Вода в жизни человека. Биологическое и экологическое значение воды

В университете на третьем курсе у нас была научная дисциплина - химия воды . Из всех студентов мне этот предмет давался лучше всего, ведь меня еще со школьных уроков химии интересовали удивительные свойства воды. Это и правда уникальное вещество, которое необходимо для жизни всех живых организмов.

Что такое вода

Вода - это соединение водорода с кислородом . В молекуле воды два атома водорода соединяются ковалентной связью с атомом кислорода. В обычных условиях вода - это прозрачная жидкость , которая не имеет вкуса и запаха . Вода - одно из самых распространенных веществ на нашей планете , именно поэтому Земля изобилует различными формами жизни. Так как вода - это хороший растворитель , почти все процессы в организмах проходят с ее помощью. Недаром ученые в первую очередь ищут воду на далеких планетах, ведь если на планете есть "жидкая вода", значит должна существовать и жизнь.

Вода имеет несколько химических названий:

гидроксид водорода;
монооксид дигидрогена;
дигидромонооксид;
оксид водорода.

Роль воды в жизни живых организмов

Вода - основа всей жизни . Как универсальный растворитель, она выполняет все процессы в организме, связанные с транспортировкой и усвоением веществ . Соли, которые растворяются в воде, питают всех живых существ на планете. Также вода уникальна тем, что может одновременно находится в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Плотность льда намного больше плотности воды, поэтому сначала замерзает верхний шар, который препятствует замерзанию всей воды. Именно эта особенность уберегает все живые организмы, что живут в воде. Организм животных состоит из воды больше чем на 50%, растения больше чем на 90%. В организмах животных вода регулирует температуру тела , помогает уберечь организм от высоких температур, помогает усваивать полезные вещества и преобразовывать пищу в энергию, выводит токсины и отходы с организма.

Также вода поддерживает стабильную температуру на планете. Именно благодаря круговороту воды в природе, возможно поддержание большого количества видов на Земле. Поэтому человечеству нужно понять, что богатство - это не ценные металлы, нефть или бумага, главное богатство - вода.

Вода - источник жизни на Земле, великая природная ценность, покрывающая 71% поверхности нашей планеты, самое распространенное химическое соединение и необходимая основа для существования всего живого на планете. Высокое содержание в растениях (до 90%) и в теле человека (около 70%) лишь подтверждает важность этого компонента, не имеющего вкуса, запаха и цвета.

Вода - это жизнь!

Роль воды в жизни человека неоценима: она используется для питья, пищи, умывания, различных хозяйственных и промышленных нужд. Вода - это жизнь!

Роль воды в жизни человека можно определить по занимаемой ею доле в теле и органах, каждая клетка которых богата водным раствором из необходимых питательных веществ. Вода - одно из эффективных средств физического воспитания, широко использующееся для личной гигиены, оздоровительной физкультуры, закаливания, водных видов спорта.

Биохимические свойства воды

Сохранение упругости и объема живой клетки было бы невозможным без воды, равно как и значительная часть химических реакций организма, протекающих именно в водных растворах. Незаменимой столь ценную жидкость делает ее теплопроводность и теплоемкость, обеспечивающая терморегуляцию и защищающая от температурных перепадов.

Вода в жизни человека способна растворять некоторые кислоты, основания и соли, представляющие ионные соединения и некоторые полярные неионные образования (простые спирты, аминокислоты, сахара), называемые гидрофильными (с греч. дословно - склонность к влаге). Не под силу жидкости нуклеиновые кислоты, жиры, белки и некоторые полисахариды - гидрофобные вещества (с греч. - страх влаги).

Биологическое значение воды достаточно велико, так как эта бесценная жидкость является основной средой при протекающих в организме внутренних процессах. В процентном соотношении наличие воды в организме выглядит следующим образом:

Системы организма
Жировые ткани

Интересно по этому поводу высказывание фантаста В. Савченко, одной фразой раскрывшего значение воды: у человека имеется значительно больше мотивов считать себя жидкостью в отличие, к примеру, от 40%-го раствора натрия. А среди биологов популярна шутка, что в качестве средства собственного передвижения вода «изобрела» человека, основным компонентом организма которого она является. 2/3 ее общего количества содержится внутри клеток и именуется «внутриклеточной», или «структурируемой» жидкостью, которая способна обеспечивать устойчивость организма к влиянию отрицательных факторов внешней среды. Третья часть воды находится вне клеток, причем 20% этого количества составляет сама межклеточная жидкость, 2% и 8% - соответственно, вода лимфы и плазмы крови.

