3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Жизнь — биологическая форма движения материи. Жиз­ненному процессу в отличие от неживой природы присущ обмен веществ, в основе которого лежат биохими­ческие процессы. Изучение живых организмов, в том чис­ле человеческого тела, показывает, что в их составе не обнаружено каких-либо химических элементов, не свой­ственных окружающему миру. Связь организма с внешней природой осуществляется через химические вещества, которые постоянно поступают в организм и являются составными элементами живой ткани.

Многие вещества проникают в организм через пищу, обязательной составной частью которой является вода. В организме человека обнаружено около 40 элементов периодической системы Менделеева, и в первую очередь кислород, углерод, водород и азот, содержание которых наиболее значительно. До 80% минеральных солей (каль­ций, магний, натрий, калий, фосфор и др.), входящих в состав всех клеток и тканей человеческого тела, поступают в организм с водой. В составе живой ткани эти элементы чаще находятся не в свободной форме, а в виде химиче­ских соединений.

Необычайно важную роль в живом организме играет вода, это простое химическое соединение водорода и кисло­рода. В сложном процессе обмена веществ она занимает центральное место. При обязательном участии воды про­текают физические и химические реакции. Являясь хоро­шим растворителем, она выполняет функции «перевоз­чика» солей и т. п.

Мы привыкли к воде, как привыкают к самым обычным явлениям — ведь она всегда с нами: в быту, на работе, в природе. Широкая распространенность воды породила представление о ней как о весьма простом теле. В течение многих веков ее принимали за элемент. Сейчас уже никто этого не скажет.

Вода — совершенно необыкновенный минерал. Прежде всего потому, что это самое известное и вместе с тем самое загадочное вещество. О воде, знакомой человеку с колыбе­ли, написаны бесчисленные монографии, ученые продол­жают изучать ее свойства. И тем не менее трудно найти другое вещество, в котором было бы спрятано столько труднообъяснимых качеств.

Необыкновенность физико-химических свойств моле­кул воды основана на способности их изменять структуру водородных связей. Эти связи легче разрушаются и быстро восстанавливаются. Между молекулами воды идет интен­сивное взаимодействие, в результате происходит быстрое изменение их структурной решетки. Этим отличается структура молекул воды от других веществ, например твердых кристаллических тел, у которых существует устойчивая структурная решетка. Необыкновенность свойств молекул воды — одна из важнейших основ слож­ных биохимических реакций, присущих процессам жизни на нашей планете. Чтобы лучше понять роль воды в жиз­ненных процессах, познакомимся со строением и свойства­ми ее молекул.

Физика и химия воды

Вода состоит из двух атомов водорода и одного — кисло­рода. Все, казалось бы, просто. Но на самом деле есть 42 сочетания этих атомов в молекуле воды, и 9 из них — Устойчивы. Значит, наша обычная Н2О состоит из смеси Девяти видов воды, имеющих весьма различные химиче­ские свойства.

Эта бесцветная и безвкусная жидкость обладает совер­шенно уникальной способностью образовывать необыкновенно прочную поверхностную пленку. На ней может лежать стальная игла, если, конечно, ее осторожно опу­стить. Более того, установлено, что чем чище вода, тем сильнее растет ее поверхностное натяжение, и если бы удалось получить когда-нибудь абсолютно чистую, без всяких примесей воду, то, как полагают ученые, по озеру такой воды можно было бы не только ходить, но и катать­ся на коньках.

Давно известна людям сила воды. Когда мифический Геракл приступал к свершению своего седьмого по счету подвига, он призвал на помощь силы природы. Чтобы расчистить конюшню царя Авгия, он запрудил реку, и взволновавшийся поток сделал то, что было не по плечу ни одному из эллинов.

Вода заставляет жернова мельниц молоть зерно, кру­тит колеса пароходов, вращает роторы гидротурбин, побуждая бежать по проводам электричество. Казалось бы, исчерпаны разнообразные возможности этого «историче­ского» вида энергии, узнаны все его способности. И в то же время нет, не все!

Водная струя диаметром 3—4 мм, подаваемая под дав­лением от 300 до 500 атм, режет «черный камень»— уголь При давлении, в 5 раз большем,— мрамор, гранит, песча­ник. Срезы аккуратные, гладкие — как ножом (цифра для сравнения: в водопроводном кране вода течет под давле­нием в 0,5 атм).

