Piotr Topiński: Czwarty stan skupienia

SONY DSC2014-11-29.

Od dziecka nas uczą, że woda w zależności od temperatury występuje w trzech stanach skupienia. Najwięcej wody to płyn: w rzekach, jeziorach, strumykach i chmurach, wiele jako lód, śnieg, szron. Powietrze może jeszcze zawierać do 3% pary, której jednak nie widać. A gdzie sklasyfikowano wodę, która jest w nas, w pijawkach, pieskach, drzewach, grzybach, trawkach i słowikach?

Tej wody, która nie jest ani płynem, ani gazem, ani też lodem, w przestrzeni naszego globu jest znacznie więcej niż w obłokach i mgłach. Woda w tym czwartym, nieuwzględnianym stanie skupienia, ze wszystkich czterech “stanów” jest najaktywniejsza. Dostarcza tlen tkankom, chroni nas przed przegrzaniem i zamarznięciem, krąży nieustająco, nie jest nigdzie magazynowana, ona w nas nie stoi, nie zalega. Wsiąka w organizmy, jest wypijana, wsysana, chwytana przez korzenie, ale też przez liście. Rozprowadza żywność wewnątrz roślin i wewnątrz każdej jaszczurki a nawet każdego z nas i odprowadza zużyte związki na zewnątrz. Tam jest natleniana, zjadana, czyszczona przez różne drobne żyjątka mieszkające w wodzie i glebie a również składające się głównie z wody, filtrowana, spożywana i znowu odparowana. Na dodatek jest to w całości woda słodka!

Cały świat organiczny to woda. Gdy patrzymy przez okno na las, to przed sobą widzimy głównie wodę, nawet jeśli ona nie płynie. nie pokrywa wszystkiego białą warstwą to i tak jest to głównie woda. Szybko reagujemy na suszę, jeszcze szybciej na brak wody w nas samych.

Bo statystycznie wszyscy jesteśmy wodą z niewielkim dodatkiem różnych przypraw. Małe dziecko w ponad 80%, dorosły człowiek w ok 70% składa się z wody i jest w tym coś niezwykłego, że mimo to chodzimy, stoimy a nie płyniemy. Jest nas siedem miliardów …to ok 300 km3 wody, która jest w całości wymieniana co 2-3 dni. Pomidory to woda niemal w 100% i mimo to wiszą na krzaku w stanie stałym. Jest coś fascynującego w przemieszczaniu się organizmów składających się głównie z wody poza środowiskiem wodnym.

Las cały czas chłonie wodę a parując ją oddaje! Parowanie przez rośliny ma wszak dla roślin takie samo znaczenie jak dla kręgowców bicie serca. To pompa umożliwiająca krążenie płynów wewnątrz organizmów. Parowanie z liści schładza otoczenie umożliwiając rozwój życia organicznego na naszej planecie. Woda odparowana przez liść skrapla się na innych liściach, bo dzięki parowaniu właśnie – ich powierzchnia jest o ok dwa stopnie niższa od temperatury w okolicy – ma się więc na czym skroplić. Woda jest wchłaniana nie tylko przez korzenie, ale także przez liście. Dzięki parowaniu drzewa rosną, rozwijają się, budują swoje tkanki. Lokalne cykle parowania i skraplania przebiegające w lasach na ograniczonej przestrzeni mają zasadnicze znaczenie dla klimatu. Liście chłoną energię słoneczną, budując swą masę, powodując krążenie wody. Jeżeli liści nie ma, słońce wypala glebę i tworzy się pustynia. Pisałem o tym w SO w 2013 r.

