Значението на свойствата на водата за живите организми. Материали за урока по околния свят по темата "Вода"

Водата е уникално вещество, основата на всички живи организми на планетата. Тя може да придобие различна формаи да бъде в три състояния. Какви са основните физически и Химични свойствавода? Това са тези, които ще бъдат обсъдени в нашата статия.

Водата е...

Водата е най-често срещаното нещо на нашата планета неорганично съединение. Физичните и химичните свойства на водата се определят от състава на нейните молекули.

Така структурата на водната молекула съдържа два водородни атома (Н) и един кислороден атом (О). IN нормални условия външна средаТова е течност без вкус, мирис и цвят. Водата може да съществува и в други състояния: под формата на пара или под формата на лед.

Повече от 70% от нашата планета е покрита с вода. Освен това около 97% се срещат в моретата и океаните, така че повечето от тях не са подходящи за консумация от човека. За това какви са основните химични свойства пия вода- ще разберете по-нататък.

Водата в природата и човешкия живот

Водата е основен компонент на всеки жив организъм. По-специално, човешкото тяло, както е известно, се състои от повече от 70% вода. Освен това учените предполагат, че именно в тази среда е възникнал животът на Земята.

Водата се намира (под формата на водна пара или капчици) в различни слоеве на атмосферата. Той достига до земната повърхност от атмосферата под формата на дъжд или друг вид валежи (сняг, роса, градушка, скреж) чрез кондензационни процеси.

Водата е обект на изследване на редица научни дисциплини. Сред тях са хидрология, хидрография, хидрогеология, лимнология, глациология, океанология и др. Всички тези науки по един или друг начин изучават както физичните, така и химичните свойства на водата.

Водата се използва активно от хората в техните икономически дейности, по-специално:

• за отглеждане на култури;
• в промишлеността (като разтворител);
• в енергетиката (като охлаждаща течност);
• за гасене на пожари;
• в готвенето;
• във фармацията и др.

Разбира се, за да се използва ефективно това вещество в стопанска дейност, химичните свойства на водата трябва да се изучават подробно.

Видове вода

Както бе споменато по-горе, водата в природата може да съществува в три състояния: течно (всъщност вода), твърдо (ледени кристали) и газообразно (пара). Освен това може да приеме всякаква форма.

Има няколко вида вода. Така че, в зависимост от съдържанието на Ca и Na катиони, водата може да бъде:

• твърд;
• мека.

• свеж;
• минерал;
• солено.

В езотеризма и някои религии има вода:

• мъртъв;
• жив;
• свят.

В химията има и такива понятия като дестилирана и дейонизирана вода.

Формула на водата и нейното биологично значение

Водороден оксид - така го наричат това веществохимици. Формулата на водата е: H 2 O. Това означава, че това съединение се състои от един кислороден атом и два водородни атома.

Уникалните химични свойства на водата са обусловили нейната изключителна роля за живота на живите организми. Това е благодарение на водата биологичен животсъществува на нашата планета.

Най-уникалната характеристика на водата е, че тя идеално се разтваря голяма сумадруги вещества (от органичен и неорганичен произход). Важна последица от тази функция е, че всички химична реакцияв живите организми се случват доста бързо.

Освен това благодарение на уникални свойствавода, тя съществува в течно състояние в изключително широк температурен диапазон.

Физични свойства на водата

Благодарение на уникалните водородни връзки, водата, при стандартни условияоколната среда е в течно състояние. Това обяснява изключително високата точка на кипене на водата. Ако молекулите на веществото не бяха свързани с тези водородни връзки, тогава водата щеше да кипи при +80 градуса и да замръзне при -100 градуса.

Водата кипи при +100 градуса по Целзий и замръзва при нула градуса. Вярно е, че при определени, специфични условия може да започне да замръзва дори при положителни температури. Когато водата замръзне, тя увеличава обема си (поради намаляване на плътността). Между другото, това е почти единственото вещество в природата, което има такова физическа собственост. Освен водата, единствените неща, които се разширяват при замръзване, са бисмут, антимон, германий и галий.

