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4.2.2: Uso da água - Biologia

4.2.2: Uso da água - Biologia


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O abastecimento de água doce é um dos serviços ecossistêmicos mais importantes. Em 2014, o consumo global de água foi de 3.999 km3 por ano (mais de 1.000 trilhões de galões!). O maior uso dessa água é para irrigação na agricultura, mas quantidades significativas de água também são extraídas para uso público e municipal, bem como para aplicações industriais e geração de energia (figura ( PageIndex {a} )).

Figura ( PageIndex {a} ): Uso global de água por setor. Municipal refere-se ao uso doméstico, como por empresas e famílias locais. Dados da FAO. Imagem de Melissa Ha (CC-BY-NC).

Os humanos requerem apenas cerca de 1 galão por dia para sobreviver, mas uma pessoa típica em uma casa nos Estados Unidos usa aproximadamente 80-100 galões por dia, o que inclui cozinhar, lavar pratos e roupas, dar descarga no banheiro e tomar banho. Além disso, contamos com alimentos, energia e recursos minerais, que requerem água para produzir. Por exemplo, são necessários aproximadamente três galões para produzir um tomate, 150 galões para um pão e 1.600 para um quilo de carne. (Você pode aprender mais sobre a pegada hídrica de diferentes alimentos usando este site interativo.) Vinte e um galões são necessários para produzir um quilowatt-hora (kWh) de eletricidade a partir de uma usina tradicional (cerca de 1 kWh é necessário para aquecer um forno por 30 minutos), e uma tonelada de aço consome cerca de 63.000 galões de água. o demanda de água de uma área é uma função da população e outros usos da água.

Nos Estados Unidos, 281 bilhões de galões de água foram retirados por dia em 2015, dos quais 82 bilhões de galões são água doce subterrânea (figura ( PageIndex {b} )). O estado da Califórnia é responsável por 9% da retirada nacional de água (figura ( PageIndex {c} )).

Figura ( PageIndex {b} ): Retiradas médias diárias de água doce ao longo do tempo nos Estados Unidos. As barras azuis claras representam as retiradas de água subterrânea, o azul médio representa as retiradas de águas superficiais e as barras azuis escuras representam as retiradas totais em bilhões de galões por dia. A linha rosa representa o tamanho da população dos Estados Unidos em milhões. Imagem por USGS (domínio público).

Figura ( PageIndex {c} ): Total de retirada de água por estado em 2015. O azul mais claro indica 0-2.000 milhões de galões por dia, e o azul mais escuro indica 20.001-28.800 milhões de galões por dia. Califórnia e Texas consomem mais água, e Alasca, Havaí, Dakotas, Oklahoma e alguns estados da Nova Inglaterra consomem menos. Imagem por USGS (domínio público).


2.2 Água

Você já se perguntou por que os cientistas gastam tempo procurando água em outros planetas? É porque a água é essencial para a vida, mesmo traços minúsculos dela em outro planeta podem indicar que a vida poderia ou existiu naquele planeta. A água é uma das moléculas mais abundantes nas células vivas e a mais crítica para a vida como a conhecemos. Aproximadamente 60–70 por cento do seu corpo é composto de água. Sem ele, a vida simplesmente não existiria.

Água é Polar

Os átomos de hidrogênio e oxigênio dentro das moléculas de água formam ligações covalentes polares. Os elétrons compartilhados passam mais tempo associados ao átomo de oxigênio do que aos átomos de hidrogênio. Não há carga geral em uma molécula de água, mas há uma leve carga positiva em cada átomo de hidrogênio e uma leve carga negativa no átomo de oxigênio. Por causa dessas cargas, os átomos de hidrogênio ligeiramente positivos se repelem e formam a forma única vista na Figura 2.7. Cada molécula de água atrai outras moléculas de água por causa das cargas positivas e negativas nas diferentes partes da molécula. A água também atrai outras moléculas polares (como açúcares), formando ligações de hidrogênio. Quando uma substância prontamente forma ligações de hidrogênio com a água, ela pode se dissolver na água e é referida como hidrofílica ("amante da água"). As ligações de hidrogênio não são prontamente formadas com substâncias apolares como óleos e gorduras (Figura 2.8). Esses compostos apolares são hidrofóbicos (“temerosos de água”) e não se dissolvem na água.

