Вода основа жизни на земле icon

Вода основа жизни на земле


Смотрите также:
Обобщающий урок «Вода на Земле»...
Задачи: расширить и обобщить знания учащихся о воде: ее распространении на Земле...
Темы вашего учебного проекта...
Тема: Возникновение жизни на Земле...
«Рациональное использование и охрана водных ресурсов»...
Внеклассное мероприятие по естествознанию в 5 классе тема: «Вода основа жизни»...
Реферат вода. Структурированная вода и ее роль в жизни человека...
Реферат по дисциплине: «Экология» на тему: «Роль воды в природе и жизни человека»...
Тема «Возникновение и развитие жизни на Земле»...
Тема: Возникновение жизни на Земле...
Перспективное планирование по теме: «Вода. Воздух»...
“Реальные и мифические угрозы жизни на земле”...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
скачать



ВОДА ОСНОВА ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ.


Вода — лекарство, ибо изгоняет

она из тела всякие недуги, и все хвори

одолеваются ею, и страдания побеждаются.

Жизнью вечной наполнена она, и потому тело хранит

от сил вредоносных, и несет в себе исцеление,

и во все времена великолепна она,

оттого не должно мудрому о ней забывать.

Веды


Вода — самое распространенное во Вселенной молекулярное вещество после молекулярного водорода. Вода играет важнейшую роль в формировании звезд и в процессе возникновения жизни. Наличие воды в жидкой форме является необходимым условием для развития живых организмов. По общепринятой научной теории жизнь на нашей планете зародилась сотни миллионов лет назад, когда на Земле сложились для этого благоприятные условия. И зародилась она, по мнению ученых, в океане, то есть в воде. Огромное количество лет ушло на то, чтобы из необходимых химических соединений, растворенных в мировом океане, возникли органические вещества, положившие начало простейшим живым существам. Прошла еще не одна сотня миллионов лет, и жизнь расселилась тю всей планете. Сегодня она в различных формах и видах существует практически везде — в. воде, на суше и в воздухе. Но qe органическая связь с водой сохранилась.

Вода — загадочное вещество. До сих пор учёные не могут понять и объяснить многие её свойства. Непонятно, почему вода не только изменяет некоторые свойства при воздействии на неё магнитного поля, но и может надолго сохранять их. В такой воде по-другому происходят реакции осаждения. Многие соли из обычной воды выпадают при её испарении в виде плотного осадка, образуя накипь (например, в чайнике). Намагниченная же вода накипи не образует. Но, несмотря на неизвестность причины, специалисты-практики применяют намагничивание воды для борьбы с накипью на ТЭС и АЭС. Учеными также было установлено, что вода на Земле изменяет свою природу в зависимости от процессов, происходящих на Солнце и в космосе: космические причины влияют на характер протекания в воде некоторых химических процессов, например, на скорость появления осадков. Причины этого также пока не выяснены. Многие наблюдения и факты говорят о том, что талая вода обладает особыми свойствами — она более благоприятна для развития живых организмов. Возможно, это происходит потому, что при таянии льда изменяется его изотопный состав. Конечно, с развитием науки и техники все эти загадки со временем будут разгаданы. Очень возможно, что будет открыто ещё немало новых, более удивительных свойств воды — самого необыкновенного в мире вещества.

Вода — это вещество со сплошными аномалиями, она устроена и ведет себя совершенно иначе, чем другие вещества в природе.


