Значение воды в жизнедеятельности человека

Министерство общего и профессионального образования

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная  школа № 44

 

Образовательная область: естествознание

             Предмет: биология

                                     Направление: экология человека

                          Секция: Биология и химия

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Значение воды в жизнедеятельности человека».

 

 

 

Исполнитель:

Ученица 7 «А» класса

Мельчакова Наталья

 

 

 

Руководитель:

Пучкова Альбина Борисовна

 

 

 

 

Екатеринбург

2012.

Содержание

 

Введение………………………………………………………………….      3

 Глава 1. Теоретические сведения о воде………………………………     5

    1.1. Общие сведения о воде…………………………………………...    5

    1.2. Вода – самое загадочное вещество………………………………   7

    1.3. Биологическое значение воды……………………………………   8

    1.4. Физические свойства воды………………………………………    10

    1.5. Химические свойства воды……………………………………...    12

    1.6. Вода – символический первоэлемент…………………………...    15

    1.7. Води в жизни человека. Вода и здоровье……………………….   17

Глава 2. Практическая  часть.  Систематизация  фактов, доказывающих  или опровергающих, что  вода  - наша  жизнь…………………………   22

Заключение……………………………………………………………….   23

Список литературы………………………………………………………   24

Приложения………………………………………………………………   25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение                                                                              

 «За минутою минута, 
убегают в даль года, 
Время жестко, время круто, 
Как кипящая вода. 
Паром улетают страсти, 
Камнями лежат грехи, 
А вода течет, и снова 
Море, реки, ручейки. 
Дождь прошел и небо чисто, 
Нету у воды оков. 
Снег растает очень быстро. 
Грусть - смертнейший из грехов».

 

          В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду (см. приложение № 1). Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Потребность в воде у организмов очень велика. 
Например, для образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому её нужно расходовать и не загрязнять. 

Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода - становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира.

Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в России ежегодно погибает 20 тыс. человек. Примерно такое же число россиян ежегодно смертельно заболевает раком кожи в результате разрушения озонового слоя в стратосфере. 

 

Эта тема актуальна тем, что каждый живой организм пьют воду, и в некоторых случаях вода наносит вред организму, несмотря на то, что говорят: «Вода – это есть наша жизнь»

 

Цель

Доказать или опровергнуть высказывание: «Вода – наша жизнь»

 

Задачи

1. Ознакомится с общими сведениями о воде;

2. Рассмотреть свойства воды;

3. Показать роль воды в жизнедеятельности живых организмов;

4. Сделать вывод по изученному материалу и доказать или опровергнуть цель проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Теоретические сведения о воде.

1.1. Общие сведения о воде.

 

Вода - сок жизни. Такое определение дал воде Леонардо да Винчи. 

В воде зародилась жизнь, без воды не возможно вообще существование - ни растений, ни животных, ни людей. Академик Ферсман назвал воду ” самым важным минералом на земле, без которого нет жизни “.

Вода - это величайшая ценность не только для жителей пустыни, но и для каждого человека. Восточная  поговорка гласит: “где вода, там  жизнь. Где кончается вода, там кончается земля”.

