Роль воды в жизни планеты

               Министерство образования и науки Российской Федерации

                                                          СГГА

                                          Реферат

                             «Роль воды в жизни планеты» 
 
 
 
 
 

                                                                              Выполнил: студент гр. Э-11

                                                                                                             Большухин А.Б.

                                                                                           Проверил: Черновский Л.А. 
 
 
 
 

                                                      Новосибирск 2010 

    Вода – одно из самых распространенных на Земле соединений. Ее молекулы обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет Солнечной системы и их спутников. Общий объем воды на Земле составляет около 1500 000000 куб. км. Если эту воду равномерно распределить по поверхности Земли, то толщина ее слоя составила бы почти 4 км.  Из чего же складывается этот запас? Большая часть воды – 97% – находится в океанах и морях. Объем воды в океане оценивается в 1370000000 куб. км и лишь 3% находится на континентах. В реках и озерах земного шара содержится примерно 400000 куб. км пресной воды. Большая часть пресных вод (68,7%) сосредоточена в ледниках и залегающем снежном покрове, основные запасы которых находятся в Антарктиде. Ледяной щит включает около  25000000 куб. км воды. Значительное количество воды содержится в земной коре (подземные воды). Общие запасы подземных вод составляют примерно 8 млн. куб. км. В атмосфере в каждый момент времени содержится 13000 куб. км воды. Если бы атмосферная вода вдруг стала жидкостью и равномерно растеклась по поверхности Земли, то слой осадков составил бы всего 24 мм. 

  Океаны  и моря являются регуляторами климата  в отдельных частях земного шара. Суть этого заключается не только в океанических течениях, которые  переносят теплую воду из экваториальных районов в более холодные (течение  Гольфстрим, а также Японское, Бразильское, Восточно-Австралийское), но и противоположные  им холодные течения – Канарское, Калифорнийское, Перуанское, Лабрадорское, Бенгальское. Вода обладает очень высокой теплоемкостью. Для нагревания 1 м³ воды на 1° требуется энергия, которая позволяет нагреть на такую же температуру 3000 м³ воздуха. Естественно, что при охлаждении водоемов эта теплота передается в окружающее пространство. Поэтому в районах, прилегающих к морским бассейнам, редко бывают большие перепады температур воздуха в летнее и зимнее время. Водные массы сглаживают эти перепады – осенью и зимой вода подогревает воздух, а весной и летом охлаждает. Другой важной функцией океанов и морей является регулирование содержания в атмосфере углекислого газа (диоксида углерода). Его относительное содержание в атмосфере невелико и составляет всего лишь 0,03...0,04%. Однако общая масса, заключающаяся в атмосфере, очень большая – 2000...2500 млрд т. В связи с развитием энергетики, промышленности и транспорта сжигается огромное количество угля и нефтепродуктов. Основным продуктом их окисления является CO₂. Учеными установлено, что атмосферный CO₂ обладает способностью задерживать, т.е. не пропускать в космическое пространство, тепловое излучение Земли («парниковый эффект»). Чем больше CO₂ в атмосфере, тем теплее климат Земли. Общее потепление климата может привести к катастрофическим последствиям. В результате потепления усилится таяние льдов на полюсах планеты и в горных районах, что приведет к повышению уровня Мирового океана и к затоплению огромных площадей суши. Подсчитано, что если расплавить все ледники Гренландии и Антарктиды, то уровень океана поднимется почти на 60 м. Нетрудно догадаться, что тогда Санкт-Петербург и многие приморские города окажутся под водой.

   Где же еще содержится вода? Она входит в состав многих минералов и горных пород.

   Тело взрослого человека на 65% состоит из воды. Она входит в состав всех его органов и тканей: в сердце, легких, почках ее около 80%, крови – 83%, в костях – 30%, в зубной эмали – 0,3%, в биологических жидкостях организма (слюне, желудочном соке, моче и т. д.) – 95–99%.  
  Тело рыб содержит 80% воды, водорослей – 90%. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в шесть раз превышает ее во всех реках земного шара. 

  Ученые  подсчитали и вес воды, имеющейся на нашей планете, – 2000000000 т. Здесь учитывается вся вода: морей, океанов, в виде пара в атмосфере и в виде льда, вода, находящаяся в твердой оболочке Земли, и наконец сосредоточенная в биологических объектах. 

  Вода является необходимым условием существования  всех живых организмов на Земле. «Вода  дороже золота» – утверждали бедуины, всю жизнь кочевавшие в песках. Они знали, что никакие богатства  не спасут путника в пустыне, если иссякнут запасы воды. 