Значение воды в жизни человека

Значение природного компонента в жизни и быту просто неоценимо, так как без него невозможно существование в принципе.

Вода необходима для жизни потому, что:

увлажняет вдыхаемый кислород;
помогает организму в качественном усвоении питательных веществ;
способствует превращению пищи в энергию и нормальному пищеварению;
участвует в проходящем обмене веществ и химических реакциях;
выводит излишки солей, шлаки и токсины;
отлаживает температуру тела;
обеспечивает упругость кожи;
регулирует кровяное давление;
препятствует возникновению камней в почках;
является своего рода «смазкой» для суставов и амортизатором для спинного мозга;
оберегает жизненно важные органы.

Круговорот воды в организме

Одно из условий существования всего живого - постоянное содержание воды, количество поступления которой в организм зависит от образа жизни человека, его возраста, физического здоровья, факторов внешней среды. В течение суток до 6% имеющейся в организме воды подвергается обмену; в течение 10 дней обновляется половина ее общего количества. Так, в сутки организм теряет воды примерно 150 мл с калом, около 500 мл с выдыхаемым воздухом и столько же с потом и 1,5 литра выводится с мочой. Примерно такое же количество воды (около 3 литров в сутки) человек получает обратно. Из них треть литра образуется в самом организме во время биохимических процессов, а около 2 литров потребляется с пищей и напитками, причем суточная потребность в исключительно питьевой воде составляет где-то 1,5 литра.

В последнее время специалисты подсчитали, что человек все-таки должен выпивать воды в чистом виде около 2 литров в день, чтобы не допустить даже малейшего обезвоживания организма. Такое же количество рекомендуют потреблять йоги, знающие истинное значение воздуха и воды. Абсолютно здоровый человеческий организм в идеале должен иметь состояние водного равновесия, называемое иначе водным балансом.

К слову, немецкие ученые после ряда проведенных на студентах экспериментов выяснили, что большую выдержанность и склонность к творчеству проявляют те из них, кто больше остальных пьет воду и напитки. Вода в жизни человека играет побудительную роль, наполняя энергией и жизненными силами.

По некоторым подсчетам за 60 лет жизни человек в среднем выпивает около 50 тонн воды, что соизмеримо практически с целой цистерной. Интересно знать, что обычная пища наполовину состоит из воды: в мясе ее - до 67%, в кашах - 80%, овощи и фрукты содержат до 90%, хлеб - около 50%.

Ситуации повышенного потребления воды

Обычно человек в день получает около 2-3 литров воды, но существуют ситуации, при которых потребность в ней увеличивается. Это:

Повышенная температура тела (более 37° C). С каждым возрастающим градусом воды требуется на 10% больше от общего количества.
Тяжелая физическая работа на свежем воздухе, при которой жидкости нужно выпивать 5 - 6 литров.
Работа в горячих цехах - до 15 литров.

Дефицит ценной жидкости является причиной возникновения многих заболеваний: аллергии, астмы, избыточного веса, повышенного артериального давления, эмоциональных проблем (депрессии в том числе), а ее отсутствие приводит к нарушению выполнения всех функций организма, подрывая здоровье и делая уязвимым для болезней.

Потеря воды до 2% от общей массы тела (1 - 1,5 литра) вызовет у человека чувство жажды; утрата 6 - 8% приведет к полуобморочному состоянию; 10% обусловят появление галлюцинаций и нарушение глотательной функции. Лишение 12% воды от общей массы тела приведет к гибели. Если без пищи человек способен просуществовать около 50 дней при условии потребления питьевой воды, то без нее - максимум 5 дней.

В действительности большая часть людей выпивает воды меньше рекомендуемого количества: всего лишь третью часть, причем появляющиеся недомогания нисколько не связываются с недостатком жидкости.