Веществото също се характеризира с висок вискозитет, както и доста силно повърхностно напрежение. Водата е отличен разтворител за полярни вещества. Трябва също да знаете, че водата много добре провежда електричеството. Тази функция се обяснява с факта, че водата почти винаги съдържа голям броййони на соли, разтворени в него.

Химични свойства на водата (8 клас)

Водните молекули имат изключително висока полярност. Следователно това вещество в действителност се състои не само от прости молекули от типа H 2 O, но и от сложни агрегати (формула - (H 2 O) n).

Химически водата е много активна, тя реагира с много други вещества, дори при обикновени температури. При взаимодействие с алкални оксиди, както и алкалоземни метали, той формира основите.

Водата също може да се разтваря в себе си широк обхват химически вещества- соли, киселини, основи, някои газове. За това свойство често се нарича универсален разтворител. Всички вещества, в зависимост от това дали се разтварят във вода или не, обикновено се разделят на две групи:

• хидрофилен (добре се разтваря във вода) - соли, киселини, кислород, въглероден двуокиси др.;
• хидрофобни (слабо разтворими във вода) - мазнини и масла.

Водата също влиза в химични реакции с някои метали (например натрий), а също така участва в процеса на фотосинтеза в растенията.

накрая...

Водата е най-често срещаното неорганично вещество на нашата планета. Среща се почти навсякъде: на земната повърхности в нейните дълбини, в мантията и в скали, във високите слоеве на атмосферата и дори в космоса.

Химичните свойства на водата се определят от нейните химичен състав. Принадлежи към групата на химически активните вещества. Водата взаимодейства с много вещества

Четири елемента на природата, четири елемента родиха живота на Земята - огън, въздух, земя и вода. Освен това водата се появи на нашата планета няколко милиона години по-рано от същата почва или въздух.

Изглежда, че водата вече е изследвана от човека, но учените все още намират най-много невероятни фактиза този природен елемент.

Водата заема отделно място в историята на нашата планета.
Няма естествено тяло, което да може
съпоставят с него по влияние върху хода на осн
най-амбициозните геоложки процеси.
В И. Вернадски

Водата е най-разпространеното неорганично съединение на земята. И първото изключително свойство на водата е, че тя се състои от съединения на водородни и кислородни атоми. Изглежда, че такова съединение, според химическите закони, трябва да бъде газообразно. А водата е течна!

Например, всеки знае, че водата в природата съществува в три състояния: твърдо, течно и пара. Но сега има повече от 20 състояния на водата, от които само 14 са вода в замръзнало състояние.

Изненадващо, водата е единственото вещество на Земята, чиято плътност в твърдо състояние е по-малка, отколкото в течно състояние. Ето защо ледът не потъва и водните тела не замръзват до самото дъно. Освен при изключително ниски температури.

Друг факт: водата е универсален разтворител. Въз основа на количеството и качеството на елементите и минералите, разтворени във водата, учените разграничават приблизително 1330 вида вода: минерална и стопена вода, дъждовна и росна, ледникова и артезианска...

Водата в природата

В природата водата играе жизненоважна роля. В същото време се оказва, че участва в различни механизми и жизнени циклиНа земята. Ето само няколко факта, които ясно показват важността му за нашата планета:

• Значението на водния цикъл в природата е просто огромно. Именно този процес позволява на животните и растенията да получат така необходимата за техния живот и съществуване влага.
• Морета и океани, реки и езера - всички водни басейни играят жизненоважна роля в създаването на климата на дадена област. А високият топлинен капацитет на водата осигурява комфорт температурен режимна нашата планета.
• Водата играе ключова роля в процеса на фотосинтеза. Без вода растенията не биха могли да превърнат въглеродния диоксид в кислород, което означава, че въздухът не би бил подходящ за дишане.

Водата в човешкия живот

Основният консуматор на вода на Земята е човекът. Неслучайно всички световни цивилизации са се формирали и развивали изключително в близост до водни тела. Значението на водата в човешкия живот е просто огромно.