Água estabiliza a temperatura

As ligações de hidrogênio na água permitem que ela absorva e libere energia térmica mais lentamente do que muitas outras substâncias. A temperatura é uma medida do movimento (energia cinética) das moléculas. À medida que o movimento aumenta, a energia aumenta e, portanto, a temperatura aumenta. A água absorve uma grande quantidade de energia antes de sua temperatura subir. O aumento da energia interrompe as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água. Como essas ligações podem ser criadas e interrompidas rapidamente, a água absorve um aumento na energia e as mudanças de temperatura apenas minimamente. Isso significa que a água modera as mudanças de temperatura nos organismos e em seus ambientes. À medida que a entrada de energia continua, o equilíbrio entre a formação da ligação de hidrogênio e a destruição muda para o lado da destruição. Mais laços são quebrados do que formados. Esse processo resulta na liberação de moléculas individuais de água na superfície do líquido (como um corpo d'água, as folhas de uma planta ou a pele de um organismo) em um processo denominado evaporação. A evaporação do suor, que é 90% água, permite o resfriamento de um organismo, porque quebrar as ligações de hidrogênio requer uma entrada de energia e retira o calor do corpo.

Por outro lado, conforme o movimento molecular diminui e as temperaturas caem, menos energia está presente para quebrar as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água. Essas ligações permanecem intactas e começam a formar uma estrutura rígida semelhante a uma rede (por exemplo, gelo) (Figura 2.9uma) Quando congelado, o gelo é menos denso do que a água líquida (as moléculas estão mais distantes). Isso significa que o gelo flutua na superfície de um corpo de água (Figura 2.9b) Em lagos, lagoas e oceanos, o gelo se formará na superfície da água, criando uma barreira isolante para proteger a vida animal e vegetal do congelamento na água. Se isso não acontecesse, as plantas e animais que vivem na água congelariam em um bloco de gelo e não poderiam se mover livremente, tornando a vida em temperaturas frias difícil ou impossível.

Conceitos em ação

Clique aqui para ver uma animação 3D da estrutura de uma rede de gelo.

Água é um excelente solvente

Como a água é polar, com leves cargas positivas e negativas, os compostos iônicos e as moléculas polares podem se dissolver facilmente nela. Água é, portanto, o que se chama de solvente - uma substância capaz de dissolver outra substância. As partículas carregadas formarão ligações de hidrogênio com uma camada circundante de moléculas de água. Isso é conhecido como esfera de hidratação e serve para manter as partículas separadas ou dispersas na água. No caso do sal de cozinha (NaCl) misturado em água (Figura 2.10), os íons sódio e cloreto se separam, ou se dissociam, na água, e esferas de hidratação são formadas ao redor dos íons. Um íon de sódio carregado positivamente é cercado por cargas parcialmente negativas de átomos de oxigênio nas moléculas de água. Um íon cloreto carregado negativamente é cercado por cargas parcialmente positivas de átomos de hidrogênio nas moléculas de água. Essas esferas de hidratação também são chamadas de conchas de hidratação. A polaridade da molécula de água a torna um solvente eficaz e é importante em suas muitas funções nos sistemas vivos.

A água é coesiva

Você já encheu um copo de água até o topo e depois adicionou lentamente mais algumas gotas? Antes de transbordar, a água na verdade forma uma cúpula acima da borda do copo. Essa água pode ficar acima do vidro por causa da propriedade de coesão. Na coesão, as moléculas de água são atraídas umas pelas outras (por causa da ligação de hidrogênio), mantendo as moléculas juntas na interface líquido-ar (gás), embora não haja mais espaço no vidro. A coesão dá origem à tensão superficial, a capacidade de uma substância resistir à ruptura quando colocada sob tensão ou estresse. Quando você joga um pequeno pedaço de papel em uma gota d'água, o papel flutua em cima da gota d'água, embora o objeto seja mais denso (mais pesado) do que a água. Isso ocorre devido à tensão superficial criada pelas moléculas de água. A coesão e a tensão superficial mantêm as moléculas de água intactas e o item flutuando no topo. É ainda possível “flutuar” uma agulha de aço em cima de um copo d'água se você colocá-la com cuidado, sem quebrar a tensão superficial (Figura 2.11).

Essas forças coesivas também estão relacionadas à propriedade de adesão da água ou à atração entre as moléculas de água e outras moléculas. Isso é observado quando a água “sobe” por um canudo colocado em um copo d'água. Você notará que a água parece estar mais alta nas laterais do canudo do que no meio. Isso ocorre porque as moléculas de água são atraídas para o canudo e, portanto, aderem a ele.

As forças coesivas e adesivas são importantes para sustentar a vida. Por exemplo, por causa dessas forças, a água pode fluir das raízes até o topo das plantas para alimentá-las.

Conceitos em ação

Para saber mais sobre a água, visite o U.S. Geological Survey Water Science for Schools: All About Water! local na rede Internet.

