1 ο ΓΕΛ ΤΡΙΚΑΛΩΝ ΕΑΡΙΝΟ ΤΕΤΡΑΜΗΝΟ «Το νερό ως ενεργειακός παράγοντας»

Transcript

1 1 ο ΓΕΛ ΤΡΙΚΑΛΩΝ ΕΑΡΙΝΟ ΤΕΤΡΑΜΗΝΟ «Το νερό ως ενεργειακός παράγοντας» 1

2 2 ΟΜΑΔΑ Α ΟΜΑΔΑ Β ΟΜΑΔΑ Γ ΜΙΣΙΑΚΑΣ ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΜΙΧΑΛΗ ΡΕΒΕΚΑ ΜΠΑΚΟΣ ΕΥΘΥΜΙΟΣ ΜΠΑΚΟΥ ΕΥΔΟΚΙΑ ΠΡΕΒΕΝΤΑ ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΔΕΣΙΚΟΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΜΠΟΥΡΛΙΑ ΕΛΕΝΗ ΠΕΤΤΑ ΕΛΕΟΝΩΡΑ ΤΣΟΛΗ ΣΤΕΛΛΑ ΦΛΩΡΙΟΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΚΑΛΕΤΣΗΣ ΘΩΜΑΣ ΚΟΥΤΣΙΟΥΜΠΑ ΕΙΡΗΝΗ ΚΩΣΤΑΡΕΛΛΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΟΥΤΣΙΝΑΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΠΑΛΑΦΑ ΙΩΑΝΝΑ ΜΠΑΤΑΓΙΑΝΝΗ ΚΑΤΕΡΙΝΑ ΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ ΚΕΦΑΛΑΚΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΚΟΡΚΗΣ ΑΓΓΕΛΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΝΕΡΟΥ ΝΕΡΟ: ΤΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΕ ΤΙΣ 50 ΙΔΙΕΤΕΡΟΤΗΤΕΣ ΔΕΣΜΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΤΑ ΠΑΡΑΓΟΞΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗΝ ΕΜΒΥΑ ΥΛΗ ΓΛΥΚΟ ΝΕΡΟ: ΑΙΤΙΑ ΠΟΛΕΜΟΥ Η ΙΔΙΟΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗ ΧΙΛΗ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΗΠΙΟΥ ΚΑΙ ΟΙ ΩΚΕΑΝΟΙ ΟΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Η ΚΟΡΔΕΛΑ Η ΝΕΡΟΠΡΙΟΝΟ ΝΕΡΟΜΥΛΟ ΔΡΥΣΤΕΛΛΕΣ ΜΑΝΤΑΝΙΑ ΠΕΡΑΤΑΡΗΔΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΗ ΑΝΘΡΩΠΩΝ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠ ΤΟ ΝΕΡΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΘΑΛΑΣΣΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΣΩ ΟΣΜΩΣΗΣ

3 3 3.3 ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΗΛΙΑΚΕΣ ΛΙΜΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τους πρώτους αιώνες μετά από τη δημιουργία της Γης, ο πλανήτης μας δεν είχε ατμόσφαιρα αφού στοιχεία όπως το ήλιο και το υδρογόνο ήταν πολύ ελαφριά για να εγκλωβιστούν στο πεδίο βαρύτητας του. Στη Γη δεν υπήρχαν ωκεανοί και η επιφάνεια της ήταν σπαρμένη με ενεργά ηφαίστεια απ όπου έβγαιναν λάβα, αέρια, όπως το υδρογόνο και ενώσεις του, και ατμοί, κυρίως υδρατμοί. Οι ηλιακές ακτίνες διασπούσαν τα εκλυόμενα από τα ηφαίστεια μόρια του νερού των υδρατμών στα συστατικά τους, υδρογόνο και οξυγόνο. Το υδρογόνο διέφευγε, ενώ το οξυγόνο αντιδρούσε με την αμμωνία και το μεθάνιο για να σχηματιστεί άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα. Η σύσταση της ατμόσφαιρας άρχισε να αποκτά τη σημερινή της μορφή όταν εμφανίστηκαν τα φυτά, που με τη φωτοσύνθεση δέσμευαν διοξείδιο του άνθρακα και ελευθέρωναν οξυγόνο. Τελικά, με τη σταθεροποίηση της ατμόσφαιρας το περίσσευμα του νερού συσσωρευόταν σε κοιλώματα και έτσι σχηματίστηκε σιγάσιγά ο ωκεανός.

4 4 1.1 Ο ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ Το νερό καλύπτει το μεγαλύτερο τμήμα της Γης, οριοθετεί τα υδάτινα οικοσυστήματα και καθορίζει τις ιδιότητές τους. Είναι το μέσο με το οποίο τα θρεπτικά συστατικά εισέρχονται και κυκλοφορούν στο εσωτερικό των αυτότροφων οργανισμών. Το νερό αποτελεί σημαντικό τμήμα των ζωντανών ιστών (το 75% του νωπού βάρους τους)και συμβάλλει στη θερμορύθμιση τόσο των φυτικών όσο και των ζωικών οργανισμών.χρησιμοποιείται επίσης στη φωτοσύνθεση των φυτικών οργανισμών. Αν και η ποσότητα του νερού που υπάρχει στην ατμόσφαιρα δεν είναι μεγάλη, εντούτοις το νερό, χάρη στην κινητικότητά του, κυκλοφορεί συνεχώς στον υδρολογικό κύκλο (ή κύκλο του νερού)και έτσι γίνεται διαθέσιμο στα οικοσυστήματα και στους οργανισμούς. Η κυκλοφορία του νερού στηρίζεται κυρίως στην εξάτμιση, στη διαπνοή των φυτών και στις κατακρημνίσεις. Με την εξάτμιση το νερό απομακρύνεται με τη μορφή υδρατμών από οποιαδήποτε επιφάνεια. Η εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια των φύλλων ονομάζεται επιδερμική εξάτμιση και διακρίνεται από την διαπνοή, που είναι η απομάκρυνση του νερού μέσω των στομάτων, των πόρων δηλαδή της επιδερμίδας των φύλλων. Το νερό του εδάφους, που είναι πλούσιο σε θρεπτικά στοιχεία, απορροφάται από τις Ρίζες των φυτών και κυκλοφορεί στο εσωτερικό τους. Φθάνοντας το νερό στα φύλλα απομακρύνεται με τη διαπνοή από τα στόματά τους, μέσω των οποίων γίνεται επίσης η ανταλλαγή των αερίων μεταξύ των φυτών και της ατμόσφαιρας (είσοδος διοξειδίου του άνθρακα και αποβολή οξυγόνου κατά την φωτοσύνθεση, αντίστροφα κατά την αναπνοή). Η διαπνοή, αποτελώντας την «κινητήρια δύναμη» για τη μεταφορά των θρεπτικών στοιχείων στο εσωτερικό των φυτικών οργανισμών, συνδέεται αναπόσπαστα με τους βιογεωχημικούς κύκλους των στοιχείων που εισέρχονται στις τροφικές αλυσίδες των οικοσυστημάτων με πύλη εισόδου τα φυτά. Με τις κατακρημνίσεις (δηλαδή τη βροχή, το χιόνι, το χαλάζι) το νερό απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα και γίνεται διαθέσιμο στα υδάτινα και στα χερσαία οικοσυστήματα. Η ανταλλαγή του νερού μεταξύ των ωκεανών και της ατμόσφαιρας αποτελεί ένα σχετικά απλό μηχανισμό, καθώς περιλαμβάνει μόνο τις διαδικασίες της εξάτμισης και των κατακρημνίσεων. Αντιθέτως, το τμήμα του κύκλου που αφορά την ξηρά είναι περισσότερο πολύπλοκο, διότι σ αυτήν οι πιθανές πορείες του νερού είναι περισσότερες. Το νερό που πέφτει στην ξηρά μπορεί: Να εξατμιστεί Να εισχωρήσει στο υπέδαφος και στο σύστημα των υπόγειων υδάτων. Να προσληφθεί από τα φυτά και να απομακρυνθεί με την διαπνοή. Να απομακρυνθεί με την επιφανειακή απορροή από το χερσαίο περιβάλλον.

5 5 Τα φυτά παίζουν καθοριστικό ρόλο στην απορρόφηση του νερού από το έδαφος. Σε μικρές λεκάνες απορροής, όπου αφαιρέθηκαν όλα τα δέντρα, ο όγκος του επιφανειακού νερού αυξήθηκε πάνω από 200%. Το νερό αυτό κατέληξε στη θάλασσα, ενώ, αν είχε διεισδύσει στο έδαφος, θα είχε αποδοθεί πίσω στην ατμόσφαιρα με τη διαπνοή. Τα επιφανειακά ρέοντα ύδατα απομακρύνουν και τα θρεπτικά συστατικά τα οποία με μακροχρόνιες διαδικασίες γίνονται διαθέσιμα στους οργανισμούς. Αυτά τα συστατικά θα καταλήξουν τελικά στους υδάτινους αποδέκτες. Γι αυτό το λόγο τα δέλτα των ποταμών εμφανίζουν πολύ υψηλή παραγωγικότητα. 1.2 Παγκόσμια κατανομή νερού Το παρακάτω διάγραμμα και ο πίνακας δεδομένων, παρουσιάζουν μια λεπτομερή περιγραφή της κατανομής του νερού της Γης σε μια δεδομένη χρονική στιγμή.