By zobaczyć jak to się dzieje… polecam wyjazd do Gruzji a za chwilę będziemy mieli podobnie na południu Ukrainy. Na granicach z obszarami zagarniętymi przez Rosjan widać bowiem przyrodnicze skutki rosyjskiej doktryny wojennej! Helikoptery zdobione czerwoną gwiazdą przy każdej wojnie wypalały tam pas “graniczny” w prewencji przed wojną partyzancką. To samo w Wietnamie robili Amerykanie, ogałacając dżunglę z liści. Efekt taki, że pas przygraniczny to pustynia albo pogorzelisko. Szczęśliwie u nas dwa razy mniej watów pada na powierzchnię ziemi, więc z większym lub mniejszym trudem, ale jednak goła ziemia przysłania się roślinami, czym bardziej na południe tym koszty tego przysłaniania są większe. Żeby ziemia mogła się przysłonić zielenią potrzebna woda a “dostawa“ wody, szczególnie przy młodych roślinach, najefektywniej przychodzi z parą a para z parowania innych roślin. Czym innych roślin mniej w pobliżu, tym trudniej i drożej.

Spadające liście tworzą ściółkę, rozkładającą się latami a po deszczu wody tam kilkakrotnie więcej niż liści. Grzyby, pierwotniaki, bakterie rozkładające ściółkę, tworzą siedliska dla rozwoju innych zwierząt i wyższych pięter lasu. Kręgowce i bezkręgowce mieszają ściółkę z wodą i z glebą. Woda od zawsze napędzała procesy ewolucyjne całego świata organicznego.

Woda krążąca w atmosferze określa charakter klimatu – im jej więcej, tym wahania temperatury mniejsze. Im mniej jej zostaje w  przestrzeni, tym zakres wahań temperatury większy. Lasy są istotnym składnikiem tych procesów a efekty ich niedostrzegania możemy studiować na Morzu Aralskim lub Tamie Asuańskiej. U nas skutki głupoty czy braku wyobraźni nie są tak dramatyczne i nie wynika to z deficytu głupoty, tylko mniej energii pada tutaj na każdy metr kwadratowy. Słońca mniej i gołej gleby nie wysusza aż tak dramatycznie.

Od przedszkola wciskają dzieciom tabelkę a na niej w eleganckich rubryczkach wyliczanki: ile wody zostaje “zużyte” na produkcję kilograma pszenicy, kiełbasy, cegły. Woda się przecież nie zużywa! od przynajmniej 4 mld lat jest jej cały czas tyle samo?  Ale…możemy zmniejszyć jej uczestnictwo w lokalnych cyklach parowania i skraplania, spuścić do morza, co nieźle nam idzie od ok 5000 lat, licząc od czasu wypalenia buszu obecnych pustyń strefy tropikalnej. Więc mimo, że się nie zużywa, to jej brak może nas wysuszyć. Bo morska woda, by mogła tu wrócić, musi być odsolona, przedestylowana a ta destylacja jest dość skomplikowanym i dość czasochłonnym procesem. Wodę zbyt pochopnie do morza spuszczamy a ona ma coraz mniejsze możliwości powrotu – bo lasów coraz mniej, terenów zabudowanych, zaasfaltowanych, pustynnych coraz więcej. Coraz więcej wody omija małe cykle wodne i bezpośrednio wpada do wód otwartych, do morza!

Schemat globalnego obiegu wody, którym katują dzieci do ponad wieku lekceważy drobne lokalne cykle przebiegające w lasach i jest usprawiedliwieniem dla meliorantów, drogowców, hydrotechników i kanalizatorów. Ten schemat jest bezpośrednim powodem napisania tego tekstu. Bo przede mną dzieło, przyozdobione tym schematem (autora przez litość nie wymienię) w którym woda wyparowana jest klasyfikowana jako strata a sam proces parowania jako przyczyna nieszczęść klimatycznych 🙂 Można się spodziewać kolejnych, bzdurnych dzieł postulujących wyrżnięcie parujących lasów, co będzie wyrazem troski o rolnictwo zagrożone wysuszeniem a europejską cywilizację przed powodziami. Tymczasem wiele wskazuje, że dla lokalnego klimatu najważniejsza jest dbałość o lokalne cykle obiegu wody, szybkość tego obiegu i intensywność parowania, która napędza te procesy. Czym więc więcej wody znajduje się w owym “czwartym stanie skupienia” tym przyjemniej dla wszystkich.