Tampões, pH, ácidos e bases

O pH de uma solução é uma medida de sua acidez ou bascicidade. Você provavelmente usou papel de tornassol, papel que foi tratado com um corante natural solúvel em água para que possa ser usado como indicador de pH, para testar a quantidade de ácido ou base (basicidade) existente em uma solução. Você pode até ter usado um pouco para garantir que a água de uma piscina externa seja tratada de maneira adequada. Em ambos os casos, este teste de pH mede a quantidade de íons de hidrogênio que existe em uma determinada solução. Altas concentrações de íons de hidrogênio geram um pH baixo, enquanto níveis baixos de íons de hidrogênio resultam em um pH alto. A concentração geral de íons de hidrogênio está inversamente relacionada ao seu pH e pode ser medida na escala de pH (Figura 2.12). Portanto, quanto mais íons de hidrogênio estiverem presentes, quanto mais baixo for o pH, ao contrário, quanto menos íons de hidrogênio, mais alto será o pH.

A escala de pH varia de 0 a 14. Uma mudança de uma unidade na escala de pH representa uma mudança na concentração de íons de hidrogênio por um fator de 10, uma mudança em duas unidades representa uma mudança na concentração de íons de hidrogênio por um fator de 100. Assim, pequenas mudanças no pH representam grandes mudanças nas concentrações de íons de hidrogênio. A água pura é neutra. Não é ácido nem básico e tem um pH de 7,0. Qualquer coisa abaixo de 7,0 (variando de 0,0 a 6,9) é ácido e qualquer coisa acima de 7,0 (de 7,1 a 14,0) é alcalino. O sangue em suas veias é ligeiramente alcalino (pH = 7,4). O ambiente em seu estômago é altamente ácido (pH = 1 a 2). O suco de laranja é ligeiramente ácido (pH = aproximadamente 3,5), enquanto o bicarbonato de sódio é básico (pH = 9,0).

Os ácidos são substâncias que fornecem íons hidrogênio (H +) e reduzem o pH, enquanto as bases fornecem íons hidróxido (OH -) e aumentam o pH. Quanto mais forte o ácido, mais prontamente doa H +. Por exemplo, o ácido clorídrico e o suco de limão são muito ácidos e liberam H + prontamente quando adicionados à água. Por outro lado, bases são aquelas substâncias que prontamente doam OH -. Os íons OH - combinam-se com H + para produzir água, o que aumenta o pH de uma substância. O hidróxido de sódio e muitos produtos de limpeza domésticos são muito alcalinos e perdem OH rapidamente quando colocados na água, aumentando assim o pH.

A maioria das células em nossos corpos opera dentro de uma janela muito estreita da escala de pH, normalmente variando apenas de 7,2 a 7,6. Se o pH do corpo estiver fora dessa faixa, o sistema respiratório não funcionará bem, assim como outros órgãos do corpo. As células não funcionam mais adequadamente e as proteínas se decompõem. O desvio fora da faixa de pH pode induzir ao coma ou mesmo causar a morte.

Então, como podemos ingerir ou inalar substâncias ácidas ou básicas e não morrer? Buffers são a chave. Os tampões absorvem prontamente o excesso de H + ou OH -, mantendo o pH do corpo cuidadosamente mantido na faixa estreita mencionada anteriormente. O dióxido de carbono é parte de um sistema tampão importante no corpo humano, ele mantém o pH dentro da faixa adequada. Este sistema tampão envolve ácido carbônico (H2CO3) e bicarbonato (HCO3 -) ânion. Se muito H + entrar no corpo, o bicarbonato se combinará com o H + para criar ácido carbônico e limitar a diminuição do pH. Da mesma forma, se muito OH - for introduzido no sistema, o ácido carbônico se dissociará rapidamente em bicarbonato e íons H +. Os íons H + podem se combinar com os íons OH -, limitando o aumento do pH. Embora o ácido carbônico seja um produto importante nessa reação, sua presença é passageira porque o ácido carbônico é liberado do corpo como gás carbônico cada vez que respiramos. Sem este sistema tampão, o pH em nossos corpos flutuaria muito e não conseguiríamos sobreviver.


Recursos hídricos na Índia (com estatísticas)

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre: ​​- 1. Introdução ao cenário indiano de recursos hídricos 2. Exploração de recursos hídricos - uso e uso excessivo 3. Flood 4. Seca 5. Barragem - Benefícios e conflitos 6. Conflito de compartilhamento de água 7. Política Nacional de Águas (2002) 8. Gestão Integrada da Água.

Introdução ao cenário indiano de recursos hídricos:

A Índia tem 2,45 por cento da massa de terra do mundo, sustentando 16 por cento da população mundial, enquanto os recursos de água doce são apenas 4 por cento dos do mundo.

A pré-precipitação média anual, incluindo queda de neve, recebida no país é de 4000 bcm.

Destes, a disponibilidade média anual de água nos sistemas fluviais do país é avaliada em 1.869 bcm.