Признаки недостатка воды в организме

Первые признаки обезвоживания:

Стабильное поступление воды в организм в необходимом количестве способствует обеспечению жизненного тонуса, избавлению от недомоганий и многих серьезных заболеваний, улучшению мышления и координационных действий мозга. Поэтому появляющуюся жажду всегда нужно стараться утолить. Лучше при этом пить часто и понемногу, так как большое количество жидкости с целью разового пополнения ежедневной нормы полностью впитается в кровь, что даст ощутимую нагрузку на сердце до момента выведения воды из организма почками.

Водный баланс организма - прямой путь к здоровью

Иными словами, вода в жизни человека при правильно организованном питьевом режиме способна создать приемлемые условия для сохранения необходимого водного баланса. Важно, чтобы жидкость при этом была высокого качества, с наличием необходимых минеральных веществ. Парадоксальной является ситуация современного мира: вода, источник жизни на Земле, может быть опасна для самой жизни, неся практически с каждой каплей разнообразные инфекции. То есть полезной для организма может быть только чистая вода, проблема качества которой в современном мире очень актуальна.

Дефицит воды - страшное будущее планеты

Вернее, жизненно важной становится сама проблема наличия питьевой воды, с каждым днем превращающейся во все более дефицитный продукт. Причем значение воды на Земле и ее недостаток в международных отношениях обсуждаются на высшем уровне и часто конфликтным способом.

Сейчас более 40 стран испытывают недостаток воды по причине засушливости многих регионов. Через 15 - 20 лет, даже по самым оптимистичным прогнозам, значение воды на Земле поймет каждый человек, так как проблема ее нехватки затронет 60 - 70% населения планеты. В развивающихся странах водный дефицит вырастет на 50%, в развитых - на 18%. Как следствие, усилится международная напряженность вокруг темы нехватки водных ресурсов.

Загрязненная вода как результат деятельности человека

Связано это с геофизическими условиями, хозяйственной деятельностью человека, часто непродуманной и безответственной, что значительно увеличивает нагрузку на водные ресурсы и приводит к их загрязнению. Огромное количество воды уходит на нужды городов и промышленности, которые не только потребляют, но и загрязняют воду, сбрасывая в водоемы ежедневно около 2 млн тонн отходов. То же самое касается сельского хозяйства, у которого миллионы тонн продуктов жизнедеятельности и удобрений стекают в водоемы с ферм и полей. В Европе из 55 рек только 5 считаются чистыми, в то время как в Азии все реки чрезвычайно засорены отходами сельскохозяйственного производства и металлами. В Китае недостаток воды испытывают 550 городов из 600; из-за сильного загрязнения в водоемах не выживает рыба, а некоторые реки, впадающие в океан, просто до него не дотекают.

Что течет из кранов

Да и зачем далеко ходить, если качество воды, оставляющее желать лучшего, касается практически каждого человека. Значение воды в жизни человека велико, особенно актуально это ощущается при ее потреблении, когда санитарные нормы идут вразрез с качеством потребляемой жидкости, в которой присутствуют вредные для здоровья пестициды, нитриты, нефтепродукты, соли тяжелых металлов. Половина населения получает опасную для здоровья воду, вызывающую около 80% всех известных болезней.

Хлор - опасно!

Для избежания возможного заражения какой-либо инфекцией вода хлорируется, что нисколько не умаляет опасность. Наоборот, хлор, уничтожающий множество опасных микробов, образует вредные для здоровья химические соединения и провоцирует такие заболевания, как гастрит, пневмония, онкология. При кипячении он не успевает раствориться полностью и соединяется с всегда присутствующими в воде органическими веществами. При этом образуются диоксины - очень опасные яды, превосходящие по своей силе даже цианистый калий.

Водное отравление намного страшнее пищевого, потому как вода в жизни человека, в отличие от пищи, принимает участие во всех биохимических процессах организма. Диоксины, накапливаемые в организме, разлагаются очень медленно, практически десятки лет. Вызывая нарушения эндокринной системы, репродуктивных функций, они разрушают иммунитет, обуславливают раковые заболевания и генетические аномалии. Хлор является самым опасным убийцей современности: убивая одну болезнь, он порождает другую, еще страшнее. После того как в 1944 году началось глобальное хлорирование воды, стали массово проявляться эпидемии сердечных заболеваний, слабоумия и рака. Риск заболевания раком на 93% больше, чем у тех, кто пьет воду нехлорированную. Вывод один: воду из-под крана ни в коем случае пить нельзя. Экологическое значение воды - проблема №1 в мире, так как не будет воды - не будет жизни на Земле. Поэтому непременным условием сохранения здоровья является ее очистка и соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам.

