Introducció

L'aigua és un dels compostos líquids més abundants a la Terra. Podríem, doncs, considerar-la un compost comú i habitual, de poc valor econòmic. Res més lluny de la realitat. L'aigua font de vida i, al llarg de la història, les diferents civilitzacions s'han establert sempre a l'aigua, en particular l'aigua de boca, ha estat fàcilment accessible ia prop de rius, canals navegables o mars. El control de l'aigua disponible ha estat, és i serà sempre una font de domini i conflicte entre països veïns. ^[1]

Actualment, a causa de l'augment extraordinari de la població mundial i de l'emergència climàtica —amb períodes de sequera cada cop més extrems—, l'aigua és més que mai un be escàs molt preuat, causa de conflictes presents i guerres futures. Potser arribarà un dia en què valorarem com cal el fet d'obrir una aixeta i veure com hi surt aigua potable.

L'aigua, un compost especial i essencial per a la vida

Sovint hem sentit dir que el nostre organisme és format per al voltant d'un 70 % d'aigua ^[2] . Aigua visible en la sang, la suor, les llàgrimes, la saliva o l'orina. Aigua que forma part del líquid intersticial cel·lular i del seu citoplasma. On es duen a terme tots els intercanvis i reaccions químiques del metabolisme. L'aigua és també necessària per dur a terme la digestió dels aliments i per a la reproducció sexual i el desenvolupament de l'embrió.

Els homes tenen aproximadament un 70 % d'aigua corporal, mentre que les dones en tenen una mica menys, en el cos de la dona hi ha una mica més de greix i una mica menys d'aigua, està al voltant del 65%. Valors aproximats que varien amb l'edat, la massa muscular i la proporció de greix. Quan som infants, tenim més percentatge d'aigua ia mesura que ens anem fent grans, aquesta quantitat d'aigua dintre del cos és va reduir.

A la natura els percentatges d'aigua per organisme viu són variats però gairebé mai inferiors al 20 %. En una medusa, per exemple, l'aigua representa al voltant del 95 % del seu pes. En canvi, en la llavor dels cereals, hi representa un 20 % del pes. L'aigua forma part de gairebé totes les estructures biològiques excepte del greix.

Totes les formes conegudes de vida a la Terra són estretament lligades a la presència d'aigua. Sense aigua, el paisatge és un erm, un desert on difícilment hi prospera la vida. Amb l’aigua, la vida floreix i prospera.

L’aigua és font de la vida que coneixem. Únicament podem trobar vida semblant a la de la Terra en un planeta o satèl·lit del Sistema Solar que disposi d’aigua. Ja sigui aigua sòlida, líquida o en forma de vapor.

Es té constància que, en temps remots, hi va haver aigua circulant i abundant al planeta Mart i possiblement vida, suposadament microscòpica. S’especula que actualment encara hi queda aigua sòlida en el seu pol i potser alguna forma de vida microscòpica. Es cerca també aigua a la Lluna. La disponibilitat d’aigua és essencial en ambdós casos per tal de poder establir-hi en un futur una base habitada. ^[3]

Europa, el satèl·lit de Júpiter, està completament cobert de gel d’aigua, amb uns quants quilòmetres de gruix. Encèlad, el satèl·lit de Saturn, és semblant a Europa, amb oceans d’aigua salada líquida sota l’escorça de gel. A ambdós satèl·lits és possible que en un futur s’hi trobi vida microscòpica.

La Terra és especial perquè disposa d’aigua en els tres estats bàsics de la matèria: sòlid, líquid i gas. Aquest fet extraordinari és possible per la temperatura mitjana del planeta i per la disposició asimètrica dels dos àtoms d’hidrogen al voltant de l’àtom d’oxigen de l’aigua. Disposició que causa una distribució asimètrica de la càrrega elèctrica, convertint la molècula d’aigua en un compost polar que forma agregats amb les molècules d’aigua veïnes.