^ Аномальные состояния воды


Аномалия плотности

По всем законам физики лед должен быть тяжелее воды. Объём всех твёрдых тел при плавлении увеличивается, и они тонут в собственном расплаве.'Но лед этому правилу не подчиняется. Это свойство воды — аномалия в природе, исключение. Плотность воды при переходе ее из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0 до 4 °С плотность её также увеличивается. При 4 °С вода имеет максимальную плотность, и лишь при дальнейшем нагревании её плотность уменьшается. Если бы при понижении температуры и при переходе из жидкого состояния в твердое плотность воды изменялась бы так же, как это происходит у подавляющего большинства веществ, то при приближении зимы поверхностные слои природных вод охлаждались бы до О'С и опускались на дно, освобождая место более тёплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся масса водоёма не приобрела бы температуру 0°С. Далее, вода начинала бы замерзать, образующиеся льдины погружались бы на дно, и водоём промерзал бы на всю глубину. При этом многие формы жизни в воде были бы невозможны. Но так как наибольшей плотности вода достигает ори 4 'С, то перемещение ее слоев, вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой температуры. При дальнейшем понижении температуры охлаждённый слой, обладающий меньшей плотностью, остается на поверхности, замерзает'и тем самым защищает лежащие ниже слои от дальнейшего охлаждения и замерзания. Вода — единственное в мире вещество, которое после плавления сначала сжимается, а потом, по мере повышения температуры начинает расширяться. Эту редкостную аномалию в свойствах воды объясняют тем, что в действительности жидкая вода представляет собой сложный раствор необычного состава: это раствор воды в воде. При плавлении льда сначала образуются крупные сложные молекулы воды. Они сохраняют остатки рыхлой кристаллической структуры льда и растворены в обычной низкомолекулярной воде. Поэтому сначала плотность воды низкая, но с повышением температуры эти большие молекулы разрушаются, и поэтому плотность воды растёт, пока не начнёт преобладать обычное термическое расширение, при котором плотность воды снова падает. Такое необычное свойство воды имеет огромное значение для жизни. В водоёмах перед наступлением зимы постепенно охлаждающаяся вода опускается вниз, пока температура всего водоёма не достигнет четырёх градусов. При дальнейшем охлаждении более холодная вода остаётся сверху и всякое перемешивание прекращается. В результате создаётся своеобразное положение: тонкий слой холодной воды становится как бы «тёплым одеялом» для всех обитателей водоёма. При четырёх градусах они чувствуют себя явно неплохо.


^ Аномалия поверхностного натяжения

Известно, что молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при этом на поверхности остается незначительное количество молекул. За счет этого

вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости. Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути. С поверхностным натяжением воды связано ее сильное смачивающее действие (способность «прилипать» к поверхности многих твердых тел). Кроме того, вода является универсальным растворителем. Теплота ее испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку. При всех своих уникальных свойствах вода все же не имеет способностей смачивать другие тела. Она с трудом смачивает металлы, совершенно не смачивает жирные поверхности. Водой не намочишь парафин. Капли воды скатываются с поверхности многих полимерных материалов: тефлона, полиэтилена и других. Спирт же, или, например, керосин очень хорошо смачивают почти любые тела. Это объясняется тем, что силы взаимодействия между молекулами воды так необычайно велики, что вода собирается в капли там, где все остальные жидкости растекаются. Это свойство воды доставляет много неудобств в обыденной жизни и в технике: загрязнённые жиром или маслами руки водой не отмоешь. Из за этого и было изобретено мыло. Химиками было синтезировано много специальных веществ-«смачивателей», которые очень широко применяются в технике, чтобы воду сделать «мокрее».

Исключительно большим поверхностным натяжением воды объясняется ее ещё одна замечательная особенностью — течь вверх. Это происходит всегда и повсеместно. Поднимаясь вверх в почве, вода смачивает всю толщу земли от уровня фунтовых вод. Поднимаясь вверх по капиллярным сосудам дерева, помогает растению доставлять растворённые питательные вещества на большую высоту — от глубоко скрытых в земле кор-| к'И к листьям й плодам. Вода сама движется вверх по ткани полотенца при вытирании им. В очень тонких трубочках — в капиллярах — вода может подняться на высоту нескольких метров. Молекулы воды на её поверхности испытывают действие сил межмолекулярного притяжения только с одной стороны, а у воды это взаимодействие аномально велико. Поэтому каждая молекула на её поверхности втягивается внутрь жидкости. В результате возникает сила, стягивающая поверхность жидкости. У воды она особенно велика. Эта сила и придаёт мыльному пузырю, падающей капле и любому количеству жидкости в условиях невесомости форму шара. Она поддерживает бегающих по поверхности пруда жучков, лапки которых водой не омачиваются. Она поднимает воду в почве и деревьях, стенки тонких пори отверстий которых наоборот, смачиваются водой великолепно. Вряд ли вообще возможно было бы Земледелие, если бы вода не обладала этой исключительной особенностью.

