Cuál es la importancia del agua para la vida

El agua es un compuesto químico transparente, inodoro, insípido, químicamente formado por hidrógeno y oxígeno , de fórmula empírica H 2 O, que es el constituyente mayoritario de la lluvia, mares, lagos, ríos …

cuál es la importancia del agua

El agua tiene una elevada capacidad para disolver sustancias y raramente se encuentra como sustancia pura sino siendo parte de alguna mezcla . En la naturaleza toda el agua se encuentra mezclada con otras sustancias (sales minerales, gases, partículas en suspensión, …).

El agua pura se puede obtener en el laboratorio mediante procesos de purificación, como la destilación .

El agua es una sustancia con una estructura química peculiar. La disposición en el espacio de los dos átomos de hidrógeno respecto del átomo central de oxígeno permite la formación de enlaces débiles entre átomos de O y de H de moléculas diferentes ( puentes de hidrógeno ).

Esto afecta a las propiedades físicas del agua, sobre todo las temperaturas de fusión y ebullición , que son relativamente altas comparadas con sustancias químicas de peso molecular similar como el metano , el amoníaco , el etano , su capacidad de disolver sustancias polares, y la curva densidad temperatura alterada (por eso el hielo flota sobre el agua líquida).

Como todas las sustancias, el agua puede cambiar de estado. Comúnmente se dice agua para referirse al agua en estado líquido , hielo o hielo para el agua en estado sólido , y vapor para el agua en estado gaseoso . La temperatura de fusión del agua, a una presión de 1013 hPa, es de 0 ° C, y la de ebullición de 100 ° C (a la misma presión).

Propiedades fisicoquímicas del agua

A temperatura ambiente el agua pura es líquida , inodora, insípida e incolora, aunque adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes, debido a la refracción de la luz en atravesarla, ya que absorbe con mayor facilidad las longitudes de onda larga (rojo, naranja y amarillo) que las longitudes de onda corta (azul, violeta), desviando ligeramente estas últimas, provocando que en grandes cantidades de agua estas ondas cortas se hagan apreciables.

Es el único compuesto que puede estar en los tres estados (sólido, líquido y gas) a las temperaturas que se dan en la Tierra. Se encuentra en forma líquida en los mares, ríos, lagos y océanos; en forma sólida, nieve o hielo, en los casquetes polares, en las cumbres de las montañas y en los lugares de la Tierra donde la temperatura es inferior a cero grados Celsius; y en forma de gas se encuentra formando parte de la atmósfera terrestre como vapor de agua.

Es el compuesto con el calor latente de vaporización más alto, 540 cal / g (2,26 kJ / g) y con la calor específico más alta después del litio , 1 cal · g⁻¹ · K⁻¹ (4,18 kJ · kg⁻¹ · K⁻¹). Se considera fundamental para la existencia de la vida. No se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en su ausencia completa.

Distribución en la naturaleza

importancia del agua para la vida

El agua en el Universo

Se cree que gran parte del agua que se encuentra en el Universo es un subproducto de la formación de estrellas mediante el siguiente proceso: cuando nacen las estrellas, su nacimiento está acompañado por un fuerte viento hacia el exterior de materiales gaseosos y polvo interestelar.

Cuando este flujo de materiales impacta los gases que rodean la estrella, las ondas de choque que se crean comprimen y calientan estos gases y, como consecuencia, se forma agua.

Esto explicaría la presencia de este elemento a nubes interestelares de nuestra galaxia , la Vía Láctea , y, presumiblemente, de todas las demás, ya que los componentes que la forman (el hidrógeno y el oxígeno ) se encuentran entre los elementos más abundantes de la ‘ Universo .

El agua, en forma de vapor de agua , ha sido confirmada en las atmósferas de Mercurio (3,4% y grandes cantidades a los exoplanetas HD 189733 b y HD 209458 b.

En cuanto al agua líquida, ésta está presente en la Tierra (71% de su superficie) ya la Luna.

En cuanto al agua sólida o gel , está presente en los casquetes polares de la Tierra y de Marte, a los satélites Titán, Europa y Encélado, y los cometas  y en los lugares de donde provienen (el Cinturón de Kuiper y el Nube de Oort ).

El agua y la Zona de habitabilidad (Zhe)

La existencia de agua líquida y, en menor medida, de sus formas sólidas y gaseosas en la Tierra son de vital para el mantenimiento de la vida en nuestro planeta y esto es posible porque se encuentra en la zona habitable del Sistema Solar.