Все живое вещество нашей  планеты на 2/3 состоит из воды. Без  воздуха жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды – нет. Недаром  академик Вернадский считал, что «вода  и живое вещество – генетически  связанные части организованности земной коры», а немецкий физиолог Эмиль Дюбуа писал: «Жизнь – это одушевленная вода».    Без воды человек не может жить и 3 дней. Вода составляет 60% массы человека к 50 годам. Основная часть воды, около 70%, сосредоточена внутри клеток, а 30% - это внеклеточная вода, которая разделяется на две части: меньшая часть, около 7%, - это кровь и лимфа (она является фильтром крови), а большая часть – межтканевая, омывающая клетки.   Без воды невозможно питание и развитие организма. Для жизни необходимо, чтобы питательные вещества попадали в кровь, которая разносит их по всему организму. Сама кровь, как показано, также содержит большое количество воды. В каждом органе нашего тела, в каждой живой клетке идут превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются сложные вещества, необходимые для его нормальной работы. Все эти превращения возможны только тогда, когда различные вещества в организме находятся в растворе. Вот почему так много воды в нашем теле.   Среди многих полезных свойств воды едва ли не самым важным является ее способность утолять жажду. «Вода…- это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было» (А.А.Карпинский). Человек очень быстро ощущает нарушение водного баланса. Если количество воды в человеческом организме уменьшится на 1-2% (0,5-1л) против нормы, человек испытывает жажду; при уменьшении на 5-8% (2-3 л) его кожа сморщивается, во рту пересыхает, сознание затемняется, могут появиться галлюцинации; потеря 10% влаги (~5 л) вызывает расстройство психического аппарата, нарушение глотательного рефлекса; при потере 14-15% (7-8 л) человек умирает.   Говоря о чудесных свойствах воды и ее незаменимости в живом организме, нельзя не остановиться на замечательной способности самого организма регулировать водный баланс. Как известно, по норме человек потребляет 2,5 л воды в сутки. Эта вода является жизненно необходимой для существования человека – она растворяет питательные вещества для их проникания в клетку, участвует в химических процессах при пищеварении, а также вымывает продукты жизнедеятельности и уходит из организма через почки и кожу, унося с собой вредные вещества. Если поступление воды в организм прекратилось, она продолжает выделяться через почки и кожу. При этом постоянно происходит сгущение крови. Для того чтобы прекратить дальнейшее ее сгущение, необходимо вызвать чувство жажды в «руководстве» организма. Сгущенная кровь, дойдя до головного мозга, раздражает центр, регулирующий водно-солевой баланс, оттуда поступает сигнал в кору головного мозга приблизительно следующего содержания: «Уважаемый хозяин! Надо выпить воды». Если же нет возможности утолить жажду, из названного выше центра поступает сигнал в маленькую железу, находящуюся под головным мозгом (гипофиз). На сигнал «сверху» гипофиз выделяет гормон, который кровью доставляется в почки и приказывает им в целях экономии сократить выделение воды с мочой. Такое состояние организма позволяет выиграть некоторое время, необходимое для поиска воды.    Таким образом, очевидно, что жизнедеятельность человеческого организма прочно связана с водой.

1.2. Вода – самое загадочное вещество!

 

Вода была на нашей планете еще до появления человека, и есть все основания полагать, что именно в ней зародилась жизнь. Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она составляет большую часть живых организмов. В растениях содержание воды достигает 90%, в организме взрослого человека - 60-65%. Фактически, вода является той средой, в которой протекают все процессы жизнедеятельности. Вода регулирует температуру тела, помогает преобразовывать пищу в энергию и выводит из организма шлаки и отходы жизнедеятельности.

По подсчетам ученых, 97,5% всех водных запасов Земли составляет соленая вода морей и океанов  и лишь 2,5% остается на источники  пресной воды. Если учесть, что 75% пресной воды находится в замороженном виде в горных ледниках и полярных <шапках>, 24% - грунтовые воды, 0,5 % - влага, рассредоточенная в почве, то получается, что на реки, озера и другие наземные водоемы приходится чуть больше 0,01% мировых запасов воды.

Несмотря на свой, казалось бы, предельно простой химический состав, вода - одно из самых загадочных веществ на Земле. Достаточно упомянуть, что это единственное химическое вещество, которое существует в условиях нашей планеты одновременно в  трех агрегатных состояниях - газообразном, жидком и твердом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Биологическое  значение воды.

 