W Polsce lasy zajmują 90 000 km2. Każdy km2 to około 200 000 ton biomasy, więc ostrożnie licząc na każdym km2 jest (w liściach, gałązkach, korzeniach, niższych piętrach lasu, ściółce, pniach i samej glebie) – połowa tego, czyli ok. 100 000 ton wody. Czyli dziś w zielonej roślinności polskich lasów krąży około 9 km3 wody… z hakiem. Woda w tym czwartym stanie skupienia, przebywa w nas około dwa dni, jest zastępowana przez kolejne jej cząsteczki z czego wynika, że codziennie, tylko w Polsce i tylko w lasach krąży 4,5 km3 wody. Dla porównania, największe polskie jezioro zawiera jej 0,6 km3. . 40 000 000 km2 Ziemi jest dzisiaj zajęte przez lasy, a to jest 4000 km3 wody. To tylko (lub aż) dwa procent pojemności Bałtyku. Jeszcze kilkaset lat temu Litwa, Żmudź, Mazowsze  i wiele, wiele obszarów Korony, to była olbrzymia puszcza pierwotna. Zakładając, że kilka tysięcy lat temu, póki ludzi było mało i nie wypalali całych kontynentów, nie niszczono tundry a Sahara była tropikalną dżunglą – lasów na Ziemi było dwa-trzy razy więcej. W tropikach biomasy na każdym hektarze jest znacznie więcej niż w naszych lasach. Najwyraźniej widać, że na całym globie w codziennym obiegu (również dla równego rachunku) najmarniej gubimy drugie 4000 km3 słodkiej wody.  Codziennie!  Obecnie codziennie 4 000 km3 wody więcej niż przed laty wpada do Oceanu. A mówimy tylko o skutkach wynikających z wylesiania! Latem zdarzyło mi się oglądać folder reklamujący Wyspy Kanaryjskie, a co podkreślono – szczególnie cenny jest tam piękny krajobraz, którego drzewa nie zasłaniają.  …jak w góralskich dowcipach 🙂

Woda w nas krąży, szybciej paruje niż z otwartych zbiorników, jest motorem zmian glebowych, również tych, wykorzystywanych przez rolników. Woda w świecie organicznym się nie zużywa, ona tam jest cały czas, cały czas krąży. Jeśli gdzieś wyparuje, to zaraz się skropli, jak się skropli jest wchłaniana przez kolejnych spragnionych, jeśli spragnieni jej nie znajdą…giną. Woda w związkach organicznych jest równie szybko wiązana jak uwalniana. Około 1 do 2% wody jest wiązane chemicznie w procesie asymilacji ale równie szybko uwalniane w procesie oddychania. Roślina, rosnąca w gąszczu innych roślin jest przez nie nieustająco “podlewana” chłonąc wodę tak przez liście, jak korzenie a sama podlewa inne.

Las to drzewa, krzewy, krzewinki, mchy, grzyby, liczne rośliny poszycia, leśnych łąk. Żadna roślina bez wody się nie rozwinie. Przyczepiona do podłoża – po wodę przecież nigdzie nie pójdzie. Musi ją mieć na miejscu. Ewolucja wykształciła więc w roślinie program zarządzania, oszczędzania, wychwytywania wody z gleby, z powietrza i oddawania jej z powrotem. Każda roślina żyje w towarzystwie innych roślin i nie tylko roślin – wspólnie użytkując posiadany obszar, wspólnie korzystając z dostępnej wilgoci. W procesach zarządzania wodą rośliny wchodzą w spółki z grzybami i z innymi roślinami. Woda krąży między kolejnymi piętrami lasu, kolejno przechodzi z jednej rośliny do drugiej. Nieustannie! Parowanie i skraplanie pary wodnej jest tego procesu, niekiedy główną drogą.