Аномалия теплоемкости. Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоемкостью. Это ее качество оказывает существенное влияние на климат. Основным терморегулятором климата являются воды океанов и морей: накапливая тепло летом, они отдают его зимой. Отсутствие водоемов на местности обычно приводит к образованию резко континентального климата. Благодаря влиянию океанов на значительной части земного шара обеспечивается перевес осадков на суше над испарением, и организмы растений и животных получают нужное им для жизни количество воды. Тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоёмкостью, имеет большое значение в жизни природы. По этой причине в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету также медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре. Вода — лучший теплоноситель. Ничто не может сравниться с ней. Ничто не может лучше работать в паровых турбинах электростанций, в цилиндрах паровых двигателей. Вода — гигантский двигатель и в природе. Нет ни одного вещества, у которого скрытая теплота испарения была бы больше, чем у воды. Каждый грамм водяного пара уносит с собой 537 калорий энергии. На большой высоте, где давление мало, воздух расширяется, его температура сильно понижается, и водяной пар конденсируется, снова превращаясь в воду, её мельчайшие капельки образуют облака.

Энергия Солнца, поднятая с водяным паром наверх, неминуемо должна выделиться обратно, когда он превращается в облака. Эта энергия переходит в тепловую, нагревая воздух. Каждую минуту водяной пар отдаёт атмосфере Земли необычайно огромное количество энергии. Это та энергия, за счёт которой дуют ветры, возникают бури, рождаются ураганы и штормы. Нагретая Солнцем под экватором, вода переносит тепло в Мировом океане гигантскими потоками морских течений в далёкие полярные области, где жизнь возможна только благодаря этой удивительной особенности воды.


^ Аномальное состояние льда

При температуре ниже 0 "С вода превращается в твердое состояние — лед, обладающий также необычайными свойствами. Он твёрдый, но течёт как жидкость, и существуют огромные ледяные реки, медленно текущие с высоких гор. Лёд изменчив, он непрерывно исчезает и образуется вновь. Лёд необычайно прочен и долговечен — десятки тысячелетий хранит он в себе тела мамонтов, случайно погибших в ледяных трещинах. Льдом покрыты целые материки на Земле.

Теплоемкость и теплота плавления льда уменьшаются с температурой, теплопроводность же почти не зависит от температуры. Когда толщина льда на поверхности водоема достигает 15 см, он становится надежным теплоизолятором между водой и воздухом. Морская вода замерзает при температуре -1,91 °С. При дальнейшем понижении температуры до —8,2 °С начинается оседание сернокислого натрия, и только при температуре —23 "С из раствора выпадает хлористый натрий. Так как часть рассола при кристаллизации уходит изо льда, соленость его становится меньше солености морской воды. Многолетний морской лед настолько опресняется, что из него можно получать питьевую воду. Теплоемкость морской воды стоит на третьем месте после теплоемкости водорода и жидкого аммиака. Иногда вода замерзает и при плюсовой температуре. За счет влияния белковых молекул температура замерзания воды в почвенных капиллярах может возрасти до | -1,4 "С. При замерзании чистая вода расширяется почти на

Фоба — основа жирш на JCMJU Ш 9

10%. морская — на меньшую величину. Для того, чтобы растопить лед, требуется гораздо больше тепла, чем для плавления такого же количества любого другого вещества. Исключительно большое значение скрытой теплоты плавления — 80 калорий на грамм льда — также аномальное свойство воды. При замерзании воды такое же количество тепла снова выделяется. Когда наступает зима, образуется лёд, выпадает снег и воды отдаёт обратно тепло, подогревая землю и воздух. Они противостоят холоду и смягчают переход к суровой зиме, к жестоким морозам. Именно благодаря ЭТОМУ замечательному свойству воды на нашей планете существуют осень и весна.