6 6 Παρατηρούμε πως από τα συνολικά εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη περισσότερο από 96% είναι αλμυρό. Επίσης, το 68% του γλυκού νερού είναι δεσμευμένο σε πάγο και παγετώνες. Ακόμα ένα 30% του γλυκού νερού βρίσκεται σε υπόγειους υδροφορείς. Το επιφανειακό γλυκό νερό που βρίσκεται σε ποτάμια και λίμνες είναι συνολικά κυβικά χιλιόμετρα και αντιπροσωπεύει περίπου το 1/150 του 1% του συνολικού νερού στη Γη. Παρά ταύτα, τα ποτάμια και οι λίμνες είναι οι βασικές πηγές νερού για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών. Μορφή Νερού Εκτίμηση της παγκόσμιας κατανομής νερού Όγκος νερού σε κυβικά Ποσοστό γλυκού Ποσοστό συνολικού

7 7 Ωκεανοί, Θάλασσες & Κόλποι Παγόβουνα, Παγετώνες & Μόνιμο χιόνι χιλιόμετρα νερού νερού , ,7 1,74 Υπόγειο Νερό ,7 Γλυκό ,1 0,76 Αλμυρό ,94 Εδαφική Υγρασία Εδαφικός πάγος & Μόνιμα παγωμένο έδαφος ,05 0, ,86 0,022 Λίμνες ,013 Γλυκές ,26 0,007 Αλμυρές ,006 Ατμόσφαιρα ,04 0,001 Έλη ,03 0,0008 Ποταμοί ,006 0,0002 Βιολογικό Νερό ,003 0,0001 Σύνολο Πηγή: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp Το γεγονός ότι οι λίμνες και τα ποτάμια, δηλαδή τα επιφανειακά νερά, είναι οι κύριες πηγές νερού, ή αλλιώς υδατικοί πόροι, φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση με την εικόνα που δίνει ο παραπάνω πίνακας, σύμφωνα με την οποία τα υπόγεια νερά είναι κατά τάξεις μεγέθους περισσότερα από τα επιφανειακά. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί αν σκεφτούμε ότι οι πόροι του νερού δεν είναι αποθεματικοί (όπως π.χ. είναι το πετρέλαιο) αλλά ανανεώσιμοι. Επομένως αυτό που έχει σημασία δεν είναι η ποσότητα νερού που είναι αποθηκευμένη αλλά αυτή που ανανεώνεται κάθε χρόνο. Έτσι, λοιπόν, τα επιφανειακά νερά διακινούνται και άρα ανανεώνονται με πολύ πιο γρήγορους ρυθμούς από τα υπόγεια.

8 8 Με άλλα λόγια δεν έχει τόσο σημασία η στατική εικόνα της αποθήκευσης του νερού, αλλά η δυναμική εικόνα της κυκλοφορίας του νερού στην υδρόγειο. Αυτή περιγράφεται από τις ποσότητες των διακινήσεων του νερού ανάμεσα στις διάφορες μορφές, δηλαδή τις ποσότητες που μεταφέρονται μέσα στον υδρολογικό κύκλο. Σε μέση ετήσια βάση, οι ποσότητες αυτές δίνονται στον πιο κάτω πίνακα. Εκτίμηση των μέσων ετήσιων φυσικών διακινήσεων του νερού της Γης (συνιστωσών του υδρολογικού κύκλου) Επιφάνεια αναφοράς Έκταση σε δισεκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα Διακίνηση Μέσος ετήσιος όγκος σε κυβικά χιλιόμετρα Ποσοστό επί των κατακρημνισμάτων% Σύνολο επιφάνειας Γης 510,0 Κατακρημνίσματα = Εξατμοδιαπνοή ,0 Ωκεανοί 361,1 Κατακρημνίσματα ,0 Εξάτμιση ,3 Ξηρά 148,9 Κατακρημνίσματα ,0 Εξατμοδιαπνοή ,5 Συνολική απορροή Επιφανειακή συνιστώσα απορροής , ,6 Υπόγεια συνιστώσα απορροής ,9 Πηγή: Δ. Κουτσογιάννης και Θ. Ξανθόπουλος, Τεχνική Υδρολογία, Έκδοση 3, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Η επιφανειακή και η υπόγεια συνιστώσα απορροής αναφέρονται στην έξοδο προς τη θάλασσα. 1.3 Νερό: το στοιχείο με τις 50 ιδιαιτερότητες

9 9 Εκεί όπου τελειώνει ο ενθουσιασμός της εξωτερικής αίσθησης ξεκινάει ένας θαυμαστός μικρόκοσμος που χρειάζονται ειδικές κάμερες για να τον παρατηρήσεις κι εκεί που τελειώνει κι αυτός αρχίζει ο ατομικός και υποατομικός κόσμος που δεν χωράει στις εξισώσεις μας και ακόμη και η ονοματολογία του ξεπέρασε τη φαντασία μας. Έπειτα είναι και οι απεριόριστοι συνδυασμοί των ατόμων που σχηματίζουν άπειρα μόρια με ξεχωριστές ιδιότητες το καθένα. Υπάρχει όμως μια απλή ουσία που δεν χρειάζεται να είσαι ειδικός επιστήμων για να σε εντυπωσιάσει. Ή μάλλον η ουσία αυτή εντυπωσιάζει και τον απλό άνθρωπο και τον ειδικό επιστήμονα. Οι ιδιότητες της ουσίας αυτής είναι τόσο πληθωρικές και ξεφεύγουν τόσο σκανδαλωδώς από τα συνηθισμένα, που είναι προφανές ότι εδώ έχει γίνει ειδική επέμβαση. - Το νερό στηρίζει τη ζωή, χωρίς αυτό ζωή δεν υπάρχει - Κυκλοφορεί μέσα σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, αλλά και μέσα του κυκλοφορούν απεριόριστες ποικιλίες οργανισμών - Είναι η πιο άφθονη ουσία στη γη. Κυλά στα ποτάμια, σχηματίζει λίμνες και θάλασσες. - Κρατάει τα μόριά του ενωμένα, κι έτσι λειώνει στους 0 και βράζει στους 100 βαθμούς C. Αυτή η ιδιότητα το κάνει να ξεχωρίζει από όλες τις άλλες ουσίες. Είναι η μόνη ουσία στη φύση που συνυπάρχει και στις τρεις καταστάσεις, στερεά, υγρή, αέρια, στις θερμοκρασίες της γης. - Είναι η μόνη ουσία που σε στερεά μορφή είναι ελαφρότερη απ' ότι σε υγρή μορφή. Οι επιφάνειες των λιμνών και των θαλασσών μπορεί να παγώνουν, αλλά κάτω από τον πάγο σφύζει η ζωή. - Δεν παγώνει μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς. Προστατεύεται από το θερμορυθμιστικό τους σύστημα, στο οποίο μετέχει και αυτό. Στην πραγματικότητα έχει τέτοιες θερμικές ιδιότητες που επηρεάζει τις θερμοκρασίες όχι μόνον των ζωντανών οργανισμών, αλλά και όλης της γης. - Από αυτό προέρχεται το οξυγόνο που αναπνέει ο άνθρωπος και τα ζώα. Τα φυτά με τη βοήθεια του ήλιου το διασπούν στα συστατικά του, αλλά ξανασυντίθεται με την αναπνοή. - Είναι ο πιο καλός διαλύτης, διαλύει τις τροφές και τις μεταφέρει στους ζώντες οργανισμούς. - Οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν αντλίες που του επιτρέπουν να κυκλοφορεί χωρίς διακοπή και έτσι βρίσκεται σε διαρκή κίνηση. - Τα δέντρα δεν χρειάζονται αντλίες. Εκεί κυκλοφορεί σιγά σιγά. Έχει τέτοιες ιδιότητες, που του επιτρέπουν να σκαρφαλώνει και στις κορυφές των πιο ψηλών δένδρων, μέχρι 100 μέτρα πάνω από το έδαφος. - Υπάρχει μια μεγάλη εξωτερική αντλία που το μεταφέρει από τις θάλασσες, τις λίμνες και τη βλάστηση στον ουρανό, πιο ψηλά και από τα πιο ψηλά βουνά και από κει ξαναπέφτει στη γη. Η αντλία αυτή χρησιμοποιεί την ενέργεια του ήλιου και της βαρύτητας, είναι απολύτως αθόρυβη, και όχι μόνο δεν μολύνει, αλλά και ομορφαίνει το περιβάλλον. - Επίσης η αντλία αυτή το καθαρίζει. Το ανεβάζει στα σύννεφα, ωστόσο οι ουσίες που έχει διαλύσει μένουν κάτω στη γη. Όταν πέφτει σαν βροχή ή χιόνι είναι τόσο όμορφο και καθαρό που εμπνέει ποιητές και καλλιτέχνες.

10 10 - Πέφτει στη γη σαν ευεργετική βροχή ή σαν απαλό χιόνι. Πέφτει από δεκάδες χιλιάδες μέτρα ύψος και όμως και η πιο τρυφερή βλάστηση το αισθάνεται σα χάδι. - Το χιόνι είναι απαραίτητο για τα ψηλά μέρη. Συσσωρεύεται εκεί το χειμώνα και από εκεί κυλά την άνοιξη για να ποτίζει την γη. Αυτές είναι οι βασικές ιδιαιτερότητες του νερού, αυτού του τόσο ξεχωριστού στοιχείου της φύσης. Οι ιδιαιτερότητες αυτές οφείλονται στην πολικότητα του μορίου νερού και τους δεσμούς υδρογόνου. 1.4 Δεσμοί υδρογόνου Στη Χημεία, δεσμός υδρογόνου ονομάζεται ένα είδος ελκτικής Διαμοριακής δύναμης που αναπτύσσεται μεταξύ δύο ηλεκτρικών φορτίων αντίθετης πολικότητας, λόγω ανισομερούς κατανομής του ηλεκτρικού φορτίου των μορίων. Αν και είναι ισχυρότερος από τις περισσότερες άλλες διαμοριακές δυνάμεις, ένας τυπικός δεσμός υδρογόνου είναι ασθενέστερος τόσο του ετεροπολικού όσο και του ομοιοπολικού δεσμού. Όπως υποδηλώνει το όνομα "δεσμός υδρογόνου", ένα μέλος του δεσμού περιλαμβάνει ένα άτομο υδρογόνου. Το άτομο του υδρογόνου πρέπει να συνδέεται με ένα από τα στοιχεία οξυγόνο, άζωτο ή φθόριο, που είναι όλα τους ηλεκτραρνητικά στοιχεία. Αυτά τα στοιχεία είναι γνωστά ως οι δότες του δεσμού υδρογόνου. Το ηλεκτραρνητικό στοιχείο προσελκύει το ηλεκτρονικό νέφος από την περιοχή γύρω από τον πυρήνα του ατόμου υδρογόνου και, εκτρέποντας το νέφος από το κέντρο, αφήνει το άτομο με θετικό μερικό φορτίο. Λόγω του μικρού μεγέθους του υδρογόνου σε σχέση με άλλα άτομα και μόρια, το προκύπτον φορτίο, αν και μόνο μερικό, εν τούτοις αντιπροσωπεύει μια σημαντική πυκνότητα φορτίου. Ένας δεσμός υδρογόνου προκύπτει όταν αυτή η ισχυρή θετική κατανομή φορτίου προσελκύει ένα ασύζευκτο ζεύγος ηλεκτρονίων ενός άλλου ατόμου, που γίνεται ο δέκτης του δεσμού υδρογόνου. Ο Δεσμός υδρογόνου είναι ένα ιδιαίτερο είδος διαμοριακής δύναμης. Συγκεκριμένα συνδέει μόρια όπως εκείνα του νερού στον πάγο. Τα άτομα του υδρογόνου ενός μορίου νερού που βρίσκονται εκατέρωθεν εκείνου του οξυγόνου έλκονται από άτομα οξυγόνου δύο γειτονικών μορίων με αποτέλεσμα να δημιουργούνται πλέον τρισδιάστατες μοριακές ενώσεις. Αυτή ακριβώς η έλξη είναι εκείνη που κάνει στερεό το νερό, δηλαδή πάγο.

