Круговорот калия в природе


РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КРУГОВОРОТА КАЛИЯ В ПРИРОДЕ

МАОУ «Технический лицей» г. Сыктывкар

Научно-исследовательская работа

КАЛИЙ: МИГРАЦИЯ В ПРИРОДЕ И ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

Исполнитель:

Ученица 8 класса МАОУ «Технический лицей» ___________С. Ульнырова

Научный руководитель:

Учитель биологии МАОУ «Технический лицей» ___________И.Е. Пузанова

Сыктывкар 2017

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….

3

1

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………………………………………..

5

    1. Общее рассмотрение калия как химического элемента……………

5

    1. Биологическая роль калия……………………………………………

6

    1. Миграция калия в природе…………………….…………………….

7

    1. Крупнейшие месторождения калийных солей в мире и в Республике Коми…………………………………………………………..

8

    1. Круговорот калия и калийные удобрения……………………………

12

2

МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУГОВОРОТА КАЛИЯ……………………………

12

    1. Первое звено круговорота калия …………………………………….

12

2.2. Второе звено круговорота калия ……………………………………

13

2.3 Третье звено круговорота калия …………………………………….

13

2.4. Четвертое звено круговорота калия ………………………………..

13

2.5. Пятое звено круговорота калия …………………………………….

13

2.6 Шестое звено круговорота калия ……………………………………

13

3

ИТОГОВАЯ МОДЕЛЬ КРУГОВОРОТА КАЛИЯ В ПРИРОДЕ…………

13

4

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ НАЛИЧИЯ ИОНОВ КАЛИЯ В ОСНОВНЫХ ЗВЕНЬЯХ ЕГО КРУГОВОРОТА……………

14

4.1. Материал и методика исследования…………………………………

14

4.2. Результаты эксперимента……………………………………………..

15

ВЫВОДЫ …………………………………………………………………..

17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….

17

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………….

17

ВВЕДЕНИЕ

Каждый живущий организм связан с окружающей средой потоками вещества и энергии, проходящими через его тело. Потребляя и выделяя вещество и энергию, живые организмы влияют на среду своего обитания уже тем, что живут. Результаты жизнедеятельности каждого отдельного существа могут быть невелики и малозаметны. Но все вместе они сливаются в мощную силу, преобразующую земную поверхность [5]

Чтобы биосфера могла существовать, а процессы, протекающие в ней, не прекращались, должны постоянно функционировать круговороты биологически важных биогенных веществ. Биогенными являются элементы (атомы), которые обязательно входят в состав живых организмов. Это C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl, Br, I. к самым важным биогенным элементам относятся первые шесть: C, H, O, N, P, S. Следует помнить, что процессы синтеза и распада живого вещества не происходят на нашей планете один без другого, они идут только при наличии единого биологического круговорота атомов [1,13]

На Земле различают два типа круговорота веществ: большой, или геологический, и малый, или биологический. В биологическом круговороте веществ биосферы выделяют несколько циклов химических элементов. Эти биохимические циклы представляют собой более или менее замкнутые пути циркуляции биогенных элементов из внешней среды в организмы и снова во внешнюю среду [2,7].

Отдельные биогеохимические циклы элементов сливаются в общий глобальный биологический круговорот биосферы. Все биогеохимические циклы не замкнуты. При этом каждый новый цикл не является точным повторением предыдущего, так как природа не остается неизменной. Вещества и солнечная энергия вовлекаются в круговорот, но энергия в виде тепла уходит, рассеиваясь в пространстве. Нередко и органические вещества выходят из круговорота в окружающую среду в виде залежей – биогенного вещества (каменный уголь, торф, нефть и т.д.) [4,6].

В телах живых организмов находятся практически все химические элементы, обозначенные в таблице Менделеева. Одни из них присутствуют в телах организмов в виде макроэлементов, другие – в виде микроэлементов. Те и другие очень важны для жизнедеятельности живых существ.

Темой нашей проектной работы стал калий. И выбор пал на этот элемент неслучайно. Калий был открыт в 1807 г. Г. Дэви, ровно 210 лет назад. На сегодняшний день нам достоверно известно, что калий принимает участие в процессах фотосинтеза, оказывает влияние на углеводный, азотный и фосфорный обмен, существенным образом сказывается на осмотических свойствах клеток. Он концентрируется в плодах и семенах, в интенсивно растущих тканях и органах растений. Однако, калию уделяется наименьшее внимание по сравнению с другими макроэлементами питания растений как в научных исследованиях, так и в практическом земледелии [8,9].

Актуальность выбранной темы заключается в том, что на сегодняшний день круговорот калия остается малоизученным не только в воздушно-наземной, но и в водной среде. Каждый год с водным стоком в Мировой океан поступает около 90 млн т этого элемента. Какая-то часть поглощается водными организмами, но значительное количество нигде не фиксируется, и последующее его перемещение неизвестно. В период активной добычи энергоресурсов человек разрушает почвы. От этого гибнет или деградирует растительный покров, загрязняются водные объекты и атмосфера, формируются отвалы пород, что приводит, в частности, к подъему уровня грунтовых вод и появлению в окружающей местности контурного кольца из озер, болот и т. д. Человек использует вещество планеты крайне неэффективно; при этом образуется огромное количество отходов, многие из которых переводятся из пассивной формы, в которой они находились в природной среде, в активную, токсичную форму. В результате биосфера «обогащается» несвойственными ей соединениями, т.е. нарушается естественное соотношение химических элементов и веществ [2,10]. Поэтому изучение биогеохимических циклов микроэлементов считаем приоритетным.