Четыре элемента природы, четыре стихии родили на Земле жизнь — это огонь, воздух, земля и вода. Причем вода появилась на нашей планете на несколько миллионов лет, чем та же почва или воздух.

Казалось бы, вода уже изучена человеком, но ученые до сих пор находят самые удивительные факты об этом природном элементе.

Вода стоит особняком в истории нашей планеты.
Нет природного тела, которое могло бы
сравниться с ней по влиянию на ход основных,
самых грандиозных, геологических процессов.
В.И. Вернадский

Вода — это самое распространенное неорганическое соединение на земле. И первое исключительное свойство воды в том, что она состоит из соединений атомов водорода и кислорода. Казалось бы, такое соединение, согласно химическим законам, должно быть газообразным. А вода — жидкая!

Так, например, всем известно, что вода существует в природе в трех состояниях: твердом, жидком и в виде пара. Но уже сейчас выделяют более 20 состояний воды, из которых только 14 — это вода в замерзшем состоянии.

Удивительно, но вода — единственное вещество на Земле, плотность которого в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Именно поэтому лед не тонет, а водоемы не промерзают до самого дна. Разве что при экстремально холодных температурах.

Еще один факт: вода — универсальный растворитель. По количеству и качеству растворенных в воде элементов и минералов ученые выделяют приблизительно 1330 видов воды: минеральная и талая, дождевая и роса, ледниковая и артезианская…

Вода в природе

В природе вода играет важнейшую роль. При этом она оказывается задействованной в самых разных механизмах и жизненных циклах на земле. Вот лишь несколько фактов, которые наглядно демонстрируют ее значимость для нашей планеты:

Значение круговорота воды в природе просто огромно. Именно этот процесс позволяет животным и растениям получать столь необходимую для их жизни и существования влагу.
Моря и океаны, реки и озера — все водоемы играют важнейшую роль в создании климата той или иной местности. А высокая теплоемкость воды обеспечивает комфортный температурный режим на нашей планете.
Вода играет одну из ключевых ролей в процессе фотосинтеза. Не будь воды, растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а значит — воздух был бы непригоден для дыхания.

Вода в жизни человека

Главный потребитель воды на Земле — это человек. Не случайно все мировые цивилизации формировались и развивались исключительно вблизи водоемов. Значение же воды в жизни человека просто огромное.

Тело человека тоже состоит из воды. В теле новорожденного — до 75% воды, в теле пожилого человека — более 50%. При этом известно, что без воды человек не выживет. Так, когда у нас исчезает хотя бы 2% воды из организма, начинается мучительная жажда. При потере более 12% воды человеку уже не восстановится без помощи врачей. А потеряв 20% воды из организма, человек умирает.
Вода является для человека исключительно важным источником питания. По статистике человек за месяц в норме потребляет 60 литров воды (2 литра в день).
Именно вода доставляет к каждой клеточке нашего организма кислород и питательные вещества.
Благодаря наличию воды наш организм может регулировать температуру тела.
Вода также позволяет перерабатывать пищу в энергию, помогает клеткам усваивать питательные вещества. А еще вода выводит шлаки и отходы из нашего тела.
Человек повсеместно использует воду для своих нужд: для питания, в сельском хозяйстве, для различного производства, для выработки электроэнергии. Неудивительно, что борьба за водные ресурсы идет нешуточная. Вот всего лишь несколько фактов:

Более 70% нашей планеты покрыто водой. Но при этом всего 3% всей воды можно отнести к питьевой. И доступ к этому ресурсу с каждым годом становится все труднее. Так, по данным РИА-новости за последние 50 лет на нашей планете произошло более 500 конфликтов, связанных с борьбой за водные ресурсы. Из них более 20 конфликтов переросли в вооруженные столкновения. Это всего лишь одна из цифр, ярко демонстрирующих то, насколько важна роль воды в жизни человека.