A água de superfície utilizável é de 690 bcm e a água subterrânea para reabastecimento é de 432 bcm. Portanto, o total de água utilizável é de cerca de 1.122 bcm.

Houve um desenvolvimento considerável dos recursos hídricos desde a independência. Com menos de 293 grandes barragens na época da independência, o número de barragens cresceu para mais de 4.000 atualmente. Isso fornecerá uma capacidade de armazenamento de cerca de 252 bcm contra menos de 16 bcm no momento da independência.

Atualmente, o potencial de irrigação dos países é de cerca de 94 milhões de hectares (m.ha) contra 22,6 m.ha antes do primeiro plano de cinco anos. Na época do início do primeiro plano de cinco anos em 1951, a produção anual de grãos alimentícios era de apenas 51 milhões de toneladas, que atualmente é superior a 210 milhões de toneladas. Dos 40 m.ha de área propensa a inundações no país, cerca de 15 m.ha foram desde então bem protegidos.

Atualmente, a disponibilidade e timidez média anual per capita de água para o país como um todo é de cerca de 1.820 metros cúbicos, contra 5177 metros cúbicos em 1951 (Tabela 6.6). Devido à grande variação da precipitação no espaço e tempo, algumas áreas têm uma disponibilidade de água per capita relativamente menor. As regiões áridas e semi-retidas do país são propensas a secas repetidas.

Devemos almejar um crescimento econômico equitativo para todo o desenvolvimento e redução da pobreza, por meio do uso eficiente e do desenvolvimento sustentável contínuo dos recursos hídricos, com ênfase na participação das pessoas. Isso ajudará a Índia a emergir mais forte no século 21.

Embora a irrigação continue a ser o principal consumidor de água nos próximos tempos, sua participação no uso total da água pode reduzir, enquanto a participação no uso da água para fins domésticos, industriais e de energia aumentará devido à urbanização e industrialização.

A necessidade de água para outros usos como navegação, ecologia e recreação, embora não seja tão significativa em termos de uso consuntivo, continuará a ser importante e terá quantidade e necessidades temporais específicas.

Portanto, é necessário um planejamento de perspectiva de longo prazo para o desenvolvimento sustentável dos recursos hídricos de forma hoquilística e integrada, com ênfase no uso mais eficiente, para atingir o objetivo de prosperidade econômica.

Exploração de Recursos Hídricos - Uso e uso excessivo:

A Índia é rica em recursos hídricos superficiais. A descarga anual média da água da chuva no rio é de cerca de 1880 bcm, que é cerca de 1/3 da precipitação total. Por causa da variação temporal e espacial do padrão de chuva e precipitação no país, algumas partes experimentam seca e, enquanto em outras partes, podem ocorrer inundações severas ao mesmo tempo. Assim, o manejo dos recursos hídricos e o manejo serão um grande desafio para a Índia no futuro (Tabela 6.7).

Na Índia, mais de 75% da água doce disponível é usada em práticas agrícolas. Tal demanda por irrigação agrícola e cultural precisa ser revista e um planejamento de irrigação eficiente, programação de safra e uso de irrigação com água servida na agricultura devem ser examinados seriamente.

Enchente:

Este é um fenômeno recorrente em vários estados da Índia. Fora do país & # 8217s área geográfica total de 329 m.ha, 40 m.ha está sujeita a inundações. Apesar de medidas consideráveis, a devastação das inundações em Assam, norte de Bihar, em partes de UP, WB, Orissa e Punjab, são os principais problemas para sair.

O Programa Nacional para a gestão de Hoods agora visa ajudar o governo estadual a assumir uma gestão eficaz de longo prazo para o controle de enchentes em áreas problemáticas. A Comissão Central de Água está envolvida na previsão de enchentes em bacias hidrográficas interestaduais por meio de 161 estações, das quais 134 são estações de previsão do nível do rio e 27 estações de entrada e saída em grandes represas / barragens em todo o país.

Seca:

É bem sabido que o padrão de precipitação é altamente variável em diferentes estados, assim como a variação de ano para ano também é bastante significativa. Uma visão geral do padrão de chuva e precipitação na Índia é mostrada na Tabela 6.8.

Portanto, em geral em estados ou regiões com baixa precipitação, especialmente durante o período das monções, a situação de seca frequentemente prevalecia. O desvio de água de superfície através de canais e desenvolvimento e desenvolvimento de água subterrânea em alguns lugares ajuda na mitigação de problemas parcialmente.

A & # 8216Comissão Nacional para Plano de Desenvolvimento Integrado de Recursos Hídricos & # 8217, que foi constituída em setembro de 1996, submeteu seu relatório ao Governo da União em dezembro de 1999 e fez várias recomendações para o desenvolvimento e redução dos recursos hídricos para beber, irrigação, industrial, inundações controle, transferência de água excedente para áreas deficitárias e assim por diante.

