כל התיאוריות של מקור החיים על פני כדור הארץ קשורות איכשהו למים. היא תמיד איתנו, יתר על כן, בתוכנו. המים הרגילים והפשוטים ביותר, הכלולים ברקמות הגוף, מאפשרים כל נשימה ופעימות לב חדשות. הוא משתתף בכל התהליכים הללו בשל תכונותיו הייחודיות.
מה זה מים: הגדרה
מנקודת מבט מדעית, הנוזל העיקרי של הפלנטה הוא תחמוצת מימן - תרכובת אי-אורגנית בינארית. הנוסחה המולקולרית של מים כנראה ידועה לכולם. כל יסוד מבני שלו מורכב מאטום חמצן אחד ושני אטומי מימן המחוברים בקשר קוולנטי קוטבי. בתנאים רגילים, הוא במצב נוזלי, אין לו טעם וריח. בכמויות קטנות, מים רגילים ללא זיהומים הם חסרי צבע.
תפקיד ביולוגי
מים הם הממס העיקרי. טבעו של מבנה המולקולה הוא שמאפשר הגדרה כזו. תכונות המים קשורות לקיטוב שלהם: לכל מולקולה שני קטבים. שלילי קשור לחמצן, וחיובי - עם אטומי מימן. מולקולת המים מסוגלת ליצור קשרי מימן כביכול עם חלקיקים של חומרים אחרים, ולמשוך אטומים בעלי מטען הפוך אל ה-"+" וה-"- שלה". במקרה זה, החומר שהופך לתמיסה חייב להיות גם מקוטב. מולקולה אחת שלו מוקפת בכמה חלקיקי מים. לאחר הטרנספורמציה, החומר הופך להיות תגובתי יותר. מים משמשים כממס על ידי כל התאים של אורגניזמים חיים. זהו אחד מאותם מאפיינים שמגדירים את תפקידו הביולוגי.
שלוש מדינות
מים מוכרים לנו בשלוש צורות: נוזל, מוצק וגזי. הראשון מבין מצבי הצבירה הללו, כפי שכבר הוזכר, אופייני למים בתנאים רגילים. בלחץ אטמוספרי רגיל ובטמפרטורות מתחת ל-0 ºС, הוא הופך לקרח. אם החימום של החומר מגיע ל-100 ºС, נוצר אדים מהנוזל.
יש לציין כי חומרים דומים במבנה בתנאים רגילים נמצאים במצב גזי ובעלי נקודת רתיחה נמוכה. הסיבה ליציבות היחסית של מים היא בקשרי המימן בין מולקולות. כדי להיכנס למצב של קיטור, אתה צריך לשבור אותם. קשרי מימן חזקים מספיק כדי שנדרש הרבה אנרגיה כדי לשבור אותם. מכאן נקודת הרתיחה הגבוהה.
מתח פני השטח
בשל קשרי מימן, למים יש מתח פנים גבוה. בהקשר זה, הוא שני רק לכספית. מתח פני השטח מתרחש בגבול של שני מדיות שונות ודורש הוצאה של סכום מסויםאֵנֶרְגִיָה. מאפיין זה מביא להשפעות מעניינות. בחוסר משקל, הטיפה מקבלת צורה כדורית, מכיוון שהנוזל נוטה לכווץ את פני השטח שלו כדי לחסוך באנרגיה. באופן דומה, מים מתנהגים לפעמים על חומרים שאינם ניתנים להרטבה. דוגמה היא טיפת טל על עלים. בשל הכוח של מתח פני השטח, פסי מים וחרקים אחרים יכולים להחליק לאורך פני הבריכה.
מבודד או מוליך?
בשיעורי בטיחות חיים, ילדים מלמדים לעתים קרובות שמים הם מוליכים טוב של חשמל. עם זאת, זה לא ממש נכון. בשל המוזרויות של המבנה שלה, מים טהורים מתנתקים בצורה חלשה ואינם מוליכים זרם. כלומר, למעשה, זה מבודד. עם זאת, בתנאים רגילים, זה כמעט בלתי אפשרי לפגוש מים טהורים כאלה, שכן הם ממיסים חומרים רבים. ובזכות זיהומים רבים, הנוזל הופך למוליך. יתרה מכך, היכולת להוביל חשמל יכולה לקבוע עד כמה המים טהורים.