Загрязнение воды

Загрязнением воды называют процесс насыщения водоемов вредными веществами, отходами производства и бытовыми отходами, в результате которого вода теряет большую часть своих функций и становится непригодной для дальнейшего потребления.

Основные источники загрязнения:

Нефтеперерабатывающие предприятия
Тяжелые металлы
Радиоактивные элементы
Ядохимикаты
Стоки городских канализаций и животноводческих ферм.

Ученые давно бьют тревогу, что мировой океан ежегодно получает свыше 13 млн. тонн отходов нефтепродуктов. При этом Тихий океан получает до 9 млн.тонн, а Атлантика — более 30 млн.тонн.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения на нашей планете уже не осталось источников, в которых присутствовала бы чистая природная вода. Есть лишь водоемы, загрязненные менее остальных. И это грозит катастрофой нашей цивилизации, так как без воды человечество просто не выживет. А заменить ее нечем.

Тогда как, вполне вероятно, вы помните, что у всех остальных веществ их твёрдая фаза тяжелее жидкой фазы.

Соответственно, хорошо, что лёд легче воды — и это также основное свойство воды, благодаря которому возможна жизнь в её нынешней форме.

Ну а если бы этого свойства воды не было, пришлось бы нам развиваться на основе, например, аммиака. То ещё удовольствие 🙂

Теперь остановим своё внимание на том, что вода может испаряться при кипении. Но это не основное свойство воды — так как практически любые вещества при кипении испаряются, и в этом нет ничего зазорного. Важно то, что вода испаряется и просто в жидком состоянии, и даже с поверхности льда . Почему это свойство более важно, чем испарение при кипении? А вот почему.

То, что вода может испаряться не только при кипении — это основное свойство воды, поскольку из-за этого возможен круговорот воды в природе . Что однозначно хорошо, так как вода не накапливается в одном месте, а более менее равномерно расходится по всей планете. То есть, грубо говоря, в пустыне Сахара не так жарко и сухо, как могло бы быть, потому, что в Антарктиде вода испаряется с поверхности ледников. Ну и океаны в этом играют немаловажную роль.

Соответственно, без круговорота воды в природе жизнь бы сидела возле пары оазисов, а остальные места были бы засушливой пустыней, где нет ни капли влаги.

И поэтому свойство воды испаряться — это основное свойство воды.

Естественно, не только вода может испаряться не при кипении. Большинство ароматических соединений (спирты, эфиры, хлороформ и т.д.) испаряются не при кипении. Но у воды есть один немаловажный плюс, ещё одно основное свойство — вода не токсична для живых организмов . Тогда как спирты и эфиры токсичны. Кстати, подробнее про токсичность (и как с ней справиться) этилового спирта, то есть, водки, в статье «Положительные свойства структурированной водки «.

Конечно, в современных условиях и вода может стать токсичной. Но с этим справляются для воды, и это не настолько большая проблема, чтобы с ней нельзя было справиться.

Итак, ещё одно основное свойство воды — это то, что она не токсична.

Иначе мы бы, опять же, были иными 🙂

И, наконец, основное свойство воды, которое важно не только для жизни, но и для промышленности: вода достаточно медленно нагревается и медленно остывает (то есть, может поглотить много тепла ). Это свойство защищает людей и остальных животных, да и Землю, от перегрева. И переохлаждения. Именно поэтому живые организмы могут выживать при -50 градусах по Цельсию и при + 50 градусах. Если бы мы были устроены на основе другого вещества, такой диапазон температур нам был бы не по плечу.

Кроме того, нужно учитывать, что тёплая и холодная вода имеют разный вес — тёплая вода легче, холодная вода тяжелее. Соответственно, в океане происходит расслоение воды — как по солёности, так и по температуре. И в океане возможна именно такая жизнь, как она сейчас организована. Ну а поскольку мы все вышли из океана, то если бы не это свойство воды, то мы бы также были совершенно другими.

Ну и, наконец, свойство воды поглощать тепло и находиться на поверхности в нагретом состоянии позволяет существовать таким штукам, как тёплые течения — и в частности, Гольфстриму. Который обогревает всю Европу, и без которого на месте Европы была бы тундра с тайгой, а не виноградники.