Barragem - Benefícios e Conflitos:

A construção da & # 8220Dam & # 8221 é uma das principais atividades de gestão de recursos hídricos em diferentes partes do mundo. Para o desenvolvimento de recursos hídricos polivalentes, como intigação de enchentes, armazenamento de recursos wa & shyter e desvio para irrigação e abastecimento de água da comunidade e também para geração de energia hídrica, a criação de reservatório de água e barragem na área da bacia do rio é uma atividade importante. Por muito tempo, a criação de & # 8220Dam & # 8221 simbolizou como componentes de planejamento de desenvolvimento de recursos hídricos integrados.

Com o passar do tempo, percebeu-se que mega-barragens em todo o mundo têm vários impactos negativos sobre o meio ambiente e a comunidade humana dentro e ao redor. Como consequência, o movimento anti-barragem e o tímido começaram contra a criação de qualquer projeto de mega barragem. Vários milhares de & # 8220Ambiental Refugee & # 8221 foram criados devido a uma série de projetos de grandes barragens.

Conflito de compartilhamento de água:

O abastecimento sustentado de água nos principais rios e seus distribuidores nos meses de seca é uma grande preocupação que induz conflitos entre dois estados ou países vizinhos. Assim, houve uma série de tratados internacionais feitos ao longo dos anos sobre a partilha de wa & shyter, viz., Cooperação Índia-Butão, cooperação Índia-Bangladesh, cooperação e timidez Índia-Nepal e tratado Waters entre Índia-Paquistão.

Todos esses tratados envolvem a criação de equipes conjuntas para hidrometeorologia e previsão de enchentes e rede de prevenção de inundações em rios e também suas questões de compartilhamento de água. Periodicamente, todos os tratados eram reavaliados. Problemas de compartilhamento de água entre estados idênticos agora aparecem muito nas manchetes de notícias, devido à discordância sobre o descarte de água de várias barragens durante os meses de seca.

Este problema é muito sério nos estados do sul e noroeste. A comissão central de águas e tímidos (CWC), em Nova Delhi, é responsável por iniciar a coordenação com o governo estadual e os governos em questão, esquemas para o controle, conservação e utilização dos recursos hídricos para fins de gestão de inundações, irrigação, navegação e tímido e geração de energia hídrica em todo o país.

Existem também vários tribunais para resolver disputas interestaduais de água:

(i) O Tribunal de Disputas da Água Godavari,

(ii) Tribunal de Disputas da Água Krishna,

(iii) The Narmada water Dis & shyputes Tribunal,

(iv) O Tribunal de Dis & shyputes de água Ravi e Beas, e

(v) The Cauvery water Dis & shyputes Tribunal.

Política Nacional de Água (2002):

Essa política foi adotada pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos. A política prevê a formulação de uma política estadual de recursos hídricos e a preparação de um plano de ação operacional em um tempo limitado para atingir os objetivos desejados. A estratégia de desenvolvimento e desenvolvimento inclui muitos planos eficazes de conservação e gestão da água como um componente do planejamento de perspectiva de longo prazo dos recursos hídricos.

As seguintes atividades foram sugeridas no planejamento de perspectiva:

1. A participação das partes interessadas na utilização ideal dos recursos hídricos e seu desenvolvimento e desenvolvimento como governo estadual têm fundos inadequados para manter essas instalações. Isso inclui o gerenciamento de irrigação parcial e tímida.

2. A renovação e modernização dos projetos de irrigação e irrigação são essenciais, visto que a eficiência média do uso da água nos projetos de irrigação (2003) é de cerca de 20 a 40 para água de canal e cerca de 60% para esquemas de água subterrânea. Esta situação pode ser melhorada por uma melhor gestão e atualização do sistema para obter benefícios ótimos e por meio da mitigação dos efeitos colaterais consequentes, como alagamento e desigualdade no fornecimento de água até os pontos finais.

3. A preservação e manutenção da qualidade dos recursos hídricos são muito importantes para vários tipos de usos da água. A qualidade da água subterrânea contaminada pode ser melhorada pela coleta da chuva e da água do mar e pela recarga da água subterrânea.

4. A gestão de bacias hidrográficas é um dos principais métodos úteis de fornecer irrigação sustentável. Também auxilia no controle da erosão do solo e conservação de água.

5. A coleta de água da chuva e a recarga das águas subterrâneas são dois processos interligados muito importantes de conservação da água, quando há um sinal de perigo de esgotamento das águas subterrâneas.

6. A interligação de rios é outra proposta significativa de distribuição de água em uma rede nacional. No entanto, os ambientalistas se opuseram a essa ideia por várias razões, especialmente devido ao conceito enganoso de água excedente.

