Đề tài Nước và độ ẩm

NƯỚC VÀ ĐỘ ẨM Mọi sự sống tồn tại được là nhờ nước, nước chiếm 50-70% trọng lượng cơ thể, thậm chí ở Sứa, nước chiếm 90%. Nước là cái nôi của sự sống, là nơi phát sinh cơ thể sống đầu tiên, nơi hiện nay vẫn nắm giữ các đại diện của các lớp, ngành động vật. Nước là môi trường sống của thuỷ sinh vật, đồng thời là môi trường cho các phản ứng sinh hoá diễn ra trong tế bào của cơ thể sống sinh vật. Nước tham gia cấu tạo nên hệ sinh thái đất, nếu thiếu nước trong đất, thực vật không thể khai thác dinh dưỡng và quang hợp. Nước phân bố không đều trên hành tinh. Chỉ có 0,5% nước ngọt có thể sử dụng cho người và sinh vật Vai trò của nước Nước chiếm 99% trọng lượng sinh vật sống trong môi trường nước và 44% trọng lượng cơ thể con người. Để sản xuất 1 tấn giấy cần 250 tấn nước, 1 tấn đạm cần 600 tấn nước và 1 tấn chất bột cần 1.000 tấn nước. Nước mang năng lượng (hải triều, thuỷ năng), chất mang vật liệu và tác nhân điều hoà khí hậu, thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Tài nguyên nước ở trên thế giới hiện nay là 1,39 tỷ km3, tập trung chủ yếu trong thuỷ quyển 97,2% (1,35 tỷ km3), trong khí quyển và thạch quyển 2,8% (0,04 tỷ km3). 94% lượng nước là nước mặn, 2% là nước ngọt tập trung trong băng ở hai cực, 0,6% là nước ngầm, còn lại là nước sông và hồ. Khí quyển: 0,001%, sinh quyển: 0,002%, sông suối: 0,00007% Lượng nước từ mưa là 105.000km3/năm. Lượng nước con người sử dụng khoảng 35.000 km3/năm (8% cho sinh hoạt, 23% cho công nghiệp và 63% cho nông nghiệp). Trên HT, nước phân bố không đều trong không gian và theo thời gian: Đại dương chứa đến 1.370.000 nghìn km3 nước mặn, trong các hồ ao, sông, suối chỉ có khoảng 125.000 km3 nước ngọt, còn khí quyển chứa khoảng 12. 400 km3 hơi nước, tạo nên độ ẩm của không khí. Vùng nhiệt đới xích đạo là nơi có lượng mưa lớn nhất hành tinh, thường trên 2000 mm/năm, có nơi lên đến 10.000mm (ở Camơrun). Ngược lại, trong các hoang mạc lượng mưa thấp nhất, trung bình dưới 250 mm/năm, thậm chí cả năm không có hạt mưa (HM Chilê, trung Sahara) Mưa lớn thường tập trung trong mùa mưa. Trong vùng gió mùa Đông Nam châu á, mùa mưa hàng năm kéo dài từ tháng 5 cho đến tháng 11 với lượng mưa chiếm đến 70-80% tổng lượng mưa cả năm, còn mùa khô từ tháng 11 năm trước đến tháng 5 năm sau với lượng mưa rất thấp. Đối với sinh vật sống trên cạn, độ ẩm của không khí (Nhiệt độ và lượng mưa) quyết định đến sự phân bố, mức độ phong phú của các loài sinh vật, đặc biệt là thảm thực vật. Nếu như nước và muối khoáng không bị hạn chế thì sự tăng trưởng của thực vật trên mặt đất tỷ lệ thuận với nguồn năng lượng trải xuống trái đất. Vì:... Quang hợp của thực vật mới chỉ sử dụng hết 0,8% năng lượng bức xạ MTrời. Lượng chất hữu cơ được thực vật tổng hợp tỷ lệ với "Hiệu quả thoát hơi nuớc". Đó là lượng chất khô được tích luỹ trong cơ thể thực vật khi 1000g nước thoát ra từ thực vật. Đối với những cây nông nghiệp và thực vật hoang dại giá trị này đạt đến 2g hoặc nhỏ hơn, còn những cây chịu hạn thường cao hơn 2g. MƯA PHÂN BỐ KHÔNG ĐỀU 12 NƯỚC NHƯ MỘT MÔI TRƯỜNG SỐNG “LÝ TƯỞNG” CHO CÁC THUỶ SINH VẬT Nước là môi trường sống, nơi diễn ra mọi quá trình sống của thuỷ sinh vật như bắt mồi, sinh sản, sinh trưởng, phát triển, và tiến hoá Nước có 4 đặc tính vật lý và hoá học đặc biệt, rất thuận lợi cho đời sống TSV. Do tính phân cực cao, nước đã tạo nên độ nhớt, sức căng bề mặt và khả năng hoà tan các chất và khí rất cao. Nước không ngừng vận động theo cả chiều ngang và chiều thẳng đứng do nhiều ngyên nhân. Bởi vậy, trong môi trường nước có thực vật "biết đi" còn động vật lại "biết đứng". Sống trong nước tức là sống trong dung dịch các chất, trong đó dung dịch muối ăn (NaCl) là một yếu tố giới hạn quan trọng đối với đời sống của sinh vật. Liên quan với áp suất thẩm thấu, gây ra bởi độ muối, thuỷ sinh vật được chia thành 2 nhóm chính: sinh vật biến thẩm thấu và sinh vật đẳng thẩm thấu. ở sinh vật biến thẩm thấu, áp suất thẩm thấu của cơ thể (trong tế bào và dịch thể xoang) biến đổi theo sự biến đổi áp suất của môi trường ngoài, còn ở sinh vật đẳng thẩm thấu, áp suất thẩm thấu của cơ thể luôn ổn định, độc lập với môi trường. Sinh vật đẳng thẩm thấu có cơ chế riêng để duy trì sự ổn định về độ muối và tỷ số các ion trong dịch cơ thể, tương tự như cách duy trì thân nhiệt đối với sinh vật đẳng nhiệt. nước là một thế giới riêng với trên 200.000 loài sinh vật. Chúng có tuổi lịch sử già hơn so với các loài sống trên cạn và nói chung, còn mang nhiều nét nguyên thuỷ. Độ ẩm với đời sống sinh vật Nước thường xuyên được thoát ra từ Bề mặt cơ thể sinh vật dưới tác động của Nhiệt, gọi là sự thoát hơi nước. Thoát hơi nước là chiến lược tồn tại của hệ sinh thái nói chung hay của thảm thực vật nói riêng. Vì thế, cơ thể luôn mất hơi nước, buộc sinh vật sinh vật phải có cơ chế ngăn cản sự thoát hơi nước và lấy nước bổ sung từ môi trường; thực vật thì hút nước qua rễ hay qua thân... Các loài động vật thì uống hoặc lấy nước qua thức ăn. Liên quan với độ ẩm người ta chia sinh vật thành 3 nhóm chính: nhóm ưa ẩm (hydrophil), nhóm ưa ẩm vừa (mesophil) và nhóm chịu khô hạn (xenophil). Những loài thực vật sống ở nơi khô hạn, thường có 3 khuynh hướng thích nghi: Tích nước trong cơ thể, dưới dạng củ, thân, lá Chống sự thoát hơi nước: lá, thân phủ lớp sáp; vỏ có tầng cuticun dầy; giảm số lượng lỗ khí trên lá, lỗ khí nằm sâu trong tầng mô dậu, khi khô quá lỗ khí thường khép lại; thu hẹp diện tích lá như sự xẻ thuỳ, lá hình kim, lá biến thành gai; rụng lá vào mùa khô,v.v. Trốn hạn: Sinh trưởng và phát triển theo những thời kì ngắn trước khi mùa hạn xảy ra, và trong mùa hạn quả của chúng tồn tại ở dạng khô hoặc hạt. Ví dụ cây thuộc chi Platycerium Tăng khả năng tìm nguồn nước: Rễ cọc rất phát triển, len lỏi để tìm nơi có nước, nhiều khi chiều dài rễ dài gấp hàng chục lần chiều cao thân; ở nhưng cây có rễ chùm, rễ ăn lan trên sát mặt đất với diện tích lớn hơn nhiều so với diện tích tán cây để hấp thụ "hơi sương" vào ban đêm; nhiều cây còn có rễ phụ cắm xuống đất hoặc treo lơ lửng trong không khí để hút ẩm. Bao báp là tên gọi quen thuộc của loài cây Adansonia bản địa ở Madagascar. Cây này có thể chịu đựng khô hạn khắc nghiệt. “Khi rễ cây cảm nhận được tình trạng khan hiếm nước trong lòng đất, lập tức nó tổng hợp ra một loại hoóc môn gây stress. Đó là axit abscissique. Chất hóa học này theo nhựa cây lên đóng các lỗ khí bốc hơi nước trên bề mặt lá lại. Như vậy hạn chế được lượng nước bốc hơi” - Thierry Simonneau, nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm sinh lý môi trường thực vật chịu stress thuộc Viện Nông học Montpellier (Pháp) giải thích. Một số loài thì "chống hạn" bằng cách cuộn lá lại như cây ngô hoặc làm héo lá như cây hướng dương... Tuy nhiên như vậy cây sẽ chậm phát triển. Loài thằn lằn sống mau chết vội Furcifer labordi. Trứng loài tắc kè hoa (Furcifer labordi) nở ra ào mùa mưa trong tháng 11, và lớn rất nhanh, dài thêm 2,6 mm mỗi ngày - nhanh hơn nhiều các loài thằn lằn được biết trước đây. Đến độ thành thục, con cái đào cát để đẻ trứng, rồi phủ đất lên. Trứng sẽ đợi đến mùa mưa, trong vòng 8-9 tháng sau đó, và tất cả