоты, сколько в течение этого времени выдыхают 200 человек. При образовании 1 т абсолютно сухой древесины независимо от древесной породы поглощается в среднем 1,83 т углекислоты и выделяется 1,32 т кислорода.
Для обеспечения поглощения нормы кислорода 1 человеком в год (400 кг) необходимо иметь площадь лесов на 1 человека 0,1—0,3 га. Одно крупное дерево выделяет столько кислорода, сколько нужно 1 человеку в сутки для дыхания.
Рекордсмен
Приблизительно можно считать, сколько в дереве сухого вещества по массе, столько же по массе это дерево за всю свою жизнь выделило в атмосферу кислорода.
Соответственно, чем дерево крупнее и быстрее растет – тем больше оно выделяет кислорода в атмосферу. Тополь, действительно, одно из самых быстрорастущих деревьев, потому и кислорода он выделяет больше других за время жизни. Взрослый тополь в возрасте 25–30 лет выделяет в 7 раз больше кислорода, чем такое же растение ели. Тополь также хорошо увлажняет воздух и устойчив к загрязнению воздуха.
Пылезащитные свойства
Говоря о роли деревьев в улучшении качеств воздуха, не следует забывать о пылезащитных свойствах. Нагляднее всего это продемонстрируют цифры. Шероховатые крупные листья вяза удерживают в 6 раз больше пыли, чем гладкие листья тополей. На высоте 1,5 м от земли задерживается в 8 раз больше пыли, чем на вершине кроны (на высоте около 12 м). В течение года 1 га елового леса задерживает 32 т пыли, а 1 га дубравы – 56 т.
Ионы и фитонциды
Кислород, образуемый в лесных насаждениях, насыщен ионами отрицательного заряда, в отличие от кислорода, выделяемого фитопланктоном океанов. Количество отрицательных ионов зависит от состава лесов: больше всего их образуется в лиственничных и сосновых лесах.
В настоящее время учеными установлена фитонцидная активность почти для всех видов деревьев и кустарников средней полосы России. Так, 1 га березового леса в сутки выделяет до 3 кг фитонцидов, а можжевелового – до 30 кг. При этом отмечается высокая противомикробная активность фитонцидов хвойных деревьев.
Факты о деревьях, которые вы не знали
Как одно дерево влияет на окружающую среду?
Одно взрослое дерево производит около 120 килограмм кислорода в год, т.е. почти 100 кубических метров. Этого достаточно для семьи из трех человек на протяжении того же года. То же дерево сможет поглотить столько углерода, сколько выделяет двигатель автомобиля на протяжении нескольких тысяч километров. За всю жизнь дерево перерабатывает более тонны углекислого газа.
Факты о деревьях, которые вы возможно не знали:
Деревья живут дольше всех организмов на Земле.
Деревья получают около 90% их питания из атмосферы, и лишь 10% из почвы.
Некоторые деревья могут «общаться» друг с другом. Например, когда на иву нападают гусеницы, они испускают химическое вещество, которое сообщает ближайшим ивам об опасности. Соседние деревья, реагируют и выбрасывают больше танина в листья, что затрудняет насекомым пищеварение.
Дерево в городе с высокой плотностью населения живет в среднем всего 8 лет.
На всей планете на каждого человека приходится всего 61 дерево.
За один солнечный день 1 гектар леса поглощает из воздуха 120-280 кг углекислого газа и выделяет 180-200 кг кислорода.
Один гектар хвойных деревьев задерживает за год 40 тонн пыли, а лиственных — 100 тонн.
Самые знаменитые деревья
Деревья покрывают почти 30% земной поверхности. Из миллиардов деревьев есть такие, которые заслуживают особого внимания:
Баобаб в Южной Африке, со стволом 45 метров в обхвате. Баобаб еще называют «перевернутое дерево», так как выглядит он будто растет корнями вверх. Хотя у него нет годовых колец, радиоуглеродный анализ показывает, что некоторые из них живут в течение многих тысяч лет.
Шри Маха Бодхи — дерево растет на развалинах буддийского Махабодхи, где считается, что Будда получил просветление и стоял у этого самого дерева без движения на целую неделю в знак благодарности более чем 2500 лет назад.
Часовня-дуб на севере Франции — после удара молнии в 1669 году французские архитекторы построили внутри этого дерева церковь с винтовой лестницей и двумя отдельными комнатами.
