Никъде няма вода!
Водата с право може да се нарече източник на целия живот на земята. Растения, животни, риби и птици, и разбира се, царят на природата – човекът – никой не може да живее без вода. Някои жители на планетата Земя се нуждаят от доста от него, други просто не могат да живеят дори час без него. Човек не принадлежи към водните обитатели и консумира вода само вътре, за да осигури нормален живот и я използва за хигиена и удоволствие. Но също така е пряко свързан с водния елемент. 60% от човешкото тяло е вода. Така мастната тъкан поема 20% от масата вода, костите се нуждаят от 25%, други 70% отиват в черния дроб, скелетните мускули изискват 75% за себе си, кръвта се нуждае от 80% вода, а мозъкът се нуждае от 85%.
Живите организми живеят в постоянно променяща се среда и за нормалното им функциониране важен компонент е постоянството на вътрешната среда на самия организъм. Тази среда се поддържа от кръвна плазма, тъканна течност и лимфа. И повечето от тях се състоят от вода, протеини и минерални соли. Въпреки факта, че водата и минералните соли не са хранителни вещества и енергийни източници, метаболитните процеси са невъзможни при липса на вода. Водата е отличен разтворител. Редокс процеси и други обменни реакции протичат в течна среда. Водата транспортира някои газове, премествайки ги както в разтворено състояние, така и под формата на соли. Като съдържание на храносмилателни сокове, водата помага за отстраняването на метаболитните продукти от тялото, сред които има токсични вещества. Водата участва в терморегулацията.
Значението на водата за хората
Колко хора могат да живеят без питейна вода? Експертите казват, че не повече от 7-10 дни. Този период е много по-малък от същите експерти, които определят на човек, останал без храна. Така че водата е по-важна!
Водата напуска човешкото тяло през бъбреците заедно с урината. Така се губят около 1700 мл. Човек губи около 500 мл през кожата. Издишвайки през белите дробове, човек губи още 300 мл вода.
Воден баланс
Съотношението между приема на вода и нейното извеждане от тялото е водният баланс. Водният баланс е много важен за нормалното функциониране на всички системи на тялото. В случаите, когато количеството изпита вода е по-малко от отделяното от човек, съществува риск от развитие на различни нарушения. В крайна сметка водата е част от тъканите, тъй като в тялото присъства физиологичен разтвор, той е негов структурен компонент и осигурява връзка между водния метаболизъм и минералните вещества.
Стойността на минералите за човешкото тяло
Минералите са неразделна част от скелета. Те се намират в структурата на протеини, хормони и ензими. Общото количество на всички минерали в човешкото тяло е около 4-5% от масата. Повечето от минералите влизат в тялото с храна и вода. Съдържанието на минерали в храната и водата обаче не винаги е достатъчно за нормалното функциониране на организма. Почти всички хора подправят храната си с готварска сол, която изисква около 10-12 грама на ден. Ако има хронична липса на минерали в организма, тогава човек може да се разболее сериозно.
Правилното функциониране на централната нервна система, сърцето и други вътрешни органи се осъществява само при определено съдържание на минерални йони. Благодарение на тях се поддържа постоянството на осмотичното налягане, реакцията на кръвта и тъканната течност. Йоните на минералните вещества участват в процесите на секреция, абсорбция, екскреция и други процеси.
Освен това
В живите организми има много вода. В повечето случаи той съставлява повече от половината от масата на живия организъм, а понякога делът му в тялото е 95-99%. Всичко това се дължи на изключително важната роля на водата за живота на живите организми. И тази стойност се дължи на специалните свойства на водата, които тя дължи на своята структура.