Широкое использование минеральных удобрений пока не оказывает заметного влияние на круговорот калия, однако миграция его сильно возросла в результате эрозии почв.

Принимая во внимание решающую роль данного элемента в жизнедеятельности живых организмов, мы решили проследить миграцию калия в природе.

Цель работы – изучив биогеохимический цикл калия, разработать модель круговорота данного элемента в природе, подробно рассмотрев каждое из его звеньев.

Задачи:

1. Раскрыть значение калия в природе и жизни человека, охарактеризовав его химические и физические свойства.

2. Обозначить крупные месторождения калия в мире и Республике Коми.

3. Разработать схему круговорота калия.

4. Экспериментально доказать наличие катионов калия в основных звеньях его круговорота

5. Выяснить влияние калийных удобрений на миграцию объекта исследования

Объект исследования – химический элемент калий

Предмет исследования – круговорот калия в природе

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общее рассмотрение калия как химического элемента

Характеристика элемента в Периодической таблице Д.И.Менделеева. Калий – типичный s-металл I группы главной подгруппы. На внешней оболочке имеет один неспаренный электрон, вследствие чего является сильным восстановителем. Отдавая единственный неспаренный электрон с последнего энергетического уровня, калий образует ионы с устойчивыми конфигурациями благородных газов. Высокая восстановительная активность данного металла проявляется в очень низких значениях их потенциала (энергии) ионизации (ПИ) и электроотрицательности (ЭО).

Физические свойства. При обычных условиях калий находится в кристаллическом состоянии. Это мягкий металл, имеющий небольшую плотность по сравнению с другими металлами. Легче воды, плавает на ее поверхности, активно реагируя с ней. Металлические связи образованны делокализованными валентными электронами, удерживающими вместе положительные ионы атомов металла. Обладая большим радиусом, эти электроны распределяются по положительным ионам более «тонким слоем», следовательно, связь очень слабая. Этим объясняются низкие температуры плавления и кипения.

Распространенность в природе. Как и все остальные s-металлы, калий встречается в природе только в виде соединений, либо в составе минералов (например, хлорида калия, карбоната калия и т.д.), либо в виде ионов в морской воде. По распространенности на Земле калий занимает седьмое место.

Химические свойства.

  1. Калий – химически очень активный металл, вступая в контакт с кислородом воздуха, он окисляется и быстро тускнеет.

  2. Оксид калия может быть получен только при нагревании смеси пероксида калия с избытком металла в присутствии кислорода.

  3. При нагревании калий взаимодействует с водородом, образуя гидриды.

  4. При взаимодействии с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием образуются соответственно галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды, карбиды, силициды калия.

  5. С водой калий реагирует очень бурно, со взрывом, и горит фиолетовым пламенем на поверхности воды.

  6. С любыми кислотами калий также реагирует со взрывом, при этом выделяется водород.

  7. Заслуживает особого внимания реакция калия с жидким аммиаком с образованием амидов и водорода. Образующийся амид калия – кристаллическое вещество, легко гидролизующееся с образованием щелочи и аммиака.

  8. Калий взаимодействует со спиртами, образуя алкоголяты, а также с органическими кислотами. Калиевые соли используются для получения жидкого моющего средства.

Применение. Калий является одним из незаменимых питательных веществ для растений, поэтому в больших количествах его используют в качестве удобрения в форме нитрата калия. Поташ (карбонат калия) используют в производстве стекла и жидкого мыла.

1.2. Биологическая роль калия

Значение калия для животной клетки

Калий содержится во всех органах человека: 96% в клетках и 2% во внеклеточной жидкости. В организме человека находится до 30 г калия. Им насыщены клетки почек, мозга и сердца.

Калий − главный химический раздражитель в организме: усиливает сокращение мышц, участвует в нервно-мышечной возбудимости, играя роль транспорта, переносит обезвреженный аммиак к органам выделения, снижает уровень углекислоты в крови. Будучи антагонистом натрия, регулирует водный обмен, выводит из организма воду, ощелачивает мочу. Недостаток калия приводит к упадку сил, дыхания и работы сердца, возникают нервные расстройства, бессонница, плохое настроение, пошатывание, начинаются головные боли, плохо растут волосы, ногти, не заживают раны, человек не потеет, редко мочится, так как в организме задерживается вода. При непогоде, упадке атмосферного давления происходят инфаркты, инсульты, параличи, возникают тромбы, кровоизлияния и т.д. Человек должен ежедневно употреблять 3,5 г калия. Но при повышенном умственном и физическом напряжении, а также при травмах, диарее, рвоте потребность калия резко возрастает, так как калий усилено выводится из организма. В огромных количествах человек теряет калий при употреблении снотворных [7,8].

Калием богаты овощи, плоды, зеленые культуры, грибы, картофель, капуста, фасоль, соя, пастернак, петрушка, редис, свекла, помидоры, чеснок, шпинат, абрикосы, бананы, инжир, персики, черная смородина, мясо, рыба, курага. Рекордсмены: черная смородина - 350, персики - 353, белые грибы - 468, фасоль - 1100, соя - 1607 мг %.

Значение калия для жизнедеятельности растительной клетки

Калий является одним из основных элементов питания, наряду с азотом и фосфором. Функция калия в растениях, как и других необходимых для них элементов, строго специфична.

Физиологические функции калия в растительном организме разнообразны. Он оказывает положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их оводненность, набухаемость и вязкость, что имеет большое значение для нормального обмена веществ в клетках, а также для повышения устойчивости растений к засухе. При недостатке калия и усилении транспирации растения быстрее теряют тургор и вянут [5,10].

Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и образование органических кислот в растениях, участвует в углеводном и азотном обмене. При недостатке калия в растении тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен [3].

При недостатке калия задерживается превращение простых углеводов в более сложные (олиго- и полисахариды). Калий повышает активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, в частности сахаразы и амилазы. Этим объясняется положительное влияние калийных удобрений на накопление крахмала в клубнях картофеля, сахара в сахарной свекле и других корнеплодах. Под влиянием калия повышается морозоустойчивость растений, что связано с большим содержанием сахаров и увеличением осмотического давления в клетках [7,8].

При достаточном калийном питании повышается устойчивость растений к различным заболеваниям, например у зерновых хлебов к мучнистой росе и ржавчине, у овощных культур, картофеля и корнеплодов к возбудителям гнилей. Значительно улучшает лежкость плодов и овощей. Калий положительно влияет на прочность стеблей и устойчивость растений к полеганию, на выход и качество волокна льна и конопли.

Содержание калия в клетках растения значительно выше, чем других катионов. Внутриклеточная концентрация калия в растениях в 100-1000 раз превышает его концентрацию в почвенном растворе [1,4].

1.3. Миграция калия в природе

Среднее содержание калия в земной коре составляет 2,5%. Его количество в биомассе колеблется от 20 (в пустынях) до 2000 кг/га (в дубравах). Ежегодно в почву с биомассой возвращается от 3-5 до 300 кг/га калия. Одновременно с сельскохозяйственных угодий с урожаем выносится от 20 до 500 кг/га калия. Однако его круговорот в земледелии более благоприятен, чем фосфора. В отличие от азота и фосфора основная часть калия содержится в нетоварной части растениеводческой продукции – листьях, стеблях, соломе, что служит кормом и подстилкой. Поэтому при рациональном использовании нетоварной части урожая и навоза значительная часть калия может возвращаться в почву. Небольшое количество калия поступает в почву с семенами (около 2 кг/га и атмосферными осадками (5 кг/га). Однако ни этот калий, ни возвращенный с органическими удобрениями не может компенсировать его вынесение с урожаем или потерей из почвы [3].

На интенсивность вымывания калия из корневого слоя почвы влияют гранулометрический состав почвы, ее увлажненность (осадки, поливы), уровень залегания грунтовых вод, нормы удобрений, сельскохозяйственное использование. Часть калия сельскохозяйственных угодий теряется вследствие эрозии. Фиксация калия глинистыми минералами, его активное участие в биологическом круговороте снижают содержание калия в геологическом круговороте [7,8].

Следует отметить, что калий вместе с другими щелочными и щелочно-земельными химическими элементами аккумулировался в земной коре в процессе ее выплавления. Калий входит в состав наиболее распространенных силикатов. При их разрушении этот элемент, в основном, переходит в глинистые минералы. В то же время он частично высвобождается и вовлекается в водную миграцию. Ионы калия активно абсорбируются дисперсным минеральным веществом, а также поглощаются высшими растениями, поэтому калий более прочно удерживается в пределах суши, чем кальций и натрий. В океан некоторое количество калия выносится в виде ионов, однако большая масса элемента переносится в форме взвесей глинистых частиц. Калий активно мигрирует в системе поверхность океана – атмосфера – поверхность океана в составе аэрозолей [1,10].

    1. Месторождения калийных солей мире и в Республике Коми

В литосфере калий находится, главным образом, в виде алюмосиликатов, например, полевого шпата ортоклаза K2O·Al2O3·6SiO2, на долю которого приходится почти 18% массы земной коры. Большие отложения солей калия в сравнительно чистом виде образовались в результате испарения древних морей. Наиболее важными минералами калия для химической промышленности являются сильвин (KCl) и сильвинит (смешанная соль NaCl и KCl). Калий встречается также в виде двойного хлорида KCl·MgCl2·6h3O (карналлит) и сульфата K2Mg2(SO4)3 (лангбейнит). Массивные слои солей калия были впервые обнаружены в Стассфурте (Германия) в 1856. Из них с 1861 по 1972 в промышленных масштабах добывали поташ.

Океанская вода содержит около 0,06% хлорида калия. В некоторых внутренних водоемах, таких как озеро Солт-Лейк или Мертвое море, его концентрация может достигать 1,5%, что делает экономически целесообразной добычу элемента. В Иордании построен огромный завод, способный добывать миллионы тонн солей калия из Мертвого моря.

Крупнейшими в мире по величине запасов разрабатываемыми месторождениями калийных солей являются Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей в России (рис.1), Старобинское месторождение калийных солей в Белоруссии (рис.2), Саскачеванский соленосный бассейн в Канаде (рис.3), а также месторождения калийных солей в Германии (рис.4).

В настоящее время в Республике Коми имеются 2 особо значимых месторождения калия и его производной - калийной соли: село Серегово, Княжпогостский район (рис.5) ; участок "Волосницкий", Троицко-печорский район (рис.6).

Рис.5 Село Серегово, Княжпогостский район

Рис.6 Участок "Волосницкий", Троицко-печорский район

1.5. Круговорот калия и калийные удобрения

Основным калийным удобрением, выпускаемым как в нашей стране, так и за рубежом (более 90%), является калий хлористый; его «конкурент» – сернокислый калий – значительно (в разы) дороже. Неоднократно было показано, что они примерно одинаковы по эффективности воздействия на урожай и качество продукции большинства сельскохозяйственных культур, а возможное ингибирующее действие сопутствующего аниона – хлора не имеет практического значения. Различные рекламные кампании с призывами применять только «бесхлорные» калийные удобрения служат для оправдания их высокой цены. Агрономическая, экологическая и экономическая целесообразность и необходимость использования хлористого калия в земледелии доказана всей практикой мирового сельского хозяйства [14]

Использование минеральных удобрений в земледелии России, развивающихся странах, а также в ряде стран Европы находится на минимальном уровне (земледельцы вносят в почву только азотные удобрения, экономя на фосфорных и калийных).

Потребность растений в элементах питания, в том числе калии, практически полностью удовлетворяется за счет почвенного плодородия. Имеющиеся внешне неизменные запасы форм калия в нижележащих горизонтах почвы не в состоянии полноценно компенсировать истощенный калийный фонд пахотного слоя, что проявляется в значительном падении урожайности культур [16]. 

Однако, лишь 1% от общего запаса калия в почве входит в состав почвенного поглощающего комплекса и почвенного раствора, непосредственно участвуя в питании растений;

Повсеместно выращиваются калиелюбивые культуры: картофель, сахарная свекла, кукуруза, морковь, злаковые.

При получаемых низких урожаях сельскохозяйственных культур, такой режим их питания может продолжаться достаточно долго. Однако уменьшение содержания элементов питания растений в пахотных почвах, хотя и медленное во времени, неминуемо приведет к снижению или, даже, утрате почвенных экологических и хозяйственных функций, т.е. к деградации [15,16]. 

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУГОВОРОТА КАЛИЯ

2.1. Первое звено круговорота калия

Катионы калия, веками находившиеся в горных и силикатных породах, под влиянием выветривания начинают высвобождаться наружу.

2.2. Второе звено круговорота калия

Катионы калия переходят в грунты и поглощаются корневой системой растений, что обеспечивает их дальнейший рост и развитие

2.3. Третье звено круговорота калия

В биологическом звене своего круговорота калий участвует в процессах фотосинтеза, существенно влияет на протекающие химические реакции. Он концентрируется преимущественно в семенах, плодах, органах и тканях растений.
Плоды растений пожинаются и перерабатываются животными.

2.4. Четвертое звено круговорота калия

Поскольку калий концентрируется в теле животного только в ионной форме, практически не образуя при этом соединений с органическими веществами, при его отмирании К+ выделяется.

2.5. Пятое звено круговорота калия

Высвободившиеся из тела животного катионы калия начинают накапливаться в почвах и грунтах

2.6. Шестое звено круговорота калия

Спустя века грунты превращаются в небольшие холмы и горы, и, как следствие, катионы калия также перемещаются в земную кору и вовлекаются в круговорот живым веществом суши (животные, растения)

3. ИТОГОВАЯ МОДЕЛЬ КРУГОВОРОТА КАЛИЯ В ПРИРОДЕ

Рис. 7. Итоговая схема круговорота калия

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ НАЛИЧИЯ ИОНОВ КАЛИЯ В ОСНОВНЫХ ЗВЕНЬЯХ ЕГО КРУГОВОРОТА

Как известно, большинство солей, образованных катионами K+, Na+, NH4+, растворимы в воде. Растворимы также и гидроксиды этих катионов. Калия и натрия гидроксиды являются сильными основаниями, гидроксид же аммония относят к основаниям слабым. Соли натрия и калия (сульфаты, нитраты, хлориды) гидролизу не подвергаются, соли же аммония и сильных кислот гидролизу подвергаются (в результате гидролиза растворов этих солей создается кислая среда). Водные растворы солей катионов I группы бесцветны.

Проблема заключается в том, что группового реактива I группа катионов не имеет.

Для обнаружения ионов калия применяются следующие реактивы:

  1. Натрия гексанитрокобальтат (III) – Na3[Co(NO2)6]

  2. Винная (виннокаменная) кислота H2C4H4O6 и натрия гидротартрат NaHC4H4O6

  3. Тетрафенилборат натрия Na[B (C6H5)4]

Следует помнить, что ион аммония показывает одинаковую качественную реакцию с первыми двумя реактивами, следовательно, они не подходят для качественного обнаружения ионов калия.

В третьем случае для устранения вредного влияние ионов аммония на качественное обнаружение катионов калия реакцию необходимо провести в щелочной среде.

4.1. Материал и методика исследования

1. Получение вытяжки с катионами калия.

В химические стаканы с 2 мл концентрированной соляной кислоты в каждом добавили по 2 г тертых грецких орехов, перетертой черной смородины, филе рыбы, почвы. Через 3-5 минут полученные растворы отфильтровали до получения однородной фракции.

  1. Приготовление реактива тетрафенилбората натрия:

К свежеприготовленному раствору реактива Гриньяра (фенилмагнийбромид) в эфире добавили трифторид бора с последующим добавлением хлорида натрия.

  1. Проведение качественных реакций на обнаружение катионов калия:

На темную стеклянную пластинку поместили каплю вытяжки и 1 каплю тетрафенилбората натрия. Если имеются катионы калия, то капля вытяжки мутнеет или выделяется кристаллический осадок.

4.2. Результаты исследования

Добавление тетрафенилбората натрия к исследуемым образцам показало качественную реакцию на ионы калия: капля вытяжки мутнела в каждом случае и появлялся кристаллический осадок при выпаривании.

Рис.8. Подготовка образцов с листьями растений, землей, грецким орехом (плод)

Рис.9 Приготовление вытяжки: добавление к образцам концентрированной соляной кислоты

Рис.10 Фильтрация получившихся растворов

Рис. 11 Появление мутного осадка в исследуемых образцах

ВЫВОДЫ

В ходе своей работы:

1. Мы раскрыли значение калия в природе и жизни человека.
2. Нами были обозначены основные месторождения калийных солей в мире.
3.В результате анализа литературных данных была разработана схема круговорота калия.
4. Экспериментальным путем было доказано наличие ионов калия в основных звеньях круговорота.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Калий - один из важнейших  биогенных элементов, постоянно присутствующий во всех клетках всех организмов. Ионы калия К+ участвуют в работе ионных каналов и регуляции проницаемости биологических мембран, в генерации и проведении нервного импульса, в регуляции деятельности сердца и других мышц, в различных процессах обмена веществ. В поддержании гомеостаза в растительных организмах исключительная роль принадлежит калию. Потребность растений в элементах питания, в том числе калии, практически полностью удовлетворяется за счет почвенного плодородия. Имеющиеся внешне неизменные запасы форм калия в нижележащих горизонтах почвы не в состоянии полноценно компенсировать истощенный калийный фонд пахотного слоя, что проявляется в значительном падении урожайности культур и низком содержании калия в животном организме. А это в свою очередь сказывается на процессах жизнедеятельности организмов.

ЛИТЕРАТУРА

  1. http://supramolecularchemistry.blogspot.ru/ - 12.03.2017 \ электронный ресурс

  2. http://su0.ru/VvbT - 16.03.2017 \ электронный ресурс

  3. http://www.randrs.ru/photo/285-0-5167 - 17.032017 \ электронный ресурс

  4. https://xreferat.com/108/1253-1-fosfor-i-ego-soedineniya.html - 16.03.2017 \ электронный ресурс

  5. https://www.pressfoto.ru/image-1429624 - 16.03.2017 \ электронный ресурс

  6. https://goo.gl/kQUt9L - 13.02.2017 \ электронный ресурс

  7. https://demiart.ru/forum/lofi/index.php/t16438.html - 14.03.2017 \ электронный ресурс

  8. http://nefrolab.ru/kidney-sickness/other-pathologies/simptomy-angiomiolipomy-pochek-i-lechenie.html - 14.03.2017 \электронный ресурс

  9. http://clubbrain.ru/referatu-geoximiya/ximicheskij-element-kalij/ - 12.03.2017 \ электронный ресурс

  10. https://lifegid.com/bok/1616-kaliy-k-makroelement.html - 12.03.2017 \электронный ресурс

  11. Аксенов Г. «В.И. Вернадский. Материалы к биографии».- Москва, 1988 г. \ методический ресурс

  12. Винокурова Н.Ф. «Глобальная экология, 10-11 класс. Профильный уровень» – 1998 г. \ методический ресурс

  13. Пономарева И.Н «Биология, 10 класс. Углубленный уровень» , 2014 год – 11.03.2017 \ Методический ресурс

  14. Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения. – М.: Ледум, 2000. – 185 с.

  15. Якименко В.Н. Изменение содержания форм калия по профилю почвы в агроценозах // Агрохимия. – 2007. – № 3. – с. 5–11.

  16. Якименко В.Н. Калий в агроценозах Западной Сибири. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. – 231 с.

Калий в растениях и почве

{"post_id": 33189, "post_link": "https: \ / \ / www.smart-fertilizer.com \ / article \ / potassium-in-plant \ /", "prev_post_id" : 33094, "next_post_id": 34053}


Легко составьте план внесения удобрений с помощью нашего программного обеспечения

Начни использовать и увеличь свой урожай до 40%

Создайте свой план

Калий является важным питательным веществом для растений и требуется в больших количествах для правильного роста и воспроизводства растений.Калий считается вторым после азота, когда речь идет о питательных веществах, необходимых растениям, и обычно считается «качественным питательным веществом».

Он влияет на форму, размер, цвет, вкус и другие параметры растений, относящиеся к здоровой продукции.

Растения поглощают калий в его ионной форме, K +.