11 Τα παράδοξα του νερού Γιατί το αλμυρό νερό δεν παγώνει; Γιατί το αλμυρό νερό της θάλασσας δεν παγώνει κάτω από τους 0 βαθμούς; Σε τι συντελεί το αλάτι και αναστέλλει αυτό το πάγωμα του νερού; Ουσιαστικά αυτό που συμβαίνει είναι, οι κρύσταλλοι του αλατιού, να χαλάνε τη δημιουργία των παγωμένων κρυστάλλων, που δημιουργούνται από το νερό. Ενώ η θερμοκρασία επιβραδύνει την κίνηση των μορίων του νερού(γίνεται κρύο αλλά όχι πάγος), τότε τα μόρια του άλατος, δεν επιτρέπουν τη δημιουργία παγωμένων κρυστάλλων. Δεν αφήνουν δηλαδή τα μόρια του νερού, να φτάσουν σε τέτοια μείωση της κίνησης, ώστε να δέουν και να έχουν ψύξη(άρα και παγωμένους κρυστάλλους).ωστόσο, το αλμυρό νερό παγώνει στους -21 βαθμούς περίπου!

12 12 Οι φάσεις του νερού Υπάρχουν τουλάχιστον πέντε διαφορετικές φάσεις υγρού νερού και δεκατέσσερις διαφορετικές φάσεις πάγου. Ωστόσο, αποδεικνύεται πως ό, τι και να κάνουμε, στους -38 βαθμούς ακόμα και το πιο καθαρό νερό γίνεται πάγος. Όμως, όταν μειώσουμε τη θερμοκρασία στους -120 βαθμούς, το νερό παρουσιάζει αυξημένο ιξώδες και γίνεται πηχτό όπως το μέλι! Κβαντικές ιδιότητες Σε μοριακό επίπεδο, οι παραξενιές του νερού είναι ακόμα περισσότερες. Σε ένα πείραμα διασποράς νετρονίων το 1995 προέκυψε ένα περίεργο αποτέλεσμα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι όταν τα νετρόνια στόχευαν προς τα μόρια του νερού, παρατηρήθηκαν έως και 25 % λιγότερα πρωτόνια από αυτά που αναμένονταν. Δηλαδή, σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου συμβαίνει ένα πολύ παράξενο κβαντικό φαινόμενο και ο χημικός τύπος του νερού δεν είναι Η2Ο αλλά Η1.5Ο Γιατί το νερό δεν καίγεται; Το υδρογόνο και το οξυγόνο είναι πολύ εύφλεκτα, όπως όλοι γνωρίζουμε, και καίγονται Το νερό όμως, που αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο γιατί δεν είναι εύφλεκτο και δεν καίγεται;! Και μάλιστα, με αυτό σβήνουμε και φωτιές! Αρχικά να αναφέρουμε ότι ένα μόριο νερού, αποτελείται από 2 άτομα υδρογόνου και 1 άτομο οξυγόνου. Το υδρογόνο είναι ένα αέριο που εκρήγνυται και για να γίνει αυτό, χρειάζεται οξυγόνο (πχ από την ατμόσφαιρα) για να γίνει η καύση. Καύση είναι η διαδικασία της αντίδρασης του καύσιμου υλικού(εδώ το υδρογόνο) με το οξυγόνο, για την παραγωγή ενέργειας (φως, θερμότητα, κλπ). Η διαδικασία της καύσης των δύο αυτών στοιχείων, είναι σχετικά απλή. Αν βάλετε δίπλα δίπλα κατάλληλες ποσότητες οξυγόνου και υδρογόνου(που δεν έχουν συνενωθεί) και δώστε μια σπίθα για να ξεκινήσει η αντίδραση, τότε ένα άτομο οξυγόνου θα ενωθεί με δύο άτομα υδρογόνου και κατά τη συνένωση θα παραχθεί ενέργεια. Η ενέργεια που θα παραχθεί, θα αποτελείται από θερμότητα και κίνηση και η διάδοση αυτής της ενέργειας σε γειτονικά άτομα υδρογόνου - οξυγόνου θα γίνει ταχύτατα. Αυτή η ταχύτατη αλυσιδωτή διάδοση θα προκαλέσει πολλές μικροσκοπικές "τοπικές παραγωγές ενέργειας" ταχύτατες (σχεδόν ταυτόχρονες), με αποτέλεσμα να έχουμε στο σύνολο, το φαινόμενο της έκρηξης! Αν κάψουμε υδρογόνο θα γίνει έκρηξη, γιατί πολύ απλά συμβαίνει το παραπάνω φαινόμενο εξαιτίας του οξυγόνου που υπάρχει στον αέρα. Έτσι, θα μπορούσαμε να πούμε ότι το νερό είναι οι «στάχτες» της καύσης του υδρογόνου με το οξυγόνο! Και όπως όλοι γνωρίζουμε, «στάχτες» δεν καίγονται!

13 13 Τώρα από κει και πέρα, αυτές οι στάχτες (= το νερό), μπορούν να ξανακαούν μόνο αν διαχωρίσουμε τα άτομα του υδρογόνου από το οξυγόνο και επαναλάβουμε την παραπάνω διαδικασία. Αλλά για να κάνουμε αυτόν τον διαχωρισμό, απαιτείται ενέργεια που θα τα διασπάσει και για την ακρίβεια, απαιτείται τόση ενέργεια, όση ήταν αυτή που παράχθηκε κατά τη συνένωση των δύο στοιχείων! Αυτή η διάσπαση μπορεί να πραγματοποιηθεί με μία μέθοδο που ονομάζεται ηλεκτρόλυση. Κυτταρική αναπνοή 1.6 Το νερό στην έμβια ύλη. Η κυτταρική αναπνοή συμβαίνει σε πολυχρησιμοποιημένες πολύπλοκες ουσίες επειδή: Έχουν αχρηστευθεί εξ αιτίας της πολλής χρήσης ή δεν εξυπηρετούν πλέον τις ανάγκες του κυττάρου. και οι απλούστερες ουσίες στις οποίες διασπώνται μπορούν να ανακυκλωθούν, για να δημιουργηθούν χρήσιμες πιο πολύπλοκες ουσίες. Η ενέργεια που απελευθερώνεται αποθηκεύεται στην τριφωσφορική αδενοσίνη αλλά η απώλεια ενέργειας υπό μορφή θερμότητας είναι αναπόφευκτη. Η κυτταρική αναπνοή αναστέλλεται με ανασταλτικά ένζυμα ανάλογα με τις ανάγκες του κυττάρου. Σκοπός αυτής της αναστολής είναι η εξισορρόπηση ανάμεσα στην παραγωγή ενέργειας και προϊόντων και την κατανάλωσή τους. Κατά τη διάρκεια της χειμερίας νάρκης διακόπτεται η κυτταρική αναπνοή μέσω της θερμογενίνης η οποία αναστέλλει την παραγωγή της τριφωσφορικής αδενοσίνης ώστε η παραγόμενη ενέργεια να μετατρέπεται απευθείας σε θερμότητα. Υπό φυσιολογικές συνθήκες κάτι τέτοιο θα οδηγούσε σε δηλητηρίαση. Η κυτταρική αναπνοή είναι αντίθετη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Και οι δύο διαδικασίες επηρεάζουν την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας. Κατά τη Βιολογία κυτταρική αναπνοή χαρακτηρίζεται η καταβολική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στα κύτταρα και κατά την οποία πολύπλοκα οργανικά μόρια, κατά σειρά φθίνουσας προτίμησης υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες, οξειδώνονται προκειμένου ν' απελευθερώσουν ενέργεια, η οποία είναι απαραίτητη σε άλλες κυτταρικές διαδικασίες. Η κυτταρική αναπνοή είναι ένα από τα τελευταία στάδια του μεταβολισμού των πολυκύτταρων οργανισμών. Χημεία της κυτταρικής αναπνοής Το είδος της κυτταρικής αναπνοής των κυττάρων ενός ζωντανού οργανισμού εξαρτάται από το είδος της αναπνοής του ίδιου του οργανισμού. Σχετικά με την

