Animale

Caprele şi majoritatea altor animale îşi produc singure vitamina C

Majoritatea speciilor de animale şi plante îşi sintetizează singure vitamina C. Prin urmare, nu este o vitamină pentru ele. Sinteza este obţinută printr-o secvenţă de paşi, bazaţi pe enzime, care convertesc glucoza în acid ascorbic. Acest lucru are loc fie în rinichi, la reptile şi pasări, sau în ficat, la mamifere şi păsări ciripitoare (Passeriformes). Ultima enzimă din proces, l-gulonolactonă oxidază, nu poate fi fabricată de organismele umane deoarece gena care aparţine enzimei nu funcţionează. Pierderea unei enzime care este importantă pentru producerea acidului ascorbic a avut loc frecvent pe scara evoluţiei şi a afectat majoritatea peştilor, multe păsări, unii lilieci, porcuşorii de Guineea şi majoritatea primatelor, incluzând oamenii. Mutaţiile nu sunt încă letale, deoarce acidul ascorbic se regăseşte din abundenţă în sursele alimentare (se poate spune că multe dintre aceste specii se hrănesc, sau se hrăneau, în principal cu fructe).

De exemplu, o capră adultă produce mai mult de 13000 mg de vitamina C pe zi într-o stare normală şi până la 100000 mg pe zi într-o stare de stres, traumă sau boală.

S-a demonstrat că traumele sau rănile consumă o cantitate mare de vitamina C la animale, incluzând oamenii.

Abia în anii 1920 s-a realizat că şi unele bucăţi de carne sunt, de asemenea, o sursă de vitamina C. Muşchiul şi grăsimea, care reprezintă baza alimentaţiei occidentale moderne, sunt surse proaste. Ca şi în cazul fructelor şi legumelor, gătitul micşorează cantitatea de vitamina C conţinută.

Următorul tabel arată abundenţa relativă a vitaminei C în diferite alimente de origine animală, cantitatea fiind exprimată în mg la 100 grame de aliment:

Aliment	Cantitate
Ficat de viţel (crud)	36
Ficat de vită (crud)	31
Scoici (crude)	30
Cod roe (prăjit)	26
Ficat de porc (crud)	23
Creier de miel (fiert)	17
Ficat de pasăre (prăjit)	13
Ficat de miel (prăjit)	12
Inimă de miel (friptă)	11
Aliment		Cantitate
Limbă de miel (înăbuşită)		6
Lapte uman (proaspăt)		4
Lapte de capră (proaspăt)		2
Lapte de vacă (proaspăt)		2
Friptură de vită (friptă)		0
Ou de găină (crud)		0
Bacon de porc (prăjit)		0
Cotlet de viţel/vită (prăjit)		0
Pulpă de pui (friptă)		0

Plante

Resurse

Plante

Fructele de măceş sunt o sursă foarte bogată în vitamina C

Fructele citrice (lămâie verde, lămâie, portocală, grepfrut), tomatele şi cartofii sunt surse comune şi foarte bune de vitamina C. Alte alimente care sunt bune surse de vitamina C includ papaya, broccoli, varză de Bruxelles, coacăze, căpşuni, conopidă, spanac, pepene galben şi kiwi. De asemenea, merişoarele şi ardeii iuţi sunt surse bogate în vitamina C.

Cantitatea de vitamina C din alimente provenite din plante depind de:

• varietatea exactă a plantei,
• condiţiile solului
• climatul în care s-a dezvoltat,
• perioada de timp dintre recoltare şi consumare,
• condiţiile de păstrare,
• metoda de preparare. Gătitul în general, se presupune, distruge vitamina C - vedeţi secţiunea despre Prepararea alimentelor.

Următorul tabel arată abundenţa relativă a vitaminei C în plante crude. Cantitatea este exprimată în mg la 100 grame de fruct sau legumă:

Descoperire şi istorie

Vitamina C

Vitamina C este un nutrient esenţial vieţii, solubil în apă, implicat în producţia de glucocorticosteroizi şi de anumiţi neurotransmiţători (substanţe care permit transmisia influxului nervos), în metabolismul glucozei, al colagenului, al acidului folic şi al anumitor aminoacizi, în neutralizarea radicalilor liberi şi a nitrozaminelor, în reacţii imunologice, care facilitează absorbţia fierului la nivelul tubului digestiv.