• Човешкото тяло също се състои от вода. В тялото на новородено - до 75% вода, в тялото на възрастен човек - повече от 50%. Известно е, че без вода човек не може да оцелее. И така, когато поне 2% вода изчезне от тялото ни, започва мъчителна жажда. Ако се загуби повече от 12% от водата, човек вече няма да се възстанови без помощта на лекари. И след като загуби 20% вода от тялото, човек умира.
• Водата е изключително важен източник на храна за хората. Според статистиката човек обикновено консумира 60 литра вода на месец (2 литра на ден).
• Водата е тази, която доставя кислород и хранителни вещества до всяка клетка на нашето тяло.
• Благодарение на наличието на вода тялото ни може да регулира телесната температура.
• Водата също ви позволява да преобразувате храната в енергия и помага на клетките да абсорбират хранителни вещества. Водата също премахва токсините и отпадъците от нашето тяло.
• Хората навсякъде използват вода за своите нужди: за хранене, селско стопанство, за различни производства, за производство на електроенергия. Не е изненадващо, че борбата за водни ресурситова е сериозно Ето само няколко факта:

Повече от 70% от нашата планета е покрита с вода. Но в същото време само 3% от цялата вода може да се класифицира като питейна вода. И всяка година достъпът до този ресурс става все по-труден. Така, според РИА Новости, през последните 50 години на нашата планета са възникнали повече от 500 конфликта, свързани с борбата за водни ресурси. От тях повече от 20 конфликта са прераснали във въоръжени сблъсъци. Това е само едно от числата, които ясно показват колко важна е ролята на водата в човешкия живот.

Замърсяване на водите

Замърсяването на водата е процесът на насищане на водните тела с вредни вещества, промишлени отпадъци и битови отпадъци, в резултат на което водата губи голяма част от функциите си и става негодна за по-нататъшна консумация.

Основни източници на замърсяване:

1. Нефтопреработвателни заводи
2. Тежки метали
3. Радиоактивни елементи
4. Пестицид
5. Отпадъчни води от градска канализация и животновъдни ферми.

Учените отдавна бият тревога, че световните океани получават над 13 милиона тона отпадъчни петролни продукти годишно. При което Тихи океанполучава до 9 млн.т., а Атлантическият – над 30 млн.т.

Според Световна организацияЗдравеопазване На нашата планета вече няма източници, които да съдържат чиста натурална вода. Има само водни тела, които са по-малко замърсени от други. И това заплашва катастрофата на нашата цивилизация, тъй като човечеството просто не може да оцелее без вода. И няма с какво да се замени.

Водата е основата на живота на всички живи същества. Играе жизненоважна роля в живота и развитието на организмите:

– водата е в основата на телата на живите организми;

– водата е среда и участник в биохимичните реакции, протичащи в телата на живите организми;

– водата е среда, в която организмите получават много от необходимите им вещества и се освобождават от метаболитни продукти (токсини);

– при растенията водата участва във фотосинтезата - 5% от цялата вода, която консумират, се изразходват за нея, а 95% от нея се изразходват за транспирация (изпаряване от листата, което създава възходящ поток от минерални соли) и поддържане на тургора ( еластичност) на тъканите;

– водата е жизнена среда за водните организми;

– високият топлинен капацитет на водата позволява на топлокръвните животни да поддържат постоянна телесна температура;

– бавното нагряване и бавното охлаждане на водата смекчават температурните колебания, поради което климатът на бреговете се нарича „мек“ или морски;

– високата температура на изпарение на водата позволява на организмите да се освободят от излишната топлина;

– други важни функции.

Поради важността на биологичните функции на водата, тя много често е ограничаващ фактор и наред с температурата и състава на почвата определя видовете екосистеми (степи, савани, сухи гори, влажни гори).

Най-голямото количество валежи пада в тропическия пояс. Това се обяснява с максималния запас от слънчева енергия там. Благодарение на висока температуратропическият въздух поглъща много повече вода, отколкото по-хладно на по-високи географски ширини. По този начин, влажен климаттропиците се дължи на голямото количество енергия от слънцето.

Количеството на валежите се влияе от съотношението на сушата и морските площи: в южното полукълбо, където по-голяма площокеани и по-малка площ от континенти, валежите падат повече, отколкото на север.