  В живом  организме вода – это среда, в  которой осуществляются химические реакции. Процессы пищеварения и  усвоения пищи человеком и животными  связаны с переводом питательных  веществ в раствор. Вода вымывает из клеток отработанные продукты обмена веществ и играет важную роль в  регуляции температуры тела. Исключение ее из организма может привести к  смерти уже через несколько дней. 

  Растения  получают питательные вещества из почвы  только в виде растворов. Вода является важным элементом живого органического  мира. 

  В каком  важном процессе, идущем в растительном организме, участвует вода? В процессе фотосинтеза. Под действием солнечной  энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадаются  на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование  живого органического вещества растений, присутствует в почве и во всех организмах. 

  Роль воды в жизни нашей планеты удивительна  и, как ни странно, раскрыта еще не до конца. Большая часть поверхности  Земли покрыта океанами и морями. Океан является огромным своеобразным термостатом – летом не дает Земле  перегреваться, а зимой постоянно  снабжает континенты теплом. Океан поглощает избыток углекислого газа в атмосфере, иначе Земля бы перегрелась из-за «парникового эффекта». 

  По сравнению  с другими жидкостями вода обладает еще одним важным аномальным качеством  – высокой скрытой теплотой плавления. Чтобы расплавить, например, 1 кг льда, надо затратить тепла в два  раза больше, чем на расплавление стали, и в 15 раз больше, чем на расплавление свинца. Это свойство воды спасает  нас от катастрофических весенних наводнений. Из-за медленного таяния льда и снега  почва вбирает в себя достаточное  количество влаги и тем самым  предотвращает в некоторых случаях  гибель растений во время засухи. 

  Вода, в отличие от других веществ, при замерзании не уплотняется, а расширяется. Молекулы льдоподобной воды расположены таким образом, что между ними возникают большие пустоты, а поэтому лед рыхлообразный, то есть легче, чем жидкая вода. Представим себе на минуту, что вода не обладала бы этим чрезвычайно редким свойством. Что могло бы произойти?   В этом случае жизнь на нашей планете не могла бы даже возникнуть. Лед, едва появившись на поверхности водоема, тут же погружался бы на дно. Не только пруды и реки, но и океаны промерзли бы насквозь. 

  При охлаждении плотность воды, как и других веществ, увеличивается. Но это происходит только до определенного предела, до +4⁰С. При охлаждении воды от +4⁰С до 0⁰С плотность ее уменьшается. Такое ненормальное поведение воды имеет огромное значение для жизни. Осенью, при первых заморозках, когда резко падает температура воздуха, охлаждается и вода в водоемах. Охлаждение начинается сверху. Охладившаяся вода опускается вниз до тех пор, пока температура всего водоема не снизится до +4⁰С. При такой температуре сохраняется жизнь в водоемах. В случае дальнейшего охлаждения воды водоем покрывается тонким слоем льда, защищающим воду от дальнейшего охлаждения. 

  Любопытна и еще одна закономерность, которая  происходит в природе. Холодная вода, опускаясь, обеспечивает снабжение  кислородом глубинных слоев океанов, морей, озер и рек. В свою очередь  теплые слои воды, поднимаясь вверх, выносят  растворы солей и другие пищевые вещества в верхние слои. Все это способствует развитию жизни. Благодаря этому удивительному свойству воды жизнь в океанах и морях никогда не может исчезнуть. 

    Поскольку вода является очень хорошим растворителем, в природе она всегда содержит растворенные вещества, так как не существует абсолютно нерастворимых веществ. Их количество и характер зависят от состава пород, с которыми вода находилась в контакте.

    Наименьшее  количество примесей и растворенных  веществ содержится в дождевой  воде. Однако даже она содержит  растворенные газы, соли и твердые  частицы. Соли, содержащиеся в  дождевой воде, имеют свое происхождение  из океанов и морей. Лопающиеся  пузырьки на поверхности океанов  выбрасывают в атмосферу довольно  большое количество солей. Они  захватываются потоками воздуха  (особенно в штормовую погоду) и распределяются в атмосфере.  Твердый остаток, который образуется  при испарении дождевой воды, – это частички пыли, захваченные  капельками дождя. Из 30 л дождевой воды при испарении остается примерно 1 г сухого остатка. Растворенными газами являются как основные компоненты воздуха, так и загрязнения, встречающиеся в данном районе. Состав дождевых осадков над морем согласуется с правилом, согласно которому он идентичен тому, что получается при добавлении к 1 л дистиллированной воды 1,5 мл морской воды.

  Основные  запасы пресной воды на Земле сосредоточены  в ледниках. Поскольку опреснение морской воды требует больших  энергетических затрат и стоит очень  дорого, разработаны проекты транспортировки  айсбергов из районов Северного и Южного полюсов к месту потребления и превращения льда в пресную воду. Однако пока эти проекты не были осуществлены.