Биологическое значение воды можно показать на примере медузы. Если высушить медузу, то остаток составит 0,1% ее живой массы. Организм форели на 84% состоит из воды, лягушки на 80%. За 9 - 10 дней вода проходит через весь организм.   Вода известна как хороший растворитель - она растворяет многие вещества. Кроме того, вода является той физико-химической средой, благодаря которой может осуществляться большинство реакций обмена веществ, обеспечивающих непрерывный процесс разрушения и восстановления живых тканей.   Таким образом, вода является основной биологической жидкостью. Она не только инертная среда, она может также вступать в соединение с другими компонентами живой материи. Необходимо особо подчеркнуть это ее значение в биологическом круговороте. Одновременно вода играет роль в регулировании температуры организма и необходима для орошения его тканей.    Взрослый человек должен выпивать около 2,5 л воды в сутки. За 60 лет своей жизни он выпивает целую цистерну пресной воды (50 т). Пить очень пресные воды вредно, ибо это вызывает выщелачивание кальция из организма, особенно детского.  Жажда является естественной потребностью, ее вызывает повышение осмотического давления внутри организма. Это так называемая ” тканевая жажда “, которую невозможно утолить, смазывая слизистую оболочку рта, эту потребность можно удовлетворить только введением жидкости в организм. В течение суток в пищеварительный канал поступает 9 -10 л жидкости, которая впитывается слизистой оболочкой. Из этого количества жидкости извне поступает только 2,5 л, а остальное количество распределяется следующим образом: 1,5 л слюны, столько же желудочного сока, 3 л кишечного сока, 0,7 л сока поджелудочной железы и 0,5 л желчи. В ухе у нас есть так называемый лабиринт, наполненный жидкостью, при ходьбе он регулирует равновесие нашего тела. Питьевой центр в нашем организме - это командный пункт, ведающий водным балансом человеческого тела. Он контролирует и регулирует беспрерывный обмен воды между отдельными органами. В среднем в сутки из организма человека выделяется 2 - 2,5 л воды. Чтобы поддержать водный баланс в организме необходимо вводить в него такое же количество воды.    Отсюда, очевидно, то огромное значение, которое имеет вода для всех живых существ.     Можно ли есть воду? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к продуктам, которые мы повседневно употребляем. Потребность организма в воде удовлетворяется приемом пищи и напитков. Некоторая доля воды образуется в организме за счет сгорания водорода, т. е. соединения его с вдыхаемым кислородом. Что касается образования кислорода, то уже определенно известно, что кислород атмосферы - продукт разложения воды, а не углекислого газа в процессе фотосинтеза, производимого растениями. Таким образом, без воды не может быть и дыхания - первого и непременного условия жизни.   Больше всего воды в грибах, овощах и фруктах - почти 90%. Когда мы съедаем килограмм овощей, наш организм получает  столько жидкости, сколько дает литр выпитого молока.    Ученые считают молоко лучшим продуктом питания. В нем есть все, что нужно человеческому организму: сахар и белок, жир, минеральные соли и вода. Если взвесить твердые вещества, содержащиеся в молоке, то окажется что в нем 85 - 90% воды. Но есть растение, которое не менее ценно, чем молоко, - это соевые бобы. Смолотые и сваренные соевые бобы дают соевое молоко, из которого делают масло, потому что в них только 10% воды, тогда как масло коровье содержит 14% воды.    В коровьем мясе находится столько воды, сколько в нашем собственном теле.  Следовательно, в любом продукте питания содержится то или иное количество воды и, таким образом, мы убеждаемся в том, что воду можно есть.

 

                     

 

1.4. Физические  свойства воды 

   

Основным физическим свойствам воды относят цвет, запах, вкус, прозрачность, температуру, плотность, сжимаемость, вязкость, радиоактивность и электропроводность.

Цвет подземных вод зависит от их химического состава и механических примесей. Обычно подземные воды бесцветны. Желтоватый цвет характерен для вод болотного происхождения, содержащих гуминовые вещества. Сероводородные воды вследствие окисления H₂S и образования тонкой коллоидной мути, состоящей из частиц серы, имеют изумрудный оттенок. Цвет воды оценивается по стандартной платино-кобальтовой шкале в градусах.

Запах в подземных водах обычно отсутствует. Ощущение запаха свидетельствует или о наличии газов биохимического происхождения (сероводород и др.), или о присутствии гниющих органических веществ. Характер запаха выражают описательно: без запаха, сероводородный, болотный, гнилостный, плесневелый и т.д. Интенсивность запаха оценивают по шкале в баллах.

Вкус воды зависит от состава растворенных веществ. Соленый вкус вызывается хлористым натрием, горький - сульфатом магния, ржавый - солями железа. Сладковатый вкус имеют воды, богатые органическими веществами, наличие свободной углекислоты придает приятный освежающий вкус. Вкус воды оценивается по таблицам в баллах.

Прозрачность подземных вод зависит от количества растворенных в них минеральных веществ, содержания механических примесей, органических веществ и коллоидов. Для указания степени прозрачности подземных вод служит следующая номенклатура: прозрачная, слабопалесцирующая, опалесцирующая, слегка мутная, мутная, сильно мутная. Подземные воды обычно бывают прозрачными. Мутность воды оценивается в мг\л по стандартной шкале.