Tot plegat fa que l’aigua es comporti com si tingués un comportament físic equivalent al d’un compost de massa molecular més elevada

El que li permet ser líquida dins els marges de temperatura habituals dels éssers vius i sòlida a una temperatura molt més elevada que la que li correspondria per la seva composició. ^[4]

Una altra propietat extraordinària de l’aigua és que, al contrari de la resta dels sòlids, la seva densitat és major en estat líquid que en estat sòlid a prop del punt de congelació. Aquest fet fa que el gel suri sobre mars i rius i en dificulti la seva congelació total.

L’aigua, pel fet de ser un compost polar, és també un excel·lent dissolvent dels compostos iònics, com per exemple les sals com el clorur de sodi. Els pols positius de les molècules de l’aigua envolten els àtoms de clor i els separen dels àtoms de sodi, envoltats pels pols negatius de les molècules de l’aigua.

L’origen de la vida a la Terra

No es sap del cert com va aparèixer la vida a la Terra. Les principals teories sobre l’origen de la vida a la Terra han estat o són encara les següents:

• Generació espontània. Durant l’antiguitat i fins al segle XIX es creia que la vida podia sorgir espontàniament a partir de matèria inerta. Aquesta idea fou definitivament refutada pels experiments de Louis Pasteur, que varen demostrar definitivament que els éssers vius provenen sempre d’altres éssers vius preexistents. La teoria de la generació espontània és una teoria abandonada, però clau en el desenvolupament del mètode científic.
• Quimiosíntesi o abiogènesi [Oparin–Haldane]. Proposada als anys 1920 per Aleksandr Oparin i J. B. S. Haldane, sosté que la vida es va originar a partir de molècules orgàniques simples formades en l’atmosfera primitiva de la Terra, rica en gasos reductors. Aquestes molècules s’haurien acumulat als oceans primitius (la sopa primordial) i, mitjançant processos químics graduals, haurien donat lloc a sistemes cada cop més complexos. Aquesta teoria ha estat demostrada en part pels experiments de Miller i Urey (1953) que demostren la síntesis d’aminoàcids a partir de compostos inorgànics en condicions simulades de la Terra primitiva.
• Hipòtesi del món d’ARN. Aquesta teoria proposa que les primeres formes de vida es basaven en l’ARN, una molècula capaç tant d’emmagatzemar informació genètica com de catalitzar reaccions químiques. Posteriorment, l’ADN i les proteïnes haurien assumit aquestes funcions de manera més eficient. L’avantatge clau d’aquest enfocament és que resol el problema de què va aparèixer primer, l’ADN o les proteïnes.
• Origen de la vida en fonts hidrotermals. Segons aquesta hipòtesi, la vida hauria aparegut en fonts hidrotermals submarines, on l’energia química, els gradients de temperatura i la presència de minerals haurien afavorit reaccions complexes i l’autoorganització molecular. Actualment es coneix del cert l’existència d’ecosistemes vius actuals en ambients similars, sense llum solar.
• Hipòtesi de la panspèrmia. Planteja que la vida, o els seus precursors, podria haver arribat a la Terra des de l’espai exterior mitjançant meteorits o cometes. No explica l’origen últim de la vida, però sí la seva possible distribució còsmica. Compren dues variants: La panspèrmia natural i la panspèrmia dirigida (molt més especulativa)
• Hipòtesi dels protobionts i coacervats. Oparin suggerí que les primeres estructures precel·lulars podrien haver estat coacervats: agregats espontanis de molècules orgàniques amb propietats semblants a les cèl·lules, com la compartimentació. La rellevància d’aquesta teoria és que suposa un pas intermedi entre química i biologia.

Un fet molt rellevant és que cap de les teories anteriors seria possible sense la presència de aigua. Els inicis de la vida en la Terra és lligat, amb tota seguretat, a grans masses d’aigua líquida. Vida que, al planeta Terra, va aparèixer fa uns 4.000 milions d'anys al planeta Terra i que va colonitzar el medi terrestre fa uns 500 milions d'anys.