7. A gestão de cheias inclui armazenamento de água, dispersão e avaliação inicial das áreas de registro de água e tímidos. O planejamento de longo prazo para tal situação e timidez é altamente essencial em áreas propensas a inundações.

8. Uma campanha de conscientização em massa para a conservação da água é extremamente essencial, caso contrário, qualquer quantidade de desenvolvimento de água não será suficiente e tímida para as necessidades da sociedade. Como economizar água no nível doméstico? Isso deve ser explicado a cada cidadão. Os detalhes são fornecidos na Tabela 6.9.

Gestão Integrada de Água:

A crise da água doce é agora um fenômeno global. Portanto, há uma grande necessidade de gestão integrada dos recursos hídricos em termos de coleta, armazenamento e armazenamento de água, uso eficiente e reciclagem de águas residuais.

Para atender às necessidades futuras, os interesses urbanos, agrícolas e nacionais precisarão lidar com uma série de questões como as seguintes:

1. O aumento da demanda por água irá gerar pressão para desviar a água para áreas altamente povoadas ou áreas capazes de agricultura irrigada.

2. O aumento da demanda por água forçará a redução do tratamento e reutilização dos suprimentos de água existentes.

3. Em muitas áreas onde a água é usada para irrigação e irrigação, a evaporação da água do solo durante muitos anos resulta em um acúmulo de sal no solo. Quando a água usada para tirar o sal do solo é devolvida a um riacho, a qualidade da água diminui.

4. Em algumas áreas, os poços fornecem água para todos os gatos e shyegories de uso. Se a água subterrânea for bombeada para fora mais rápido do que reposta, o lençol freático é reduzido.

5. Nas áreas costeiras, a água do mar pode penetrar nos aquíferos e arruinar o abastecimento de água.

6. A demanda por recreação aquática está aumentando drasticamente e requer água de alta qualidade, especialmente para atividades que envolvam contato corporal total, como banho e natação.

Em geral, a gestão da água é uma das principais preocupações de qualquer país que precisa de um planejamento muito mais abrangente em uma base de dados de longo prazo.


Importância biológica da água

A água é o líquido-mãe de todas as formas de vida. A essencialidade da água para os sistemas vivos é bastante evidente, pois sem água não há vida. Nenhuma outra substância na terra é abundante como a água. Todos os aspectos da estrutura e funções celulares são adaptados às propriedades físicas e químicas da água. A seguir estão o importante significado biológico ou importância da água no sistema vivo.

(1). A água é um "solvente universal".
(2) A água pode dissolver a maioria das moléculas biologicamente importantes.
(3). É o solvente da vida. A vida se originou na água e se adaptou para sobreviver apenas na presença de água.
(4). Cerca de 70 a 90% de uma célula ocupa água.
(5). A água atua como um meio para a difusão de moléculas na célula.

(6). A concentração osmótica da célula é mantida pela água e pelos solutos dissolvidos.

(7). A turgidez da célula é mantida pela água.

(8). A translocação de compostos inorgânicos e orgânicos no sistema vivo ocorre por meio da água.

(9). Os carboidratos, produto da fotossíntese, nas plantas são transportados pela água.

(10). A água é a fonte de íons H + para a fotossíntese.

(11). O oxigênio é liberado pela hidrólise da água durante a fotossíntese.

(12). A água atua como um reagente na reação de hidrólise.

(13). A água sustenta plantas e animais aquáticos.

(14). Organismos flagelados e ciliados podem nadar na água.

(15). Organismos com gametas flagelados precisam de água para sua fertilização.

(16). Plantas inferiores como algas, fungos, Briófitas e Pteridófitas requerem a presença de água para completar sua fertilização.

(17). Animais com fertilização externa, como anfíbios, precisam de água para completar sua fertilização.

(18). A polinização e a dispersão de sementes nas plantas podem ser feitas por meio de corpos d'água.

(19). A água resfria o corpo pelo processo de suor.

(20). A transpiração nas plantas é devida à presença de água.

(21). A transpiração garante a captação de água e o transporte de minerais nas plantas.

(22). A transpiração também resfria as folhas e as faz ficar expostas ao sol.

(23). A germinação das sementes requer água.

(24). O principal meio de sangue é a água (80% do sangue é água)

(25). O principal meio do sistema linfático é a água.

(26). O sistema excretor dos animais opera por meio da água.

(27). A osmorregulação da célula deve-se à presença de água.

(28). A água atua como lubrificante nas articulações.

(29). A água atua como o esqueleto hidrostático de anelídeos e vermes.

(30). A água forma fluidos como lágrimas, saliva, muco e sêmen.

(31). A água atua como um reagente para muitas reações biológicas.