Водната молекула се състои от два водородни атома и един кислороден атом. Тези атоми образуват полярните полюси на молекулата (положителният полюс е водородните атоми, а отрицателният полюс е кислородният атом). Наличието на полюси прави възможно образуването на водородни връзки, които позволяват на водните молекули да образуват различни комплекси помежду си и с други вещества. Такива комплекси от молекули значително повишават точките на кипене и топене на водата (в сравнение с подобни молекули) и увеличават нейния топлинен капацитет. Те също така правят водата много добър разтворител и благоприятна среда за протичане на редица реакции.
Най-важните свойства на водата за живите организми са следните:
1. Водата е отличен разтворител за полярни вещества и неполярни вещества със заредени места.
2. Водата е способна да образува агрегатни групи от молекули между собствените си молекули и с молекули на други вещества. Това значително увеличава силата на повърхностно напрежение, което позволява на водата да се издига през почвените капиляри и съдовете на растенията.
3. Поради наличието на водородни връзки между водните молекули, нейното изпаряване изисква голямо количество енергия, а в резултат на замръзването й се отделя топлина. Следователно наличието на вода на нашата планета в три агрегатни състояния значително омекотява нейния климат. Освен това много организми използват изпаряването на водата при високи температури, за да охладят тялото си.
4. Водата достига най-голямата си плътност при 4°C. Ледът има по-ниска плътност от водата. Поради това през зимата той се поставя на повърхността на водните тела и предпазва организмите, които живеят в тях, от хипотермия. Молекулите на органични или неорганични вещества, които са полярни или имат заредени места, лесно взаимодействат с молекулите на водата и съответно лесно се разтварят в нея. Такива вещества се наричат хидрофилни. Ако молекулите на органични или неорганични вещества не са полярни и нямат заредени места, тогава те практически не взаимодействат с водните молекули и съответно не се разтварят в нея. Такива вещества се наричат хидрофобни.
Тъй като водата в течно състояние все още няма твърда вътрешна структура, топлинното движение на молекулите води до постоянно смесване на молекулите на водния разтвор. Това явление се нарича дифузия. Поради дифузията концентрациите на разтворените вещества в различни части на разтвора се подравняват.
Наличието на биологични мембрани в живите организми води до появата на явлението осмоза. Поради факта, че биологичните мембрани са полупропускливи, големи органични молекули не могат да преминат през тях, но водните молекули могат. В случай, че концентрацията на големи молекули от различните страни на мембраната е различна, водните молекули започват да се движат интензивно към страната, където концентрацията на разтворените вещества е по-висока. В резултат на това от едната страна на мембраната има излишък от вещества, което може да се наблюдава под формата на осмотично налягане.
Осмотичното налягане е много важно за живите организми. Благодарение на него възниква тургор (еластичност на растителните тъкани) и се осъществява клетъчен транспорт.
Водата е физиологично необходима за цитоплазмата на всяка клетка, следователно е такава ограничаващ факторкакто за земните организми, така и за живеещите във вода, ако в последния случай количеството му подлежи на резки промени (приливи и отливи) или се губи от тялото в много солена вода чрез осмоза.
В земно-въздушна среда този абиотичен фактор се характеризира с количеството на валежите, влажността, свойствата на изсушаване на въздуха и наличната площ от водни запаси.
Количеството на валежитезависи от физико-географските условия и е неравномерно разпределен по земното кълбо. За организмите най-важният ограничаващ фактор е разпределението на валежите по сезони. В умерените ширини, дори при достатъчно количество общи годишни валежи, тяхното неравномерно разпределение може да доведе до смъртта на растенията от суша или, обратно, от преовлажняване. В тропическата зона организмите трябва да преживеят влажни и сухи сезони, които регулират сезонната им активност при температура, която е почти постоянна през цялата година.
Влажност на въздухаОбикновено се измерва по отношение на относителната влажност (процентът на действителното налягане на водните пари към налягането на наситените пари при същата температура). Количеството на влажността влияе върху температурните ефекти: понижаването на влажността под определена граница при дадена температура води до ефект на изсушаване на въздуха.