La conquesta del medi terrestre va suposar nombroses adaptacions fisiològiques, lligades bàsicament a la llum, la disposició d’aigua líquida i la força de gravetat. La vida terrestre es desenvolupa i arrela sempre a prop d’una font d’aigua dolça.

Les plantes poden viure limitades a una certa distància de la presència d’aigua. En terrenys desèrtics es veu molt clar que la vida està lligada a uns quants centenars de metres de distància màxima d'allà on hi ha aigua disponible.

Adaptacions a la salinitat. L’osmoregulació.

Els éssers vius precisen de mecanismes que els permetin mantenir l’equilibri d’aigua i sals minerals del medi intern. Equilibri essencial per garantir el correcte funcionament cel·lular, ja que la pressió osmòtica influeix directament en el volum cel·lular, l’activitat enzimàtica i la transmissió nerviosa. El conjunt de tots aquests mecanismes s’anomena osmoregulació.

Els animals terrestres viuen en un medi hiperosmòtic respecte del seu organisme, fet que implica una tendència constant a perdre aigua per evaporació a través de la pell, respiració i excreció urinària i fecal.

Per aquest motiu, han desenvolupat adaptacions que minimitzen la pèrdua d’aigua i permeten una regulació precisa dels ions. Adaptacions de dos tipus diferenciats:

• Adaptacions estructurals.
• Cobertes impermeables. Pell amb queratina en rèptils i mamífers, exoesquelet de quitina en artròpodes.
• Reducció de la superfície exposada. Forma corporal compacta en animals de zones àrides.
• Pèl, plomes o escates, que limiten l’evaporació.
• Adaptacions fisiològiques.
• El ronyó. Òrgan clau de l’osmoregulació en vertebrats terrestres. Els mamífers disposen de nefrons amb ansa de Henle, que permeten produir orina molt concentrada, estalviant aigua. La longitud de l’ansa de Henle és major en espècies de medis desèrtics (ex. rosegadors del desert).
• Hormones. Hormona antidiürètica (ADH) que incrementa la reabsorció d’aigua als túbuls renals. Aldosterona que regula la reabsorció de sodi i l’excreció de potassi.
• Adaptacions excretores.
• Els animals terrestres excreten nitrogen de maneres que minimitzen la pèrdua d’aigua.
• Ureotèlia (mamífers) amb excreció d’urea.
• Uricotèlia (aus i rèptils) amb excreció d’àcid úric, gairebé insoluble, amb mínima pèrdua d’aigua.
• Adaptacions a la salinitat en animals marins.
• L’aigua marina és hiperosmòtica respecte als fluids interns de la majoria d’animals. Això provoca la pèrdua d’aigua per osmosi i una concentració excessiva de sals. Els animals marins han desenvolupat estratègies diferenciades segons el seu grup.
• Animals osmoconformadors. Molts invertebrats marins (cnidaris, equinoderms, molts mol·luscs) són osmoconformadors. El seu medi intern té una osmolaritat similar a la de l’aigua de mar i no regulen activament la concentració total de sals, però sí ions específics. L’avantatge d’aquesta estratègia és el baix cost energètic. Per contra, tenen poca tolerància a canvis de salinitat.
• Animals osmoreguladors marins.
• Peixos ossis marins. Perden aigua per osmosi i beuen aigua de mar. excreten l’excés de sals mitjançant cèl·lules de clor de les brànquies i orina escassa i concentrada.
• Taüts, rajades i taurons (condrictis). Mantenen una osmolaritat interna elevada gràcies a la urea i el TMAO. Són gairebé isosmòtics amb l’aigua de mar. Excreten sals per una glàndula rectal especialitzada.
• Ocells i rèptils marins. Disposen de glàndules salines (nasals o orbitals). Excreten solucions molt concentrades de NaCl. Aquest mecanisme els permet beure aigua de mar sense deshidratar-se.

L’osmoregulació és una adaptació fonamental que ha permès als animals colonitzar amb èxit ambients molt diversos. Tant en el medi terrestre com en el marí, les estratègies osmoreguladores reflecteixen un compromís evolutiu entre eficiència energètica i supervivència, íntimament lligat a la disponibilitat d’aigua i a la salinitat del medi.

L’aigua dolça. Un recurs molt escàs.

S’anomena aigua dolça o continental a l’aigua amb una concentració mínima de sals en dissolució ^[5]. Aquesta mena d’aigua és un recurs molt escàs en el planeta Terra en comparació a l’aigua dels oceans o l’aigua present en el mantell terrestre. Com es pot observar en el gràfic següent, suposa únicament el 2.5 % de l’aigua de la biosfera i en gran part és de molt difícil accés. Segons el gràfic, únicament el 0.3 % del 0.9 % del 2.5 % de l’aigua de l’escorça terrestre és fàcilment disponible pel seu consum. És a dir, el 0.0000675 % de l’aigua de l’escorça terrestre.

L’aigua i la civilització humana

Sense aigua no és possible la vida ni tampoc hauria estat possible la civilització humana. Oceans, mars, llacs i rius han estat, al llarg de la història humana, un medi de contacte entre diferents cultures que ha fet possible un intens intercanvi de coneixements, bens i mercaderies. Com també una font de disputa i conflicte, com es veurà més endavant.

Les primeres grans civilitzacions humanes sorgeixen al voltant de grans rius que feien possible el transport de persones i mercaderies i el reg dels camps de conreu.

La civilització egípcia, al llarg del riu Nil. La civilització mesopotàmica, al llarg dels rius Tigris i Èufrates. La cultura Harappa, al llarg del riu Indo. La civilització xinesa, al llarg del riu Groc. Totes elles grans civilitzacions agràries al voltant de grans rius.

Civilitzacions que varen desenvolupar eficients tecnologies de regadiu i transport de l’aigua fins als seus camps de conreu. A Mesopotàmia encara avui en dia es poden observar restes arqueològiques dels primers canals de regadiu construïts pels Hitites i els Sumeris. La tauleta d’argila de la imatge següent ens mostra el mapa d’uns camps de regadiu babilonis amb gairebé quatre mil anys d’antiguitat. A Fouggarà (Algeria) es troba un antic sistema de distribució de l’aigua de regadiu

La disposició d’aigua en abundància va afavorir un ràpid creixement de la població humana, amb el desenvolupament de grans imperis i de lleis que permetien mantenir la seva organització interna. Una d’aquestes antigues lleis és el famós Codi legal d'Hammurabi, rei que va viure a Mesopotàmia cap al 1750 aC. Dins aquest codi es troba la coneguda llei de l’ull per ull i dent per dent. Amb normes estrictes de l’estil de: “si a algú li talles una mà et tallarem una mà a tu”, “si a un arquitecte se li cau la casa i mata algú matarem l'arquitecte”, etc. El codi també conté disposicions, com la número 58, referides al regadiu: “Si una persona que ha de reparar el seu dic ha estat negligent i no l’ha tancat bé i s'obre una bretxa que inunda el camp del costat, aquell el dic del qual s'ha trencat restituirà el blat que ha destruït”. Normes com aquesta ens indiquen clarament la importància de l’aigua per l’imperi.

A l’Índia es construeixen els primers molins d’aigua per batre i moldre el blat.

Segles més tard, l’Imperi Romà durà a la màxima expressió l’enginyeria civil, amb la construcció de carreteres, ponts, grans edificis, sistemes de conreu i grans aqüeductes per transportar l’aigua a grans distàncies. Moltes d’aquelles construccions encara perduren actualment.

A les regions de l’Imperi Romà, especialment a la Gàl·lia, es van implantar nombrosos molins hidràulics per alimentar les legions romanes i el continu augment de la població.

La progressiva construcció des pous per extreure l’aigua dels aqüífers ha permès a la població anar-se allunyant de les vores dels rius.

Actualment es disposa de tecnologia hidràulica a gran escala. Amb la construcció de grans preses, canals, embassaments, canalitzacions, etc. En el món desenvolupat l’aigua arriba a totes les llars. No és així encara en la resta del món. El que en diem despectivament el tercer món. Allà la manca d’aigua potable segueix sent una important causa de pobresa, malaltia i mort.

La població mundial ha crescut exponencialment, especialment a partir de mitjans del segle xx, fins superar ja àmpliament els 8.000 milions. Tanmateix, especialment en els països desenvolupats es produeix també una contínua disminució de la natalitat i un progressiu envelliment de la població.

El consum d’aigua ha anat creixent en la mateixa proporció. La petjada hídrica, la despesa d’aigua per habitant, va molt més enllà de l’aigua necessària per sobreviure.

La petjada hídrica es dona gairebé en totes les accions de la nostra vida diària. El món econòmicament desenvolupat gasta quantitats desorbitades d’aigua. Una aigua que recordem que és un recurs molt escàs. Sovint, els polítics miren cap a un altre cantó i fan com si el problema no existís o directament prenen iniciatives molt equivocades. Una de les més conegudes és la que va provocar la sobreexplotació i desaparició gairebé total del mar d’Aral.

El mar d'Aral és situat al centre d’Àsia, entre Uzbekistan i Kazakhstan, dues antigues repúbliques socialistes soviètiques. És un mar interior, situat en una zona desèrtica, en equilibri entre la pèrdua d’aigua per evaporació i consum i l’aigua aportada pels rius Amudària i Sirdària.

A mitjans del segle xx, la Unió Soviètica va decidir plantar en la zona grans extensions de cotó per no dependre del cotó dels Estats Units. Aleshores va canalitzar l’aigua del mar d’Aral per regar els conreus de cotó. Com a conseqüència, el mar es va anar secant progressivament. Avui en dia ha pràcticament desaparegut.

La solució del problema de l’aigua passa per les conegudes tres erres: Reduir-ne el consum; Reutilitzar-la; i Reciclar-la.

L’aigua es pot depurar en la part final dels rius i reconduir-la de nou cap al seu curs mitjà per ser de nou reutilitzada. En casa, per exemple, l’aigua bruta gastada en la dutxa s’emmagatzema i reutilitza pel vàter. L’aigua de la pluja es pot emmagatzemar en grans cisternes i reutilitzar-la pel rec urbà. Les grans indústries haurien de depurar l’aigua que utilitzen i reutilitzar-la.

Tanmateix, no tot el món és conscient del problema ni tampoc pot assumir-lo econòmicament. Els països del tercer món disposen de rius que són clavegueres a cel obert i tenen molts problemes de potabilització de l’aigua. Assumir el problema de l’aigua és molt car i no s’ho poden permetre.

A més, l'emergència climàtica empitjora dramàticament el problema amb sequeres cada cop més duradores i freqüents en determinades zones del planeta o provoca greus inundacions en altres. ^[6]

A Catalunya, les sequeres queden molt evidents quan es compara el campanar del Pantà de Sau, més o menys negat per l’aigua, en diferents moments.

Els períodes de sequera han existint de sempre a la Mediterrània. Tanmateix, amb l’escalfament global, cada cop són més freqüents, prolongats i intensos. La fi de la sequera arriba a més de manera sobtada, amb pluges torrencials de curta durada que omplen de nou el nivell dels embassaments.

Els gràfics següents ens mostren els episodis de sequera entre els anys 1960 i 2010 dels rius Aude i Ebre, en el pas respectiu per Moussan (sud-oest de França) i Zaragoza (nord-est d’Espanya). El color vermell ens indica que es tracta d’un període sec.

S’observa que, en els darrers anys, els períodes secs són més intensos i de més llarga durada. Mentre que els períodes humits són més dèbils i de més curta durada. Tanmateix, a altres llocs del món, com a Illinois (Estats Units) està succeint justament tot el contrari que al Mediterrani. Tot i això, la distribució espacial dels impactes climàtics no és homogènia.