   Органические вещества, присутствующие в природных водах, влияют на органолептические показатели их качества – вкус, запах, цветность, мутность. Самыми значительными поставщиками органических веществ в природную воду являются почвенный и торфяной гумус, продукты жизнедеятельности и разложения растительных и живых организмов, сточные воды бытовых и промышленных предприятий. Для водоемов особую опасность представляют сточные воды, в составе которых есть белки, жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, фенолы, нефть. Превышение допустимых концентраций органических веществ приводит к необходимости применения интенсивного хлорирования (особенно в период паводков) воды на станциях водоподготовки, что в свою очередь может привести к онкологическим заболеваниям. 

  Ежегодно огромное количество использованных и загрязненных сточных вод сбрасывается в водоемы, загрязняя реки и озера, способствуя концентрированию загрязняющих веществ в донных отложениях и организмах гидробионтов. В разных регионах ситуация, безусловно, различная.

  Природные воды — очень важная часть биосферы. В них протекает значительная часть химических реакций,  они являются транспортными путями для перераспределения химических элементов между биогеоценозами. Жидкая вода в биосфере никогда не бывает химически чистой, в ней всегда содержится некоторое количество растворенных веществ в состоянии ионов. 
Воды Земли находятся в непрерывном движении. Круговорот воды связывает воедино все части гидросферы, образуя в целом замкнутую систему — океан, атмосфера, суша. Он обеспечивает активность водообмена между различными частями гидросферы в силу их неоднородности. Переходя из одного агрегатного состояния вода перемещается, образуя течение рек, движение почвенных и подземных вод.

  Природные воды находятся в сложных обратимых взаимоотношениях с организмами, горными породами, атмосферой. Большинство химических элементов мигрирует в водных растворах, которые служат носителями огромной энергии и производят в биосфере и биогеоценозах большую химическую работу. От количества воды в биогеоценозе и его водного режима зависят продукция живого вещества и сам тип биогеоценоза.  
Присутствующий в атмосфере водяной пар играет роль фильтра для солнечной радиации, а вода на земной поверхности служит своего рода мощной буферной системой, смягчающей действие экстремальных температур. Огромная масса воды на Земле (слой толщиной 2,5 км по отношению ко всей поверхности Земли) может поглощать или отдавать колоссальное количество тепла. 
Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли. При этом особое значение имеет водяной пар в атмосфере. И хотя он составляет ничтожную часть общего запаса воды (0,001%), его значение в определении климата огромно. Без атмосферной воды не было бы и погоды. Главным источником пара в атмосфере служит Мировой океан. 
Для Земли в целом испарение и осадки уравновешивают друг друга: в год испаряется почти 100 см воды и столько же выпадает с осадками. Среднее годовое количество осадков над океанами— 107—114 см, а испаряется здесь за это же время 116— 124 см; баланс поддерживается речным стоком, вносящим около 10 см. На сушу ежегодно выпадает в среднем 71 см осадков, а испаряется с нее около 47 см. Реки выносят в океан воды в виде осадков около 24 см в год. Вода постоянно перемещается по Земле.

  Важную роль в биосфере играют и два других потока воды. 
Морские течения разносят теплую и холодную воду на большие расстояния, отепляя или охлаждая климат значительных территорий. Так, например, мягкий климат восточных берегов Атлантики объясняется теплым течением Гольфстрим, а суровый климат ее западных берегов — холодным Лабрадорским.

  Реки переносят на большие расстояния не только воду, но и растворенные и взвешенные в ней вещества. Вода — очень эффективный эродирующий агент. Размыв, перенос и отложение веществ — это геологические процессы, связанные с водой. Этими процессами созданы земли, теперь густонаселенные и усердно обрабатываемые, где ежегодные разливы рек, приносящие ил, рассматриваются как основа жизни. В других районах ил в дeльтax рек мешает деятельности человека. Реки выносят в моря большое количество биогенных веществ, улучшая тем самым условия жизни морских организмов.

  Вообще вода играет большую роль в историческом процессе геологического преобразования всей планеты. Без воды Земля представляла бы голый каменный шар, лишенный почвы и атмосферы. Многие миллионы лет вода разрушала каменные глыбы, растворяла неорганические соединения, активизировала вместе с животными и растительными организмами процесс почвообразования. Но самая главная роль воды в биосфере состоит в том, что она является средой и источником водорода для жизненных процессов. 
 
 
 
 

                      Список использованной литературы: 
1. «Состав, свойства и методы очистки сточных вод предприятий горной 
промышленности», Е.Ф. Панина 1990г. 
2. «Охрана окружающей среды», И.Ф.Ливчак, Ю.В.Воронов 
3. «Экология», Н.М.Чернова, А.М.Былова  
4. Журнал «Знание» (народный университет, естественнонаучный факультет), «Земля людей».