Вода — вещество, легко вступающее в химические реакции, поэтому абсолютно чистой воды в природе не существует, вода непременно содержит в своем составе те или иные химические соединения. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода.

Вода может быть также и катализатором. При отсутствии следов влаги практически не протекают некоторые обычные реакции; например, хлор не взаимодействует с металлами, фтороводород не разъедает стекло, натрий не окисляется в атмосфере воздуха.


^ Ионный состав природных вод


Происходящие в почвах процессы окисления органических веществ вызывают расход кислорода и выделение углекислоты, поэтому при прохождении воды через почву в ней возрастает содержание углекислоты, что приводит к обогащению природных вод карбонатами кальция, магния и железа, с образованием растворимых в воде кислых солей. Бикарбонаты присутствуют почти во всех водах в тех или иных количествах. Большую роль в формировании химического состава воды играют подстилающие почву грунты, с которыми вода вступает в соприкосновение, фильтруясь и растворяя некоторые минералы. Особенно интенсивно обогащают воды осадочные породы, такие, как известняки, доломиты, мергели, гипс, каменная соль и др. В свою очередь почва и породы обладают способностью выделять из природной воды некоторые ионы, замещая их таким же количеством других ионов. Подпочвенными водами легче всего растворяются хлориды и сульфаты натрия и магния, хлорид кальция. Силикатные и алюмосиликатные породы (граниты, кварцевые породы и т. д.) почти нерастворимы в воде. Наиболее распространенными в природных водах являются следующие ионы: ион хлора, сульфат-ион, ион натрия, ион кальция, ион магния, ионы водорода, Ион хлора присутствует почти во всех природных водоемах, причем его содержание меняется в очень широких пределах. Сульфат-ион также широко распространен. Основным источником растворенных в воде сульфатов является гипс. В подземных водах содержание сульфат-иона обычно выше, чем в воде рек и озер. Из ионов щелочных металлов в природных водоемах в наибольших количествах находится ион натрия, который является характерным ионом сильноминерализованных вод морей и океанов. Ионы кальция и магния в маломинерализованных водах занимают первое место. Основным источником ионов кальция является известняки, а магния — доломиты. Лучшая растворимость сульфатов и карбонатов магния позволяет присутствовать ионам магния в природных водах в больших концентрациях, чем ионов кальция. Ионы водорода в природной воде вызваны разложением угольной кислоты. Соединения азота в природной воде представлены ионами аммония, нитритными и нитратными ионами за счет разложения органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в,водоемы со сточными промышленными водами. Соединения железа очень часто встречаются в природных водах, причем переход железа в раствор может происходить под действием кислорода или кислот (угольной, органических). Так например, при окислении широко распространенного в породах пирита получается сернокислое железо, а при действии угольной кислоты — карбонат железа. Соединения кремния в природных водах могут быть в виде кремниевой кислоты. В природных водах присутствуют также и другие катионы. Кроме веществ ионного типа природные воды содержат также газы и органические и грубодиспер-сные взвеси. Наиболее распространенными в природных волах газами являются кислород и углекислый газ. Источником кислорода является углекислота из атмосферы и из глубинных слоев земной коры, получившаяся в результате биохимических процессов. Из органических веществ, попадающих извне — >то гуминовые вещества, вымываемые водой из гумусовых почв (торфяников, сапропелитов и др.). В самих водоемах органические вещества непрерывно поступают в воду в результате отмирания различных водных организмов. При )том часть из них остается взвешенной в воде, а другая опускается на дно, где происходит их распад. Грубодисперсные примеси, вызывающие мутность природных вод, представляют собой вещества минерального и органического происхождения, смываемые с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних паводков.