Descoperire şi istorie

Nevoia de a include plante proaspete sau carne crudă în alimentaţie pentru a preveni bolile a fost cunoscută încă din antichitate. Popoarele native care trăiau în zonele marginale au adăugat aceasta în ştiinţa medicinei lor. De exemplu, infuzia de ace de molid era utilizată în zonele temperate, sau de frunze ale copacilor rezistenţi la secetă din zonele deşertice. În 1536, exploratorul francez Jacques Cartier, studiind fluviul Sf. Laurenţiu, a folosit cunoştinţele localnicilor pentru a salva vieţile echipajului său, care murea de scorbut. A fiert ace de tuia pentru a face ceai, care, s-a dovedit mai târziu, conţinea 50 mg de vitamina C la 100 grame.

De-a lungul istoriei, beneficiile plantelor folosite ca aliment pentru supravieţuirea din asedii şi voiaje lungi a fost recomandată de multe autorităţi luminate. John Woodall, primul chirurg numit al Companiei Britanice Indiile de Est, recomanda folosirea de suc de lămâie ca aliment ce previne şi vindecă scorbutul în cartea sa "The Surgeon's Mate" din 1617. Scriitorul olandez Johann Bachstrom din Leyden, în 1734, a opinat că "scorbutul este datorat doar unei abstinenţe totale de la alimente vegetale proaspete şi legume; care este şi cauza primară a acestei boli."

Fructele citrice au fost una dintre primele surse de vitamina C disponibile pentru chirurgii navelor maritime.

Prima încercare de a crea o bază ştiinţifică pentru cauza scorbutlui a fost făcută de un chirurg al unei nave a Marinei Regale Britanice, James Lind. În timp ce se afla pe mare în mai 1747, Lind a aprovizionat câţiva membri ai echipajului cu două portocale şi o lămâie pe zi, în adiţie faţă de raţia zilnică, în timp ce ceilalţi au continuat cu cidru, oţet sau apă de mare, pe lângă raţiile lor normale. În istoria ştiinţei, acesta este considerat a fi primul experiment controlat, când s-au comparat rezultatele a două populaţii cu un factor aplicat doar uneia, restul fiind identici. Rezultatele arătau fără îndoială că fructele citrice preveneau boala. Lind şi-a transcris munca sa în cuvinte, iar în 1753, a publicat-o în Tratat asupra Scorbutului.

Abia în 1795 Marina Britanică au adoptat lămâile sau lămâile verzi ca elemente standard pe mare. Căpitanul James Cook demonstrase şi dovedise principiul avantajelor alimentelor proaspete şi conservate, precum varza acră, prin călătoria sa şi a echipajului său până în Hawaii şi mai departe fără ca să piardă nici un om din cauza scorbutului. Pentru aceasta, i-a fost prezentată o medalie de către Amiralitatea Britanică. Deci Marina era la curent cu acest principiu. Costul aprovizionării navelor cu fructe proaspete era probabil factorul care cauzase întârzierea punerii în aplicare. Luxurile şi proviziile nestandard care nu erau furnizate de Amiralitate erau procurate de către căpitani.

Numele de "antiscorbutic" era folosit în secolele XVIII şi XIX ca termen general pentru acele alimente care preveneau scorbutul, deşi nu se înţelegea motivul pentru care se întâmpla aşa. Acestea includeau lămâile, lămâile verzi şi portocalele.

În 1907, Axel Holst şi Theodor Frølich, doi biochimişti norvegieni, care studiau beriberi contractată la bordul navelor din Flota de Pescuit Norvegiană, au vrut ca un mic mamifer de teste să înlocuiască porumbeii pe care îi folosiseră. Au hrănit porcuşori de guinea cu hrana de test, care produsese beriberi la porumbei, şi au fost surprinşi când a apărut, în loc, scorbutul. Până atunci, scorbtul nu fusese observat la nici un alt organism în afară de oameni, fiind considerat o boală exclusiv umană.

La începutul secolului XX, omul de ştiinţă polonezo-american Casimir Funk a condus cercetările în ceea ce priveşte bolile de deficienţă, iar în 1912 Funk a dezvoltat conceptul de vitamine, ca elemente componente ale hranei esenţiale sănătăţii. Apoi, din 1928 până în 1933, echipa de cercetători maghiară compusă din Joseph L. Svirbely şi Albert Szent-Györgyi şi, independent, americanul Charles Glen King, au izolat pentru prima dată vitamina C şi au arătat că este acid ascorbic.