В нашей стране созданы основы гидроэкструзии — перспективного метода обработки материалов жидкостью высокого давления.

Метод гидропрессования, у истоков которого стоял кидающийся советский физик академик Л. Верещагин, обеспечивает ювелирную точность изделий при больших скоростях технологического процесса.

Гидромеханический способ добычи угля — один из прогрессивных. В Кузбассе и Донбассе, например, дейст­вуют целые шахты гидродобычи, где операции по выемке и погрузке угля выполняет вода. Производительность таких шахт очень высока. К обычным угольным комбайнам разработаны гидронасадки — дополнение для более эф­фективной и облегченной добычи угля. Работают они в комплексе с основными узлами машины — резцом, выгре­бающим устройством, конвейером. Но главное преиму­щество, которое дает приспособление,— это снижение запыленности воздуха в забое.

Образование воды из соединений водорода и кислорода при возникновении электрической искры впервые было отмечено в 1783 г. английским физиком Г. Кавендишом. В последующем известны много исследований по уточне­нию химического состава и физических свойств воды. То, что вода состоит из водорода и кислорода, показали в 1785 г. французский физик А. Лавуазье, а в 1805 г.— немецкий естествоиспытатель А. Гумбольдт и француз­ский исследователь Гей-Люссак. Они определили состав воды: два объема водорода и один — кислорода молеку­лярный вес 18.

К настоящему времени установлено существование воды с молекулярным весом 19, 20, 21, 22. Такие молекулы воды состоят из более тяжелых атомов водорода и кисло­рода, т. е. водорода, имеющего атомный вес более 1, и кислорода — более 16. Оказалось, что в природе встреча­ется тяжелый изотоп водорода с массой 2, который назван дейтерием (D) и еще более тяжелый изотоп, с массой 3, получивший название тритий (Т). У кислорода выявлены три изотопа с атомным весом 16, 17 и 18.

Соединение из двух атомов дейтерия и одного кисло­рода назвали тяжелой водой (D2O), а соединение двух атомов трития с одним атомом кислорода — сверхтяжелой водой (Т2О). В природных условиях 99,73% составляет обычная вода с молекулярным составом Н21О16, 0,04% — тяжелокислородная вода с составом Н21О17 и 0,02% — Н21О18. Доля тяжелой воды (D2O) и сверхтяжелой воды (Т2О) в природных водах чрезвычайно мала.

Тяжелая вода отличается от обычной как по физиче­ским свойствам, так и по физиологическим воздействиям на организм. Испаряется она медленнее, чем обычная вода. Возможно, это является причиной большего содержания тяжелой воды во внутренних замкнутых водоемах южных широт.

Атмосферная вода в процессе круговорота обогащается Дейтерием благодаря диссипации протонов в космическом пространстве. Именно благодаря этому дождевая вода более богата тяжелым водородом. Тритий может посту­пать в атмосферу в результате космических процессов, а также обогащать земную воду, правда, в очень небольших Количествах, сверхтяжелой водой.

Любопытна структура внутреннего строения молекулы воды. В центре молекулы обычной воды располагается атом кислорода, а на некотором расстоянии — два атома водорода. Атомы водорода по отношению к атому кисло­рода находятся не по прямой линии, проведенной через центр атома кислорода, а под углом, равным 105°. Связь между атомами водорода и кислорода в молекуле воды осуществляется электронами.

Поскольку ядра атомов водорода и кислорода располо­жены несимметрично, молекулы воды имеют форму тет­раэдра, в вершинах которого имеются четыре полюса зарядов.

Каждая молекула воды способна соединиться с че­тырьмя ближайшими к ней молекулами. При этом поло­жительно заряженный полюс одной молекулы притяги­вает отрицательно заряженный полюс другой. Таким обра­зом могут образоваться группировки молекул, состоящих из двух, трех и более молекул. В зависимости от темпера­туры и давления среды, в которой находится вода, рас­стояния между молекулами могут увеличиваться или сокращаться. Это делает структуру воды исключительно изменчивой. Повышение температуры вызывает увеличе­ние скорости молекул и расстояния между ними. Макси­мальная плотность воды достигается при температуре плюс 4°С.

Вода, как все вещества в природе, при охлаждении от плюс 100° до плюс 4° уменьшается в объеме. При дальней­шем охлаждении воды до 0° ее объем увеличивается. Такое свойство типично только для воды. Ученые объясняют это тем, что при понижении температуры от 4° до 0° происхо­дит перестройка ее внутренней структуры, жидкость превращается в лед, т. е. в кристалл, где молекулы обра­зуют своеобразную решетку.

При замерзании объем воды возрастает примерно на 11%. В связи с этим замерзание ее в замкнутом простран­стве приводит к возникновению избыточного давле­ния, достигающего, как показывают наблюдения, 2,5 тыс. кгс/см2. Этим объясняют разрушительную силу замерзающей воды в замкнутых пустотах, трещинах гор­ных пород, откалывающую подчас многотонные глыбы и дробящую их в дальнейшем на мелкие осколки. С увели­чением давления температура замерзания воды уменьша­ется. Эта зависимость для воды аномальна: у других веществ, наоборот, с ростом давления температура замер­зания повышается. Подобная аномалия воды очень важна. Даже без учета растворенных в ней солей вода на больших глубинах в океане не замерзает, причем при температуре минус 3°С этого не случается даже на глубине около 4 тыс. м.

Так как максимальная плотность воды наблюдается при 4°С, то лед оказывается легче жидкой воды и поэтому плавает на ее поверхности. Если бы этого не происходило, то водоемы и водотоки промерзали бы зимой до самого дна, что было бы настоящей катастрофой для всего живого в них. Впрочем, эта особенность воды при некоторых усло­виях имеет исключения. Речь идет о возможности образо­вания донного или внутриводного льда.

Теплоемкость воды в 3,3 тыс. раз выше теплоемкости воздуха. Иными словами, нагревая 1 л воды и 1 л воздуха на 1°С, мы в первом случае затратим в 3,3 тыс. раз боль­ше энергии, чем во втором. Климатическое значение этой аномалии трудно переоценить. Высокая теплоемкость делает воду главным аккумулятором солнечной энергии и распределителем ее на планете. Морские течения пере­носят тепло, накопленное летом в морях и океанах, из южных в северные районы земного шара, прогревая на пути воздух и воду, смягчая п выравнивая климат в этих шпротах.

О существовании течений в океанах знали давно: древ­ние греки называли океан рекой и считали, что он течет подобно реке: они могли наблюдать сильные приливы и отливы лишь за пределами своих внутренних морей. Тече­ния переносят громадные массы воды, перераспределяя накопленное Мировым океаном солнечное тепло. Один лишь Гольфстрим по своей мощности превосходит все роки планеты, вместе взятые. Благодаря этому течению каждый квадратный сантиметр европейского побережья получает в год 4 млрд. ккал — столько тепла выделяется при сжигании 0,5 млн. т угля.

В различных районах земного шара известны и другие поверхностные течения — теплые или холодные. Их издавна хорошо изучили мореходы и рыбаки; ученые основывали на данных об их мощности и направлениях свои заключения о циркуляции воды в верхних слоях океана. Например, Гольфстрим уже многие столетия является для мореходов своеобразной рекой в океане. Хорошо зная его режим и направление, опытный кормчий ведет корабль в струе Гольфстрима, сокращая время пути к берегам Евро­пы и наоборот, двигаясь в обратном направлении, предпо­читает держаться в стороне.

Из физических свойств воды можно обратить внима­ние на следующее. Толочь воду — не такое уж бесперспек­тивное занятие, как выяснили эстонские ученые. Правда, вместо допотопной ступы они использовали дезинтегра­тор — своеобразную мельницу со стремительно вращаю­щимися роторами.

Оказалось, что в активированной таким образом воде форель, например, растет в 1,5 раза быстрее. Из 100 икри­нок форели обычно появляются лишь 50 мальков, а в активированной воде — 90. Повышает она и урожаи раз­личных культур.

Однако пока нет научного объяснения этого явления. Предполагают, что молекулы воды объединяются в некие цепочки, которые с течением тысячелетий удлиняются. Вода, как бы стареет, медленнее проникает в ткани расте­ний и животных. А вот сотни миллионов лет назад, когда на Земле бушевали смерчи и ураганы, вода была богаче энергией, моложе. Рыбы в ней лучше развивались, потому и достигали огромных размеров. Дезинтегратор, по-види­мому, проделывает ту же работу — разрушает цепочки молекул.

Являясь хорошим растворителем, вода сохраняет свою инертность. Благодаря этому свойству, живые организмы получают важнейшие питательные вещества в раство­рах, в малоизмененном виде.

