Вода источник жизни на Земле

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….3

1. Вода - источник жизни на земле…………………………..………5
2. Вода в природе………………………………………………..…....7
3. Виды воды………………………………………………………..…9
4. Физические свойства воды…………………………………….…10
5. Гипотеза происхождения жизни на Земле…………………….…12
6. Зарождение жизни в горячей воде……………………………….14
7. Условия возникновения жизни на Земле……………………..…15
8. Роль воды на планете………………………………………………17

Заключение……………………………………………………………….20

Список литературы………………………………………………….……23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

«Жизнь – это одушевленная вода»  Леонардо да Винчи, XVв.

 

Вода, у тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха,

 тебя невозможно описать,  тобой наслаждаются,

 не ведая, что ты  такое. Нельзя сказать,

 что необходимо для  жизни: ты сама жизнь.

 Ты исполняешь нас  с радостью,

 которую не объяснишь  нашими чувствами.

 С тобой возвращаются  к нам силы,

 с которыми мы уже  простились.

 По твоей милости  в нас вновь начинают

 бурлить высохшие родники  нашего сердца.

(А. де Сент-Экзюпери. Планета  людей)

 

Мною написан реферат  по теме "Вода, её роль в возникновении  и развитии жизни на  Земле". Я выбрала эту тему потому что  – это самая актуальная тема, так как вода это самое важное вещество на Земле без которого не может существовать ни один живой организм и не могут протекать никакие биологические, химические реакции, и технологические процессы.

 Вода – одно из  самых распространённых веществ  в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов. Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных раствора. В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вода – источник жизни на Земле

 

Вода́ (оксид водорода) —  бинарное неорганическое соединение, химическая формула Н2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и  одного — кислорода, которые соединены  между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов.

 

Около 71 % поверхности Земли  покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды) — 361,13 млн км. На Земле  примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые  воды, ещё 1,7 % на ледники и ледяные  шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая  часть в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках.  Бо́льшая часть земной воды — солёная, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых организмах.

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни  на Земле, в химическом строении живых  организмов, в формировании климата  и погоды. Является важнейшим веществом  для всех живых существ на планете  Земля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вода в природе

 

Вода — весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности  земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много  воды находится в газообразном состоянии  в виде паров в атмосфере; в  виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находитcя  вода, пропитывающая почву и горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые  захватывает из воздуха. Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1% (масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие  от мягкой воды, например дождевой. Жесткая  вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.

Чтобы освободить природную  воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого  вещества, например, угля, обожженной глины  и т. п. При фильтровании больших  количеств воды пользуются фильтрами  из песка и гравия. Фильтры задерживают  также большую 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.

 

 

Вода имеет очень большое  значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным  представлениям, само происхождение  жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают  химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме  того, она сама принимает участие  в целом ряде биохимических реакций.

 

 

 

 

Виды воды

 

Вода на Земле может  существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом  и приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать  друг с другом: водяной пар и  облака в небе, морская вода и  айсберги, ледники и реки на поверхности  земли,  водоносные слои в земле.  Вода способна растворять в себе множество  органических и неорганических веществ. Из-за важности воды, «как источника  жизни», её нередко подразделяют на типы по различным принципам.

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и жёсткая  вода — по содержанию катионов кальция  и магния

По изотопам молекулы:

Лёгкая вода (по составу  почти соответствует обычной),

Тяжёлая вода (дейтериевая),Сверхтяжёлая вода (тритиевая),

 Пресная вода, Дождевая вода, Морская вода,

 Подземные воды, Минеральная вода, Солоноватая вода,

 Питьевая вода, Водопроводная вода, Дистиллированная вода,

Сточные воды, Ливневая вода или поверхностные воды,

Апирогенная вода, Мёртвая вода и Живая вода — виды воды из сказок,

 Лёд-девять (вымышленный материал), Святая вода — особый вид воды согласно религиозным учениям.

 

Физические свойства

 

Вода в нормальных атмосферных  условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные  водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними. Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°, и эта конфигурация строго сохраняется. Из-за большой разности электро отрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды является активным диполем, где кислородная  сторона отрицательна, а водородная положительна. В результате молекулы воды притягиваются своими противоположными полюсами и образуют полярные связи, на разрыв которых требуется много  энергии. В составе каждой молекулы ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, в результате чего он может проникать в электронную  оболочку отрицательно поляризованного  атома кислорода соседней молекулы, образуя водородную связь с другой молекулой. Каждая молекула связана  с четырьмя другими посредством  водородных связей — две из них  образует атом кислорода и две  атомы водорода. Комбинация этих связей между молекулами воды — полярной и водородной и определяет очень  высокую температуру её кипения  и удельную теплоты парообразования. В результате этих связей в водной среде возникает давление в 15-20 тыс. атмосфер, которое и объясняет  причину трудносжимаемости воды.

Структуры воды и льда между  собой очень похожи. В воде, как  и во льду, молекулы стараются расположиться  в определённом порядке — образовать структуру, однако тепловое движение этому  препятствует.