(32). As interações hidrofílicas e hidrofóbicas de macromoléculas permitem a formação e estabilização da membrana plasmática, conformação de proteínas.

(33). O gelo tem menos densidade do que a água líquida, portanto, o gelo flutua na água, esse gelo flutuante atua como um isolante sobre os corpos d'água e protege os animais aquáticos de condições de frio extremo.

(34). A água é transparente, permitindo assim a penetração da luz e garantindo a sobrevivência das plantas aquáticas.

(35). A reação de condensação, um tipo comum de reação nas células, resulta na liberação da molécula de água.

(36). A água pode formar tampões com ácidos e bases.

(37). A água protege as células das flutuações de temperatura.

(38). A água é um componente abiológico essencial do ecossistema.

(39). Devido à alta capacidade calorífica, a água evita os efeitos das oscilações de temperatura nas redondezas.

(40). A água tem alta densidade que o ar, o que garante precipitação e chuvas.

(41). A água pode formar um sistema coloidal no solo com os nutrientes e as partículas de argila.

(42). A água tem alta constante dielétrica.

(43). A água se expande ligeiramente quando eles congelam. Se a água encolher durante o congelamento, o gelo afundará na água e destruirá a vida aquática nas regiões polares.

(44). As ondas sonoras podem viajar 4,5 vezes mais rápido na água do que no ar, o que permite que os peixes escapem dos perigos.

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Em muitos sistemas hidrotérmicos, a permeabilidade da fratura ao longo das falhas fornece caminhos para a água subterrânea transportar o calor das profundezas. A falha gera uma variedade de estilos de deformação que cruzam geologia heterogênea, resultando em padrões complexos de permeabilidade, porosidade e condutividade hidráulica. Conectividade vertical (a.


Conversão de ATP para ADP

Trifosfato de adenosina (ATP) é a moeda de energia da vida e fornece essa energia para a maioria dos processos biológicos ao ser convertido em ADP (difosfato de adenosina). Uma vez que a reação básica envolve uma molécula de água,

esta reação é comumente referida como hidrólise de ATP.

A estrutura do ATP tem um composto de carbono ordenado como base, mas a parte realmente crítica é a parte do fósforo - o trifosfato. Três grupos de fósforo são conectados por oxigênios uns aos outros, e também há oxigênios laterais conectados aos átomos de fósforo. Sob as condições normais do corpo, cada um desses oxigênios tem uma carga negativa e, como você sabe, os elétrons querem estar com prótons - as cargas negativas se repelem. Essas cargas negativas agrupadas querem escapar - se afastar umas das outras, então há muita energia potencial aqui.

Se você remover apenas um desses grupos fosfato do final, de modo que haja apenas dois grupos fosfato, a molécula fica muito mais feliz. Se você cortar essa ligação, a energia será suficiente para liberar cerca de 7.000 calorias por mol, quase a mesma energia de um único amendoim.

As coisas vivas podem usar o ATP como uma bateria. O ATP pode alimentar as reações necessárias ao perder um de seus grupos de fósforo para formar o ADP, mas você pode usar a energia dos alimentos na mitocôndria para converter o ADP de volta em ATP para que a energia esteja novamente disponível para fazer o trabalho necessário. Nas plantas, a energia solar pode ser usada para converter o composto menos ativo de volta à forma altamente energética. Para os animais, você usa a energia de suas moléculas de armazenamento de alta energia para fazer o que precisa para se manter vivo e, em seguida, "recarrega" as moléculas para colocá-las de volta no estado de alta energia.


Uma revisão dos tipos de ligações químicas

Ligações ionicas - Uma ligação iônica é uma transferência completa de elétrons de um átomo para outro. Isso geralmente acontece entre átomos que têm eletronegatividade oposta. Isso significa que um tem poucos átomos em sua camada externa, enquanto o outro tem muitos. Um exemplo comum de ligação iônica é o sal, com Na e Cl. O sódio tem um elétron em sua camada externa, no qual se transfere para o cloreto para fazer uma ligação iônica.

Ligações Covalentes - As ligações covalentes envolvem um compartilhamento completo de elétrons entre dois átomos. Ocorre mais comumente entre átomos que possuem camadas externas apenas parcialmente preenchidas. Se os dois átomos têm eletronegatividade semelhante, os elétrons podem ser compartilhados entre eles. O carbono forma ligações covalentes.

Ligações covalentes polares - Uma ligação covalente polar é muito parecida com uma ligação covalente, exceto que ocorre entre átomos que têm eletronegatividade diferente. Quando isso acontece, os elétrons ainda são compartilhados, mas tendem a passar mais tempo em torno do átomo mais eletronegativo em relação ao outro. Um exemplo disso é com água. O oxigênio é muito eletronegativo, enquanto o hidrogênio não. Os elétrons tendem a favorecer o oxigênio e passar mais tempo ao seu redor.