Возможно, вы назовёте какие-то другие основные свойства воды, но перечисленные выше, на мой взгляд, по-настоящему основополагающие, так как от них зависит существование жизни на планете именно в той форме, в которой существует жизнь. Надеюсь, эта информация вам пригодится, когда нужно будет отвечать на вопросы любопытных детей 🙂

А вот и обещанная презентация на тему «Основные свойства воды » для скачивания: http://festival.1september.ru/articles/513123/

Итак, основные свойства воды — это свойства, благодаря которым мы все живы!

И имеем тот вид и форму, которые имеем 🙂

другие вещества в воде СОВЕРШЕННО не растворяютсяp

Вода физиологически необходима цитоплазме любой клетки, потому является лимитирующим фактором как для сухопутных организмов, так и для обитающих в воде, если в последнем случае ее количество подвержено резким изменениям (приливы, отливы) или происходит ее потеря организмом в очень соленой воде осмотическим путем.

В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется количеством осадков, влажностью, иссушающими свойствами воздуха и доступной площадью водных запасов.

Количество атмосферных осадков зависит от физико-географических условий и распределено по земному шару неравномерно. Для организмов важнейшим лимитирующим фактором является распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах даже при достаточном количестве суммарных годовых осадков их неравномерное распределение может приводить к гибели растений от засухи или, наоборот, от переувлажнения. В тропической зоне организмам приходится переживать влажные и сухие сезоны, регулирующие их сезонную активность при практически постоянной в течение года температуре.

Влажность воздушной среды измеряется обычно в показателях относительной влажности (процентное отношение реального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре). Величина влажности влияет на температурные эффекты: понижение влажности ниже определенного предела при данной температуре ведет к иссушающему воздействию воздуха.

Иссушающее действие воздуха наиболее важно для растений. Подавляющее большинство растений всасывает воду из почвы при помощи корневой системы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Растения адаптируются к иссушению почвы за счет увеличения всасывающей силы и активной поверхности корневой системы.

Вода расходуется на фотосинтез, около 0,5% воды всасывается клетками, а 97  99% ее расходуется на транспирацию  испарение воды через листву. При достатке воды и питательных веществ рост растений пропорционален транспирации. Основной формой адаптации растений к иссушению почвы является не снижение транспирации, а прекращение роста в период засухи.

В зависимости от способов адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп , например: гигрофиты – наземные растения, живущие в очень влажных почвах и в условиях повышенной влажности (рис), мезофиты – растения, способные переносить незначительную засуху (древесные растения различных климатических зон, травянистые растения дубрав и др.), ксерофиты – растения сухих степей и пустынь. Ксерофиты, в свою очередь, подразделяются на суккуленты – растения, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях (алоэ, кактусы), и склерофиты – растения, обладающие высокой всасывающей способностью корневой системы и способные снижать транспирацию за счет узких мелких листьев.

Среди суккулентов наблюдается явление конвергенции – растения, относящиеся к разным видам, имеют практически одинаковую форму: африканский молочай и кактус имеют шарообразную форму, обеспечивающую минимальную поверхность испарения.

Среди животных по отношению к воде выделяют свои экологические группы : гигрофилы (влаголюбивые), мезофилы – промежуточная группа и ксерофилы (сухолюбивые). Способы регуляции водного баланса у животных делятся на поведенческие, морфологические и физиологические.

К поведенческим способам относятся миграция в более влажные места, периодическое посещение водопоя, переход к ночному образу жизни и др. К морфологическим способам адаптации – приспособления, задерживающие воду в организме: раковины наземных улиток, роговые покровы у рептилий и др. Физиологические приспособления обеспечивают образование метаболической воды , являющейся результатом обмена веществ и позволяющей организму обходиться без питьевой воды. Последний способ адаптации используется такими животными, как верблюды, овцы, собаки, которые выдерживают потери воды в существенных количествах (верблюды – до 27%). Человек погибает уже при 10%-ой потере воды. Пойкилотермные животные лучше выносят потерю воды, так как им не приходится использовать воду для охлаждения организма, как гомойотермным.