Si estuviera un poco más cerca o más lejos del Sol (alrededor de un 5%, equivalente a 8.000.000 de km), las condiciones que permiten la existencia simultánea de los tres estados de la materia en relación al agua serían mucho menos probables.

La gravedad de nuestro planeta permite la existencia de la atmósfera terrestre. En ella encontramos gases como el vapor de agua y el dióxido de carbono , los cuales causan un efecto invernadero que ayuda a mantener, de una manera relativamente constante, la temperatura de la superficie de la Tierra.

Si nuestro planeta fuera más pequeño o tuviera menor masa, tendría una atmósfera más delgada y temperaturas más extremas que imposibilitarían la acumulación de agua (salvo los casquetes polares como ocurre en el planeta Marte).

El estado del agua también depende de la gravedad de un planeta: si un planeta es bastante masivo, su agua puede ser sólida , incluso a altas temperaturas, debido a la gran presión provocada por la gravedad.

Agua en la Tierra

el agua en la tierra

Origen del agua

Un 71% de la superficie de la Tierra está dominada por los océanos un total de 97,2% de agua. El 0,008% son lagos; el 0,62% son acuíferos; el 2,15% son los dos polos de la tierra; el 0,0001% son ríos; 0,001% pertenezca a la atmósfera; el 0,005% es la humedad del suelo acumulada; el 0,008% mares interiores.

Los científicos piensan que los constituyentes químicos del agua ( oxígeno y hidrógeno ) deben haber existido en la nube primitivo que dio origen a nuestro Sistema Solar , hace aproximadamente 4.500 millones de años.

El joven Sistema Solar estaba lleno de desechos estelares y, cuando muchos de estos trozos de material planetario toparon contra nuestro planeta, pudieron iniciar un proceso en el que el hidrógeno y el oxígeno congelados se vaporiza, entregándose así en el atmósfera terrestre .

Una vez que ambos elementos estuvieron presentes en la Tierra. El hidrógeno es un elemento fácilmente oxidable y se une con el oxígeno. Cuando el oxígeno y el hidrógeno se combinan en proporciones adecuadas (un átomo de oxígeno por cada dos de hidrógeno) pre formar la molécula de agua.

Hay cierta evidencia que apoya esta teoría. Es sabido que las rocas del manto terrestre contienen agua en una buena proporción. En la superficie de nuestro planeta, las emisiones volcánicas contienen una gran cantidad de vapor de agua.

Algunos científicos afirman que esta adición de agua a la atmósfera terrestre puede aún llegar a ser más grande, en la medida en que los volcanes entreguen más vapor de agua en el aire.

Existe una teoría más reciente que sugiere que una buena parte del agua terrestre puede haber sido llevada por los cometas que fueron capturados por la gravedad terrestre, y que terminaron por impactar contra nuestro planeta.

Es un hecho comprobado que, durante toda su historia, el planeta en el que vivimos ha sufrido colisiones de meteoritos en repetidas ocasiones. Los meteoritos , debido a la gran cantidad de energía de movimiento que poseen, se vaporizan completamente en el impacto; de esta manera, pudieron inyectar hidrógeno y oxígeno en la atmósfera terrestre.

Como ha ocurrido en muchas ocasiones a lo largo de la historia de la ciencia, el origen verdadero del agua en la Tierra probablemente tiene que ver con ambas ideas. Como los procesos ya referidos no se excluyen mutuamente, ambos pueden ser responsables del agua que existe actualmente en la Tierra .

La Tierra fue un lugar extremadamente caliente, por lo que su atmósfera pudo contener una mayor cantidad de vapor de agua. Pero eventualmente nuestro planeta fue enfriándose y el vapor comenzó a condensarse.

Fue así como la Tierra experimentó la tormenta más intensa de su historia. Desde entonces, el agua que posee nuestro planeta ha sido la misma, y se ha ciclado de la tierra al aire y al revés una y otra vez durante más de 3.000 millones de años.

Importancia y distribución del agua

El agua es fundamental para todas las formas de vida conocida. Los humanos consumen agua potable. Los recursos naturales se han vuelto escasos con la reciente población mundial y su disposición en varias regiones habitadas es la preocupación de muchas organizaciones gubernamentales.

De ahí que se estén instalando sistemas de desalación en varios municipios costeros. Estos sistemas utilizan la desalación a través de sistemas de ósmosis inversa.

El agua cubre 3/4 partes (71%) de la superficie de la Tierra , aunque el área por la que se extiende, la hidrosfera terrestre es comparativamente bastante escasa, por dar un ejemplo citado por Jacques Cousteau : si se sumergiera una bola de billar en agua y se sacara la película de humedad que quedaría inmediatamente después de ser sacada, sería proporcionalmente mayor que la de todos los océanos.

