Почему растения могут ускорить разрушение камней
Содержание статьи
Как растения разрушают камни
Для нормального роста растениям необходима пища. Они легко и с удовольствием усваивают растворы различных питательных веществ, которые без затруднений проникают через оболочки клеток растения в корни. Но было бы ошибочно думать, что растения питаются только растворами. Огромное количество питательных веществ, необходимых растениям, находится и в минералах.
Если бы растения питались только растворами, они легко вымывались из почвы и делали ее скудной. Составные части минералов и пород, в свою очередь, разлагаясь, делают почву благородной. Растения имеют кислый клеточный сок. В процессе дыхания корни растений выделяют угольную кислоту, тем самым разъедая твердые минералы и породы, разбивая их на мелкие части и даже превращая в пыль. Это позволяет растительному миру получать необходимое питание.
Процесс разрушения камня растением можно увидеть невооруженным глазом. Корни оплетают камень настолько плотно и крепко, что распутать, кажется, невозможно. Растение будет «вгрызаться» корнями в твердую породу еще сильнее, если не найдет поблизости другого питания – растворимых, легко усваиваемых веществ. Под действием угольной кислоты, выделяемой корнями, на поверхности камня появляются сначала мелкие трещины, потом более глубокие, и происходит разрушение твердой породы.
Как корни растений ищут себе пищу
Если в домашних условиях провести опыт, то можно убедиться, что корни растений в поиске «пищи» изъедают камень. В горшок со скудным грунтом – песком пересадили растение. Перед этим на дно горшка поместили мраморную пластину. Через четыре месяца, перевернув горшок, пластину извлекли. Весь опутанный корнями растения мрамор потерял свою гладкость. Корни буквально прорыли в нем маленькие ходы. Особенно отчетливо это можно разглядеть, если белый мрамор натереть углем, а черный – мелом. Скудный песчаный грунт заставил «голодать» растение, так как в песке нет растворов, питающих его клетки. Чтобы не погибнуть, представитель флоры добыл питание из камня. В данном случае, еда растения, за которой он охотился – это известь, содержащаяся в мраморе.
Разрушая камни, горные породы, минералы, растения делают почву богаче. Они играют огромную, очень серьезную роль в почвообразовании. В конечном итоге почва – это продукт разрушения твердых пород вперемешку с разложившимися перегнившими листьями.
Камни – образование, виды и что их разрушает
Камни встречаются на нашей планете повсеместно. Они сильно отличаются друг от друга не только размерами и формой, но и свойствами – цветом, прочностью, твердостью.
Что такое камни? Происхождение камней
Камни – это твердые тела, относящиеся к неживой породе. Чаще всего камни образуются из других камней. Например, если сбросить камень с большой высоты, то он разобьется на много камней поменьше.
Но есть и иной способ их формирования. При извержениях вулканов из глубин Земли на поверхность выбрасывается лава – раскаленное до огромной температуры вещество. При его остывании как раз и образуются камни.
Типы камней
Все камни можно разбить на три большие группы. В первую группу входят драгоценные камни. Они применяются при изготовлении украшений. Это алмаз, сапфир, рубин. Такие камни красивы и редко встречаются в природе. Важно отметить, что драгоценные камни могут использоваться и в промышленности. Например, алмаз применяют как режущий материал, ведь он является самым твердым веществом в природе.
Вторая группа – это полудрагоценные камни. Они значительно дешевле драгоценных, но также используются при изготовлении предметов роскоши. К ним относят хрустать и кварц. Из хрусталя делают люстры, посуду и другие предметы интерьера.
Самые распространенные камни включают в третью группу – поделочные камни. Они используются в быту, прежде всего в строительстве. Примерами таких камней являются гранит и мрамор.
Разрушение камней
Камни кажутся очень прочными и твердыми телами. Однако даже они постепенно разрушаются. Проще всего раздробить камень, сильно ударив по нему или сбросив его с высоты. Но в природе есть ещё несколько причин, вызывающих разрушение камней.