Важно е не само обща сумавалежите, паднали върху района, но също и тяхната интензивност и разпределение във времето.

Много проливни дъждове, особено при липса на растителна покривка, причиняват ерозия на почвата, смърт на разсад на растения и малки животни. Най-силен увреждащ ефект оказват валежите под формата на градушка, чийто размер на частиците може да бъде от яйце. Продължителните периоди на ръмежлив дъжд са неблагоприятни за насекомите и насекомоядните птици, особено когато хранят пилетата си. При липса на валежи организмите трябва да издържат на дълги периоди на суша.

В тропическата зона режимът на валежите служи като фактор, определящ сезонната активност на организмите - тяхната биологични ритми. IN умерени шириниОсновните сигнали за смяната на сезоните в годината са продължителността на дневните часове (фотопериод) и температурният режим.

Влажност на въздуха

Индикаторът за влажност на въздуха характеризира степента на неговото насищане с водни пари.

Абсолютна влажноствъздух се нарича количеството водна пара на единица от масата му, а относително е отношението на количеството налична водна пара към максимално възможното при дадена температура (в %).

Влажността на въздуха е от голямо значение за околната среда.

Интензивността на изпарението му от повърхностите на организмите зависи от количеството влага във въздуха. При ниска влажност изпарението е много силно и може да доведе до дехидратация(дехидратация) на организмите. За да се предпазят от дехидратация, много от тях придобиха специални адаптации:

– растения – дебела кутикула, способността да се отделят листата в сухия сезон, способността да се навиват листата, загуба (намаляване) на листата, опушване и восъчно покритие върху листата, устицата, потопени в листната тъкан – дупки, през които се изпарява водата;

– животни – рогови люспи, хитинови обвивки и др.

Изсушаващите свойства на въздуха зависят от дефицитнасищането му с водни пари - разликата между абсолютната и максимално възможната влажност при дадена температура.

Адаптиране на организмите към различни нива на хидратация

Растителни адаптации. В зависимост от потребността от вода всички растения се делят на три екологични групи.

1. Хидрофити(от гръцки hydor - вода, влага) - влаголюбиви растения, те са:

– растения, които са изцяло във вода – елодея;

– растения, при които само корените са потопени във вода – тръстика, рогоз, острица, папирус;

– растения, растящи на влажни места – мъхове, папрати, мъхове и др.

2. Мезофити(от гръцки mesos - среден, междинен) - растенията от умерено влажни места (поля, гори, ливади) имат устройства за получаване на вода - развита коренова система, покривни и проводящи тъкани, механизми за регулиране на нивото на изпарение.

3. Ксерофити(от гръцки xeros - сух) - растенията от сухи места (сухи степи, савани, полупустини, пустини) са в състояние да понасят липса на влага.

Ксерофитите преодоляват липсата на влага по следните начини:

– увеличаване на усвояването му чрез мощно развитие на кореновата система: при някои пустинни растения масата на корените надвишава масата на земните органи 9-10 пъти;

– намаляване на загубата на вода чрез намаляване на изпарението от листата;

– натрупва вода в месестите стъбла (кактуси и африкански млечи) или в листата (алое, агаве);

– развийте механизми за толериране на липсата на вода.

Растенията, които натрупват вода в месести стъбла или листа, се наричат ​​стъблени и листни сукуленти (от лат. succulentus - сочен). За да се предпазят от изпарение, те имат дебела покривна тъкан, а кактусите имат устица (отвори, през които става изпарението), дълбоко вградени в листната тъкан и отварящи се само през нощта, когато температурата на въздуха спадне. В същото време кореновата система на сукулентите е слабо развита, тъй като те растат в райони с редки, но обилни валежи.

Растенията, които не натрупват влага, а я извличат от голяма дълбочина и имат структура за минимизиране на изпарението, се наричат ​​склерофити (от гръцки skleros - твърд, твърд). Склерофитите имат твърди, сухи стъбла и малки, твърди листа, които често се отделят по време на сухия сезон. При много склерофити листата са намалени (саксаул) или имат шипове.

Адаптации на животни. Има три вида адаптация на животните към суша.