În 1928, antropologul arctic Vilhjalmur Stefansson a încercat să demonstreze teoria sa precum că eschimoşii (inuiţi) sunt capabili să evite scorbutul fără aproape nici o plantă în dieta lor. Acest lucru a fost mereu o întrebare, pentru că boala i-a lovit pe exploratorii arctici europeni care supravieţuiau cu aceleaşi diete bogate în carne. Stefansson a presupus că popoarele native din Arctica îşi preluau necesarul de vitamina C din carnea crudă sau gătită foarte puţin. Începând din februarie 1928, timp de un an, el şi un coleg de-al său au trăit având ca hrană doar carne crudă, sub supraveghere medicală la Spitalul Bellevue din New York; au rămas sănătoşi.

În 1933-1934, chimiştii britanici Sir Walter Norman Haworth şi Sir Edmund Hirst şi, independent, polonezul Tadeus Reichstein, au reuşit să sintetizeze vitamina, fiind prima creată articifial. Acest lucru a făcut posibilă producerea industrială şi, în acelaşi timp, ieftină a vitaminei C. Haworth a primit în anul 1937 Premiul Nobel pentru Chimie pentru munca depusă de el. Forma sintetică a vitaminei este identică cu cea naturală.

În 1959, americanul J.J. Burns a arătat că motivul pentru care unele mamifere sunt susceptibile scorbutului este imposibilitatea ficatului lor de a produce o enzimă activă, numită L-gulonolactonă oxidază, care este ultima din cele patru enzime care intervin la sintetizarea acidului ascorbic.

Biochimistul american Irwin Stone a fost primul care a exploatat vitamina C pentru proprietăţile ei de conservare şi a obţinut patente pentru aceasta. A dezvoltat teoria conform căreia vitamina C este un nutrient esenţial deficitar la oameni, ca rezultat al unei erori genetice, ceea ce a afectat întreaga rasă umană.

Mişcări neciclice

În unele părţi ale circuitului natural, apa antrenează anumite substanţe care însă nu iau parte la întreg ciclul.

Precipitaţiile care ajung pe suprafaţa solului conţin anumite sustanţe gazoase sau solide dizolvate. Apa care se infiltrează şi trece prin zona nesaturată în apă a solului, antrenează bioxidul de carbon din aerul care există între particulele solide ale solului şi astfel îşi sporeşte aciditatea. Această apă acidă intră în contact cu particulele de sol sau cu roca mamă şi dizolvă anumite substanţe minerale. Dacă solul are condiţii bune de drenaj, apa subterană poate conţine o cantitate importantă de substanţe solide dizolvate, care în cele din urmă ajung în mare.

În unele regiuni ale uscatului, sistemul de scurgere se termină într-o mare interioară sau într-o depresiune, în loc de a fi legate de oceanul planetar. Asemenea regiuni se numesc zone sau bazine endoreice. În asemenea cazuri, nivelul mării interioare va menţine echilibrul hidrologic, astfel încât afluxul de apă din scurgerea de pe uscat şi din precipitaţii pe suprafaţa mării interioare să fie egal cu pierderile prin evaporaţie.

Deoarece apa evaporată nu conţine materiale solide dizolvate, conţinutul în săruri al mărilor interioare şi cel al oceanului planetar creşte în mod continuu.

Aflorimente de sare

Exisă situaţii în care apa subterană are o mişcare ascendentă, prin capilaritate. În asemenea cazuri, ea va antrena şi diferitele săruri dizolvate. Odată ajunsă la suprafaţa solului, apa se va evapora, dar sărurile aduse de apă se vor depune la suprafaţa solului ducând progresiv la o acumulare de săruri. Terenurile pe care se produc asemenea acumulări de sare se numesc terenuri sărăturate sau sărături. ^[8]

Modificarea ciclului apei

Circuitul natural al apei este afectat de anumite procese geologice. El nu a fost identic cu cel din diferite ere geologice. Modificările geologice ale circuitului apei se produc relativ lent.

Acţiuni antropogene de diferite genuri, cum ar fi emisia de gaze în atmosferă, despăduririle, extragerile de apă din cursuri de apă sau strate subterane şi altele pot însă influenţa circuitul apei atât la scară locală cât şi la scară planetară. Disciplina care se ocupă cu studiul influenţei activităţilor umane asupra ciclului natural al apei şi a măsurilor necesare pentru a nu produce o desechilibrare a acestui ciclu se numeşte gospodărirea apelor.