Изсушаващият ефект на въздуха е най-важен за растенията. По-голямата част от растенията абсорбират вода от почвата чрез кореновата система. Сухата почва затруднява усвояването. Растенията се адаптират към изсушаването на почвата чрез увеличаване на всмукателната мощност и активната повърхност на кореновата система.
Водата се изразходва за фотосинтеза, около 0,5% от водата се абсорбира от клетките, а 97 - 99% от нея се изразходва за транспирация - изпаряване на водата през листата. При достатъчно вода и хранителни вещества растежът на растенията е пропорционален на транспирацията. Основната форма на адаптация на растенията към изсушаване на почвата не е намаляването на транспирацията, а спирането на растежа през периода на засушаване.
В зависимост от начините, по които растенията се адаптират към влажността, има няколко екологични групи, например: хигрофити- сухоземни растения, живеещи в много влажни почви и в условия на висока влажност (ориз), мезофити- растения, които могат да понасят лека суша (дървесни растения от различни климатични зони, тревисти растения от дъбови гори и др.), ксерофити- растения от сухи степи и пустини. Ксерофитите от своя страна се делят на сукуленти- растения, способни да натрупват влага в месести листа и стъбла (алое, кактуси), и склерофити- растения с висока смукателна способност на кореновата система и способност за намаляване на транспирацията поради тесни малки листа.
Сред сукулентите има явление конвергенция- растенията, принадлежащи към различни видове, имат почти една и съща форма: африканският мраз и кактусът имат сферична форма, осигуряваща минимална повърхност на изпаряване.
Сред животните, по отношение на водата, те разграничават своите екологични групи: хигрофили(влаголюбиви), мезофили- междинна група и ксерофили(сухолюбиви). Начините за регулиране на водния баланс при животните се разделят на поведенчески, морфологични и физиологични.
ДА СЕ поведенчески начинивключват миграция към по-влажни места, периодични посещения на водопой, преминаване към нощен начин на живот и др. морфологични начини на адаптация- устройства, които задържат вода в тялото: черупки на сухоземни охлюви, рогови обвивки при влечугите и др. физиологични адаптацииосигуряват образование метаболитна вода, което е резултат от метаболизма и позволява на тялото да се справя без пиене на вода. Последният метод на адаптация се използва от такива животни като камили, овце, кучета, които издържат на значителни загуби на вода (камили - до 27%). Човек умира вече с 10% загуба на вода. Пойкилотермните животни понасят по-добре загубата на вода, тъй като не им се налага да използват вода за охлаждане на тялото, както правят хомеотермичните животни.
Съставът на всеки жив организъм, в допълнение към различни соли и органични вещества, задължително включва вода. Това е среда, в която се диспергират най-важните високомолекулни съединения, които образуват колоидни разтвори и протичат повечето от обменните реакции. Самата вода участва в метаболизма, влизайки като необходим компонент в много реакции на синтез. Като пример може да се посочи поне хидролитичното разцепване на сложни въглехидрати, мазнини и протеини, което изисква участието на вода.
Водата е основният компонент на всеки жив организъм по отношение на количеството (Таблица 1.2).
Високото съдържание на вода показва, че тя играе важна роля в живота на организма. Водата е част от протеиновите колоиди и участва пряко в изграждането на структурите на живите клетки и тъкани. Кръвта, лимфата, цереброспиналната течност във високоорганизираните организми, растителните сокове се състоят главно от вода в свободно състояние. В тъканите на животните и растенията водата е в свързано състояние - не изтича при разрязване на органа. Изпаряването на водата от повърхността на животински или растителни организми регулира тяхната температура, когато температурата на външната среда се колебае.
Водата причинява подуване на колоидите, свързва се с протеини и други органични съединения, както и с йони, които са част от клетките и тъканите. Заедно с въглеродния диоксид водата в процеса на фотосинтеза участва в образуването на органични вещества и по този начин служи като материал за създаването на жива материя на Земята.