14 14 κυτταρική αναπνοή, αν η οξείδωση πραγματοποιείται με οξυγόνο τότε ονομάζεται αερόβια αναπνοή, αλλιώς αναερόβια αναπνοή. Η κυτταρική αναπνοή μπορεί να μετατραπεί από αερόβια σε αναερόβια, αν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου στον οργανισμό, όπως συμβαίνει στον άνθρωπο σε πολύ έντονη φυσική άσκηση Γλυκόλυση Το πρώτο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής με διάσπαση της γλυκόζης (υδατάνθρακας τύπου μονοσακχαρίτη) η γλυκόλυση. Ένα ενδιάμεσο προϊόν της γλυκόλυσης είναι το πυροσταφυλικό οξύ. Στην αερόβια γλυκόλυση το πυροσταφιλικό οξύ οξειδώνεται πλήρως με οξυγόνο παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα και νερό, μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος και την οξειδωτική φωσφορυλίωση. Στην αναερόβια γλυκόλυση το πυροσταφυλικό οξύ γίνεται αιθυλική αλκοόλη μέσω της και διοξείδιο του άνθρακα αλκοολικής ζύμωσης ή γαλακτικό οξύ μέσω της γαλακτικής ζύμωσης, όπως στην περίπτωση της αναερόβιας κυτταρικής αναπνοής των ανθρώπινων μυϊκών κυττάρων. Φωτοσύνθεση Φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία κατά την οποία τα πράσινα φυτά και ορισμένοι άλλοι οργανισμοί μετασχηματίζουν την φωτεινή ενέργεια σε χημική. Κατά την φωτοσύνθεση στα φυτά η φωτεινή ενέργεια δεσμεύεται και χρησιμοποιείται για τη μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα και νερού σε οξυγόνο και ενεργειακά πλούσιες οργανικές ενώσεις, κυρίως υδατάνθρακες. Η φωτοσύνθεση είναι σημαντικότατη και ιδιαίτερα πολύπλοκη βιολογική διεργασία, μέσω της οποίας οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί χρησιμοποιώντας φωτεινή ενέργεια, διοξείδιο του άνθρακα και νερό παράγουν τα απαραίτητα για τη θρέψη τους συστατικά. Τα χλωροφυλλούχα φυτά έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οργανικές ουσίες, όπως γλυκόζη, απαραίτητες για την ανάπτυξη και τη συντήρησή τους. Η φωτοσυνθετική αυτή διεργασία γίνεται με την ενέργεια του ηλιακού φωτός. Η χημική αντίδραση της φωτοσύνθεσης, λεγόμενη και αντίδραση φωτοσύνθεσης είναι: 6CΟ Η 2 Ο C 6 Η 12 Ο 6 + 6O 2 + 6Η 2 Ο θερμίδες. Η παρά πάνω αντίδραση μπορεί ασφαλώς να απλοποιηθεί από χημικής πλευράς. Από βιοχημικής όμως αυτό δεν είναι ορθό, επειδή η απλοποιημένη αντίδραση θα έδειχνε ότι το ελεύθερο οξυγόνο θα Στην πραγματικότητα όμως η φωτοσύνθεση γίνεται σε στάδια και με μια σειρά πολύπλοκων χημικών αντιδράσεων, που συνοψίζονται στο πιο πάνω σχήμα. Το σημείο του κυττάρου, όπου γίνονται οι αντιδράσεις αυτές, είναι οι χλωροπλάστες.

15 15 Μηχανισμός φωτοσύνθεσης Σήμερα εν γένει γίνεται δεκτό ότι ο μηχανισμός της φωτοσύνθεσης είναι ο ακόλουθος: Το νερό διαλύει και μεταφέρει το διοξείδιο του άνθρακα μέχρι τα κύτταρα και τους χλωροπλάστες των φύλλων. Εκεί, με την ενέργεια του φωτός που απορροφά η φωτοδεσμευτική ουσία (συνήθως η χλωροφύλλη, αλλά υπάρχουν και άλλες φωτοδεσμευτικές ουσίες, όπως η ξανθοφύλλη, η φυκοερυθρίνη, η φυκοκυανίνη κτλ., οι οποίες δεν έχουν πράσινο χρώμα) διασπάται το νερό (φωτόλυση) στα στοιχεία του: Η 2 Ο + hν [Η] + 1/2 Ο 2. Το οξυγόνο απελευθερώνεται στο περιβάλλον, ενώ το ατομικό υδρογόνο δεσμεύεται από διάφορα ένζυμα (NADP). Με τη βοήθεια αυτών των ενζύμων το υδρογόνο οδηγείται στις αντιδράσεις με το διοξείδιο του άνθρακα: CΟ 2 +[Η2] (CΗ 2 ΟH) χ. Στο δεύτερο αυτό στάδιο αντιδράσεων δεν απαιτείται ηλιακή ενέργεια, γι' αυτό οι αντιδράσεις αυτές ονομάζονται "σκοτεινές". Η βασική ουσία που παράγεται είναι η γλυκόζη, η οποία, προκειμένου να αποθηκευθεί, μετατρέπεται στο πολυμερές της άμυλο. Αυτό μεταφέρεται σε άλλες θέσεις του φυτού κατά τη νύχτα, όταν σταματά το φαινόμενο της φωτοσύνθεσης. Εκτός από τα ανώτερα πράσινα φυτά, υπάρχουν και κατώτεροι οργανισμοί που είναι ικανοί να φωτοσυνθέτουν, όπως ορισμένα πρώτιστα, π.χ. η Ευγλήνη η πράσινη (Euglena viridis) και σχεδόν όλα τα φύκη. Επίσης υπάρχουν και ορισμένα βακτήρια, όπως σιδηροβακτήρια, θειοβακτήρια κ.λπ., που χωρίς χλωροφύλλη (αλλά με άλλες φωτοδεσμευτικές ουσίες, όπως η βακτηριοχλωροφύλλη), είναι ικανά να δεσμεύουν το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας και να συνθέτουν οργανικές ουσίες. Οι λειτουργίες τους ονομάζονται χημειοσύνθεση και φωτοχημειοσύνθεση. ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ Η φωτοσύνθεση επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, εξωτερικούς και εσωτερικούς. Η επίδραση των παραπάνω παραγόντων μπορεί να είναι άμεση (φως, CO2) ή έμμεση (θρεπτικά άλατα, νερό). Εξωτερικοί παράγοντες Φως Η λειτουργία της φωτοσύνθεσης απαιτεί φως. Η αύξηση της έντασης του φωτός είναι ανάλογη με τη φωτοσυνθετική απόδοση ενός φυτού. Ωστόσο υπάρχει κάποια

16 16 τιμή έντασης του φωτός πέρα από την οποία ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης παραμένει σταθερός. Η τιμή αυτή αναφέρεται ως σημείο φωτοκορεσμού. Το 80% της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε ένα φύλλο απορροφάται, ενώ από το 20% ένα μέρος αντανακλάται από την επιφάνεια του φύλλου και το υπόλοιπο το διαπερνά. Ένα μέρος της απορροφούμενης ηλιακής ακτινοβολίας μετατρέπεται σε θερμότητα που αυξάνει τη θερμοκρασία του φύλλου και μόνο το 0,5% έως 3,5% του συνόλου της φωτεινής ενέργειας που προσπίπτει στο φύλλο χρησιμοποιείται για τη φωτοσύνθεση. Θερμοκρασία Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος επηρεάζει τη δομή και τη λειτουργία του κυττάρου και άρα και τη φωτοσύνθεση. Παρουσία φωτός η φωτοσυνθετική απόδοση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας (σχ. 2). Ωστόσο υπάρχει μια τιμή θερμοκρασίας πέρα από την οποία προκαλείται ελάττωση της φωτοσύνθεσης, η οποία τελικά παύει όταν η αύξηση της θερμοκρασίας συνεχιστεί. Το παραπάνω φαινόμενο αποδίδεται στις βλάβες που προκαλούν στα κύτταρα οι υψηλές θερμοκρασίες καθώς και στη θερμοευαισθησία των στομάτων που σε ακραίες θερμοκρασίες κλείνουν περιορίζοντας τη φωτοσυνθετική απόδοση. Η άριστη θερμοκρασία φωτοσύνθεσης ποικίλει και εξαρτάται από το είδος του φυτού και από το γεωγραφικό πλάτος εξάπλωσής του. Σε εύκρατες περιοχές η φωτοσυνθετική απόδοση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας (ξεκινώντας από τους 0 βαθμούς C περίπου) μέχρι μια μέγιστη τιμή που μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 15 βαθμών C και 25 βαθμών C ανάλογα με το είδος. Στην τροπική ζώνη η ελάχιστη θερμοκρασία για τη φωτοσύνθεση είναι μεγαλύτερη από τους 0 βαθμούς C, ενώ η άριστη υπερβαίνει τους 25 βαθμούς C. Τα φυτά της αρκτικής ζώνης, όπως κάποια είδη κωνοφόρων, μπορούν να φωτοσυνθέτουν σε θερμοκρασίες μικρότερες από τους 0 βαθμούς C (- 2 βαθμούς C έως - 6 βαθμούς C). Η άριστη θερμοκρασία φωτοσύνθεσης για φυτά που αναπτύσσονται σε ξηρά περιβάλλοντα μπορεί να ξεπερνάει τους 25 βαθμούς C, ενώ φύκη θερμοπηγών μπορούν να φωτοσυνθέτουν ακόμα και σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 75 βαθμούς. Διοξείδιο του άνθρακα (CO2) Το CO2 αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για το σχηματισμό των οργανικών ενώσεων κατά τη φωτοσύνθεση. Διακυμάνσεις στη συγκέντρωση του CO2 επηρεάζουν τη φωτοσυνθετική απόδοση των φυτών: όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του CO2 στην ατμόσφαιρα, τόσο πιο έντονη είναι η φωτοσυνθετική απόδοση των φυτών για μια συγκεκριμένη ένταση φωτισμού (σχ. 3). Ωστόσο πολύ