Ligações de hidrogênio - As ligações de hidrogênio são menos químicas e mais uma atração estática. Eles envolvem a reação entre um átomo de hidrogênio e um átomo eletronegativo. A força de uma ligação de hidrogênio é inferior a um décimo de uma ligação covalente.


Mudança na eficiência do uso de água do ecossistema terrestre nas últimas três décadas

Definida como a razão entre a produtividade primária bruta (GPP) e a evapotranspiração (ET), a eficiência do uso da água em escala do ecossistema (EWUE) é um indicador do ajuste da fotossíntese da vegetação à perda de água. Os processos que controlam o EWUE são complexos e refletem uma evolução lenta das plantas e comunidades de plantas, bem como ajustes rápidos do funcionamento do ecossistema para mudanças de recursos limitantes. Neste estudo, investigamos as tendências EWUE de 1982 a 2008 usando modelos baseados em dados derivados de observações de satélite e modelos de ciclo de carbono orientados para o processo. Nossos resultados sugerem tendências EWUE positivas de 0,0056, 0,0007 e 0,0001 g C m −2 mm −1 ano −1 sob o efeito único de aumento de CO2 (‘CO2'), Mudanças climáticas (' CLIM ') e deposição de nitrogênio (' NDEP '), respectivamente. Padrões globais de tendências EWUE em diferentes cenários sugerem que (i) EWUE-CO2 mostra aumentos globais, (ii) EWUE-CLIM aumenta principalmente em latitudes altas e diminui em latitudes médias e baixas, (iii) EWUE-NDEP exibe tendências de ligeiro aumento, exceto no oeste da Sibéria, Europa oriental, partes da América do Norte e Amazônia central. O modelo MTE baseado em dados, no entanto, mostra um ligeiro declínio de EWUE durante o mesmo período (−0,0005 g C m −2 mm −1 ano −1), que difere do modelo de processo (0,0064 g C m −2 mm - 1 ano -1) simulações com todos os drivers levados em consideração. Atribuímos essa discrepância ao fato de que os efeitos fisiológicos não modelados do CO elevado2 reduzindo a condutância e transpiração estomática (TR) no modelo MTE. A análise de correlação parcial entre o EWUE e os fatores climáticos mostra respostas semelhantes às variáveis ​​climáticas com o modelo baseado em dados e os modelos orientados para o processo em diferentes ecossistemas. Mudança na eficiência do uso de água definida a partir da WUE baseada na transpiraçãot (GPP / TR) e eficiência de uso de água inerente (IWUEt, GPP × VPD / TR) em resposta ao aumento do CO2, mudanças climáticas e deposição de nitrogênio também são discutidos. Nossas análises irão facilitar a compreensão mecanicista das interações carbono-água sobre os ecossistemas terrestres sob mudanças globais.

Tabela S1. Detalhes dos modelos orientados a processos usados ​​neste estudo.

Figura S1. Padrões espaciais de ‘CO2Tendência modelada apenas DGVM de TR / LAI (a unidade de transpiração por unidade LAI) de 1982 a 2008.

Figura S2. Padrões espaciais de (a) tendências de evapotranspiração de 1982 a 2008 (b) tendências de transpiração de 1982 a 2008 (c) tendências de evaporação de 1982 a 2008 (d) mudança relativa do LAI médio dos últimos 5 anos de período de estudo em comparação com o LAI médio dos primeiros 5 anos de período de estudo sob simulação DGVMs S1.

Figura S3. Padrões espaciais de (a) k, a razão entre a média EWUE de 1982 a 1986 e aquela de 2004 a 2008 estimada pelo modelo MTE, (b) k ', a razão teórica entre a média teórica EWUE de 1982 a 1986 e aquela de 2004 a 2008 se os efeitos do CO elevado2 sobre a condutância estomática e LAI são ambos levados em consideração.

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Resumo da Seção

Os nutrientes minerais são reciclados pelos ecossistemas e seu ambiente. De particular importância são água, carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre. Todos esses ciclos têm grandes impactos na estrutura e função do ecossistema. Como as atividades humanas têm causado grandes perturbações a esses ciclos, seu estudo e modelagem são especialmente importantes. Os ecossistemas foram danificados por uma variedade de atividades humanas que alteram os ciclos biogeoquímicos naturais devido à poluição, derramamentos de óleo e eventos que causam mudanças climáticas globais. A saúde da biosfera depende da compreensão desses ciclos e de como proteger o meio ambiente de danos irreversíveis.


Assista o vídeo: RESOLUÇÃO DE QUESTÕES ÁGUA. Biologia Plena (Outubro 2022).