שבירה וספיגה
תכונה נוספת של המים, המוכרת לכולם מבית הספר, היא היכולת לשבור את קרני האור. לאחר מעבר בנוזל, האור משנה מעט את כיוונו. השפעה זו קשורה להיווצרות קשת בענן. כמו כן, שבירת האור והתפיסה שלנו לגביו עומדות בבסיס השגיאות בקביעת עומקם של גופי מים: הוא תמיד נראה קטן ממה שהוא בפועל.
עם זאת, האור של החלק הגלוי של הספקטרום נשבר. וגם, למשל, קרני מים אינפרא אדוםנספגים. לכן מתרחש אפקט החממה. כדי להבין את האפשרויות הנסתרות של מים במובן זה, ניתן להתייחס למאפייני האטמוספירה על נוגה. לפי גרסה אחת, אידוי המים הוביל לאפקט החממה על כוכב הלכת הזה.
צבע מים
כל מי שראה את הים או כל גוף מים טרי והשווה אותו לנוזל בכוס הבחין באי התאמה מסוימת. צבע המים במאגר טבעי או מלאכותי לעולם אינו תואם את מה שנצפה בכוס. במקרה הראשון, הוא כחול, כחול, אפילו ירקרק-צהוב, במקרה השני הוא פשוט נעדר. אז מה באמת צבע המים?
מסתבר שנוזל טהור אינו חסר צבע. יש לו גוון כחלחל קל. צבע המים כה חיוור עד שבנפחים קטנים הוא נראה שקוף לחלוטין. עם זאת, בתנאים טבעיים, הוא מופיע במלוא הדרו. יתר על כן, זיהומים רבים, כמו במקרה של הולכת חשמל, משנים את תכונות המים. כולם נפגשו לפחות פעם אחת בריכה ירוקה או שלוליות חומות.
צבע המים והחיים
צבע המאגר תלוי לרוב במיקרואורגניזמים שמתרבים בו באופן פעיל, בזיהומים של סלעים. הצבע הירקרק של המים מעיד פעמים רבות על נוכחות של אצות קטנות. בים, אזורים צבועים בגוון זה, ככלל, שופעים יצורים חיים. לכן, דייגים תמיד שמים לב לאיזה צבע המים. מים כחולים צלולים דלים בפלנקטון, ומכאן אלו הניזונים מהם.
לפעמים מיקרואורגניזמים נותנים את הגוונים המוזרים ביותר. ידועים אגמים עם מים בצבע שוקולד. הפעילות של חד תאיאצות וחיידקים הופכים גוף מים לטורקיז באי פלורס באינדונזיה.
בשוויץ, במעבר Sanetsch, יש אגם עם מים ורודים בהירים. לגוון מעט חיוור יותר יש גוף מים בסנגל.
נס צבעוני
מראה מדהים מופיע בפני תיירים באמריקה, בפארק הלאומי ילוסטון. Morning Glory Lake ממוקם כאן. למימיו יש את הצבע הכחול הטהור ביותר. הסיבה לגוון זה היא כל אותם חיידקים. ילוסטון מפורסמת בזכות הגייזרים והמעיינות החמים הרבים שלה. בתחתית אגם Morning Glory נמצא פתח וולקני צר. החום העולה משם שומר על טמפרטורת המים, כמו גם על התפתחות חיידקים. פעם, כל האגם היה כחול קריסטל. עם זאת, עם הזמן, פתחו של הר הגעש נסתם, מה שהקל על התיירים באהבתם לזרוק מטבעות ואשפה אחרת. כתוצאה מכך, טמפרטורת פני השטח ירדה, וסוגים אחרים של חיידקים החלו להתרבות כאן. כיום, צבע המים משתנה עם העומק. בתחתית האגם עדיין כחול עמוק.
לפני כמה מיליארדי שנים, מים תרמו להופעתם של חיים על פני כדור הארץ. מאז, חשיבותו לא פחתה כלל. מים נחוצים למספר תגובות כימיות המתרחשות ברמה התאית; הם חלק מכל הרקמות והאיברים. האוקיינוסים מכסים כ-71% משטח כדור הארץ וממלאים תפקיד עצום בשמירה על היציבות של מערכת ענקית כמו כדור הארץ.התכונות הפיזיקליות והכימיות של המים מאפשרות לקרוא להם החומר העיקרי לכל היצורים החיים. מאגרים, בהיותם בית הגידול של מיקרואורגניזמים רב-תאיים, בנוסף, הופכים למקור יופי והשראה, מדגימים את יכולות היצירה העצומות של הטבע.