РОЛЬ КАЛИЯ НА РАСТЕНИЯХ

Калий играет много разных ролей в растениях:

  • При фотосинтезе калий регулирует открытие и закрытие устьиц и, следовательно, регулирует поглощение CO2.
  • Калий запускает активацию ферментов и необходим для производства аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ является важным источником энергии для многих химических процессов, происходящих на предприятиях.
  • Калий играет важную роль в регуляции воды в растениях (осмо-регуляция). Калий влияет как на поглощение воды корнями растений, так и ее потерю через устьица.
  • Известен как средство повышения засухоустойчивости.
  • Для синтеза белка и крахмала в растениях также необходим калий.Калий необходим почти на каждом этапе синтеза белка. При синтезе крахмала фермент, ответственный за процесс, активируется калием.
  • Активация ферментов - калий играет важную роль в активации многих ферментов, связанных с ростом растений.

Пожалуйста, присоединяйтесь к нашему бесплатному еженедельному вебинару

Нажмите кнопку, и наш чат-бот поможет вам зарегистрироваться

Присоединяйтесь к вебинару


  • Рекомендует идеальную смесь / смеси удобрений
  • Экономия до 50% на удобрениях
  • Исчерпывающие данные по сотням сортов сельскохозяйственных культур
  • Интерпретирует результаты испытаний для любого метода экстракции

Попробуйте наше программное обеспечение сейчас

,

Естественный углеродный цикл - Энергетическое образование

На этой странице обсуждается естественный углеродный цикл Земли - чтобы узнать о влиянии человека на этот цикл, щелкните здесь

Естественный цикл углерода - это естественный поток углерода по всему земному шару в различных формах, таких как диоксид углерода или метан. Этот углерод движется через атмосферу, океан, земную биосферу и литосферу. Природный углеродный цикл поддерживается почти в равновесии; животные и растения выделяют CO 2 в атмосферу посредством дыхания, а растения поглощают его посредством фотосинтеза.Океан также циркулирует CO 2 с атмосферой в почти идеальном балансе. Этот процесс обеспечивает быстрый цикл углерода, при этом типичная молекула CO 2 проводит в атмосфере всего около 5 лет. [1]

В широком понимании углеродного цикла есть различные ключевые циклы, от суши до воздуха и океана. На рисунке 1 ниже показаны все циклы, о которых будет рассказано на этой странице.

циклов

Два основных цикла - это цикл земля-атмосфера и цикл океан-атмосфера.Оба они происходят в очень разных временных масштабах: наземный цикл происходит с высокой скоростью, а океанский цикл намного медленнее.

  • Земля-атмосфера - этот цикл происходит через два основных драйвера; фотосинтез и дыхание. При фотосинтезе углекислый газ поглощается из атмосферы, чтобы создать топливо для растений, в то время как дыхание потребляет кислород и производит углекислый газ. Дыхание также происходит через разлагающееся вещество, в котором соединения, составляющие вещество, разлагаются бактериями, которые потребляют кислород вместе с веществом для производства энергии и углекислого газа. [2]
  • Океан-атмосфера - движущим механизмом этого цикла является разница в парциальном давлении углекислого газа между океаном и атмосферой (парциальное давление - это давление, которое газ имел бы, если бы он занимал весь объем смешанных растворов, в данном случае объем океана и атмосферы). Это давление зависит как от температуры океана, так и от местного морского фотосинтеза. Чем ниже температура океана, тем меньше выделяется углерода (так же, как горячий стакан с поп-напитком быстрее становится плоским).Поэтому некоторые районы океана поглощают углерод (сток углерода), а некоторые выделяют углерод (источник углерода). [2]
Рис. 1. Углеродный цикл Земли. Числа представляют собой массу углерода в гигатоннах (не молекул, а только углерода), которая проходит через год. Желтый текст - это естественный углеродный цикл, красный текст показывает влияние человека. [3] Обратите внимание, что 9 гигатонн углерода, которые выделяют люди (~ 35 гигатонн двуокиси углерода), становятся дополнительными 4 гигатоннами в атмосфере, дополнительными 3 гигатоннами фотосинтеза и дополнительными 2 гигатоннами в океане каждый год.Вот как люди меняют естественный углеродный цикл.

Влияние человека на этот естественный цикл

основная статья

Известно, что человеческая деятельность отрицательно влияет на этот цикл. Как видно на рисунке выше, человеческий фактор (все красные числа) приводит к чистому увеличению атмосферы, почвы и океанов. Это чистое увеличение связано с тем, что люди извлекают богатое углеродом ископаемое топливо из-под земли, которое иначе не было бы частью цикла, и вводят его в него путем сжигания.Чтобы узнать больше об этом, посетите основную статью.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ Р. Вольфсон, «Углерод: более пристальный взгляд» в Энергия, окружающая среда и климат , 2-е изд., Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, гл. 13, сек. 5. С. 357-361.
  2. 2,0 2,1 М. Мельерес и К. Марешал, «Потепление в 20 веке», в Изменение климата: прошлое, настоящее и будущее 1-е изд., Великобритания: Wiley, 2015, гл.29, сек. 1, с. 298-301
  3. ↑ Wikimedia Commons [Интернет]. (5 июня 2015 г.). Доступно: http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle#/media/File:Carbon_cycle.jpg
,

