Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Подчеркивая постоянство состава воздуха, мы должны добавить несколько слов о некоторых особых случаях. Например, в микрообластях типа нор, занимаемых животными, состав воздуха сильно варьирует, причем содержание кислорода может опускаться там до 15% и ниже (Darden, 1972). Содержание CO2 там повышено, но не обязательно в той же степени; и все же оно может подниматься до 5%, что уже приводит к значительным физиологическим последствиям.
Воздух, находящийся в почве, в промежутках между ее частицами, часто содержит мало кислорода. Объясняется это тем, что почва может содержать окисляющиеся вещества, которые иногда сильно истощают запас кислорода. Не только органические соединения, но и такие вещества, как сульфид железа, могут поглощать Ог до тех пор, пока практически весь свободный кислород не будет израсходован. Такие окислительные процессы зависят от температуры, влажности и других факторов, а также от степени обмена почвенного воздуха с атмосферой. Например, дождь может блокировать почвенные поры в поверхностной зоне и одновременно вызвать повышение влажности и тем усилить процессы окисления; в результате микроатмосфера может коренным образом измениться.
ВОДЯНЫЕ ПАРЫ В ВОЗДУХЕ
Приведенные выше сведения о процентном составе атмосферы относились к сухому воздуху, и теперь мы должны обратиться к содержанию в воздухе воды. Давление водяных паров над свобод-
2"
20 Глава І. Дыхание в воде
"ной поверхностью воды изменяется с температурой (табл. 1.2). В точке замерзания давление пара равно 4,6 мм рт. ст. (0,61 кПа)1. Оно повышается с повышением температуры и при 1000C достигает 760 мм рт. ст. (101,3 кПа). Поэтому вода при 1000C закипает, если атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. Если давление ниже, вода закипает при более низкой температуре— например, при 20°С, если давление снижено до 17,5 мм рт. ст. (2,34 кПа).
Любая смесь газсв типа атмосферного воздуха, находящаяся в равновесии со свободной поверхностью воды, содержит водяные пары, давление которых соответствует данной температуре, и поэтому часть объема воздуха, занятая водяными парами, с повышением температуры увеличивается (колонка 4 в табл. 1.2). При 37 °С — обычной температуре тела млекопитающих — давление водяных паров близко к 47 мм рт. ст. (6,28 кПа), и в этом случае тіар занимает 6,2% объема воздуха (см. также рис. 9.9).
Воздух в легких человека и других наземных позвоночных всегда насыщен водяными парами при температуре тела, а атмосферный воздух обычно не насыщен. В случае его насыщения мы говорим, что относительная влажность (о. в.) равна 100%. Если в воздухе меньше водяных паров, влажность можно выразить в процентах от количества, необходимого для насыщения при данной температуре; например, относительная влажность 50% означает, что воздух содержит половину того количества воды, которое он
Таблица 1.2
Давление водяного пара
над свободной поверхностью воды при разных температурах
Давление водяного пара
Температура,
°С
мм рт. ст.
кПа
% от 1 атм
на I л воздуха
0
4,6
0,61
0,6
4,8
10
9,2
1,23
1,2
9,4
20
17,5
2,34
2,3
17,3
30
31,7
4,24
4,2
30,3
40
55,1
7,38
7,3
51,1
50
92,3
12,33
12,2
83,2
100
760,0
101,33
100,0
598,0
37
46,9
6,28
6,2
43,9
1 В физиологии по традиции используется еднаица «мнллныетр ртутного столба» (мм рт. ст.). Она возникла в связи с применением ртутных манометров, н 1 мм рт. ст. при 0 °С называют также 1 торр. В Международной системе единиц (системе СИ) за гдиницу давления принят паскаль (Па), равный 1 ньютону на 1 ыадратный метр (н-м-2). Такяу образом, 1 мм рт. ст. =133,3 Па, или 0,133 хПа; 1 атм== 760 мм рт. ст.= 101,3 кПа. Другие подробности относительао системы СИ даиы в Приложении А.
Газы в воздухе и воде 21
-содержал бы, если бы был насыщен водяным паром при данной температуре.
Для некоторых целей относительная влажность — удобная мера, но если мы хотим знать общее количество водяных паров в воздухе, его можно выразить в миллиграммах воды на литр воздуха. Поскольку в холодном воздухе водяного пара очень мало даже при о. в. 100%, абсолютное количество воды в холодном воздухе невелико. Таким образом, если насыщенный йаружный воздух зимой проникает в наши дома и нагревается, относительная влажность в помещении становится очень низкой (хотя абсолютная влажность воздуха не изменилась), и мы говорим, что воздух «очень сухой». При этом влажные поверхности, включая наши слизистые оболочки, быстро сохнут, что часто вызывает неприятные ощущения у чувствительных людей.
ВЫСОТА И АТМОСФЕРНОЕ; ДАВЛЕНИЕ
Восхождение на высокие горы или подъем на большую высоту в негерметичном самолете вызывают серьезные физиологические сдвиги. На уровне около 3000 м влияние высоты на людей начинает проявляться в снижении физической работоспособности, а на высоте 6000 м (около 20 000 футов) большинство людей едва может выжить. Это происходит от недостатка кислорода, хотя содержание его в воздухе по-прежнему составляет 20,95%.