17 17 υψηλές συγκεντρώσεις CO2 προκαλούν το κλείσιμο των στομάτων και κατά συνέπεια εμποδίζουν την πρόσληψή του από τα φυτά.. Νερό Το νερό αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Η έλλειψη νερού αναστέλλει τη φωτοσύνθεση καθώς: α) επηρεάζει τη δομή και τη λειτουργία των κυττάρων, β) ελαττώνει την επιφάνεια των φύλλων (σε συνθήκες ξηρασίας πολλά φυτά συστρέφουν τα φύλλα τους για να μειώσουν τις απώλειες νερού λόγω διαπνοής), γ) προκαλεί το κλείσιμο των στομάτων. Η έλλειψη νερού αλλάζει την ενυδάτωση των πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένων προφανώς και των πρωτεϊνών που συμμετέχουν στη φωτοσύνθεση και επηρεάζει κατά συνέπεια τη λειτουργία τους. Κατά τις θερμές ώρες της ημέρας παρατηρείται συχνά το φαινόμενο του προσωρινού μαρασμού που οφείλεται στο κλείσιμο των στομάτων (μεσημβρινή κάμψη).η σχετική υγρασία του αέρα στο περιβάλλον του φυτού επηρεάζει τη φωτοσυνθετική του απόδοση. Σε χαμηλή υγρασία αέρα η άριστη θερμοκρασία για τη φωτοσύνθεση είναι μικρότερη από την αντίστοιχη σε μεγάλη υγρασία. Θρεπτικά στοιχεία Η έλλειψη των βασικών θρεπτικών στοιχείων των φυτών παρεμποδίζει το μηχανισμό της φωτοσύνθεσης. Μειωμένη διαθεσιμότητα αζώτου και μαγνησίου δυσχεραίνει το σχηματισμό της χλωροφύλλης καθώς τα παραπάνω στοιχεία αποτελούν δομικά συστατικά της (χλωροφύλλη α - C55H72O5N4Mg). Παράλληλα το άζωτο συμμετέχει στη σύνθεση των πρωτεϊνών και επηρεάζει το μέγεθος των φύλλων και τη λειτουργία των στομάτων ενώ ο σίδηρος, αν και δεν αποτελεί δομικό στοιχείο της χλωροφύλλης, συμβάλλει στο σχηματισμό της και συνεπώς η έλλειψή του επηρεάζει έμμεσα τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα του φυτού. Ανεπαρκείς, τέλος, ποσότητες φωσφόρου διαταράσσουν το σύστημα μεταφοράς ενέργειας (ADP, ATP) παρεμποδίζοντας το μηχανισμό της φωτοσύνθεσης. Εσωτερικοί παράγοντες Η δομή και η ηλικία των φύλλων, το μέγεθος, ο αριθμός και η συμπεριφορά των στομάτων καθώς και η συγκέντρωση της περιεχόμενης χλωροφύλλης επηρεάζουν τη φωτοσυνθετική απόδοση των φυτών. Αναλυτικότερα το πάχος της εφυμενίδας και της επιδερμίδας, η παρουσία επιδερμικών τριχών, η διαμόρφωση του μεσόφυλλου καθορίζουν την ένταση του φωτός που φτάνει στους χλωροπλάστες και άρα επηρεάζουν τη φωτοσύνθεση. Η φωτοσυνθετική απόδοση των πολύ νεαρών φύλλων είναι μικρή, αυξάνει συνήθως με την αύξηση της ηλικίας τους μέχρι την πλήρη ανάπτυξή τους και στη συνέχεια προοδευτικά μειώνεται. Το μέγεθος και η θέση των στομάτων σε συνδυασμό με την έκταση των μεσοκυττάριων χώρων επιδρούν στο ρυθμό ανταλλαγής των αερίων και συνεπώς στην ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που φτάνει στους χλωροπλάστες.

18 18 Θερμορύθμιση Θερμορύθμιση είναι η φυσιολογική λειτουργία που επιτρέπει στον οργανισμό να διατηρεί μια ισορροπία ανάμεσα στην παραγωγή και στην αποβολή της θερμότητας, έτσι ώστε να διατηρείται σταθερή η θερμοκρασία του σώματος. Ο άνθρωπος και τα ανώτερα ζώα, στα οποία η σταθερότητα της θερμοκρασίας είναι αναγκαία για την κανονική εξέλιξη των φυσιολογικών τους λειτουργιών, αποκαλούνται ομοιόθερμα τα ζώα στα οποία η σωματική θερμοκρασία μεταβάλλεται παράλληλα με τις μεταβολές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αποκαλούνται ποικιλόθερμα (π.χ. έντομα, ερπετά, ψάρια). Ο ανθρώπινος οργανισμός, για να διατηρήσει τη θερμική του ισορροπία και να αντιμετωπίσει τις μεταβολές του περιβάλλοντος, μπορεί να επηρεάζει τόσο την παραγωγή όσο και την αποβολή της θερμότητας. Η παραγωγή της θερμότητας συνδέεται με τις φυσιολογικές χημικές διεργασίες του μεταβολισμού και τη μυϊκή δραστηριότητα (στην οποία συμπεριλαμβάνεται και το ρίγος), αλλά η αποβολή της θερμότητας συντείνει κυρίως στη διατήρηση της επιθυμητής θερμοκρασίας. Η αποβολή της θερμότητας από τον οργανισμό συντελείται κατά κανόνα με επαφή (με πιο ψυχρά σώματα), με ακτινοβολία, με εξάτμιση του νερού (με τον ιδρώτα) και έχει ως αποτέλεσμα τη συνεχή μετατόπιση του αέρα που έρχεται σε επαφή με την επιδερμίδα, λόγω της θέρμανσής του. Στη θερμορύθμιση τον σπουδαιότερο ρόλο παίζουν το δέρμα και το καρδιοκυκλοφορικό σύστημα (ιδίως τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος). Σχηματικά, το ανθρώπινο σώμα αντιδρά στο κρύο με σύσπαση των περιφερικών αιμοφόρων αγγείων (ελάττωση της διαμέτρου των αγγείων) και αύξηση του ενεργητικού μεταβολισμού στη ζέστη αντιδρά με περιφερική αγγειοδιαστολή και με έκκριση και εξάτμιση του ιδρώτα. Όλες αυτές οι μεταβολές ρυθμίζονται από τα θερμορυθμιστικά εγκεφαλικά κέντρα, που βρίσκονται στον προμήκη μυελό (αγγειοκινητικά κέντρα) και στον υποθάλαμο. Οι κύριες παθολογικές καταστάσεις που εμφανίζονται όταν ο μηχανισμός της θ. δεν κατορθώνει να προασπίσει τον οργανισμό από τις μεταβολές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος είναι η θερμοπληξία, η κρυοπληξία, τα κρυοπαγήματα κ.ά. Πολλές άλλες παθολογικές καταστάσεις που προϋπάρχουν εκλύονται ύστερα από ψύξη, όπως κωλικοί νεφρών και ήπατος, πόνοι ρευματοπαθών και λοιμώξεις. Μία από τις σημαντικότερες λειτουργίες του δέρματος είναι η θερμορυθμιστική, η διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος στους βαθμούς, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του μηχανισμού της εφίδρωσης και των αγγειοκινητικών μεταβολών του δέρματος (αγγειοσύσπαση ή αγγειοδιαστολή των τριχοειδών, ανόρθωση των τριχών και άλλα), ανάλογα με τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Δεν μπορούμε να μιλάμε για την εφίδρωση χωρίς να καταγράψουμε με συντομία το μηχανισμό αυτού του φαινόμενου ρύθμισης της θερμοκρασίας και το ρόλο του. Τα ανθρώπινα όντα και τα ζώα μπορούν να διατηρούν μια συνεχή εσωτερική θερμοκρασία παρά τις θερμικές αλλαγές της ατμόσφαιρα Όταν η εξωτερική θερμοκρασία ανεβαίνει ή κατεβαίνει, ο οργανισμός χρησιμοποιεί το σύστημα άμυνας του για να ισορροπήσει την εσωτερική του θερμοκρασία. Το φαινόμενο αυτό καλείται θερμορύθμιση.

19 19 Η θερμορύθμιση μπορεί να περιγραφεί ως εξής: Η κεράτινη στοιβάδα: ρυθμίζει την εξάτμιση του νερού και αποφεύγει μια παρατεταμένη επιδερμική εφίδρωση. Τα αγγειακά νεύρα και οι αρτηρίες: εργάζονται μόνιμα με σκοπό να διασφαλίσουν μια ισορροπία της θερμότητας διαμέσου ολόκληρου του σώματος. Εάν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος ανεβαίνει ή κατεβαίνει :ο μηχανισμός θερμικής ρύθμισης αρχίζει να δουλεύει. Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος κατεβαίνει: για να αποφεύγεται κάποια απώλεια εσωτερικής θερμοκρασίας - σαν να λέμε μείωση της θερμοκρασίας του σώματος - τα αγγειακά νεύρα αρχίζουν να αντιδρούν με ένα σφίξιμο ή αγγείο συστολή, των επιφανειακών αγγείων που έχει σαν αποτέλεσμα την μικρότερη ροή του αίματος. Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος αυξάνεται: τα αγγειακά νεύρα προκαλούν μια αγγειοδιαστολή, μια αύξηση της περιμέτρου των αγγείων του αίματος, επιτρέποντας με αυτό τον τρόπο μια μεγαλύτερη ροή του αίματος. Αυτό γίνεται με σκοπό να αποφευχθεί μια αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας Εάν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος συνεχίζει να αυξάνεται ο οργανισμός δεν μπορεί να καταφέρει να προστατεύσει τον εαυτό του χρησιμοποιώντας επαρκώς την αγγειοδιαστολή. Θα πρέπει να χρησιμοποιήσει έναν καλύτερο τρόπο: την εφίδρωση. Η ΕΦΙΔΡΩΣΗ Η εφίδρωση είναι το καθοριστικό όργανο του σώματος. Η εφίδρωση περιέχει πολυάριθμες άχρηστες ουσίες. Αυτές είναι: ουρία (είναι το αποτέλεσμα του υποβιβασμού των πρωτεϊνών), οξέα (μυρμηκικό, οξικό, γαλακτικό),μεταλλικά άλατα και άλλα οργανικά απόβλητα και μικροβιακές τοξίνες. Όταν γεννιόμαστε είμαστε κατά το 75% του βάρους μας νερό, όσο μεγαλώνουμε ανάλογα με το φύλο και την ηλικία το νερό μειώνεται περίπου στο 60%. Και δεν πρέπει να ελαττωθεί άλλο. Αν χάσουμε το 10% νερού του οργανισμού μας, χάνουμε μαζί και την ικανότητα της σωματικής μας δραστηριότητας. Το νερό στον οργανισμό μας αναπτύσσει διάφορες βιολογικές λειτουργίες που κυμαίνονται από την πέψη και τον μεταβολισμό μέχρι τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος. Τα ύδωρ ως συστατικό του ανθρώπινου σώματος χωρίζεται σε δύο μεγάλα τμήματα.: αυτό που βρίσκεται εντός των κυττάρων (ενδοκυττάριο) και αποτελεί το 50% του σωματικού βάρους και αυτό που βρίσκεται εκτός κυττάρων (εξωκυττάρικο), αντιστοιχώντας στο περίπου 20% του σωματικού βάρους. Το νερό που υπάρχει στο αίμα μας είναι εξωκυττάρικο και αντιπροσωπεύει το 5% του βάρους μας. Το νερό ως τρόφιμο