Большинство природных вод имеют рН в пределах 6,5-8,5. Для поверхностных вод в связи с меньшим содержанием в них углекислоты рН обычно выше, чем для подземных.


^ ВОДА В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА


Без воды немыслимо существование всех живых организмов; она с древности считалась первоисточником жизни наравне с огнем, воздухом и землей. Почитание воды известно с самых древних времен. Персидский царь Ксеркс, перед строительством нового моста для переброски своих войск в Грецию, заключил договор о примирении с морем, бросив в него символ связи — цепь из колец. Издревле многие народы величали воду матерью, также как и землю, упоминали ее имя при заклятиях. Славяне клялись родниками и ручьями. Реки и криницы в народных легендах олицетворялись в виде девушек. В воду нельзя было плевать (не плюй в колодец, случится напиться; в воду грех плевать; плевать в воду — все равно, что матери в глаза). Наши предки учили своих потомков правильному отношению к воде: в воду нельзя плевать, мочиться, говорить о ней бранные слова. У гуцулов-чабанов прокисшую сыворотку и другие продукты молочного производства ни при каких обстоятельствах не разрешалось выливать в ручьи и реки. По поверьям наших предков несоблюдение этих правил приводило к болезням. Водой, как символом здоровья окроплялись коровы после отела, освященной водой окроплялись пчелиные ульи. «Доброго пути и свежей воды», — желали древние греки прощаясь со своими близкими и друзьями. Раньше взрослые люди пили воду с непокрытой головой и перед тем, как начать пить, крестились.

Все, что создано природой, содержит в себе воду. В среднем в организме животных и растений содержится более 50% воды. В теле медузы ее до 96%, в водорослях 95 — 99%, в спорах и семенах от 7 до 15%. В почве находится не менее 20% воды, в организме же человека вода составляет около 65 % (в тел е новорожденного до 80%, у взрослого 60%). В своей жизнедеятельности человек потребляет огромное количество воды. Она используется для производства продуктов питания и предметов пользования человека. Например, для производства одной лишь тонны стали, синтетического волокна или бумаги необходимы сотни кубических метров воды. Даже добыча угля и нефти не обходится без воды, в среднем ее расходуется: на 1тонну угля около 5тонн, на 1тонну нефти — до 130 тонн. Таким образом, топливная промышленность потребляет за год столько воды, сколько приносит ее большая река. сравнимая с Днепром. Подсчитано, что наше народное хозяйство, включая удовлетворение нужд населения, расходует воды примерно 500 — 600 кубических километров в год. Для производства 1 кг растительной пищи — зерна, овощей, требуется в среднем 2 тонны воды. Для производства 1 кг мяса ее необходимо 20 тонн. Человек за год только в процессе питания потребляет в среднем 60 тонн воды. А если к этому прибавить еще 300 тонн воды для удовлетворения других его жизненных потребностей, получается 360 тонн одному человеку.