Durate de înmagazinare

Durata de înmagazinare reprezintă timpul mediu pe care o moleculă de apă îl petrece într-un anumit rezervor din cadrul circuitului din momentul în care intră în rezervorul respectiv până când îl părăseşte. Timpul efectiv de înmagazinare al moleculelor de apă variază însă în limite foarte largi, unele molecule petrec în rezervor un timp mult mai scurt şi altele un timp considerabil mai mare. Durata de înmagazinare se numeşte uneori şi durată de staţionare sau timp de staţionare; acest termen poate însă da naştere la confuzii, deoarece în niciunul din rezervoare moleculele nu sunt în stare staţionară, ci se află în continuă mişcare, luând parte la diferite procese dinamice în cadrul fiecărui rezervor.

Durata medie de înmagazinare a apei în diferite rezervoare [7]
Rezervor	Durată medie de înmagazinare a apei
Oceane	3.200 ani
Gheţari	20 – 100 ani
Strat sezonier de zăpadă	2 – 6 luni
Umiditate în sol	1 – 2 luni
Apă subterană de mică adâncime	100 – 200 ani
Apă subterană de mare adâncime	10.000 ani
Lacuri	50 – 100 ani
Râuri	2 – 6 luni
Atmosferă	8 zile

În tabelul alăturat sunt prezentate duratele de înmagazinare ale apei în diferite rezervoare din cadrul circuitului natural. Se poate constata că aceste durate variază în foarte mare măsură de la un rezervor la altul. De exemplu, umiditatea de la suprafaţa solului se menţine în sol relativ scurt timp, în medie aproximativ 1 – 2 luni, deoarece apa este răspândită într-un strat subţire şi migrează uşor fie spre atmosferă prin evaporaţie şi transpiraţie, fie se scurge spre râuri sau strate de adâncime. Apa de foarte mare adâncime se mişcă însă mult mai încet, putând fi înmagazinată pe durate de peste 10.000 ani. Apa subterană de vechime deosebit de mare se numeşte apă fosilă. Din cauza modificărilor care au loc în scoarţa pamântească şi a celor climatice, este posibil ca pe perioade atât de îndelungate să se producă schimbări ale condiţiilor de curgere, care ar putea împiedica reîmprospătarea unor rezerve subterane sau, invers, să ducă la apariţia unor rezervoare subterane care nu existau înainte. În atmosferă apa care intră prin evaporaţie este înmagazinată pe perioade scurte, de ordinul câtorva zile, înainte de a se reîntoarce pe suprafaţa solului sau a oceanelor sub formă de precipitaţii.

În hidrologie durata de înmagazinare se poate estima prin două metode:

Metoda bazată pe conservarea masei porneşte de la ipoteza constanţei cantităţii de apă a fiecărui rezervor. Conform acestei metode, durata de înmagazinare rezultă din împărţirea volumului rezervorului prin debitul de apă care alimentează sau care este evacuat din rezervor, aceste debite trebuind să fie egale între ele pentru a respecta principiul conservării masei. În principiu, această durată ar reprezenta timpul care ar fi necesar pentru umplerea rezervorului, dacă acesta ar fi gol şi nu s-ar evacua nicio cantitate de apă din el, sau timpul în care el s-ar goli în întregime dacă ar dispărea complet afluxurile de apă.

Metoda bazată pe măsurarea vitezelor de mişcare a apei care este aplicabilă în special pentru apele subterane, cu durate de înmagazinare foarte mari. Aceste viteze se pot măsura în prezent utilizându-se izotopi radioactivi.

Cicluri biogeochimice

Marea Aral văzută din spaţiu, August 1985. Din cauza unui dezechilibru cauzat de reducerea debitelor afluente, evaporaţia a depăşit afluxurile, nivelul apei a scăzut, iar concentraţia în sare a crescut excesiv.

Circuitul natural este un ciclu biogeochimic deoarece în cadrul acestui circuit apar procese fizice, chimice şi biologice. Alte cicluri care apar în natură şi sunt, cel puţin în parte, legate de ciclul apei sunt ciclul carbonului şi ciclul azotului. Există însă şi cicluri naturale pentru alte elemente chimice.

În cursul deplasării apei prin circuitul hidrologic, ea transportă şi diferite materiale solide precum şi gaze dizolvate. Unii compuşi ai carbonulului şi azotului, elemente importante pentru organismele vii, sunt volatili şi solubili, şi de aceea se pot deplasa prin atmosferă şi astfel crea cicluri complete, asemănătoare cu cel al apei.