20 20 Το νερό αποτελεί τον κυριότερο διαλύτη για τις βιταμίνες, τα μέταλλα, τα αμινοξέα, τη γλυκόζη και άλλα θρεπτικά συστατικά.. Παράλληλα, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της πέψης, της απορρόφησης και μεταφοράς των θρεπτικών συστατικών των τροφίμων στους ιστούς, ενώ ταυτοχρόνως συμμετέχει στην εξουδετέρωση και αποβολή των τοξινών και των άχρηστων υποπροϊόντων του μεταβολισμού από το σώμα.. Μια ακόμη σημαντική λειτουργία του νερού είναι η θερμορύθμιση, δηλαδή η διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος σε φυσιολογικά επίπεδα, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η ανεπαρκής ενυδάτωση του οργανισμού και οι αυξημένες απώλειες υγρών λόγω έντονης σωματικής δραστηριότητας μπορεί να οδηγήσουν στην αφυδάτωση. Ως αφυδάτωση ορίζεται η απώλεια υγρών που ξεπερνά το 1% του σωματικού βάρους, αλλά έχει διαβαθμίσεις - κυμαίνεται από ήπια έως σοβαρή. Ακόμη, πάντως, και η ήπια αφυδάτωση, δηλαδή η απώλεια υγρών από τον οργανισμό που κυμαίνεται από 1% έως 2% του συνολικού σωματικού βάρους, μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την ομαλή λειτουργία του, προκαλώντας: Πονοκεφάλους, κόπωση, οξυθυμία, αδυναμία συγκέντρωσης και μειωμένη απόδοση σε πνευματικές δραστηριότητες. Μειωμένη απόδοση στα αθλήματα Προβλήματα υγείας, όπως κυστίτιδες, δυσκοιλιότητα, λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος κλπ. Αύξηση του κινδύνου αναπτύξεως προβλημάτων στους νεφρούς, όπως δημιουργία λίθων. Όταν η αφυδάτωση είναι πιο σοβαρή, δηλαδή ανέρχεται στο 3%-5% του συνολικού σωματικού βάρους, ο πάσχων μπορεί να εκδηλώσει δυσκολίες στην κατάποση, θολή όραση, ξηροδερμία και ρυτίδωση του δέρματος, μυϊκούς σπασμούς ή ακόμη και παραισθήσεις. Οι ανάγκες του οργανισμού Αν και το ανθρώπινο σώμα παράγει καθημερινά ορισμένη ποσότητα νερού, αυτή δεν επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες του. Γι' αυτό, είναι απαραίτητη η επιπλέον πρόσληψη υγρών μέσω της διατροφής. Οι καθημερινές ανάγκες ενός ατόμου σε νερό ποικίλουν και εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες ζωής του, αλλά και από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του οργανισμού του. Σύμφωνα με τις διεθνείς συστάσεις, η πρόσληψη νερού πρέπει να κυμαίνεται περίπου στο 1 ml ανά θερμίδα ενεργειακής κατανάλωσης για άτομα που ζουν σε περιβάλλοντα με κανονική θερμοκρασία. Για έναν άνδρα, λ.χ., που καταναλώνει κατά μέσον όρο θερμίδες ( Kcal ) την ημέρα, συνιστάται καθημερινή πρόσληψη υγρών της τάξης των τριών λίτρων. Τμήμα αυτής της ποσότητας καλύπτεται από τα τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, όπως τα φρούτα και τα λαχανικά, αλλά η υπόλοιπη πρέπει να καλυφθεί με κατανάλωση υγρών. Σε περίπτωση αθλούμενων, οι συστάσεις τροποποιούνται

21 21 ανάλογα με το άθλημα και τις συνθήκες κάτω από τις οποίες αυτό πραγματοποιείται. Ευπαθείς ομάδες Ιδιαίτερα σημαντική είναι η κάλυψη των αναγκών σε υγρά για τέσσερις ειδικές πληθυσμιακές ομάδες: Τους ηλικιωμένους. Οι ηλικιωμένοι, λόγω της μείωσης του αισθήματος της δίψας, συχνά, αντιμετωπίζουν προβλήματα σωστής ενυδάτωσης. Για το λόγο αυτό, απαιτείται η παρακολούθηση της πρόσληψης υγρών των ηλικιωμένων ατόμων και η παρέμβαση, όπου απαιτείται, προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες τους σε υγρά. Τις εγκύους. Οι ανάγκες κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης αυξάνονται σημαντικά, κυρίως λόγω των αυξημένων απωλειών σε υγρά. Τις γυναίκες που θηλάζουν τα μωρά τους. Οι ανάγκες τους είναι ακόμη μεγαλύτερες απ' ότι στην εγκυμοσύνη, προκειμένου να καλυφθούν οι απώλειες από την παραγωγή γάλακτος και την κατανάλωσή του από το μωρό. Τα παιδιά. Κινδυνεύουν περισσότερο από αφυδάτωση σε σύγκριση με τους ενήλικες, διότι οι μηχανισμοί της δίψας δεν είναι καλά ανεπτυγμένοι στις μικρότερες ηλικίες. Το επακόλουθο είναι να αναπτύσσεται το αίσθημα της δίψας στα παιδιά όταν ήδη έχει χαθεί σημαντική ποσότητα υγρών από το σώμα. Επιπλέον, η αφυδάτωση και η θερμοπληξία εμφανίζεται πολύ πιο απότομα στα παιδιά σε σχέση με τους ενήλικες, καθιστώντας απαραίτητη τη λήψη υγρών, ακόμη και όταν αυτά δεν διψούν. Νερό και άθληση Άμεση συνέπεια της αυξημένης ενεργειακής κατανάλωσης, κατά τη διάρκεια της άθλησης, είναι η αύξηση της θερμότητας στο σώμα. Η εφίδρωση και η εξάτμιση του ιδρώτα αποτελεί τη βασική οδό για αποβολή θερμότητας, μία διαδικασία που παρατηρείται σε μεγαλύτερο βαθμό σε θερμά και εύκρατα κλίματα. Μολονότι, όμως, η εφίδρωση αποτελεί ένα είδος «φυσικού ψυκτικού μηχανισμού» για το σώμα, ταυτόχρονα αυξάνει τις απώλειες σε υγρά και ηλεκτρολύτες, όπως είναι το νάτριο και το χλώριο. Για να αποφευχθεί η υπερβολική απώλεια υγρών και ηλεκτρολυτών, απαιτείται επαρκής αναπλήρωση των απωλειών. Η αναπλήρωση, όμως, των υγρών δεν είναι πάντα εφικτό να πραγματοποιηθεί αμέσως ή με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Και αυτό γιατί ο μηχανισμός της δίψας, ο οποίος καθορίζει την πρόσληψη υγρών, τις περισσότερες φορές υποεκτιμά τις πραγματικές ανάγκες μας σε υγρά, κατά τη διάρκεια της παρατεταμένης άσκησης. Η ανεπαρκής αυτή πρόσληψη υγρών, πιθανόν, να έχει ως αποτέλεσμα την πρόκληση αφυδάτωσης, ακόμη και σε περιπτώσεις που προσφέρονται υγρά ή νερό, αλλά ο αθλούμενος δεν επιλέγει να τα καταναλώσει. Η αφυδάτωση, αν και δε φαίνεται να επηρεάζει σημαντικά την απόδοση σε αθλήματα δύναμης (π.χ., άρση βαρών), ωστόσο επιδρά σημαντικά σε αθλήματα αντοχής, καθώς και σε αθλήματα που απαιτούν διαύγεια

22 22 πνεύματος, συντονισμό ακρίβειας κινήσεων (π.χ. ενόργανη και ρυθμική γυμναστική, μπάσκετ κ.λπ.). Σε περιπτώσεις αθλημάτων, στα οποία πραγματοποιείται εσκεμμένα απώλεια υγρών, με σκοπό τη μείωση του σωματικού βάρους, όπως είναι η κωπηλασία και η πάλη, η διαδικασία αυτή μπορεί να έχει δυσμενείς συνέπειες στην ψυχολογική κατάσταση των αθλούμενων, με τη δημιουργία άγχους, ευερεθιστότητας και επιθετικότητας. 1.7 Γλυκό νερό. Αιτία πολέμου; Η ποσότητα του νερού στη γη είναι τεράστια. Υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 1,260,000,000,000,000,000,000 λίτρα στη γη (Ο αριθμός έχει 19 μηδενικά!) Το περισσότερο από το νερό υπάρχει στους Ωκεανούς αλλά υπάρχει επίσης πάνω στη γη (Λίμνες, παγετώνες βουνών, πηγές, ποτάμια), όπως και στην ατμόσφαιρα. Παρ όλη την τεράστια αυτή ποσότητα όμως το νερό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον άνθρωπο για αυτόν και τη γεωργική χρήση είναι ένα περιορισμένο αγαθό. Η ποσότητα του γλυκού νερού της γης τα τελευταία χρόνια έχει μειωθεί και οι αιτίες είναι πολλές. (Ρύπανση, υπεράντληση, κλιματική αλλαγή κ.λ.π) αν συνυπολογιστεί και η μεγάλη αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού καταλαβαίνουμε γιατί υπάρχει πρόβλημα με το πόσιμο νερό. Oλόκληρο στον πλανήτη πολλοί άνθρωποι ζουν κοντά σε περιοχές που υπάρχει πόσιμο νερό σε λίμνες ή ποτάμια. Είναι αναγκασμένοι λοιπόν να μοιράζονται το πολύτιμο αυτό αγαθό και δεν είναι σπάνιο το φαινόμενο να διαφωνούν και να μάχονται γι αυτό ιδιαίτερα όταν ελλατώνεται. Ο πόλεμος για το νερό 1)Η κοιλάδα του ποταμού Όμο στην Αιθιοπία, στα σύνορα με την Κένυα, τη Σομαλία και το Σουδάν έχει χαρακτηριστεί από την ΟΥΝΕΣΚΟ ως μια σημαντική πολιτιστική περιοχή, αφού κατοικείται από πολλές αφρικανικές φυλές, με ρίζες εκατοντάδων ή χιλιάδων χρόνων. Πολλές από τις φυλές αυτές βρίσκονται σε εμπόλεμη κατάσταση μεταξύ τους, εξαιτίας της διαμάχης για την