A pesar de ser una sustancia tan abundante, sólo supone el 0,022% de la masa de la Tierra . Se puede encontrar esta sustancia en prácticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregación de la materia: sólido , líquido y gas .

El 97% es agua salada, la cual se encuentra principalmente en los océanos y mares; sólo el 3% de su volumen es dulce. De esta última, un 1% está en estado líquido, componiendo los ríos y lagos.

El 2% restante se encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo o banquisas en las latitudes cercanas a los polos. Fuera de las regiones polares del agua dulce se encuentra principalmente en humedales y, subterráneamente, en acuíferos. Hacia el 1970 se consideraba ya que la mitad del agua dulce del planeta Tierra estaba contaminada.

El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos (aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las algas , el porcentaje oscila el 90%).

En la superficie de la Tierra hay unos 1.400.000.000 km³ de agua que se distribuyen de la siguiente forma:

  • 1370000000 km³ (97,2%) son agua de mar
  • 40.000.000 km³ (2,8%) son agua dulce
  • 25.000.000 km³ (1,8%) en forma de hielo
  • 13.000.000 km³ (0,96%) como agua subterránea
  • 250.000 km³ (0,02%) en lagos y ríos
  • 13.000 km³ (0,001%) como vapor de agua

A estas cantidades hay que sumar la que forma parte de la composición del manto terrestre , la zona terrestre que representa un 84% del volumen planetario. Parte de esta agua llega a la superficie después de separarse de las masas subterráneas de magma (agua juvenil) o en forma de vapor , junto con otros volátiles, durante las erupciones volcánicas.

Este proceso, que llamamos desgasificación del manto, compensa permanentemente, y lo hará mientras no pare la dinámica interna planetaria, la pérdida de agua por fotólisis en la alta atmósfera; allí, los átomos de hidrógeno liberados tienden a perderse en el espacio exterior.

El día que el planeta no contenga ya calor suficiente para mantener la tectónica de placas y el vulcanismo, esta pérdida progresiva acabaría por convertir su superficie en un desierto universal.

Ciclo del agua

ciclo del agua

El ciclo del agua, conocido formalmente como ciclo hidrológico, intenta explicar el continuo intercambio de agua dentro de la hidrosfera, entre la atmósfera, el agua superficial y subterránea y los organismos vivos.

El agua cambia constantemente su posición de una a otra parte del ciclo de agua, implicando básicamente los siguientes procesos físicos: evaporación de los océanos y otras masas de agua y transpiración de los seres vivos (animales y plantas) hacia la atmósfera, precipitación, originada por la condensación de vapor de agua, y que puede adaptar múltiples formas, escorrentía, o movimiento de las aguas superficiales hacia los océanos.

La energía del sol calienta la tierra, generando corrientes de aire que hacen que el agua se evapore, sube por el aire y se condense en altas altitudes, para luego caer en forma de lluvia.

La mayor parte del vapor de agua que se desprende de los océanos vuelve a los mismos, pero el viento desplaza masas de vapor hacia la tierra firme, en la misma proporción en que el agua se precipita de nuevo desde la tierra hacia los mares (unos 45.000 km ³ anuales).

Ya en tierra firme, la evaporación de cuerpos acuáticos y la transpiración de seres vivos contribuye a incrementar el total de vapor de agua en otros 74.000 km ³ anuales. Las precipitaciones sobre tierra firme-con un valor medio de 119.000 km³ anuales-pueden volver a la superficie en forma de líquido-como lluvia-, sólido-nieve o calamarsa-, o de gas, formando nieblas o brumas.

El agua condensada presente en el aire es también la causa de la formación del arco iris : La refracción de la luz solar en las minúsculas partículas de vapor, que actúan como múltiples y pequeños prismas. El agua de escorrentía suele formar cuencas, y los cursos de agua más pequeños suelen unirse formando ríos.

El desplazamiento constante de masas de agua sobre diferentes terrenos geológicos es un factor muy importante en la conformación del relieve. Además, al arrastrar minerales durante el desplazamiento, los ríos cumplen un papel muy importante en el enriquecimiento del suelo.

Parte de las aguas de estos ríos se desvían para su aprovechamiento agrícola. Los ríos desembocan en el mar, depositando los sedimentos arrastrados durante su curso, formando deltas. El terreno de estos deltas es muy fértil, gracias a la riqueza de los minerales concentrados por la acción del curso de agua.