Перспективный терапевтический подход к лечению меланомы

В то время как хирургическое вмешательство является окончательным методом лечения меланомы на ранней стадии, современные методы лечения меланомы на поздней стадии еще не обеспечивают эффективного и длительного контроля над поражениями и удовлетворительного воздействия на выживаемость пациентов. Таким образом, исследования также сосредоточены на новых методах лечения, которые могут усилить существующие методы лечения. В настоящем исследовании мы оценили влияние аскорбата калия с рибозой (PAR) на линию клеток меланомы человека, A375, на 2D и 3D моделях.В 2D-модели, в соответствии с современной литературой, фармакологическое лечение с помощью PAR уменьшало пролиферацию и жизнеспособность клеток. Кроме того, наблюдалось увеличение мРНК и белка коннексина 43. Это новое открытие было подтверждено на обработанных PAR клетках меланомы, культивируемых в 3D, где наблюдалось увеличение функциональных щелевых контактов и более высокая плотность сфероидов. Более того, в 3D-модели наблюдалось заметное уменьшение размера и объема сфероидов, что дополнительно подтверждает эффективность лечения, наблюдаемую в 2D-модели.В заключение, наши результаты позволяют предположить, что PAR можно использовать в качестве безопасного адъювантного подхода в поддержку традиционных методов лечения меланомы.

1. Введение

Меланома кожи является наиболее агрессивной формой рака кожи, составляющей более 10% всех случаев рака кожи, но является причиной более 80% смертей, связанных с раком кожи [1]. Кроме того, его заболеваемость растет и даже удвоилась за последние 10 лет: по оценкам, в следующем будущем он станет пятым по распространенности раком у американских мужчин и седьмым по распространенности раком у американских женщин. на 5% и 4% всех новых случаев рака соответственно [2].

Выявлено множество факторов риска меланомы, включая факторы окружающей среды и генетические факторы, которые, скорее всего, действуют в сочетании. Среди эндогенных факторов наиболее значимыми являются мутации в BRAF (в основном специфическая мутация V600E), которые наблюдаются у ~ 60% пациентов с несемейными меланомами кожи [3], а также наличие большого количества невусов и кожных покровов. фенотип 1 или 2 (светлая кожа, волосы и радужная оболочка) [4]. Среди экзогенных причин повышенный риск меланомы связан с чрезмерным воздействием естественного или искусственного УФ-излучения [5, 6].

Что касается лечения меланомы, то хирургическое удаление все еще является краеугольным камнем лечения на ранних стадиях опухоли. Для прогрессирующей или метастатической меланомы, в зависимости от распространения опухоли, пораженных органов и общего состояния здоровья пациента, можно выбрать несколько системных методов лечения, включая цитотоксические агенты (также в сочетании с лучевой терапией) и, недавно появившиеся, блокаторы контрольных точек иммунитета или ингибиторы молекулярной направленности. [7].

Среди адъювантной терапии IFN- α является единственным одобренным препаратом для лечения меланомы [8].Из-за значительных побочных эффектов IFN- α (например, тошнота, усталость и нейтропения) [9, 10] и кратковременного ответа на это лечение, исследования сосредоточены на новых или переоцененных адъювантных методах лечения в поддержку обычные. По этому вопросу все больше литературы посвящено исследованию эффективности PAR, соединения, образованного бикарбонатом калия (KHCO 3 ), L-аскорбиновой кислотой (AA) и D-рибозой (D-Rib). Сообщалось, что PAR обладает противоопухолевым действием in vitro [11, 12], а также in vivo , например, при предканцерогенных состояниях, таких как генетические синдромы (синдромы Беквита-Видемана, Прадера-Вилли и Костелло), которые характеризуются повышенным риском злокачественных новообразований и новообразований.Интересно, что после ежедневного непрерывного лечения PAR несколько пациентов с этими синдромами наблюдались в течение 9–30 месяцев, и наблюдалось улучшение их клинического состояния; самое главное, ни у одного из них не развились опухоли за 10-летний период наблюдения [13–15]. PAR также дает обнадеживающие результаты при использовании у пациентов с опухолями, проходящих лучевую и химиотерапию, увеличивая выживаемость с пяти до десяти лет [12, 16], а также у пациентов с мезотелиомой и раком простаты [17-19].

Считается, что снижение неопластического риска, обеспечиваемое PAR, возможно с помощью различных механизмов; это многообразное действие обеспечивается отдельными веществами, которые, по-видимому, обладают аддитивным или синергетическим действием [20]. В частности, АК в фармакологических дозах проявляет антипролиферативные, антиметастатические [21], антиангиогенные [11] и иммуностимулирующие свойства [22]; KHCO 3 восстанавливает внутриклеточные уровни K +, которые в большинстве раковых клеток сильно снижены; а рибоза способствует коррекции гипокалиемического состояния, действуя как катализатор [23].

В совокупности литературные данные позволяют предположить, что PAR может быть полезным в качестве нового адъювантного лечения рака. Кроме того, кожные ткани предлагают особый способ действия, который представляет собой местное применение, которое позволяет вводить относительно высокие концентрации лекарственного средства и с минимальным значительным метаболическим преобразованием.

Таким образом, целью нашего исследования было изучить влияние PAR на пролиферацию клеток и межклеточную коммуникацию в клетках меланомы человека.

2. Материалы и методы
2.1. Культура клеток

Клетки меланомы A375 (от ATCC) выращивали в среде Игла, модифицированной Дульбекко (DMEM, Lonza, Милан, Италия), с добавлением 10% фетальной бычьей сыворотки (FBS, EuroClone, Милан, Италия), 1% L-глутамина. (Lonza, Милан, Италия) и 1% антибиотиков пенициллина / стрептомицина (Lonza, Милан, Италия). Клетки поддерживали при 37 ° C в увлажненной атмосфере с 5% CO 2 . Клетки A375 имеют мутации BRAF (V600E) и p16.

2.2. Обработка аскорбата калия с рибозой (PAR)

В предварительных экспериментах, проведенных на 2D-модели, клетки обрабатывали PAR в широком диапазоне концентраций (от 100 мкМ M до 10 мМ). Во всем подразделе

.

водный цикл | Определение, шаги, диаграмма и факты

Водный цикл , также называемый гидрологический цикл , цикл, который включает непрерывную циркуляцию воды в системе Земля-атмосфера. Из многих процессов, участвующих в круговороте воды, наиболее важными являются испарение, транспирация, конденсация, осадки и сток. Хотя общее количество воды в цикле остается по существу постоянным, ее распределение между различными процессами постоянно меняется.

гидрологический цикл В гидрологическом цикле вода перемещается между поверхностью суши, океаном и атмосферой. Encyclopdia Britannica, Inc.

Британская викторина

Мировой океан: факт или вымысел?

Тихий океан - крупнейший в мире.

Далее следует краткое описание круговорота воды.Для полной обработки, см. гидросфера: круговорот воды.

круговорот воды Круговорот воды начинается и заканчивается в океане. Создано и произведено QA International. © QA International, 2010. Все права защищены. www.qa-international.com См. все видео к этой статье

Испарение, один из основных процессов в круговороте, представляет собой перенос воды с поверхности Земли в атмосферу. При испарении вода в жидком состоянии переходит в газообразное или парообразное состояние.Этот перенос происходит, когда некоторые молекулы в водной массе достигли достаточной кинетической энергии, чтобы выбросить себя с поверхности воды. Основными факторами, влияющими на испарение, являются температура, влажность, скорость ветра и солнечная радиация. Прямое измерение испарения, хотя и желательно, затруднено и возможно только в определенных местах. Основным источником водяного пара являются океаны, но испарение также происходит с почвой, снегом и льдом. Испарение из снега и льда, прямое преобразование твердого вещества в пар, известно как сублимация.Транспирация - это испарение воды через мельчайшие поры, или устьицы, в листьях растений. Для практических целей транспирация и испарение со всей воды, почвы, снега, льда, растительности и других поверхностей объединяются вместе и называются эвапотранспирацией или полным испарением.

Следуйте за водой, когда она испаряется с земли, она формирует, чтобы конденсироваться в атмосфере в виде облаков Обзор того, как вода в ее различных фазах течет через гидрологический или водный цикл. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотрите все видеоролики к этой статье

Водяной пар является основной формой атмосферной влаги. Хотя его хранение в атмосфере сравнительно невелико, водяной пар чрезвычайно важен в формировании источника влаги для росы, мороза, тумана, облаков и осадков. Практически весь водяной пар в атмосфере ограничен тропосферой (область ниже 6-8 миль [10-13 км] над уровнем моря).

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

Процесс перехода из парового состояния в жидкое состояние называется конденсацией. Конденсация может иметь место, если в воздухе содержится больше водяного пара, чем он может получить от свободной поверхности воды в результате испарения при преобладающей температуре. Это состояние возникает как следствие охлаждения или смешения воздушных масс с разными температурами. При конденсации водяной пар в атмосфере выделяется с образованием осадков.

конденсация Туман, который образуется в результате конденсации водяного пара на ядрах конденсации, которые всегда присутствуют в естественном воздухе, развивается вдоль побережья национального заповедника Кинг-Рендж в графстве Гумбольдт, Калифорния. Боб Уик / США. Bureau of Land Management

Осадки, выпадающие на Землю, распределяются по четырем основным направлениям: некоторые из них возвращаются в атмосферу путем испарения, некоторые могут быть задержаны растительностью, а затем испарены с поверхности листьев, некоторые просачиваются в почву путем инфильтрации. , а остальная часть стекает непосредственно в море в виде поверхностного стока. Некоторые из инфильтрованных осадков могут позже просачиваться в ручьи в виде стока грунтовых вод. Прямые измерения стока производятся водомерами и наносятся на гидрографы в зависимости от времени.

Индонезия: климат На большей части Индонезии в течение года идут сильные дожди. © Голиб Марсуди / Dreamstime.com

Большая часть грунтовых вод образуется из осадков, которые просочились через почву. Расходы грунтовых вод по сравнению с потоками поверхностных вод очень медленные и изменчивые, от нескольких миллиметров до нескольких метров в день. Движение подземных вод изучается с помощью трассерных методов и дистанционного зондирования.

Лед также играет роль в круговороте воды.Лед и снег на поверхности Земли встречаются в различных формах, таких как иней, морской лед и ледник. Когда почвенная влага замерзает, лед также образуется под поверхностью Земли, образуя вечную мерзлоту в тундровом климате. Около 18000 лет назад ледники и ледяные шапки покрывали примерно одну треть поверхности суши Земли. Сегодня около 12 процентов поверхности суши по-прежнему покрыто ледяными массами.

Ледник Перито-Морено Аргентинский ледник Перито-Морено - одна из нескольких частей Патагонии, которые достаточно холодны, чтобы их покрыть льдом. © javarman3 — iStock / Getty Images .

Смотрите также