23 23 πρόσβαση στο λίγο νερό της περιοχής. Η στάθμη του ποταμού Όμο, το ύψος των βροχοπτώσεων, αλλά και η μείωση της στάθμης της λίμνης Τουρκάνα, κατά μέτρα, σπρώχνουν σε μετανάστευση τη φυλή των Γκαλέμπ ή σε συγκρούσεις μεταξύ φυλών. Στις αρχές του 2006 τουλάχιστον 12 άνθρωποι σκοτώθηκαν και πάνω από 20 τραυματίστηκαν σε συγκρούσεις, που ξέσπασαν ανάμεσα στα μέλη των ομάδων Μαρεχέν και Ματζερετίν. Οι συγκρούσεις ξέσπασαν, εξαιτίας της παρατεταμένης ξηρασίας που δυσκολεύει την εξεύρεση νερού. Ειδικοί σημειώνουν ότι οι δύο ομάδες ζούσαν για πολλά χρόνια αρμονικά, μέχρι την εμφάνιση της χειρότερης εδώ και σαράντα χρόνια ξηρασίας που πλήττει τη περιοχή της Αν. Αφρικής και καθιστά το νερό σπάνια πηγή ζωής. 2)Η Τουρκία κινδυνεύει να προκαλέσει πόλεμο με τη Συρία και το Ιράκ με το Πρόγραμμα Νοτιοανατολικής Ανατολίας. Είναι ένα δίκτυο από 13 φράγματα (υπό κατασκευή), το οποίο θα περιορίσει σημαντικά τη ροή του Τίγρη και του Ευφράτη, ποταμών που διέρχονται κι από τις δύο χώρες.. 3)Η πρόσβαση στο νερό αποτελεί εξίσου μεγάλο πρόβλημα και για τους λαούς της Ασίας. Η Ινδία και το Μπαγκλαντές διεκδικούν χωρίς αμοιβαίες υποχωρήσεις τον ποταμό Γάγγη, ενώ στην Κεντρική Ασία πέντε χώρες διεκδικούν τους ποταμούς Αμού Νταριά και Σιρ Νταριά, που εκβάλλουν στη λίμνη Αράλη. Η κατάχρηση του νερού αυτών των ποταμών οδήγησε στη μείωση κατά το ήμισυ της επιφάνειας που κάλυπτε η Αράλη και στην ελάττωση, κατά τα τρία τέταρτα, του υδάτινου όγκου της. Στα εδάφη που ήρθαν στην επιφάνεια, εκεί όπου βρίσκονταν παλιότερα οι όχθες μιας από τις μεγαλύτερες λίμνες στον κόσμο, σήμερα ζουν με μεγάλες δυσκολίες τρία εκατομμύρια άνθρωποι. 1.8 Η ιδιωτικοποίηση νερού στη Χιλή Καθώς τα αποθέματα καθαρού νερού ολοένα και λιγοστεύουν στον πλανήτη, η χρήση του καθίσταται ζήτημα αειφόρου διαχείρισης. Συνήθως βέβαια στην διαχείριση εντάσσονται και τα ζητήματα της εξουσίας και του κέρδους. Με αυτό το ακανθώδες ζήτημα, και τα σχέδια ιδιωτικοποίησης του νερού στη Χιλή καταπιάνεται το ντοκιμαντέρ του Γιώργου Αυγερόπουλου. Πωλείται Ζωή Πωλούνται δικαιώματα νερού, ισόβια στον ποταμό Τολτέν Τοποθεσία: 1 χιλιόμετρο από την Βιγιαρίκα, Χιλή Ποσότητα: λίτρα το δευτερόλεπτο Τύπος: Για κατανάλωση Τιμή: Ευρώ [Δημοσιευμένη διαφήμιση σε ΜΜΕ της Χιλής] Όλα τα νερά της Χιλής εκτός από τη θάλασσα, έχουν «κοπεί» σε μερίδια που ονομάζονται «δικαιώματα νερού». Τα «δικαιώματα νερού» είναι τίτλοι ιδιοκτησίας ισόβιοι, ξέχωροι από τη γη και έχουν εμπορική αξία, όπως ακριβώς ένα σπίτι, ή ένα κτήμα. Μπορείς να το νοικιάσεις, να το χρησιμοποιήσεις, ή να το κρατήσεις χωρίς

24 να το κάνεις τίποτα περιμένοντας την κατάλληλη στιγμή, για να το πουλήσεις ακριβά. Στη χώρα που θεωρείται πρωτοπόρος στις εφαρμογές του νεοφιλελευθερισμού και των ιδιωτικοποιήσεων, όλα τα νερά πωλούνται. Ποτάμια, λίμνες και υπόγεια ύδατα καταλήγουν σε ιδιώτες, σε επιχειρήσεις και κερδοσκόπους που θεωρούν το νερό επένδυση με σκοπό το κέρδος. Στη Χιλή το νερό δεν θεωρείται πια αναφαίρετο δικαίωμα, αλλά εμπορεύσιμο προϊόν. Με άλλα λόγια αυτό σημαίνει, πως αν είσαι αγρότης δεν μπορείς να ποτίσεις το χωράφι σου ακόμα και αν αυτό βρίσκεται στις όχθες του ποταμού διότι το ποτάμι μπορεί να ανήκει σε άλλους. Αντιστοίχως, δεν μπορείς να πάρεις νερό αν δεν έχεις «δικαίωμα» και συλλαμβάνεσαι αν πιαστείς επ αυτοφώρω. Όλα ξεκίνησαν το 1981, κατά τη διάρκεια της δικτατορίας του Πινοσέτ όταν δημιουργήθηκε ο Κώδικας του Νερού (Código de Aguas), ένα πακέτο νόμων οι οποίοι θεμελιώνουν ότι το νερό δεν είναι δημόσιο αγαθό, αλλά ιδιωτικό προϊόν. Το μεγαλύτερο πρόβλημα παρατηρείται στη βόρεια Χιλή, στην έρημο της Ατακάμα, που θεωρείται η πιο ξηρή περιοχή του πλανήτη. Τα εδάφη, στα οποία κατοικούν από την αρχαιότητα οι ιθαγενείς ινδιάνικοι πληθυσμοί Αυμάρα και Λινκάν Αντάι, είναι πλούσια σε ορυκτά και μέταλλα. Η Χιλή είναι ο τρίτος προμηθευτής χαλκού του κόσμου. Οι εταιρίες που διαχειρίζονται τα τεράστια ορυχεία χαλκού της περιοχής, έχουν πάρει στην ιδιοκτησία τους τα νερά του Ρίο Λόα, του μακρύτερου ποταμού της χώρας. Και μπορεί κάποτε τα νερά του ποταμού να έδιναν ζωή στην περιοχή, σήμερα, όμως, τεράστιες ποσότητες νερού χρησιμοποιούνται για να ξεχωρίσουν το μέταλλο από την πέτρα. Η εθνική κυριαρχία της Χιλής έχει πια υποθηκευτεί αφού το 85% των νερών της πρώτης κατηγορίας (ποταμοί και λίμνες) δεν ανήκουν στη χώρα αλλά στην Πολυεθνική ισπανική εταιρία παραγωγής ενέργειας, την ENDESA. Από την άλλη πλευρά όλες οι Εταιρίες Ύδρευσης, παροχής πόσιμου νερού και αποχέτευσης βρίσκονται πια στα χέρια μεγάλων οικονομικών οργανισμών και πολυεθνικών εταιριών, όπως στους ομίλους Solari, Luksic, Vicuña, Leon και στις εταιρίες Αnglean Water, Thames Water (Μ.Βρετανία), Iberdrola(Ισπανία), Suez Lyonnaise Meaux (Γαλλία). 24