Висшите животни са много чувствителни към загубата на вода. Ако в процеса на гладуване животинският организъм може да издържи почти пълна загуба на мастни вещества, до 50% от всички протеинови вещества, тогава загубата на повече от 10% вода причинява тежки патологични промени, а загубата на 15-20 % вода води до смърт.
Животните, лишени от вода, бързо умират. Например, ако едно куче може да живее без храна до 100 дни, то без вода - по-малко от 10. Човек може да живее без храна повече от месец, без вода - само няколко дни. Общата потребност на човека от вода (включително вода в състава на храната), в зависимост от климатичните условия, е 3-6 литра на ден.
Също толкова важно е значението на водата в живота на растенията. Съдържанието на вода влияе върху посоката на действие на ензимите, интензивността на транспирация, фотосинтезата, дишането, процесите на растеж и др. Количеството вода в растението определя
Таблица 1.2 Съдържание на вода в различни организми, техните органи и тъкани
скоростта на определени биологични процеси. По този начин, интензивността на дишане на зърнените култури е в пряка зависимост от съдържанието на влага в семената. Опитът показва, че в началото повишаването на влажността увеличава интензивността на дихателния процес с относително малко количество. След това, започвайки от около 14%, увеличение на влажността с 1% увеличава скоростта на дишане със 150%, а последващо увеличение на влажността увеличава скоростта на дишане с няколкостотин процента. С други думи, колкото по-високо е съдържанието на вода в зърното, толкова по-интензивен е процесът на дишане.
Интензивността на метаболитния процес при висшите организми зависи от възрастта на организма: колкото по-млад е организмът, толкова повече вода съдържа и толкова по-интензивен е неговият метаболизъм. Например, човешки ембрион до втория месец на развитие съдържа 97% вода, новородено дете - 74%, тялото на възрастен човек съдържа 63-68% вода. Същата закономерност се проявява и по отношение на отделните тъкани и органи на животинския организъм; тези органи, които функционират най-интензивно, са особено богати на вода. Така сърцето на висшите животни съдържа 79% вода, а скелетът - само 20-40%.
Най-важното вещество
Вода- едно от най-разпространените вещества на Земята. Водата заема по-голямата част от повърхността на нашата планета.
Водата се среща естествено в три щата: течен, твърд (лед и сняг), газообразен (водна пара).
Водата се превръща в лед при 0 градуса.
Във въздуха постоянно присъства водна пара. Но не може да се види, защото е прозрачен, безцветен газ. Той попада във въздуха поради факта, че водата постоянно се изпарява от повърхността на резервоарите и почвата.
Водата е от голямо значение за живите организми. Той е част от живите организми. Всеки организъм постоянно консумира вода и трябва да я попълва. Следователно водата е от съществено значение за всички растения и животни. Човек се нуждае от повече от 2 литра вода на ден.
Практическа работа "Изследване на свойствата на водата"
Целта на работата: да се определят свойствата на водата.
Помислете за оборудване, подготвено за практическа работа. Посочете имената на обектите със стрелки.
Опит 1. Потопете стъклена пръчка в чаша с вода. Тя вижда ли се? За какво свойство на водата става дума?
Заключение: Водата е бистра
Опит 2. Сравнете цвета на водата с цвета на ивиците, показани на тази страница. Какво виждаш? Какво пише? 
Заключение: Водата е безцветна
Опит 3. Помирише чистата вода. Какво свойство на водата може да се установи по този начин?
Заключение: Водата няма мирис
Опит 4. Потопете колба с епруветка, пълна с оцветена вода в гореща вода. Какво гледате? Какво показва това? 
Заключение: При нагряване водата се разширява.
Опит 5. Поставете същата колба върху лед. Какво гледате? Какво показва това? 
Заключение: Докато водата се охлажда, тя се свива.
Общо заключение: водата е прозрачна, безцветна, без мирис, разширява се при нагряване, свива се при охлаждане.