В первую очередь это колебания температуры. Известно, что многие вещества, в том числе и камни, при нагреве увеличиваются, а при охлаждении сжимаются. При этом камни на солнце прогреваются неравномерно – солнечная сторона сильнее. В результате одна часть камня расширяется и пытается расширить другую часть камня, которая не нагрета. Этот процесс может привести к образованию очень маленьких трещин – микротрещин. Если камень очень много раз охладился и нагрелся, то трещины сильно вырастают и постепенно разрушают камень.
Если камень находится вблизи воды (на берегу реки или моря), и постоянно обкатывается волнами, то он будет менять форму. Многие замечали, что камни на пляжах гладкие и ровные. Это следствие воздействия воды – она разрушает камень, причем различные выступы разрушаются быстрее. Можно сказать, что вода буквально полирует камень.
Иногда вода и температура действуют заодно. Если вода попала в трещину на камне, то при низкой температуре она превратится в лед. Известно, что при замерзании вода расширяется, то есть лед начнет давить на стенки трещины и будет расширять ее.
Разрушает камни и ветер. Он действует почти также как вода, однако, так как воздух значительно легче воды, то и процесс разрушения более длительный. Если в воздухе много частиц пыли, то он быстрее разрушает камень.
Отличие камней от металлов
Не всякий твердый объект в природе – это камень. Встречаются ещё и металлы. Например, из камня делают мостовую (это вид покрытия городских улиц), а из металлов – люки канализации. Но чем металлы и камни отличаются?
Оказывается, металл можно расплавить (для этого его надо сильно нагреть) и залить в какую-нибудь форму. После остывания мы получим новый металлический объект, причем свойства материала сохранятся. Подобный процесс называется литьем и используется в промышленности для изготовления деталей. А вот камни отливать нельзя. Некоторые камни просто сгорают при нагреве, а другие – слишком сильно меняют свойства. У металлов есть много других отличительных свойств, которые изучаются уже на уроках физики и химии.
Подведение итогов
Камни делятся на драгоценные, полудрагоценные и поделочные. Разрушаются камни от воздействия температуры, воды и воздуха.
Что разрушает природный камень
Процесс распада природного камня, применяемого для строительства, зависит от целого ряда факторов. В первую очередь, это свойства самого камня (минералогический состав, пористость и т.п.), затем идут климат, смежные материалы с которыми контактирует камень (известка, другие виды камней и т.д.) и, наконец, методика обработки от загрязнения (очистка, использование водоотталкивающих материалов и пр.).
В строении песчаника особенно важен цементирующий минерал, который связывает крупинки вместе. Например, богатые кварцем, кремнистые песчаники относительного долговечны и устойчивы к разрушению. В то же время, песчаники, в которых цементирующий минерал слабый или его недостаточно (известковые) более уязвимы для распада.
Одной из болезней известковых песчаников может стать затвердевание оболочки, которое вызвано растворением минерала и оседанием его радом с поверхностью. В результате этого, поверх ослабленной сердцевины образуется твердая корка, но песчаник кажется абсолютно невредимым. Однако, после нарушения целостности корки, сердцевина стремительно разрушается.
Гранит, конечно же, более долговечен, чем песчаник, но и он подвержен разрушению. Поскольку гранит не столь пористый как песчаник, его разрушение, в большинстве случаев, носит поверхностный характер в виде выкрашивания и отслаивания.
Влияние климата на разрушения природного камня очень велико. Например, камень, демонстрирующий прекрасную стойкость к разрушению в глубине континента, может быстро деформироваться под воздействием морских солей, при использовании его вблизи побережья. По прогнозам ученых изменение климата неизбежно и при строительстве следует учитывать этот фактор. Если климат, как предсказывают станет более влажным, это приведет к увеличению количества наростов биологического характера на зданиях. Скорее всего, это повлияет и на механическое разрушение камня, поскольку повышенный уровень влажности служит катализатором деструктивных процессов.