1. Поведенчески– миграция към места, където има вода, посещение на водоеми, нощен начин на живот, подслон в дупки.

2. Морфологичен- наличие на защитни капаци.

3. Физиологични:

– наличие на механизми за реабсорбция на вода в храносмилателната и отделителните системи;

– отделяне на силно концентрирана или твърда урина;

– синтез на метаболитна вода;

– способност да понася тежка дехидратация.

Списък на основната литература

1. Чебишев Н.В., Филипова А.В. Основи на екологията. – Москва, 2004 г

2.Национален доклад за състоянието заобикаляща средав Република Казахстан, евродепутат РК, Алмати, 2007 г.

3. В.Г.Игнатов, А.В.Кокин. Екология и икономика на управлението на околната среда., R-on-D, 2003.

4. Л. И. Губарева, О. М. Мизирева, Т. М. Чурилова. Човешка екология. М., 2005

5. Г.С.Оспанова, Г.Т.Бозшатаева. Екология. – Алмати, 2002 г

6. Под редакцията на А. С. Степановских. Обща екология. М., 2001

Водата е физиологично необходима за цитоплазмата на всяка клетка, следователно е така ограничаващ факторкакто за земните организми, така и за тези, живеещи във вода, ако в последния случай количеството му е обект на внезапни промени (приливи и отливи) или се губи от тялото в много солена вода чрез осмоза.

В земно-въздушната среда този абиотичен фактор се характеризира с количеството на валежите, влажността, изсушаващите свойства на въздуха и наличната площ на водните запаси.

Количество на валежитезависи от физико-географските условия и е разпределен неравномерно по земното кълбо. За организмите най-важният ограничаващ фактор е разпределението на валежите по сезони. В умерените ширини, дори при достатъчно количество общи годишни валежи, неравномерното му разпределение може да доведе до смърт на растенията от суша или, обратно, от преовлажняване. В тропическата зона организмите трябва да изпитат влажни и сухи сезони, които регулират тяхната сезонна активност при почти постоянни температури през цялата година.

Влажност на въздухаобикновено се измерва по отношение на относителната влажност (процентът на реалното налягане на водните пари към налягането на наситените пари при същата температура). Количеството влажност влияе върху температурните ефекти: намаляването на влажността под определена граница при дадена температура води до изсушаващ ефект на въздуха.

Изсушаващият ефект на въздуха е най-важен за растенията. По-голямата част от растенията абсорбират вода от почвата чрез кореновата си система. Изсушаването на почвата затруднява усвояването. Растенията се адаптират към изсушаването на почвата чрез увеличаване на всмукателната сила и активната повърхност на кореновата система.

Водата се изразходва за фотосинтеза, около 0,5% от водата се абсорбира от клетките, а 97 - 99% от нея се изразходват за транспирация - изпаряване на водата през листата. Когато има достатъчно вода и хранителни вещества, растежът на растенията е пропорционален на транспирацията. Основната форма на адаптация на растенията към изсушаване на почвата не е намаляването на транспирацията, а спирането на растежа по време на суша.

В зависимост от това как растенията се адаптират към влажността, има няколко екологични групи, Например: хигрофити– сухоземни растения, живеещи в много влажни почви и в условия на висока влажност (ориз), мезофити– растения, които могат да понасят малка суша (дървесни растения от различни климатични зони, тревисти растения от дъбови гори и др.), ксерофити– растения от сухи степи и пустини. Ксерофитите от своя страна се делят на сукуленти– растения, които могат да натрупват влага в месестите листа и стъбла (алое, кактуси) и склерофити- растения, които имат висок абсорбиращ капацитет на кореновата система и са в състояние да намалят транспирацията поради тесни, малки листа.

Сред сукулентите има феномен конвергенция- растения, свързани с различни видове, имат почти същата форма: африканската млечка и кактусът имат сферична форма, осигуряваща минимална повърхност на изпарение.

Сред животните, по отношение на водата, те разграничават своите екологични групи: хигрофили(влаголюбив), мезофили– междинна група и ксерофили(сухолюбив). Методите за регулиране на водния баланс при животните се разделят на поведенчески, морфологични и физиологични.