các con trưởng thành đều chết. Phần lớn thời gian trong năm, loài tắc kè này chỉ hiện diện duy nhất bằng những quả trứng đang phát triển trong lòng đất. Chu kỳ sống ngắn ngủi của tắc kè có thể là sự thích nghi với khí hậu thay đổi mạnh mẽ của Madagascar. Việc chết sớm có thể thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh hơn và đẻ sớm hơn. Độ ẩm với động vật Đối với động vật, độ ẩm gây ảnh hưởng rất mạnh đến tuổi thọ, quá trình sinh trưởng, sinh sản, mức tử vong, nhất là đối với những loài động vật biến nhiệt. Những loài động vật trên cạn hô hấp bằng da hay một phần qua da (ếch, nhái, cá thoi loi, cá lác) hay bằng các cơ quan hô hấp phụ (cơ quan trên mang của cá rô, cá chuối, cá trê) đòi hỏi da và các bộ phận tham gia hô hấp phải luôn luôn ẩm. Do vậy, chúng thường xuất hiện ở nơi râm mát, vào sáng sớm hay chiều tối khi điều kiện độ ẩm không khí cao. Những loài động vật sống ở những nơi quá khô hạn trên các hoang mạc cũng có những thích nghi đặc biệt về hình thái, sinh lý, sinh hoá và các tập tính sinh thái: cơ thể được bọc bởi vỏ sừng (bò sát), giảm bớt lượng tuyến mồ hôi, nhu cầu nước thấp, tiểu đại tiện ít, phân khô (các loài thú), có khả năng tạo nước nội bào nhờ các phản ứng phân huỷ mỡ hoặc tách nước từ dạng nước liên kết (lạc đà). chuyển hoạt động vào ban đêm, trốn tránh trong bóng rợp và hang hốc khi mức độ khô nóng vượt quá giới hạn sinh thái của chúng. Một ngày giữa hè, trên sa mạc khô cằn. Nhà sinh học tiến hóa Andrew Parker quỳ xuống cát nóng bỏng của vùng xa xôi hẻo lánh phía nam thành phố Alice Springs thuộc Australia và nhúng chân sau của con thằn lằn gai vào một chậu nước. Sau nửa phút, nước từ chậu qua chân con thằn lằn dâng lên cao và bây giờ đang óng ánh trên da đầy gai nhọn của con vật. Vài giây sau đó nước đã đến mõm, hàm con thằn lằn bắt đầu cử động: Nó thật sự đang uống nước bằng chân. Thằn lằn gai bé nhỏ cao vỏn vẹn 2 cm Tất cả đều cho rằng lạc đà trữ nước trong bướu để sống sót trên sa mạc. Nhưng điều đó không đúng. Thực tế, bướu lạc đà toàn mỡ. Nguồn nước chính của chúng là dòng máu, nơi gần 150 lít nước uống trong một lần được tích trữ. Không giống như các loài có vú khác - có tế bào máu hình cầu, tế bào máu của lạc đà lại có hình bầu dục, để chúng có thể trôi dễ dàng qua thành mạch cho dù bị mất nước, và vì thế chúng có thể hấp thu rất nhiều nước mà không bị đứt vỡ. Lạc đà cũng tự bảo vệ mình trước điều kiện sa mạc khắc nghiệt bằng cách toát mồ hôi ít hơn rất nhiều so với các loài vật khác, đóng chặt lỗ mũi của mình để nước không bị bay hơi đi, đi tiểu rất ít và phân thì khô, phản xạ ánh nắng mặt trời qua bộ lông. Chiếc bướu chứa mỡ cũng là để tạo ra nước mỗi khi mỡ chuyển hóa thành năng lượng. Dựa vào nhiệt độ và độ ẩm trung bình của các tháng, ta có thể dựng nên một hình 12 cạnh mà mỗi góc giữa 2 cạnh kề liền là giá trị trung bình của 2 yếu tố nhiệt-ẩm. Hình này gọi là khí hậu đồ, mô tả vùng sống của một loài xác định. Trong biểu đồ ta cũng có thể chỉ ra vùng cực thuận cũng như đường cong của các mức tử vong khác nhau Đó là phương pháp hữu hiệu để dự báo sự phát triển số lượng của của quần thể động vật, nhất là các loài côn trùng có hại qua các năm hoặc sử dụng thuỷ nhiệt đồ trong công tác di giống các loài động thực vật từ một vùng này đến một vùng khác. Kính hiển vi điện tử cho thấy tại sao cá mập lại nhanh như vậy: Da của nó không trơn láng mà toàn là gai nhọn. Nước chảy qua những khe hở không gây nên xoáy, giảm được ma sát. Áo bơi bó sát toàn thân của những nhà vận động viên bơi lội bắt chước điểm đặc biệt này của da cá mập.