Вода обладает также высоким  поверхностным натяжением среди  жидкостей, уступая в этом только ртути.  Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться  с разными скоростями.

Вода обладает отрицательным  электрическим потенциалом поверхности. Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Чистая вода — хороший  изолятор. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной  пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более  чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря  большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое  излучение, на чём основан принцип  действия микроволновой печи.

 

 

 

Гипотеза происхождения  воды на Земле

 

Первичный бульон — термин, введённый советским биологом Александром  Ивановичем Опариным. В 1924 году он выдвинул теорию о возникновении жизни  на Земле через превращение, в  ходе постепенной химической эволюции, молекул, содержащих углерод, в первичный  бульон.

Первичный бульон предположительно существовал в мелких водоёмах Земли 4 млрд. лет назад. Он состоял из аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов. Он образовался под  воздействием электрических разрядов, высокой температуры и космического излучения. При этом атмосфера Земли  в то время не содержала кислорода.

Во второй половине XIX в. также  высказывается предположение, что  жизнь возникла в первичном океане из неорганического вещества в результате природного процесса.

3 мая 1924 г. на собрании  Русского ботанического общества  молодой советский ученый А.  И. Опарин с новой точки зрения  рассмотрел проблему возникновения  жизни. Его доклад «О возникновении  жизни» стал исходной точкой  нового взгляда на вечную проблему  «откуда мы пришли?». Пять лет  спустя независимо от Опарина  сходные идеи были развиты  английским ученым Дж. Холдейном.  Общим во взглядах Опарина  и Холдейна является попытка  объяснить возникновение жизни  в результате химической эволюции  на первичной Земле. Оба они  подчеркивают огромную роль первичного  океана как огромной химической  лаборатории, в которой образовался  «первичный бульон», а кроме  того, и роль энзимов — органических  молекул, которые многократно  ускоряют нормальный ход химических  процессов. В дополнение к этому  Холдейн впервые высказывает  идею, что первичная атмосфера  на Земле, «вероятно, содержала  очень мало или вообще не  содержала кислорода».

В 1952 г. Гарольд Юри (1893-1981) самостоятельно пришел к выводу, что  атмосфера молодой Земли имела  восстановленный характер, то есть к завершению процесса формирования Земля имела сильно восстановленную  атмосферу, так как ее основными  составляющими были водород и  полностью восстановленные формы  углерода, азота и кислорода: метан, аммиак и пары воды. Гравитационное поле Земли не могло удержать легкий водород, — и он постепенно улетучился в космическое пространство. Вторичным  следствием потери свободного водорода было постепенное окисление метана до диоксида углерода, а аммиака  — до газообразного азота, которые  через определенное время превратили атмосферу из восстановительной  в окислительную. Юри предполагал, что именно в период улетучивания водорода, когда атмосфера находилась в промежуточном окислительно-восстановительном  состоянии, на Земле могло образоваться в больших количествах сложное  органическое вещество. По его оценкам, океан, по-видимому, представлял тогда  собой однопроцентный раствор органических соединений. В результате возникла жизнь в ее самой примитивной  форме.

 

 

 

 

Зарождение жизни  в горячей воде

 

Научные исследования показывают, что зарождение жизни в минеральной  воде и, в особенности, гейзерах наиболее вероятно. В 2005 г. академик Юрий Викторович Наточин высказал предположение, отличное от общепринятой концепции возникновения  жизни в море, и аргументировал гипотезу, согласно которой средой возникновения протоклеток были водоемы с преобладанием ионов  К+, а не морская вода с доминированием ионов Na+[6]. В 2009 г. Армен Мулкиджанян  и Михаил Гальперин на основе анализа  содержания элементов в клетке также  пришли к выводу, что, вероятно, жизнь  зародилась не в океане[7]. Дейвид Уард доказал, что в горячей минеральной  воде появились и сейчас образуются строматолиты[8]. Самые древние строматолиты были обнаружены в Гренландии. Их возраст  насчитывает 3,5 миллиардов лет. В 2011 г. Тадаси Сугавара создал протоклетку  в горячей воде[9]. Исследования Мари-Лор  Пон минерала серпентина в геологической  формации Исуа, Гренландия, в 2011 г. показали, что жизнь могла зародиться и  в грязевых вулканах[10]. Лауреат Нобелевской  премии биолог Джек Шостак отметил, что  мы можем легче представить себе накопление органических соединений в  первичных озёрах, чем в океане. Такого же мнения группа учёных под  руководством Евгения Кунина.

 

 

 

 

 

 

 

Условия возникновения  жизни

 

Первое необходимое условие  возникновения жизни имеет общекосмический  характер. Оно связано с единой химической основой Вселенной. Жизнь  развивается на этой единой основе, отражающей как количественные, так  и качественные особенности отдельных  химических эелементов. Это допущение  приводит к заключению, что на любой  планете во Вселенной, которая похожа на нашу по массе и расположению относительно центральной звезды, может  возникнуть жизнь. «Согласно представлениям видного американского астронома  Х.Шепли, во Вселенной имеется 108 космических  тел (планет или звезд-лилипутов), на которых может возникнуть и существовать жизнь».