El agua puede ocupar la tierra firme con consecuencias desastrosas: Las inundaciones se producen cuando una masa de agua supera sus márgenes habituales o cuando comunican con una masa grande-como el mar-de forma irregular.

Por otra parte, y aunque la falta de precipitaciones es un obstáculo importante para la vida, es natural que periódicamente algunas regiones sufren sequías. Cuando la sequedad no es transitoria, la vegetación desaparece, al tiempo que se acelera la erosión del terreno. Este proceso se denomina desertificación.

Efectos sobre la vida

importancia del agua en la vida humana

Formas de vida acuáticas

Las primeras formas de vida en la Tierra aparecieron en el agua y, las masas de agua del planeta contienen vida : casi todos los peces viven exclusivamente en el agua y hay muchos tipos de mamíferos acuáticos , tales como delfines y ballenas , que hacen de manera similar.

En cuanto a los anfibios , estos pasan parte de sus vidas en el agua y de otros en el suelo. Y con respecto a las plantas acuáticas como las algas , éstas crecen en el agua y son la base de algunos ecosistemas submarinos. Además, el plancton , el cual sólo se encuentra en el agua (sea esta dulce , salobre o marina ) es, generalmente, la base de la cadena alimentaria acuática.

La mayoría de los animales acuáticos deben obtener oxígeno del agua para sobrevivir y lo hacen de diversas maneras: así, los peces tienen branquias en lugar de pulmones (aunque hay de pulmonados que tienen dos pulmones y branquias muy reducidas).

En cambio, los mamíferos acuáticos ( delfines , ballenas , nutrias y focas , entre otros) necesitan subir a la superficie de manera periódica para respirar aire. Por lo que se refiere a las formas de vida más pequeñas, éstas son capaces de absorber el oxígeno a través de sus pieles.

Efectos sobre la civilización de las sociedades humanas

Las civilizaciones han florecido alrededor de los principales ríos y vías navegables. Así, Mesopotamia , el llamado cuna de la civilización, se encuentra entre los grandes ríos Tigris y Éufrates , mientras que el Antiguo Egipto dependía totalmente del río Nilo . Grandes metrópolis actuales como Rotterdam , Londres , Montreal , París , Nueva York , Buenos Aires , Shanghai , Tokio , Chicago o Hong Kong deben su éxito, en parte, a su fácil accesibilidad a través del agua y, por consiguiente, a la expansión del comercio.

Lugares con puertos protegidos como Singapur han prosperado por la misma razón. En cambio, lugares como el Norte de África y el Oriente Medio , donde el agua es más escasa, el acceso al agua potable ha sido y es un condicionante importante en el desarrollo humano.

Recursos hídricos

El agua potable es insuficiente para garantizar el abastecimiento de toda la población, sobre todo por una mala gestión de este recurso llamado “oro azul”. La contaminación y la presión demográfica son los factores que hacen disminuir el agua disponible.

Las soluciones pasan por un mejor aprovechamiento, ahorrando agua en el uso doméstico y los cultivos, planeando mejor la hidrografía del territorio y llegando a acuerdos para eliminar los conflictos por el acceso a ríos y pozos . La desalinización del agua de mar surge como alternativa a medio plazo.

Tratamiento y contaminación

Contaminación del agua

El estado natural del agua puede ser afectado por procesos naturales; por ejemplo: los suelos, las rocas, algunos insectos y excrementos de animales. Otra forma en que se puede cambiar su estado natural es artificialmente, fundamentalmente, por causas humanas; por ejemplo: con sustancias que cambian el pH y la salinidad del agua, producidas por actividades mineras.

La contaminación del agua ocurre cuando estas alteraciones producen cambios en las propiedades de las aguas que resultan contaminadas que no pueden ser remediadas de forma natural por los seres vivos que viven y que provocan alteraciones en estas poblaciones residentes y aquellos organismos que se aprovechan.

El origen más frecuente de contaminación se debe a la acción humana sobre todo en aquellas comunidades que no disponen de desagües, sistemas de alcantarillado ni depuración del agua o deficientes procesos de recogida y almacenamiento de desechos; y tirar basura y aguas fecales a los ríos cercanos.

Otra causa es el exceso de nutrientes: fertilizantes derramados en agua, especialmente los compuestos por fósforo y sus derivados, hacen que originen algas en exceso, impidiendo la entrada de luz solar en el lago , y la muerte de los peces . Sustancias tóxicas, como los metales pesados ​​( plomo y cadmio ), generan bioacumulación. Los residuos urbanos (aguas negras o aguas servidas), que contienen excrementos , también generan contaminación.

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