Секвойя General Sherman – самый большой из ныне живущих организмов планеты. Высота дерева 83,8 м, объем 1487 m³, масса 2000 тонн. Растет в Калифорнии в Национальном парке секвой.
Почему леса — не «легкие планеты»
Уничтожение лесов, безусловно, наносит вред нашей планете. Вот только популярный аргумент о том, что «леса — легкие планеты», не работает. И вот почему
Миф о том, что леса — зеленые «легкие» нашей планеты, — кажется, уже прочно укоренился в нашем сознании. Крупномасштабная вырубка лесов и пожары, и правда не приносят ничего хорошего, но по другим причинам. Прежде всего леса — дом для огромного количества сосуществующих видов животных и растений. Поэтому при уничтожении лесов страдает вся жизнь, что обитает в них.
Считается, что именно леса ответственны за появление кислорода в атмосфере Земли, так как в процессе фотосинтеза они превращают углекислый газ и воду в глюкозу и кислород, который выделяет в атмосферу. Но не стоит забывать, что растения еще и дышат. При дыхании в этих организмах расходуется кислород и образуется углекислый газ. Причем дышат растения и днем, и ночью. В результате значительная часть O2, образовавшегося в ходе фотосинтеза, тратится на клеточное дыхание, а остальное идет на разложение мертвой органики и дыхание животных, обитающих в лесах.
Откуда же тогда берется тот кислород, которым мы дышим? Львиную его долю создает фитопланктон. Это фотосинтезирующие организмы, обитающие на небольшой глубине, куда доходят солнечные лучи. Они так же выделяют кислород в результате фотосинтеза и поглощают его в ходе дыхания, как растения. Однако этот газ не расходуется на разложение органических остатков, ведь в воде он растворяется достаточно плохо, поэтому аэробные бактерии не любят питаться океанической органикой.
«Легкие» планеты находятся в океане
Существует мнение, что «легкими планеты» являются леса, поскольку считается, что именно они — основные поставщики кислорода в атмосферу. Однако на самом деле это не так. Главные производители кислорода живут в океане. Этих малышей невозможно увидеть без помощи микроскопа. Но все живые организмы Земли зависят от их жизнедеятельности.
Никто не спорит, что леса, конечно же, надо сохранять и оберегать. Однако вовсе не из-за того, что они являются этими пресловутыми «легкими». Потому что на самом деле их вклад в обогащение нашей атмосферы кислородом практически равен нулю.
Никто не будет отрицать тот факт, что кислородную атмосферу Земли создали и продолжают поддерживать именно растения. Это случилось потому, что они научились создавать органические вещества из неорганических, используя при этом энергию солнечного света (как мы помним из школьного курса биологии, подобный процесс называется фотосинтез). В результате этого процесса листья растений выделяют свободный кислород как побочный продукт производства. Этот необходимый нам газ поднимается в атмосферу и потом равномерно распределяется по ней.
Ежегодно выбрасывается в атмосферу около 145 млрд тонн кислорода
По данным различных институтов, таким образом, на нашей планете ежегодно выбрасывается в атмосферу около 145 млрд тонн кислорода. При этом большая часть его расходуется, как это не удивительно, вовсе не на дыхание обитателей нашей планеты, а на разложение погибших организмов или, попросту говоря, на гниение (примерно 60 процентов от используемого живыми существами). Так что, как видите, кислород не только дает нам возможность дышать полной грудью, но и выступает в роли своеобразной печки для сжигания мусора.
Но оставшиеся 20 процентов кислорода вовсе не поступают в «общий атмосферный фонд», а также используются лесными жителями «на местах» в своих целях. Ведь
тоже нужно дышать (без участия кислорода, как мы помним, многие живые существа не смогли бы получать из пищи энергию). Поскольку все леса, как правило, являются весьма густонаселенными зонами, этого остатка хватает только для того, что бы удовлетворить кислородные потребности лишь своих собственных обитателей. Для соседей (например, жителей городов, где собственной растительности мало) уже ничего не остается.
Торфяные болота необходимы для дыхания человека
Итак, отмершие части растений, не разлагаясь, опускаются на дно, образуя залежи торфа. А если нет разложения, то и кислород не тратится. Поэтому болота отдают в общий фонд около 50 процентов вырабатываемого ими кислорода (другую половину используют сами обитатели этих неприветливых, но весьма полезных мест).