Известка составляет значимую часть каменной кладки, поэтому особенно важно использовать правильно составленные известковые смести. Например, использование известки с повышенной плотностью и непроницаемостью приводит к тому, что движение жидкости (а, значит, и разрушительные процессы) происходит внутри камней, а не в известковых швах между ними.
Излишне густой известковый раствор вреден и для гранита, поскольку далеко не все его типы отличаются низкой пористостью. Под воздействием климатических факторов пористость увеличивается и влага начинает проникать внутрь камня. Разница в степени пористости прилегающих камней может повысить уязвимость камня для распада. Там где пористый камень (например, песчаник) прилегает к менее пористому (например, к граниту), движение влаги ограничено, что в конечном счете, ведет к разрушению.
Еще одна важная проблема – химическая несовместимость соприкасающихся камней. Например, известняки могут выделять соли кальция, которые будут разрушительно действовать на прилегающие камни. Поэтому надо с особой тщательностью подойти к выбору природных камней для отделки фасадов, обращая внимание на их совместимость. Осторожности требует и нанесение сколов на камень в процессе ремонта и реставрации фасадов.
Разрушение камня особенно вредно, когда оно затрагивает функциональные элементы, такие как перевязки каменной кладки или молдинги. Частичное или полное разрушение таких деталей приводит к тому, что фасад становится менее защищен от атмосферных осадков. В свою очередь, это ведет к росту увлажнения, расположенной ниже, каменной кладки, что только ускоряет разрушительные процессы. Если не предпринять соответствующие меры, распад будет прогрессировать и может затронуть не только декоративные, но и структурные элементы, тем самым, нарушая общую устойчивость фасада.
Доктор Морин Янг ( Dr. Maureen Young ),
Школа Скотт Сазерленд ( Scott Sutherland School ), Университет Роберта Гордона ( The Robert Gordon University )
Почему камни разрушаются: причины разрушения скал и горных пород в природе
Камень – это минерал или твердая горная порода природного происхождения. Эти природные образования кажутся очень твердыми и прочными, из них состоят горы, скалы и утесы. Тем не менее даже камни не вечны и разрушаются под воздействием окружающей среды. Поговорка «вода и камень точит» как нельзя лучше объясняет принцип постоянного влияния влаги, ветра, атмосферных осадков на горную породу. Почему же разрушается горная порода?
Из чего состоят камни и что они собой представляют?
Камень может быть либо минералом, либо горной породой. Горная порода – это агрегат однородных или различных минералов, которые составляют земную кору.
По происхождению они делятся на следующие виды:
Почему и при каких условиях камни могут разрушаться?
Разрушение камней – это длительный процесс, который продолжается миллионы лет. Он происходит под воздействием окружающей среды, и чем оно агрессивней, тем быстрее происходит преобразование породы. Процесс разрушения пород и минералов в природе называется выветриванием. От чего же разрушаются кажущиеся вечными скалы? Основной причиной выветривания является совокупность физических, химических и биологических явлений.
Воздействие атмосферных явлений
Чем вызвано изменение земной коры и горных пород? На горную породу воздействуют такие атмосферные явления, как ветра, колебания влажности, осадки, изменения температуры. Больше всего страдают от выветривания те скалы, которые находятся в регионах с большими перепадами температур, например в пустынях. Нагреваясь в дневное время суток, камни расширяются. Ночью, когда температура падает на 20, а в некоторых регионах и на 30 градусов, происходит охлаждение и резкое сжатие тела. Все это приводит к образованию трещин.
В трещины камней попадает вода. В отличие от других веществ, она при замерзании не уменьшается, а, наоборот, расширяется на десятую часть от своего изначального объема. Таким образом замерзшие частицы льда распирают камень изнутри, и рано или поздно он ломается.
Если на глыбу камня постоянно воздействует вода (например, когда скала расположена у моря или реки), то она постепенно обтачивается. Сила тяжести, ветер, ливни, сели, землетрясения тоже играют значительную роль в разрушении породы.
Химическое выветривание – это разрушение камней, которое происходит в результате химических процессов. Основными факторами химического выветривания в природе являются:
Влияние биологических организмов
Другим фактором выветривания в природе является воздействие на горные породы биологических организмов. В трещины камней нередко попадают семена растений, которые прорастают внутри камня. Обычно травы, кустарники и деревья, произрастающие в горах, имеют небольшую корневую систему, однако по мере роста растения разрастаются и его корни. Со временем трещины становятся глубже и шире, что приводит к разрушению камня.
В биогенном выветривании значительную роль играют микроорганизмы. В процессе жизнедеятельности они производят метаболиты – химические соединения, которые влияют на структуру камней и минералов. Постепенно происходит преобразование одной породы в другую или ее разрушение.
Разрушаются ли скалы и камни из-за деятельности человека?
Деятельность человека оказывает значительное воздействие на окружающую среду. С древних времен люди пытались изменить ландшафт для собственных нужд: они взрывали горы, изменяли русла рек, прорывали тоннели. На данный момент именно техногенное влияние играет главную роль в изменении земной поверхности.
С античных времен человек занимается добычей полезных ископаемых: руды, строительных материалов, драгоценных камней. Для этого разрабатываются рудники, строятся шахты и карьеры. Многие месторождения за сотни и тысячи лет использования были истощены.
Экологи бьют тревогу, ведь такое быстрое изменение ландшафта ведет к уничтожению экосистем. Многие виды животных и растений оказались под угрозой исчезновения, потому что их место обитания изменилось. Вырубка лесов и разработка полезных ископаемых приводят к увеличению опасности схождения лавин и селей, обрушения гор.
Однако человек не только разрушает горы, но и создает новые. Так называемые антропогенные горы, терриконы – это отвалы пустых пород, извлеченных при добыче полезных ископаемых в шахтах или карьерах. Терриконы рекультивируют, засаживают деревьями, делают из них культурные объекты, и наиболее старые из них уже трудно отличить от естественных холмов.
Как разрушаются камни в природе (окружающий мир, 1 класс)
Несмотря на то что камни представляют горную породу большой твердости, даже гранит или кремень не могут противостоять влиянию ветра, воды или мороза. Эти процессы происходят очень медленно. Часто они незаметны человеческому глазу, потому что на них иногда требуется не один миллион лет. Изучают, как разрушаются камни, в 1 классе на окружающем мире.
Общая характеристика камней
Имеющиеся в природе камни представляют собой твердые тела. Они находятся везде, покрывая всю земную кору. Сюда относятся разной высоты горы, мелкий песок или дно каждого водоема. На основании сообщений, поступающих от геологов, все камни можно разделить на несколько видов:
При формировании каждой из пород внутри тел полностью изменяется структура, вот почему этот процесс занимает много времени. Поэтому все драгоценные камни и строительный материал относятся к невозобновляемым ресурсам планеты.
Процесс разрушения
Под воздействием внешней среды камни разрушаются. Особенно это заметно у подножья высоких гор, где скапливается большое количество каменных обломков. Такой проходящий в природе процесс носит название выветривание. При этом он не имеет никакого отношения к ветру. Причина состоит в разрушении монолитных оснований под воздействием каких-либо источников. Это может быть влага, мороз, присутствие биологических организмов, растений или химических соединений.
Какой бы ни была высокой гора, она изменяет свою форму, уступая внешнему воздействию. В некоторых случаях здесь принимает участие и человечество, разрабатывая месторождения для добычи полезных ископаемых.
Вода и соли
Вода является первым по счету фактором, который приводит к разрушению камней. Пути попадания влаги, носят различный характер:
Вода, попадая в трещины, вызывает набухание породы. Однако сама по себе жидкость не несет большой опасности. Основным разрушающим фактором являются растворенные в ней соли, которые проникают вглубь камня. Чем выше концентрация солевого раствора в воде, тем сильнее идет разрушительный процесс. В некоторых случаях происходит кристаллизация соли. При этом она набухает и совершает давление на окружающее пространство. В итоге с течением времени трещины в породах увеличиваются. Затем твердая поверхность начинает разрушаться.
Серьезным фактором, размывающим породы, является движущаяся вода. Особенно эффективно вызвать эрозию могут горные потоки. Причина заключается в скорости перемещения водяной массы. Присутствующий в реках песок или мелкие камни выполняют функцию абразива. Соприкасаясь со склонами гор, вода с мелкими частицами постепенно стирает их, и водный поток прогрызается внутрь горного хребта.
Физическое и химическое выветривание
Существующие в природе скалы разрушаются в результате выветривания. Оно бывает 2 видов:
В первом случае происходит чисто физический процесс. Химическое же выветривание возможно только при наличии посторонних составляющих, содержащихся в породе.
Влияние живых и растительных организмов
Существенную роль в биогенном выветривании играют микроорганизмы. На протяжении своей жизнедеятельности ими вырабатываются метаболиты. Это такие химические соединения, которые разрушают каменную породу.
Не менее мощной силой обладает и растительный мир. Существуют научные исследования, наглядно свидетельствующие, какая часть растений способствует разрушению камней. Это происходит благодаря разрастающейся корневой системе. Проникающие в каменную породу корешки кустарников, мхов или деревьев, выделяют органические кислоты. Эти вещества растворяют горную структуру, а трещины заполняются корнями, которые, как клином расщепляют камень.
Сила ветра
Как и вода, постепенно разрушить гору может и сила ветра. Вместе с воздухом всегда переносятся мелкие камешки. Ударяясь о поверхность скалы, они постепенно, как наждаком, снимают с нее верхний слой. При разрушении скал и камней образуется пыль и песок. Ветер их подхватывает и разносит в разные стороны. Такой процесс называется дефляцией. Он занимает длительное время, которое растягивается на миллионы лет. Однако за этот период с лица земли могут исчезнуть целые горные массивы.
Поскольку скалы состоят из пород разной степени твердости, дефляция в разных местах происходит неоднородная. В итоге рельеф местности может принять причудливую форму. Особенно это характерно для пустынь, где присутствуют сильные ветра. Их поверхность покрыта столбами, в которых бури выточили разные интересные формы. Блуждающий в них ветер создает своеобразные звуки.
Поскольку горные хребты имеют уклон, за счет силы ветра, формирующиеся обломки постепенно сползают вниз. Этот процесс называется денудацией. В результате выветриваются целые слои пород.
Человеческая деятельность
На окружающую среду в значительной степени влияет человеческая деятельность. Разработка месторождений или прокладка шахт изменяет поверхность земной коры. Особенно эта деятельность возросла с XX века, когда появились современные буровые установки.
В настоящее время экологи подняли настоящую тревогу, поскольку изменение ландшафта ведет к нарушению экологической системы. В ответ на такую деятельность человечества есть риск исчезновения целых видов растительного и животного мира.
Чтобы донести до населения современную ситуацию, работники, изучающие такое направление, получают задания по составлению докладов на эту тему. Они включают в себя слайды с разными интересными картинками. Презентация проводится в режиме онлайн. Также ее можно прослушать в записи.
Однако, ведя такой рассказ, следует правдиво нарисовать ситуацию. Человечество не только занимается разрушением гор, но и создает терриконы — отвалы из переработанных пород. Затем территория рекультивируется и на этом месте сажаются деревья. Через несколько лет здесь уже возвышается холм с растущим на нем лесом. Внешне такое искусственное насаждение не отличается от естественной природы.