Температура подземных вод изменяется в очень широких пределах и зависит от геотермических особенностей района. Она отражает возрастные, тектонические, литологические и гидродинамические особенности водовмещающих толщ. Температура вод влияет на их химический состав, на вязкость и на коэффициент фильтрации.

В естественных условиях подземные воды могут быть переохлажденными  (ниже 0°С, распространены в районах многолетних не мерзлых пород), холодными (ниже 20°С, приурочены к верхней зоне земной коры до пояса постоянных годовых температур в средних широтах),термальными  (20-100°С, вскрываются буровыми скважинами на различных глубинах) и перегретыми (100-375°С встречаются в районах современной вулканической деятельности).

Плотность воды определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. За единицу плотности воды принята плотность дистиллированной воды при температуре 4°С. Плотность воды зависит от температуры, количества растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц и изменяется от 1 до 1,4 г/см³.

Сжимаемость воды незначительна и характеризуется коэффициентом сжимаемости β = (2,7-5)10^-5Па. Вязкость воды характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению, количественно она выражается коэффициентами динамической и кинематической вязкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Химические свойства  воды

 

Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 ⁰С водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород.

Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термической диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, чем выше температура, тем в большей степени разлагается вода. Вода - весьма реакционно-способное вещество. 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 обладает также каталитической способностью. В отсутствие следов влаги практически не протекают некоторые обычные реакции, например, хлор не взаимодействует с металлами и т. д.     Вода способна образовывать соединения с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии и обычно не обладающих большой химической активностью. Такие соединения образуются в результате заполнения молекулами газа межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды, и называются соединениями включения или клатратами.    В природной воде, как было отмечено выше, всегда растворены различные газообразные, твердые и жидкие вещества, создающие по минеральному составу большое разнообразие природных растворов. По содержанию растворенных веществ в 1 л воды различают пресные (менее 1 г), минерализованные (1 - 50 г) и соленые (более 50 г) воды.    Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т. п. При фильтровании задерживается также большая часть бактерий. Кроме того, для обеззараживания  питьевой воды ее хлорируют; для полной стерилизации воды требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды. Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.    Чистая вода является смесью легкой воды Н₂О и очень малых количеств окисей Д₂О и Т₂О - тяжелой и сверхтяжелой воды. Жидкая вода является идеальным типом текучего тела и в то же время это жидкость, еще сохранившая некоторые свойства кристаллического льда, из которого она произошла.    В природной воде могут растворяться газы как атмосферного, так и подземного происхождения. Растворимость газов в воде зависит от ряда факторов: температуры, давления, минерализации и присутствия в водном растворе других газов.    Процесс растворения твердых веществ в воде рассматривается как борьба электростатических сил с противоположными зарядами, присущими ионам твердого вещества, с одной стороны, и ионам, и молекулам воды, с другой. Вода является таким электролитом; в ней растворяется и тонизируется ряд веществ. Многие соединения в контакте с водой принимают коллоидную форму, поэтому вода, которая сама по себе не имеет никакой питательной ценности, является главной составной частью тканей живых веществ.    При комнатной температуре вода становится причиной образования ржавчины на железе, однако при высоких температурах она сама разлагается под действием железа.    Химический состав природных вод по преобладающему ионному составу делится на три класса: хлоридный, сульфатный и гидрокарбонатный.   Каждый класс подразделяется, в свою очередь, на три группы: кольцевую, магниевую и натриевую, т. е. классификация проводится по катионам.   Одной из основных характеристик воды является концентрация ионов водорода, обозначаемая как рН. ( Морская вода имеет щелочную реакцию, и ее средняя рН=8).    Первый, благодаря кому стал известен состав воды, был Г.Кавендиш. Затем Лавуазье, усомнившись в результатах исследований Кавендиша и Пристли, провел тот же эксперимент в 1783 г. в присутствии Лапласа. Правильность заключения Кавендиша о том, что при сгорании горючего воздуха (водорода) образуется вода, подтвердилась: полученная жидкость, исследованная по всем правилам, оказалась чистой водой. Вода, как продукт сгорания водорода, была получена также французским ученым Монтажам. Опыты Лавуазье по теории горения окончательно утвердили представления о ее составе, как соединении двух специфических газов: водорода и кислорода.