II. Вода и минеральные соли

Вода - это основа всех биохимических реакций, питательные вещества циркулируют в цитоплазме в основном в виде растворов, также выносятся из организма и продукты дисссимиляции, в организме многих животных и растений вода составляет 50-80%, а у некоторых и до 95% массы тела. Газообмен у животных способен происходить только через влажные поверхности тела. Животные получают влагу в виде питья, а выведение воды идет через испарение и продукты метаболизма. Но некоторые наземные и ряд водных организмов получают воду через покровы тела. Дополнительным источником влаги является пища и метаболитическая вода (при окислении органических веществ - в основном жиров). Водный обмен тесно связан с обменом солей и, поэтому, часто говорят о водно-солевом обмене.

Аномальные свойства воды

Вода является источником жизни на Земле. Структура молекулы воды трехмерна - в центре ее атом кислорода, а в двух вершинах по одному атому водорода. Ребра этой молекулярной пирамиды заряжены по-разному, что и определяет свойства молекулы как диполя. Структура молекулы позволяет ей быть одновременно и донором и акцептором, делая молекулу воды идеальным материалом для построения разветвленной сети водородных связей, как в составе льда - вот почему он легче воды (имеются пустоты между соприкоснувшимися вершинами "пирамид"). Роль льда в поддержании жизнедеятельности в зимнее время широко известно. Интересно, что в переходном состоянии, сходном с фазами вода-лед, вода-пар, когда протон находится около кислорода соседней молекулы, находится вода в клетках живых организмов. В нормальных условиях вода - жидкая, хотя все другие элементы подгруппы кислорода образуют при комнатной температуре газообразные гидриды.

Вода кипит при +100 ^оС, а замерзает при 0 ^оС; при +4 ^оС вода имеет максимальную плотность и поэтому зимой в водоемах охлаждаются и замерзают лишь поверхностные слои воды, обеспечивая зимовку водным организмам. Вода характеризуется высокой теплоемкостью (медленно нагревается и охлаждается), обладает высокой теплотой парообразования и является хорошим растворителем.

Водно-солевой обмен у водных организмов, его особенности зависят от место обитания организма в пресных или соленых водах. Для морских животных соленость внутренних жидкостей близка или немного отличается от солености вод моря. Поэтому избыток поступления воды или солей в организм легко уравновешивается процессами выделения. У пресноводных концентрация жидкостей в клетках и тканях намного выше таковой, чем в окружающей среде, что требует от организма механизмов эффективного выделения значительного количества воды - вся эта нагрузка ложится на органы выделения.

Водно-солевой обмен на суше характеризуется большим количеством адаптаций к дефициту влаги. У животных и растений адаптации вели к образованию покровов препятствующих высыханию, запасанию влаги (у растений), уменьшению испарения, выбору благоприятных мест обитания, впадания в анабиоз при неблагоприятных внешних условиях. В основном солевой обмен наследован от пресноводных организмов; в некоторых случаях - в пустыне, где организмы используют воду соленых водоемов, для них наиболее важно сохранить влагу и вывести максимальное количество солей, а не избыток влаги через органы выделения. Наземные животные, обитающие в благоприятных местах, нуждаются в минеральной подкормке (поэтому нередки случаи поедания соли, костей, рогов копытными и грызунами).