25 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου και οι ωκεανοί. Κατά τη διάρκεια των επερχόμενων δεκαετιών και αιώνων, το κλίμα της Γης αναμένεται να αντιμετωπίσει μια απρόσμενη αλλαγή που θα οφείλεται στις ανθρώπινες δραστηριότητες. Με κύρια αιτία την καύση των απολιθωμένων καυσίμων(πετρέλαιο, κάρβουνο), η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα αυξάνει σταθερά. Το διοξείδιο του άνθρακα, απορροφά μέρος από τη θερμότητα που ανακλάται από την επιφάνεια της γης προς το διάστημα. Έτσι, η αύξηση της συγκέντρωσης του CO2 στην ατμόσφαιρα ενισχύει το φαινόμενο του θερμοκηπίου, το οποίο ανυψώνει τη μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της γης. Αυτό θα επιφέρει απρόσμενες αλλαγές στις κλιματολογικές ισορροπίες του πλανήτη μας. Κάποιοι ερευνητές προσπάθησαν να προβλέψουν το επίπεδο αύξησης του CO2. Ωστόσο, οι προβλέψεις δεν είναι απόλυτα σαφείς, γιατί αφενός μεν δεν μπορεί να γίνει σίγουρη πρόβλεψη της ποσότητας των καυσίμων που θα καταναλωθούν τα επόμενα εκατό χρόνια, αφετέρου δεν μπορούμε να υπολογίσουμε με ακρίβεια τις ποσότητες του CO2 που μπορούν να απορροφηθούν απ τους ωκεανούς την ίδια περίοδο. Αυτή η απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα απ τους ωκεανούς γίνεται σε ποσοστό 51% και είναι εφαρμογή της αρχής του Le Chatelier σε επίπεδο υδρογείου σφαίρας. Ανάμεσα στις άλλες ισορροπίες που επικρατούν στους ωκεανούς, ιδιαίτερη σημασία έχουν εκείνες που καθορίζουν την καταβύθιση ή αναδιάλυση του CaCO3 το οποίο μεταξύ των άλλων αποτελεί βασικό συστατικό του κελύφους πολλών θαλάσσιων οργανισμών όπως κοράλλια, στρείδια κλπ. Επίσης, είναι το βασικό συστατικό των ασβεστολιθικών αποθέσεων και βράχων πολλών θαλάσσιων και υποθαλάσσιων περιοχών. Έτσι καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση του CO2 η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα δεξιά(αρχή του Le Chatelier), οπότε μειώνεται η συγκέντρωση των ανιόντων CO3. Τα τελευταία προκαλούν αναδιάλυση των ασβεστολιθικών αποθέσεων. Αυτό θα έχει σοβαρότατες συνέπειες στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Σχετικοί υπολογισμοί δείχνουν ότι αν ο θαλάσσιος βυθός αποτελείται μόνο από CaCO3 και διαλυθεί απ αυτόν ένα ύψος 3 εκατοστών, τότε στα επόμενα 1500 χρόνια θα μειωθεί η συγκέντρωση του CO2 στην ατμόσφαιρα κατά 30% χωρίς να αλλάξει το ph της θάλασσας. Έτσι, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα απ τους ωκεανούς μπορεί απ τη μια πλευρά να δίνει λύση στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, από την άλλη όμως δημιουργεί ένα εξίσου μεγάλο πρόβλημα, όπως είναι η αναδιάλυση των ασβεστολιθικών αποθέσεων και των κελυφών των θαλάσσιων οργανισμών. Μια τέτοια μαζική εξαφάνιση τέτοιων οργανισμών απ τις ακτές και τους υποθαλάσσιους χώρους έχει ίσως μεγαλύτερη σημασία από τυχόν αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα και πρέπει να μελετηθεί με ιδιαίτερη προσοχή, ώστε να αντιμετωπιστεί.

26 26 2. ΟΙ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ 2.1 Η κορδέλα ή νεροπρίονο Μία εγκατάσταση του υδροκίνητου συγκροτήματος ήταν η κορδέλα ή νεροπρίονο. Στεγαζόταν σε ξύλινο κτίριο και εκτός από την πριονοκορδέλα είχε και πλάνη, τα οποία περιστρέφονταν με τη βοήθεια της φτερωτής και του ιμάντα μετάδοσης της κίνησης. Χρησίμευε για την παραγωγή της εγχώριας, οικοδομικής, κυρίως πριονιστής, ξυλείας από κορμούς δέντρων. Εκεί επεξεργάζονταν τους κορμούς των δέντρων, κυρίως έλατου και καστανιάς και σπανιότερα οξιάς και πλατάνου, για τη δημιουργία σανίδων, μαδεριών, καδρονιών και πασσάλων. Το συναρμολογούσαν στο ύπαιθρο, κοντά στο σημείο όπου υλοτομούσαν κάθε φορά, μεταφέροντας τα εξαρτήματά του (φτερωτή, πριόνι, στρόφαλο, βαγένια κ.ά.) και κατασκευάζοντας νέα ντάνα. Οι κορμοί των δέντρων μεταφέρονταν εκεί από το δάσος, πρώτα με κύλιση μέχρι το ποτάμι και στη συνέχεια συρόμενοι με ζώα. Οι μηχανισμοί του ήταν δύο. Ο κινητικός του πριονιού και ο προωθητικός του κορμού που θα σχιζόταν. Με την πριονοκορδέλα κατασκευάζονταν σανίδες και καδρόνια, συνήθως από ξύλο ελάτης για οικοδομικές κυρίως εργασίες και από ξύλο οξιάς ξυλεία για έπιπλα. Με την πλάνη πλανίζονταν τα σανίδια, κυρίως αυτά που προορίζονταν για πατώματα και την ξυλεία για έπιπλα.

27 ΝΕΡΟΜΥΛΟΙ Πως χρησιμοποιήθηκαν και γιατί υπήρχαν οι νερόμυλοι; Με τον όρο νερόμυλος εννοείται κάθε υδροκίνητη μηχανή καθώς και τα απαραίτητα υδραυλικά έργα στον περιβάλλοντα χώρο της. Οι νερόμυλοι χτίστηκαν κατά κύριο λόγο στην Ηπειρωτική Ελλάδα και τα μεγάλα νησιά όπου υπήρχε νερό και χρησιμοποιήθηκαν κυρίως ως αλεστικοί δημητριακών/σιτηρών. Το πιο παλιό επίσημο απογραφικό στοιχείο που διαθέτουμε αναφέρει ότι μετά την ίδρυση του νέου ελληνικού κράτους, στα τότε όριά του, βρέθηκαν περίπου νερόμυλοι κατά τα τρία τέταρτα κατεστραμμένοι. Από αυτούς σχεδόν οι ήταν τούρκικοι και περιήλθαν στο ελληνικό δημόσιο που τους νοίκιαζε σε ιδιώτες. Υπάρχουν επίσης πολλά τουρκικά έγγραφα που αναφέρουν αναλυτικά τους νερόμυλους για είσπραξη φόρων, αλλά για ορισμένες μόνο περιοχές. Γενικά παρατηρείται μία προτίμηση προς τους νερόμυλους για πολλούς λόγους μερικοί από τους οποίους είναι οι εξής: - Η δαπάνη και ο χρόνος κατασκευής του ήταν μικρές. - Η λειτουργία του δεν ήταν εξαρτημένη από τις καιρικές συνθήκες, ώστε να επηρεάζεται η ποσότητα και η ποιότητα του παραγόμενου αλέσματος. - Οι ζημιές και οι φθορές του μύλου ήταν ελάχιστες. -Υπήρχε η ελευθερία κατασκευής κτισμάτων κοντά στο μύλο, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατοικία της οικογένειας του μυλωνά. - Υπήρχε η αντίληψη ότι σε σύγκριση με τον ανεμόμυλο ο νερόμυλος έκανε καλύτερο αλεύρι.

28 28 Έχει το νερό τη δύναμη να παράγει ενέργεια; Ο νερόμυλος είναι η πρώτη μηχανή παραγωγής έργου που κατασκεύασε ο άνθρωπος με τη χρήση φυσικής, ήπιας και ανανεώσιμης πηγής ενέργειας. Με τη δύναμη που δημιουργεί η πτώση του νερού από ψηλά ή η ροή του και με τη βοήθεια του τροχού, εφεύρεση που άλλαξε την ανθρώπινη ιστορία, κινήθηκαν απλές και στη συνέχεια πολύπλοκες μηχανές, που κάλυψαν τις περισσότερες ανάγκες των προβιομηχανικών κοινωνιών, αντικαθιστώντας στις πρώιμες μηχανές την ανθρώπινη ή ζωική δύναμη (ζωόμυλοι), κινητήριες δυνάμεις πριν το νερό και τον αέρα. Υδροκίνηση στην προβιομηχανική περίοδο. Η χρήση της ενέργειας που μπορεί να προσφέρει στον άνθρωπο το νερό (υδροενέργεια ή υδραυλική ενέργεια) θεωρήθηκε ως το πιο σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των μέσων που χρησιμοποιούσε για παραγωγικούς σκοπούς (άλεσμα, άντληση, πριόνισμα κ.ά.). Ως την αρχή της χρήσης της ατμομηχανής, στα τέλη του 18ου αιώνα, η υδροενέργεια ήταν η μόνη φυσική πηγή εργαστηριακής παραγωγής μηχανικής ενέργειας, με εξαίρεση την αιολική. Στην Ελλάδα λειτούργησαν δύο τύποι νερόμυλων: Ο Ελληνικός με τη μικρή εσωτερική φτερωτή, στα πτερύγια της οποίας έπεφτε σχετικά μικρή ποσότητα νερού με πίεση. Το νερό συγκεντρώνονταν πρώτα σε μια δεξαμενή, απ το κάτω μέρος της οποίας εκτοξεύονταν με πίεση από ένα ρυθμιζόμενο άνοιγμα κι έπεφτε πάνω στη φτερωτή. Ο άλλος τύπος ήταν ο Ρωμαϊκός, που είχε μια μεγάλων διαστάσεων εξωτερική φτερωτή και εκμεταλλεύονταν τη ροή του νερού. Σ αυτή την περίπτωση χρειαζόταν μεγάλες ποσότητες νερού και συνήθως το κατεύθυναν στο επιθυμητό μέρος με κατασκευή μεγάλων καναλιών και δεξαμενών, κάτι ιδιαιτέρως δύσκολο. Πάρα πολλούς τέτοιους μύλους συναντά κανείς σε όλη την Ευρώπη, από την εποχή του μεσαίωνα κυρίως. Ο νερόμυλος με την οριζόντια φτερωτή φαίνεται ότι διαδόθηκε γρήγορα στο Βυζαντινό κράτος (γι αυτό και ονομάστηκε «ανατολικός») και ως το τέλος της λειτουργίας του δεν παρουσίασε σημαντική εξέλιξη. Στους οριζόντιους νερόμυλους που λειτουργούσαν με λίγο νερό, ήταν απαραίτητη η παράλληλη κατασκευή έργων υποδομής συγκέντρωσης, αποθήκευσης και διοχέτευσης του νερού (δηλαδή νεροκράτες, λίμνες, αγωγοί, αυλάκια, γέφυρες, δεξαμενές, βαγένια, κανάλια), των οποίων η αξία ήταν πολλές φορές μεγαλύτερη από την αξία του ίδιου του μύλου.