ДА СЕ поведенчески методивключват миграция към по-влажни места, периодични посещения на места за водопой, преминаване към нощен начин на живот и др. морфологични методи на адаптация– устройства, които задържат вода в тялото: черупки на сухоземни охлюви, рогова обвивка на влечуги и др. Физиологични адаптацииосигуряват образование метаболитна вода, което е резултат от метаболизма и позволява на тялото да се справя без пиене на вода. Последният метод на адаптация се използва от животни като камили, овце, кучета, които могат да издържат на загуба на вода в значителни количества (камилите - до 27%). Човек умира дори при 10% загуба на вода. Пойкилотермните животни понасят по-добре загубата на вода, защото не им се налага да използват вода за охлаждане на телата си като хомеотермичните животни.

Никъде без вода!

Водата с право може да се нарече източник на целия живот на земята. Растения, животни, риби и птици и разбира се, царят на природата - човекът - никой не може да живее без вода. Някои жители на планетата Земя се нуждаят от малко от него, докато други просто не могат да живеят без него нито час. Лицето не принадлежи към водни обитатели, и консумира вода само вътрешно, за да осигури нормално функциониране и я използва за хигиена и удоволствие. Но е и най-пряко свързана с водната стихия. 60% от човешкото тяло е вода. И така, мастната тъкан отнема 20% от водната маса, костите се нуждаят от 25%, черният дроб отнема още 70, скелетните мускули изискват 75%, кръвта се нуждае от 80% вода, мозъкът изисква 85 процента от нея.

Живите организми живеят в постоянно променяща се среда и за нормалното им функциониране важен компонент е постоянството на вътрешната среда на самия организъм. Тази среда се поддържа от кръвна плазма, тъканна течност и лимфа. И повечето от тях се състоят от вода, протеини и минерални соли. Въпреки че водата и минералните соли не са хранителни веществаи енергийни източници, при липса на вода метаболитните процеси са невъзможни. Водата е отличен разтворител. Редокс процесите и други метаболитни реакции протичат в течна среда. Водата пренася някои газове, като ги премества както в разтворено състояние, така и под формата на соли. Като съдържание на храносмилателни сокове, водата помага за отстраняването на метаболитните продукти от тялото, сред които са: токсични вещества. Водата участва в терморегулацията.

Значението на водата за човека

Колко дълго може да живее човек без да пие вода? Експертите казват не повече от 7-10 дни. Този период е много по-малък от този, който същите експерти определят на човек, оставен без храна. Така че водата е по-важна!

Водата напуска човешкото тяло през бъбреците заедно с урината. По този начин се губят около 1700 мл. Човек губи около 500 мл през кожата. Издишвайки през белите дробове, човек губи още 300 мл вода.

Воден баланс

Връзката между поетата вода и нейното отстраняване от тялото е водният баланс. Водният баланс е много важен за нормалното функциониране на всички системи на тялото. В случаите, когато количеството изпита вода е по-малко от това, което човек отделя, съществува риск от развитие на различни заболявания. В края на краищата водата е част от тъканите, точно както физиологичният разтвор присъства в тялото, тя е негов структурен компонент и осигурява връзката между метаболизма на водата и минералите.

Значението на минералите за човешкия организъм

Минералите са неразделна част от скелета. Те се съдържат в структурата на протеини, хормони и ензими. Общото количество на всички минерали в човешкото тяло е около 4-5% от масата. Повечето отминералите влизат в тялото с храна и вода. Съдържанието на минерали в храната и водата обаче не винаги е достатъчно за нормалното функциониране на организма. Почти всички подправят храната си с готварска сол, която изисква около 10-12 грама на ден. Ако има хронична липса на минерали в организма, човек може да се разболее сериозно.

Правилно функциониране на центр нервна система, сърца и други вътрешни органивъзниква само при определено съдържание на минерални йони. Благодарение на тях се поддържа постоянството на осмотичното налягане и реакцията на кръвта и тъканната течност. Минералните йони участват в процесите на секреция, абсорбция, отделяне и други процеси.