Вода с растворенными в ней органическими и неорганическими веществами необходима для жизнедеятельности клеток. Она очищает организм от токсинов, необходима для процессов пищеварения, всасывания, циркуляции и выделения. Она способствует переносу питательных веществ по организму, помогает восстанавливать клетки и ткани. Как уже говорилось, вода составляет 80% веса ребенка и около 65-70% веса взрослого. Часть ее находится внутри клеток и называется внутриклеточной жидкостью. Около 30% воды организма содержится в межклеточном веществе. Это межклеточная, или межтканевая жидкость. Плазма крови составляет 5% веса тела (около 3 л) и обеспечивает доставку к тканям питательных веществ и кислорода, которые поступают к отдельным клеткам через межклеточную жидкость. На долю межклеточной, или интерстициальной жидкости приходится около 12 л. Она является внешней средой для клеток, которые извлекают из нее соли, питательные вещества, кислород и в которую они выделяют продукты обмена. Внутриклеточная жидкость составляет окрло 50% веса тела. Она находится внутри клеток, содержит электролиты (калий, фосфаты), питательные вещества (глюкозу, аминокислоты) и благодаря постоянной ферментативной активности обеспечивает процессы обмена веществ. Обмен тканевой жидкости происходит следующим образом: с одной стороны гидростатическое, или механическое, давление плазмы выше по сравнению с межклеточной жидкостью, и поэтому она стремится выйти за пределы кровеносных капилляров. С другой стороны, находящиеся в плазме белки, которые не могут проникнуть в межклеточную жидкость, создают высокое осмотическое давление, благодаря которому жидкость из тканей стремится обратно в ток крови. На артериальном конце капилляров гидростатическое давление выше осмотического, в связи с чем жидкость переходит в ткани. На венозном конце гидростатическое давление уменьшается, а осмотическое возрастает, поэтому жидкость поступает обратно в капилляры. В норме объем жидкости, покидающей капилляры, больше, чем поступающей в.них обратно. Излишек межклеточной жидкости выделяется из тканей через лимфатическую систему. Обмен между межклеточной и внутриклеточной жидкостями зависит не только от осмотического давления, но и от избирательной проницаемости клеточной мембраны, которая свободно проходима для таких веществ, как кислород, двуокись углерода и мочевина. Другие вещества имеют различную концентрацию внутри клетки и за ее пределами, что связано с их активным переносом через клеточную мембрану. Например, калий накапливается, преимущественно, во внутриклеточной жидкости, а натрий — с противоположной стороны клеточной мембраны.

Вода — обязательный участник обмена веществ в организме, она преобразует в раствор всё питательные вещества, попадающие в организм. Естественно, что химически чистой воды в организме нет и быть не может. В ней растворены многие вещества: белки, сахар, витамины, минеральные соли. В каждом органе нашего тела, в каждой его клетке непрерывно идут различные биохимические процессы, происходят сложнейшие превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются вещества, необходимые для нормальной работы всех органов, для жизнедеятельности организма. При помощи воды выводятся из организма ненужные ему и вредные продукты обмена веществ — своеобразные отходы биохимического производства. Без питательных веществ человек может жить несколько недель, без воды же он может прожить не более 2—3 дней. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды примерно в 2 раза больше по весу, чем питательных веществ.

Человек за день теряет примерно 2600 мл воды: 1500 мл — с мочой, 600 мл — через кожу, 400 мл — через легкие, 100 мл — с калом. Таким образом, за день необходимо выпить примерно 2,6 л воды, из них для образования мочи — 1,5 л. Образование меньшего количества мочи может привести к повреждению мочевых путей и к образованию камней в почках. И если физиологическим сигналом голода служит снижение количества глюкозы в крови, то чувство жажды возникает из-за увеличения в крови концентрации соли и глюкозы, которое быстро нормализуется при питье воды.

Вода играет ведущую роль в теплорегуляции организма, поддерживает тепловой гомеостаз, что позволяет приспосабливаться к перепадам температуры окружающей среды. При повышении температуры" увеличивается испарение воды с поверхности тела, и оно охлаждается. Понижение температуры воздуха и окружающей среды резко сокращает испарение воды, и тепло в организме сохраняется. Потеря большого количества воды (путем испарения, в результате рвоты, поноса, усиленного диуреза) нарушает постоянство внутренней среды (вместе с водой теряются и соли). Нормальная жизнедеятельность организма немыслима без сохранения водно-солевого баланса. Важно учитывать количество не только введенной в организм воды, но и выделенной. Если количество выделенной воды меньше введенной, то это может свидетельствовать, например, об ухудшении деятельности почек, недостаточности сердечно-сосудистой системы.





Скачать 2,33 Mb.
оставить комментарий
страница1/10
Дата28.09.2011
Размер2,33 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх