連李冰都不知道的水知識
—由水論大自然
一、水的重要性
密度的奧秘
水是一種非常有趣的東西，自然界有些重要的物理或化學的法則，是許多物質所遵守的，惟獨水不遵守。水的特性，讓許多科學家「跌破眼鏡」，水是最平凡，又是最奇妙的東西，讓這世界許多聰明的人，百思不得其解。不過幸好水不遵守自然界的這些常規，否則所有的生物都無法生存。例如，在自然界的物質，溫度愈低其密度就愈高，水的密度隨溫度的降低，而增加密度，但是降到4℃時，密度為最大，4℃到0℃結冰，溫度雖然降低，水的密度反而降低。幸好，水的密度不是在結冰時最大，否則在冬天時，結了冰的水會沈到水底，表面的水則繼續結冰，又往下沈…如此整個海洋、湖泊、河川從水底到水面都會結成冰塊，沒有一條魚，沒有一棵水草能夠長在冰塊裡，整個水域變為毫無生命氣息的沉寂。
但是事實不是這樣，結了冰的水，因為密度比4℃時的密度小，所以是浮在水面上，而不會沉到水底。水面上結了冰，就會隔絕水與冷空氣的接觸，冰結到某一個厚度後就會停止。這樣底下的魚類仍然可以生存於嚴冬之下，即使在終年冰天雪地的南北極，企鵝仍然可以在冰塊底下找到豐富的魚群為食物。為什麼水會有這種奇妙的特性，幫助生命的生存，這是科學家無法回答的，全世界只有水有這種特性，其他物質都沒有這種特性。
由4℃到0℃，水結成冰以後，因為密度降低，冰的體積反而膨脹了十分之一，所以在海上看到冰山要提高警覺，因為浮在海上的冰山只佔全部冰塊體積的十分之一，另外有十分之九是沈在水底，曾經不可一世的鐵達尼輪船，就是一時大意，被冰山撞沉的。
漁場的所在
當水的溫度愈低，水中溶解的氧氣會愈多，當水的溫度愈高，流過赤道水中的營養物質會較多，這包括水中浮游性有機物也較高，這些有機物是來自陸地溪流帶下來的。當海水中含氧氣較多的寒流，遇上含營養物較多的暖流，在交會之處有豐富的營養物供魚類攝食，又有較多的氧氣供魚類呼吸作用（respiration），常成為世界上魚類最多的地方，如在加拿大海邊的「拉不拉多」漁場。
另外在溪水與海水的交會之處，淡水中的有機營養物與海水中較高的溶解氧氣相混，也會使河口或是感潮之處成為另一個漁場。例如台北縣的淡水河是大漢溪、新店溪與基隆河匯合而成的，這三條支流遭到台北工業、都市廢水所污染，在中下游又黑又臭，除了大肚魚與吳郭魚之外，很少見到其他魚類的蹤跡。但是一到淡水河關渡附近，受到海水的影響，水裡的魚又多起來了。在淡水河口迴游的魚有很多種，例如花身雞魚、大鱗梭、黃鰭鯛、白帶魚、大眼海鰱、銀紋魚鯛、短嗜魚、七星鱧魚、虱目魚、烏魚等。
水的流動
水在常溫之下是液體，到了100℃才會達到沸點，這是大家都知道的事。但是在常溫之下，怎麼會是液體呢？水的分子量是18
g/mole，即每一莫耳的水分子數（6.02×1023個），有18克重，但是分子量34
g/mole的硫化氫(H2S)，沸點是—59.6℃；硒化氫（H2Se）的分子量是81
g/mole，沸點是—42℃，所以在常溫之下，硫化氫與硒化氫都是氣體，這是自然界的另一個規則，分子量愈高，分子彼此的作用力高，要把分子的距離拉開，使每個分子能自由移動比較困難，所以分子量愈高，沸點就愈高。結果水又違反了這一個規則，分子量比硫化氫的分子量低，沸點卻高達100℃，水在地球上大部份以液體的形式存在，使得水在地球的表面能夠移動來移動去。
中國有句諺語：「如江河下百川」、「一江春水向東流」，都是証明水容易在地面上移動，水也可以由地面移動到地下去，所以有俗語提到「覆水難收」，表示潑出去的水就不易收回來，甚至說「河水不犯井水」表示在地面上與地底下流的水互不相通，其實地面水與附近的地下水是相通的，只是地下水的流動較慢罷了。水在不同的地方，有不同的移動速度，成為人將來要管理水、使用水的重要課題，水多的地方容易淹水，我們會希望這種水趕快流走，水少的地方，容易產生乾旱，我們會希望水流慢一點。因此讓水能流快一點，或是流慢一點，成為人類文明的重要活動。
有一個讓水能流快一點的人，是中國的古代君王大禹；有一個能使流水流進四川盆地，滋潤大地的人叫李冰。這些歷史上的英雄人物令人敬佩，但是人經常忘了讓水能移動的造物者，更值得敬佩。
水的蒸發
在常溫之下，水雖然是液體，但是在散熱的情況下，水會由液體蒸發成為水蒸氣。生物為什麼需要水，有個重要的因素，是為了蒸發散熱。人打完籃球，滿頭大汗，這就是一種散熱的程序，使得人因為運動所產生的熱量可以散走，如果把打完籃球的人塞到棉被裡面，他一定會非常的不舒服，因為不能散熱。陸地上的動植物與人一樣，都需要水，植物吸取的水份，百分之九十九是用來蒸散水分，以保持本身溫度的恆定。狗在奔跑以後的吐舌喘氣，是一種蒸發水份的散熱。象在大太陽下搖擺耳朵，也是一種散熱，大象的耳朵是血管密布的所在，也是對熱較敏感的地方，所以在非洲叢林中忽然看到一頭兇猛的大象，搖頭擺耳，仰天長嘯，不用太害怕，大象只是在給自己散熱。
水的蒸發也是水循環（water cycling）的重要程序，研究水在地球上不同型態的移動變化稱為水文（hydrology）。地球上的水一共有1.38×1018升，其中有97.59％是在海水，2.41％是在淡水，0.001％則成為水蒸氣在空氣裡。不要低估這0.001％的水蒸氣，水能夠長期的使用，人類與生物能夠長期的獲得淡水，這十萬分之一的水是極關鍵的，因為水能蒸發，再藉著雨水沉降，成為主要的淡水源。
水能夠蒸發散熱是自然裡一個非常巧妙的設計，水蒸氣在大氣層中仍然繼續吸收太陽輻射熱，無形中大氣層像是保溫杯的隔熱層，使得太陽的熱量不會很快地自地球表面散走，保持夜間仍然有相當高的溫度。許多人喜歡住在森林或是高爾夫球場邊，因為森林與草地放出的水蒸氣較多，附近的日夜溫差會比較小。
水的表面張力
有些水生昆蟲能夠在水面上自由移動，是水的表面張力，使得水份能夠進入昆蟲的腳毛之間，以張力將水生昆蟲支撐在水面之上。在15℃時水的表面張力是73
dyne/cm，這是一個很大的力，來自水分子與水分子之間的強大吸引力，有這個表面張力，水才能在負壓的情況下，在土壤的孔隙中與植物的導管中移動。怎麼知道這是一種負壓情況下移動呢？
在白天時用小刀將樹幹砍一刀，流出來的樹汁是從篩管中流出的葡萄醣，這是植物的葉子行光合作用的產物，以正壓的情況自樹枝上的葉部向樹根儲存。但是樹木的導管內所運輸的水份，是對抗地球重力，由樹木的根部向樹葉運送，導管內的水必須有足夠的表面張力，才能由下往上移動，如果這時向樹幹潑一些水，水還會被吸進樹裡，這正如剪下一朵花，插在水中，水會逐漸被花吸進去，這証明花朵裡面的水份傳送是在負壓的情況下進行。如果水沒有這麼大的表面張力，植物就沒有辦法生存。
在台灣諺語中「一枝草，一點露」，其實一枝草上不只有一點露。露來自清晨水蒸氣的冷凝，因著表面張力的作用，而成為一顆顆的露珠，非常的美麗。
水的溶解能力
所有人都知道廁所的馬桶，是用水去沖的，無論大便小便，都可以沖乾淨。「為什麼要用水沖呢？」，不知道你有沒有被這問題困擾過，難道用沙拉油不行嗎？效果不會這麼好。用水沖排泄物的好處是水很容易流動，並且很容易與尿相混合，所以自古以來，水就是人類保持「清潔」的最佳用品，在維持公共衛生上，貢獻重大。
水是自然界最具溶解性的液體，許多物質都能夠溶解在水中，這對生物是一個很重要的特性。水必須能夠溶解許多營養份，如鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、氮、磷等，才能攜帶這些物質進入生物的細胞，提供生理代謝所需要的基質。在物質界，水能溶解許多礦石，才能改變地貌，化育土壤，風化岩石。事實上植物生長所需要的土壤，與水的溶解性具有密切的關係，在缺乏水的地方，岩石的風化只能由岩石變成大石頭，由大石頭變成小石頭，由小石頭變成砂子，這些是物理性的風化。砂子要再轉變成更小的坋粒（silt）或是黏粒（clay），需要有水參與，產生化學性的風化，與一些生物性的促進。而坋粒與黏粒是構成土壤具有保水功能與吸附營養份的主要角色，植物也因此才能存活。有水，萬物才能欣欣向榮。
水的比熱
水的比熱是1
cal/g℃，表示增加1克的水攝氏1度所需的熱是1卡路里（cal），這是一個表示物質是否容易改變溫度的單位。比熱大的物質，溫度愈不容易改變。
比熱的大小與分子量有關，一般分子量愈大的物質，比熱愈大，但是水例外，水的分子量是18
g/mole，其比熱是1 cal/g℃，但是分子量有34
g/mole的過氧化氫，比熱才只有0.58
cal/g℃，反而比水還要小。
水的比熱大，這對於生物的存活極具貢獻，例如人體內約有80％～83％的水，所以周圍的氣溫改變時，人才不會忽冷忽熱，因為要改變水的溫度是不容易的。石頭裡面的含水量很少，所以石頭周圍的溫差怎麼改變，石頭的溫度就怎麼改變。
水的美觀
中國人講「仁者樂山，智者樂水」，水對人類有一種天然吸引力。人們看到一片汪洋的舒適，看到一條瀑布的驚喜，走過一條小溪的喜悅，躺在一條河邊的平靜……那是流行娛樂與大眾媒體所無法取代的。因此人會努力保護海洋，或是一條可能不太有經濟價值的小溪，人會在公園中挖小池塘，在花園中設噴水池。水給人精神層面的滿足，是無法用科學去明白的。但是科學可以幫助大自然，留下更多的水域，淨化更多的老化湖泊，防止溪流岸邊的土石滑落，給人更多的空間去親水、近水。相反的，誤用的科技，完全被私慾扭曲的科學，也可以把人類所喜愛的水污染殆盡。
正確的善用水，抑或錯誤的浪費水，其關鍵就在是否真正地認識上蒼賜給我們地球上水資源的價值了。
二、地球—水最多的一顆星球
水的平凡
水是這個星球上最平凡的物質，地面有溪水、海水；地面下有地下水，地面上有雲、雨水。地球的南北極都被冰所覆蓋，地球上的每一種生物，例如動物、植物、微生物都含大量的水。人的生活裡也大量的使用水，如洗浴、飲用、清潔、種花、養魚等都需要用到水，甚至有些科學家認為愈文明的地方，人類使用的水就愈多。
打開世界的文明史，也會發現人類文化的起源，都是與水有關。古老的城市都是依水而立，幾個古老的文明，如兩河流域的蘇美文化，尼羅河邊的埃及文化，黃河邊的中國文化，與恆河邊的印度文化。大河幾乎是這些古文化的搖籃地。這些大河不僅提供人的飲用所需，也包括作物種植所需，畜牧養育所需，連排泄物也由大河攜帶而去，甚至不同地方的運輸與旅行也藉著大河。所以最早的人類，多居住在多河圍繞的肥沃土地之上，應是很合理的推斷。
在中國的文字裡，「滋潤」是個優美的詞彙，代表土地使得生命，滋生眾多，滿被祝福，而其前提是要水多，用水無缺，因此滋與潤的部首是「水」。就是現在的用語裡，滋潤仍表示水果的汁多，或是人的皮膚光滑，都仍然含著水多的意思。古人一定對水存著一份感恩，因此在造字如「清澈」、「清涼」、「活潑」都用水邊，並沒有因著水多且平凡而忽視其價值。甚至詠景作詩時，也常提到水，如詩人王之渙的「登鸛鵲樓」一詩：「白日依山盡，黃河入海流，欲窮千里目，更上一層樓。」，多少年來，依然膾炙人口，即使市井小民，也可以朗朗上口。
雖然，在這個世界上有太多東西比水的價錢高，但是水依然是滋生所有生命最重要的物質。人類可以沒有金子、銀子而繼續活下去，沒有石油、煤礦而繼續有新的能源，甚至沒有土壤而繼續以水耕法種植植物，但是人類不能沒有水。
地球上面為什麼會有這麼多水？
非常奇特的是，在人類所知道的眾多星球之中，地球是擁有最多水的星球。人類直到目前為止，仍然無法瞭解為何在芸芸眾星球中，只有地球擁有這麼多的水，地球上71％的表面都被水所淹蓋，而且平均的水深是3000公尺深。地球存在這麼多的水，可能包括幾個重要的機制：
1. 要在地面水的上面分出空氣來。
近代的天文學家認為，水份因著密度的不同，分為地面上的水，與天空上的水，這對地球日後會有生命的產生，具有關鍵性的影響。因為空中的水（或稱為空氣）能夠將大量的紫外線隔絕，不照到地面上。如果沒有空氣，大量的紫外線會將水分子（H2O），裂解成為氫氣（H2）與氧氣（O2），地面上的水就會消失了。
2. 地面上要有高有低
如果地球的表面都是平的，也蓄積不了多少水，地球必須有高有低，使高的地方成為乾地，低的地方成為海水的蓄積之處。為此，地球過去一定有過巨大的變動，而產生高、低表面的不均。也幸而有這樣的變動，地球的乾地才能露出水面，地面上才能有陸地上的動植物生存。
3. 地面上要有一次的大洪水發生
從地面高山的化石証據顯示，過去地球有過大洪水，甚至淹了許多的高山，而把水生生物留在山頂上，成為化石遺跡。這個大洪水的水不只是來自地面上的海水，與空氣中的雨水，因為這些水加起來也不至淹到高山頂上。大洪水時有相當大量的水來自地面以下，可能是來自一個巨大的地震，將地球地面以下許多的岩石都磨擦溶解了，以致於岩石中大量的氫氣與氧氣被釋放出來，有一部份成了水蒸氣，隨著裂開的地面，湧流而出，也成為大洪水的一部份。大洪水過後，這些水又滲入地下，成為地下水。而留在地面上的水，在長年對地面岩石的風化過程中，逐漸的鹽化，成為海水。
4. 地球與太陽的距離恰到好處
地球距離太陽的平均距離為1.495979×108公里，這是一個微妙的距離，使得太陽照到地球的熱輻射，不會多到使地球表面的水份全部蒸發掉，或是少到使得水份全部結成冰。地面表面的溫度極少超過50℃，水還不會蒸發掉，但是地球的近鄰水星，距離太陽稍近一些，為5.97×107公里，每天的溫度都高到330℃，水份如果有的話，也全部蒸發了，水星一點也沒有「水」的蹤影。
5. 地球自轉的速度適宜
地球自轉的速度是每秒29.79公里，因為地球轉動時，天上的、地上的一切景物也依此速度轉動，所以人不自覺地球的轉動，否則就會立刻頭暈眼花，我們怎能在如此快速的摩天輪上生活起居呢？更有意思的是，如果地球的自轉速度加快，如同離心機的果效，很多的水份會被轉離地球。反之，如果地球的轉速慢一點，一天將不是二十四小時，而是三十小時，或是更久，這樣地球的晚上將更冷，白天將更熱，不適合生物的生存，所以地球的自轉產生「有晚上，有早晨」，而且轉速恰當，使得晚上與早晨的長度適宜。
6. 地球由混沌冷卻成固體合宜
星球的形成是一種逐漸冷卻的程序，有的星體冷卻的很慢，如太陽至今仍然熾熱，有的星球冷卻的速度較快，如地球的近鄰火星，比地球上的岩石更古老。沒有人能猜得透（因為地球冷卻時，沒有人在現場看），地球在混沌氣團時，逐漸冷卻的過程中，所釋放的主要的氣體，為何是穩定的氮氣（N2）與氧氣（O2），並微量的二氧化碳（CO2），構成現今主要的大氣層成份。
其他的星球，如金星大氣層百分之九十五的成份是二氧化碳，木星的大氣層百分之七十八為氫氣，土星的大氣層百分之八十八也為氫氣，其餘的氣體成份為氦氣。人類將來若想移居到這些星球，除了要有遠程航行的太空船之外，還要有能立建立合適的太空站，因為沒有生物能在這種大氣成份下生存，更糟的是沒有水。
是什麼樣的原因，使得地球在冷卻的過程中，產生這麼多的水？這可能是人類永遠解不開的謎。科學家由星光的色譜分析，來判斷各星球的主要成份，發現有的星球主要是劇毒的氰氣，硫酸氣，甲烷氣…就是不含水，或是極低成份的水。水如此的豐富，是地球一個能夠滋生各樣生物的主要特色。
當人已經習慣於使用大量的水時，應該心存感恩，我們是生活在浩瀚宇宙中最獨特的一個星球上。
資料來源
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三、水的分佈
水為何能夠反覆被使用？
如果你看看周圍的水，你會發現水總是在動。高山的溪水，流到平原匯流成河，河水又流到海洋，海水蒸發後，會冷凝成雨水或是雪下降，這些水一部份蒸發回到大氣中，一部份滲入土壤成為地下水，一部份流在地面上成為溪水。如此去而復返，日復一日，川流不息。生物的存活，所需要的水，只佔地球總水量的0.005％，一個非常小的比例，其它99.995％的水都是用來循環，使生物源源不斷的獲得新鮮的、乾淨的水可以使用。其實水的壽命已經很久了，打從地球有生物以前，地球上面就已經有這麼多水了，水沒有增加，也沒有減少。
這是一件多麼稀奇的事，水是地球上最古老的一種「化石」，我們今天上午起床所喝的一杯水，其內所含的水分子，在幾千萬年前，就已經是水分子了。為什麼魚肉放久了會臭掉、樹木會有倒下死亡腐爛的一天、高山的石頭會由巨岩風化成泥土的時候，但是時間似乎沒有在水的上面留下任何的記號，水依然是水，我們杯子裡的水依然清淡新鮮，水常保新鮮的秘訣是什麼呢？
這個有趣問題的答案在「水是不斷的在循環運動」著。
海水為什麼需要那麼多
地球百分之七十一的表面是覆蓋在水下，水的體積約有1,403,377,000km3（或1.403×1021l），這是一個很大的量。如果地球上的人口以60億來計算，每人平均每日用掉100升的水，需要641,000年才能把地球上的水用完。但是問題的關鍵是，地球上水的分佈比率：海水佔97.59％，人類無法直接大量使用海水，可見地球擁有這麼多水，並非讓人「使用」，而是讓人珍惜、欣賞、瞭解與有智慧的管理。
由於水的比重是1，海水的水量約有1.37×1021升，相當於1.37×1024克的重量，這樣大的數據代表什麼？讓我們仔細的來計算一下吧。
太陽輻射到地球外太空的熱量是一個定值，為1.94
cal/cm2.min，因為地球「有晚上，有白天」，以12個小時為計，太陽輻射到地球外太空的熱量為1396.8cal/cm2.day。假設這個能量經過大氣層的吸收與反射，只有60％的熱量到地球表面，地球的表面積有5.1×1018cm2，所以射到地球表面的能量有4.274×1021cal，好大的能量對不對？但是要改變水的溫度1℃，所需要的熱量是1
cal，所以這些熱量要提高整個海域的溫度，才只有0.003℃而已，由這個計算可以看出海水可以吸收由太陽來的熱量，並且本身的溫度只增加一點點而已。相對的，海水夜間會把所吸的熱量，會散佈到大氣裡，水溫也只降低一點點。因此這麼多的海水，才是讓地球表面的溫度，無論日夜，變化不大的主因。
兩極冰山的目的
海水佔了地球水量的97.59％，而且是鹽水，不能直接飲用，但也不能視為地球上「無用的水資源」，海水保持地球的溫度，對所有生命存活的貢獻極大。海水佔了97.59％，其它的2.41％是淡水，淡水的比例雖不多，但是其分佈所在有很大的差異性。
淡水的總量有0.033×1021L，有77.89％的淡水是在地球的南北極，以一大片、一大片的凍原存在，光是格陵蘭（Greenland）的冰原，就比台灣大150倍以上，人在那裡終年四顧，除了冰以外還是冰。真不明白這片白色的世界，起初怎麼會取名為「綠色大地」（Greenland）的？滑稽！
地球兩極的冰佔了77.89％的淡水，難怪在中東富有的沙漠國家想到北極挖鑿一大塊冰，用輪船拖載回來當水飲用，但是問題是沿途都幾乎融光了。如果兩極的冰都融化成水，海洋的水平面約上漲100公尺，那世界上人口最密集的平原地區，就全在海水的淹沒之下了。
兩極的冰佔了這樣大的淡水比例，沒有被人類用到，並不是一件可惜的「水資源浪費」。人類不應該以為，自己沒有用到的水，就是沒有用的水。兩極的冰對於海水溫度有很好的平衡，進而使地球不會過熱或過冷。除此之外，兩極的冰山還有一個極為重要的功能，就是海洋的對流。
由於兩極的冰深入海底，使得南北極的深海溫度約為—2℃（海水在此溫度才會結冰），因著比重的關係，這低溫的海水在深處，向較熱的低緯度流動，促使低緯度接近海面的高溫海水向兩極流動，當淺海水的水溫與深海水的水溫趨於一致時，深處的海水，會向淺處的海面，往上移動；反之，海面的海水則下降到深處。這種對流，使得深海的二氧化碳可以到水面上，換上比較多含氧氣的新鮮海水，這使得深海的魚類有一個較理想的生存環境。所以不要輕看冰山好像漫無目的的漂在海上，其實妙處不少。
地下水的隱藏
除了南北極的冰山之外，地球上淡水有20.97％是在地下層流動。這代表有98.86％（＝20.97％＋77.89％）的淡水，人類無法直接取用。人類要獲得地下水的惟一方式就是「水井」，古今中外皆是如此。根據中國的傳說，黃帝是第一個知道鑿井取水的人，雖然現在沒有任何一處的水井，能証明是黃帝挖的。在埃及，中東古文明也都有使用水井的記載，但是這些古井的遺跡現在不可考，可見水井不是能夠長期保存的水力結構物。所以在人類的歷史上，人不斷的挖井，為的是取地下水使用，尤其是在缺雨水的地方，地下水成為人惟一可以取得水源、保存生命的水資源。
淡水有10.74％的比例存在地下，是一個巧妙的設計，地面上的池塘、湖泊，甚至溪流，在日曬下會慢慢的蒸發而枯乾，但是地下水卻很少會蒸發，主要的差別在太陽無法直接曬到地下水。地下水的另一個好處是流得很慢，一些河川一天可以流好幾公里，例如「朝辭白帝彩雲間，千里江陵一日還，兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山。」但是地下水的流速一天幾公分之遠，一年才幾公尺之距。地下水不會像地面河川，一下子很快的流到大海，無形中成為主要的淡水資源。
人類要用井才能採到地下水，但是許多植物的根，能伸及地下水吸到水。以致在長期不下雨的乾旱地區，仍然可以看到有些植物欣欣向榮，這些植物只要有地下水供應根系吸水，就不用怕地表太陽曬的多厲害。中國人很早以前就有這種見識了。
例如明朝的吳承恩在「西遊記」第五十九回有一段令人莞爾的記載，那是唐三藏一行人來到炎熱的火焰山，那裡非常炎熱，結果竟然還種作物，並且當地人還磨成糕點賣，這是怎麼一回事？炙熱的地方怎能生長作物呢？當然孫悟空就去向鐵扇公主借「芭蕉扇」來熄火，並記「一扇息火，二扇生風，三扇下雨，我們就種」，尚說「不冷不熱，五穀不結」，這是在枯乾炎熱之地，除了偶然風雨之外，更需要冷讓雨水有下降之時，要熱方能使地下水毛管上升，讓植物吸到水。看來火焰山附近的居民，就是在這天氣一冷一熱的間歇變化中耕種。
河水為什麼這麼少
除了兩極的冰與蘊藏在地底下的地下水以外，只有1.14％的淡水是在地面上，這些水有0.68％是在湖泊裡面，這些湖泊存的淡水，如貝加爾湖、青海等都是在內陸，或是森林群繞之地，或是高山之頂，一般人還不容易取得到。另有0.45％的淡水是在土壤，大部份是與一部份的空氣，存在土壤的孔隙中，這些水也不容易直接被人取得。一般人所以為的淡水來源—河川，其淡水只佔地球淡水的0.0005％，或佔地球水量的0.000012％，這相當於如果假如地球上有1,000,000滴的水，其中只有1滴是在河裡。
這是一個非常值得思考的問題，水對生命是這麼有用，但是只有0.000012％，這麼低的比例，是在人容易直接取而使用的河水，其他的水，不是在人不能直接飲用的海水，就是在無法使用的南北極，或是在地下水流著，或是存在高山的某一處湖泊中，但就是差異這麼大的分配比率，水才能不斷的循環再使用。一個東西要能夠不斷的循環再用，必須具備有二個條件，就是每次只能用少少的一部份，與讓其不斷的流動。水就是這樣了，一種絕佳的流動設計，使其不斷的循環再供生命使用。
資料來源
1. Hamblin, W.K., and E.H.
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4. 吳承恩，西遊記，文化圖書編印行（民國76年）。
四、湖泊與水質
化學物質能以營養份的形式，在生命體與非生命體間運動、進出、循環使用，這使得生命不斷地更新、生長、分佈、繁殖。所用的物質是老而彌舊，幾乎與地球的年代一樣久遠，這稱為「生物地理化學循環」(biogeochemical
cycle) ，是一個非常有趣的現象。
化學營養份在物質界與生命界間運動的快慢與變遷，在地球不同的高度：高山、丘陵、平原、海洋、大氣有很大的差異；在不同的生態系統：森林、溪流、坡地、感潮區、湖泊、溼地等也不相同。決定地球上生物分佈與遷移的多樣化。
最早提出這觀點的，是瑞士的科學家索蘇爾
(Nicolas Theodore de
Saussure,
1767-1845)。索蘇爾來自一個非常特殊的家庭，他的祖父是個植物學家，由於信仰的緣故，在法國遭到逼迫，舉家逃到瑞士的日內瓦。他的父親哈斯•索蘇爾是地質學家，不僅是最早登上阿爾卑斯山的探險隊員之一，而且紀錄沿途的地質、地理特徵。索蘇爾沒有唸中、小學，完全是在家受教育，造成他是歷史上結合植物、化學與地理學的第一人。
他長期擔任父親實驗與旅行的助手。1793年，他獨自前往英國，並且沿途找零工，以維持一路學習與探險的費用。1796年，他回到瑞士，同年結婚，並且決定一生以科學探索為職業，他開始在英國皇家科學會發表研究。1802年，他成為日內瓦學院礦物與地質學系教授。
他最著名的研究就是分析氮、鉀、磷、鈣、錳、鎂、矽等項目，發現礦物中的化學成分，多於植物體中的化學成分，因此他提出植物有選擇性吸收營養份的能力，索蘇爾將這些元素稱為「必要營養份」。
他也發現生長不同地區的相同品種植物，植物營養份的比例、多寡，會受到土壤所含營養多寡有關，進而影響植物的生長狀況。原來，地球上的生物都受到這個循環的影響，適量在土壤中增添這些必要的營養份，就可以幫助植物生長。何等的有趣，人類真的可以幫助大地與植物。
五、火蟻與灌溉
2004年2月，火蟻（Solenopsis
invicta）叮咬人的消息傳出後，這種外來入侵的生物，似乎急速地自桃園地區擴散出去，使台灣許多地方都出現火蟻蹤跡與蟻丘的報導。如火迅速地散佈，使火蟻成為繼布袋蓮、福壽螺、琵琶魚之後，另一引起廣泛注意的入侵種，而且令人怵目驚心的是，這新來的訪客不只會咬人，在國外還有多人被咬死的記錄。原來這種昆蟲，早在六十年前就已入侵美國，而後進入澳洲，甚至分佈南美洲各國。只要適合牠生存，就是牠的領域，顯然完全不尊重人類在政治上所訂下的疆界。
火蟻原產在南美洲的巴西、阿根廷、巴拉圭等地，長度約0.2～0.6公分，體色紅棕，長相與一般螞蟻相似，是世界約一萬種螞蟻中的一種，若不咬人實在不易引人注意。火蟻咬人與一般螞蟻不同，一般螞蟻不會連續咬人，火蟻可以連續咬，一個火蟻的蟻穴約有數十萬隻螞蟻，一起積極攻擊人，是非常危險的事。火蟻是雜食類，也攻擊巢穴附近家畜、昆蟲；因此，火蟻優勢的地方，其他生物會大大的減少。火蟻也吃植物的種子，吸取花苞的花蜜，也會造成農作的減產。
在一般人的印象中，螞蟻是被人踩在腳下，也不會讓人有感覺的生物，但是火蟻不同，牠們會咬，警告人不可以隨便走進牠們的地盤，尤其在下大雨的時候，不耐潮濕的火蟻可能會成群遷移，搬到住宅的附近。淹水時，牠們躲在穴裡，淹水後，牠們成群出來覓食，這是人、畜、農作最易被攻擊的時候。
應該不會有人把這種難惹的螞蟻引進自己的地方。造物者在大自然的法則裡，留下一些屏障，如濃密的亞瑪遜森林，潮濕的氣候，使這種怕樹蔭、怕潮濕的螞蟻，在原產地不易四處繁殖，使這麼具有攻擊性的螞蟻，只侷限在少數的地區，與其他的螞蟻共組穩定的生態系統。
但是，近代隨著人類大量砍伐亞瑪遜叢林，留下大片乏人管理的荒廢地，陽光更多直射地面，增加土地表面的溫度，等於提供了火蟻大量繁殖的溫床。隨著南美洲木材或作物的外銷，突破了大自然的屏障。火蟻在外地，沒有天敵，遇到理想的氣候，若再加上當地人也砍伐森林，焚燒草原與大片廢耕地，就另拓家園、有大量繁殖的機會。
人類濫砍南美洲大量的森林，並不是什麼新聞，不過那麼遙遠的事情，很難令人感受到破壞森林所造成的影響。火蟻的前來，正好讓人有一點切身的感受，地球任何一個角落的破壞，全球的人類遲早都得一起分擔。
火蟻的入侵，給人另一個提醒，讓土地荒廢並不是使土地重歸自然的最佳方式，因為火蟻選擇的正是廢耕地與草地，火蟻所築凸出地面約20公分高的蟻穴，顯示牠們期望得到乾燥土地與更多的日曬，這是否提醒人該讓荒廢地仍保有適度的水份與翻耕，甚至經營成濕地，或重植樹林，是預防火蟻入侵的土地管理方式。當人類要把所有可用的水資源，都為自己生活或為工業生產使用，無意中使土地淪為火蟻的新興領域。
因此，給大地留些樹木，給大地留些水份灌溉吧。
資料來源：
1. Gotelli, N.J., and A.E.
Arnett 2000. Biogeographic
effects of red fire ant
invasion Ecological Letters.
Vol.3, p.257-261.
2. MacDonald, G.M., 2003.
Biogeography. John Wiley &
Sons, Inc. U.S.A.
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