W wodach powierzchniowych, otwartych zbiornikach woda zalega tygodniami. Roślina wyrastająca z 10 cm2 ma powierzchnie parowania kilkaset razy większą. Buk o półmetrowej średnicy pnia paruje powierzchnią liści 2000 m2. Łatwo zauważyć, że woda z wazonu bez kwiatków odparowuje długo, po ich włożeniu bardzo szybko. Tak samo się dzieje w środowisku. Woda w nas krąży najwyżej kilka dni, zmienia funkcje, stan skupienia i właściwości fizyczne. Jej miejsce jest stale uzupełniane w sposób do jakiego rośliny czy zwierzęta się dostosowały w trakcie ewolucji. Efekty widać w klimacie. To nic nowego! …w bibliotece IMGW znalazłem świetny referat o tym procesie z 1843 roku. 171 lat temu! Udało mi się to zilustrować – zapraszam do obejrzenia:  https://www.youtube.com/watch?v=3s6rlpTNkmo

Parowanie wody poprzez rośliny i dzięki nim, jest jednym z ważniejszych elementów kształtowania klimatu. W różnych dyskusjach na temat skutków zanieczyszczenia atmosfery ziemskiej, przeważnie jest pokazywany wykres krzywej różnych zanieczyszczeń powietrza, która do końca XIX wieku jest równoległą do osi czasu, od początku XX wieku stopniowo się od niej odchyla, by od lat 70-tych piąć się gwałtownie w górę. To świetny wykres do omawiania znaczenia parowania! Bo na tej krzywej w ogóle nie zaznacza się aktywność, pełną parą (nomen omen) pracującego i bez żadnych urządzeń oczyszczających, przemysłu wojennego lat trzydziestych i czterdziestych XX wieku. A to był czas nie tylko palenia “byle czym”, braku filtrów i oczyszczalni, totalitaryzmów nie przejmujących się czystością czegokolwiek. To był także czas zrujnowanej przestrzeni, dróg, odpływów wody z miast, lasów i pól. Jeszcze w latach pięćdziesiątych ganialiśmy się z dzieciakami po okopach jakimi zryte były pola za Klasztorem Sióstr Zmartwychwstanek na Żoliborzu i to była zabawa w błocie. Ziemia parowała całą swoją powierzchnią, póki sama nie wyschła. Dzisiaj już nikt nie czyta wojennych epopei ale to co z nich pozostało w mojej pamięci to błoto w okopach a okopy były wszędzie i nie tylko w Europie. Jak schło to para wodna tworzyła związki z tlenkami węgla, siarki, te wraz z mgłami skraplały się na roślinach i wsiąkały w glebę, gdzie były dalej przerabiane przez drobnoustroje. Gorzej, gdy wpadały do rzek czy jezior ale tam wówczas, jeszcze w czasach niedoboru fosforu, w znacznej części były wiązane przez osady.  Kwaśne deszcze, mimo braku wiedzy, troski, a często już wówczas – rozumu, nie zostały na tej krzywej odnotowane. Dzięki parowaniu właśnie i “czwartemu stanowi skupienia”, który przecież jest filtrem wyłapującym i neutralizującym wiele chemicznych ciosów cywilizacyjnych przyjmowanych przez środowisko, dzięki istnieniu ciągle jeszcze dość rozległych lasów, przyroda przetrwała nieszczęścia XX wieku i jest nadzieja, że jeszcze trochę pociągnie.

… a skoro tyle wody nam zniknęło wraz z zielenią z codziennego obiegu, a jej ilość na naszym globie jest cały czas, od 4 mld lat, taka sama….to gdzie się podziała ta część, słodkiej?

To dlaczego się dziwimy…?

Piotr Topiński

Print Friendly, PDF & Email

7 komentarzy

  1. Kazimierz Kurz 2014-11-29
  2. Magog 2014-11-29
    • andrzej Pokonos 2014-11-30
  3. Piotr Topiński 2014-11-30
  4. Less 2014-12-03
  5. Włodzimierz Drabent (do wiadomości Redakcji) 2014-12-04
  6. Piotr Topiński 2014-12-04
WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com