Фитопланктон производит 40% кислорода на Земле
Тем не менее взнос болот в общий «благотворительный фонд кислорода» не очень-то и велик, ведь их на Земле не так много. Куда активнее участвуют в «кислородной благотворительности» микроскопические океанические водоросли, совокупность которых ученые называют фитопланктоном. Эти существа настолько малы, что простым глазом их разглядеть практически невозможно. Однако их общее количество весьма велико, счет идет на миллионы миллиардов.
Весь мировой фитопланктон вырабатывает в 10 раз больше кислорода, чем нужно ему самому для дыхания. Хватает для того, что бы обеспечить полезным газом и всех остальных обитателей вод, и в атмосферу попадает немало. Что касается затрат кислорода на разложение трупов, то в океане они весьма низки — примерно 20 процентов от общей выработки.
Происходит это из-за того, что мертвые организмы сразу же поедаются падальщиками, которых в морской воде живет великое множество. Тех, в свою очередь, после смерти съедят другие падальщики, и так далее, то есть трупы в воде практически никогда не залеживаются. Те же останки, на которые уже ни для кого не представляют особого интереса, падают на дно, где мало кто живет, и разлагать их просто некому (так образуется всем известный ил), то есть и в данном случае кислород не расходуется.
Итак, океан поставляет в атмосферу около 40 процентов того кислорода, которое произвел фитопланктон. Именно этот запас и расходуется в тех областях, где кислорода вырабатывается очень мало. К последним, кроме городов и деревень относятся
Так что, как это ни странно, род человеческий живет и здравствует на Земле именно за счет микроскопических «кислородных фабрик», плавающих по поверхности океана. Именно их-то и следует называть «легкими планеты». И всячески оберегать от нефтяных загрязнений, отравлений тяжелыми металлами и т. п., поскольку, если они вдруг прекратят свою деятельность, нам с вами будет просто нечем дышать.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Какие растения продуцируют основной объем кислорода на планете
Со школьной скамьи все помнят, что леса — это легкие нашей планеты. Но, как выяснилось, это не совсем верное утверждение. Да, кислород для нашей атмосферы действительно производят зеленые растения. В ходе фотосинтеза они поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Но леса играют в этом процессе не единственную и далеко не главную роль.
По подсчетам ученых, растения нашей планеты ежегодно вырабатывают более 140 тонн кислорода. Около 60% этого объема расходуется на процессы окисления и разложения органических веществ, то есть всевозможных остатков растительных и животных организмов. А оставшаяся часть поглощается в результате дыхания обитателями планеты. Экваториальные леса являются крупнейшими производителями кислорода на планете. Но они же являются и крупнейшими его потребителями. Дело в том, что влажные леса обладают наибольшим биоразнообразием и плотностью животного населения среди всех экосистем планеты. Жизнью там пропитан буквально каждый миллиметр пространства. Многие существа потребляют в процессе дыхания кислород, а гниющие растительные остатки тратят на себя оставшуюся часть полезного газа. Таким образом, получается, что эти леса производят кислород, достаточный только для их собственного существования. Чуть лучше обстоят дела в лесах умеренного пояса, где пространство не так изобилует жизнью. Но и хвойные леса, как выяснили ученые, нельзя назвать основными производителями кислорода планеты в полном смысле этого слова.
Откуда же тогда берется на планете кислород, количество которого достаточно для существования всего человечества и миллиардов других живых существ? Как оказалось, главным производителем полезного кислорода на планете является фитопланктон. Да, именно эти невидимые труженики обеспечивают существование большей части жизни как в океане, так и на суше. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли и цианобактерии, способные продуцировать кислород. По подсчетам ученых, мировой фитопланктон вырабатывает в 10 раз больше кислорода, чем расходует сам. А на разложение органических остатков в океанах тратится гораздо меньше кислорода, чем на суше.
Таким образом, около 40% производимого фитопланктоном кислорода не расходуется на месте, а поступает в атмосферу. Благодаря этим микроскопическим созданиям существует жизнь в жарких пустынях и в полярных областях, где нет своих производителей кислорода. Ну и конечно, благодаря работе фитопланктона существует на планете все человечество. Поэтому не стоит забывать, что Земля — это наш общий дом, к которому нужно относиться бережнее. Ведь даже крошечные водоросли играют в существовании планеты такую важную роль.