La previsió actual respecte a la Mediterrània no és però gaire optimista a curt termini respecte la sequera.

No hi ha dubte de que l’emergència climàtica i l’augment de la població mundial generaran cada cop més conflictes entre països pel control de l’aigua (vegis: COLL, J. (2023) Els conflictes per l’aigua) ^[7].

L’aigua salada. Un recurs inesgotable.

D’aigua salada n’hi ha molta. Es considera un recurs inesgotable. Tal com ho és la llum del Sol. El problema és que no la podem consumir directament.

L’aigua potable varia lleugerament respecte la seva concentració de sals. Des d’aigües gairebé sense sals —recomanades per a problemes renals—, aigües isotòniques, fins a aigües salades —recomanades en casos de deshidratació i grans pèrdues de sals corporals—, sempre amb concentracions inferiors a 0.5 % de sal.

L'aigua de mar conté entre 30 i 50 g/L i no és apta per la concentració salina del nostre medi intern, aproximadament d’uns 9 g/L.

La salinitat dels oceans no és constant. Oscil·la entre els 6 g/L al voltant dels casquets polars o el Mar Caspi; els 35-40 g/L de la major part de mars i oceans; i els 330 g/L de la Mar Morta —no aptes per a la gran majoria de formes de vida—.

La majoria de l’aigua oceànica s’acumula en l’Oceà Pacífic. I el conjunt dels oceans ocupa la major part de la superfície de la Terra, anomenada per aquest fet “El Planeta Blau”.

L’aigua dels oceans —sense entrar en la canalització i transport de l’aigua resultant, el dany mediambiental de les salmorres generades, ni més detalls tècnics— es pot dessalar i ser aprofitada com a aigua dolça. La solució tècnica utilitzada avui en dia és l’osmosi inversa, que suposa una gran despesa econòmica en consum energètic. Despeses que actualment només es poden permetre, com a única solució, els països molt rics com els de l’Orient Mitjà —països desèrtics que no disposen d’altres fonts d’aigua continental—.

Bibliografia

• CAMPBELL, N. A., URRY, L. A., CAIN, M. L., WASSERMAN, S. A., MINORSKY, P. V. & REECE, J. B. (2021). “Biology” (12th ed.). New York: Pearson.
• De DUVE, C. (1995). “Vital dust: Life as a cosmic imperative”. New York: Basic Books.
• EVANS, D. H., PIERMARINI, P. M. & CHOE, K. P. (2005). “The multifunctional fish gill: dominant site of gas exchange, osmoregulation, acid–base regulation, and excretion of nitrogenous waste”. Physiological Reviews, 85(1), 97–177.
• HALDANE, J. B. S. (1929). “The origin of life”. The Rationalist Annual, 148, 3–10.
• HILL, R. W., WYSE, G. A. & ANDERSON, M. (2016). “Animal physiology” (4th ed.). Sunderland: Sinauer Associates.
• LAZCANO, A. & BADA, J. L. (2012). “The 1953 Stanley L. Miller experiment: Fifty years of prebiotic organic chemistry”. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 33, 235–242.
• MILLER, S. L. (1953). “A production of amino acids under possible primitive Earth conditions”. Science, 117(3046), 528–529.
• OPARIN, A. I. (1938). “The origin of life”. New York: Macmillan.
• ORGEL, L. E. (2004). “Prebiotic chemistry and the origin of the RNA world”. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 39(2), 99–123.
• RANDALL, D., BURGGREN, W. & FRENCH, K. (2002). “Animal physiology: Mechanisms and adaptations”. New York: W. H. Freeman.
• RUSSELL, M. J., HALL, A. J. & MARTIN, W. (2010). ”Serpentinization as a source of energy at the origin of life”. Geobiology, 8(5), 355–371.
• SCHMIDT-NIELSEN, K. (1997). “Animal physiology: Adaptation and environament” (5th ed.). Cambridge: Cambridge University Press.

Jordi Coll Vera - 2026