В воде могут растворяться твердые, жидкие и газооб­разные вещества. Абсолютно нерастворимых в воде ве­ществ в природе нет: в ничтожных количествах этому процессу подвержены даже такие элементы, как серебро, золото, гранит, базальт и др. В естественных условиях практически невозможно представить чистую воду. Она всюду обогащена примесями различных веществ. Дожде­вая вода имеет примеси веществ, находящихся в атмос­фере. В воздухе над морями и океанами содержатся соли, характерные для морской и океанической воды. Вода рек и озер ббогащена частицами поверхностной почвы и гор­ных пород.

По содержанию ионов природные воды делятся на пресные, минерализация которых не превышает 1 г/л минерализованные, содержащие от 1 до 50 г/л минераль­ных веществ, и рассолы, в которых содержится свыше 50 г/л минералов.

Наиболее распространенные группы минерализации образуются при растворении хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов, находящихся в недрах Земли. По этим при­знакам проводится классификация вод. Наиболее чаще встречаются воды: гидрокарбонатные, сульфатные и хло­ридные.

В природных водах практически всегда присутствуют и микроэлементы. К ним относятся бор, бром, фтор, йод, медь, мышьяк, никель, кобальт, цинк и др. Вместе с во­дой микроэлементы поступают в организм человека, жи­вотных и растений. Хотя концентрации этих веществ находятся в сравнительно малых количествах, но они совершенно незаменимы. Они оказывают влияние на ход и направленность обменных процессов организма. В частности, они способны стимулировать или угнетать ферментные процессы, принимают непосредственное уча­стие в процессах эритропоэза и гемоглобинообразования. Отмечено положительное влияние микроэлементов на рост, размножение и продолжительность жизни животных и растений.

Вода в живом организме

На долю воды приходится основная часть массы любого живого существа на Земле. У взрослого человека вода со­ставляет больше половины массы тела. Именно у взросло­го человека, потому что в разные периоды жизни содержа­ние воды в организме изменяется. У эмбриона оно дости­гает 97%; сразу после рождения общее количество воды в организме быстро уменьшается — у новорожденного ее уже только 77%. Дальше содержание воды продолжает постепенно снижаться, пока не станет в зрелом возрасте относительно постоянным. В среднем содержание воды в организме мужчин от 18 до 50 лет составляет 61%, жен­щин — 54% от массы тела. Разница эта связана с тем, что организм взрослых женщин содержит больше жира; при отложении жира вес тела увеличивается и доля воды в нем снижается (у людей, страдающих ожирением, содер­жание воды может уменьшиться до 40% от массы тела). После 50 лет организм человека начинает «усыхать»: во­ды в нем становится меньше.

Больше всего воды — 70% всей воды организма — на­ходится внутри клеток, в составе клеточной протоплаз­мы. Остальное — это внеклеточная вода: часть ее (около 7%) находится внутри кровеносных сосудов и образует плазму крови, а часть (около 23%) омывает клетки — это так называемая межтканевая жидкость.

Еще в 1858 г. знаменитый французский физиолог Клод Бернар сформулировал принцип постоянства внут­ренней среды организма — нечто вроде закона сохране­ния массы — энергии для живых существ. Этот принцип гласит: поступление в организм различных веществ долж­но быть равно их выделению. Ясно, что и потребление воды должно быть равным расходу. Как же человек рас­ходует воду?

Водные потери организма учесть довольно трудно, потому что немалая часть их приходится на долю так называемых неощутимых потерь. Например, вода в виде паров содержится во выдыхаемом воздухе — это при­мерно 400 мл/сут. Около 600 мл/сут ее испаряется с по­верхности кожи. Немного воды выделяют слезные железы (и не только тогда, когда мы плачем: выделяемая ими жидкость постоянно омывает глазное яблоко); вода те­ряется также с капельками слюны при разговоре, кашле и т. д. Остальные пути выделения воды легче поддаются учету: это 800—1300 мл в сутки, выделяемые с мочой, и около 200 мл — с испражнениями. Если суммировать все вышеуказанные цифры, то получается около 2—2,5 л; эта цифра, средняя, потому что расход воды может сильно колебаться в зависимости от внешних условий, индиви­дуальных особенностей обмена или в результате его нару­шений.

В соответствии с этим и суточная потребность орга­низма взрослого человека в воде составляет в среднем около 2,5 л. Это, впрочем, вовсе не означает, что человек должен каждый день выпивать не меньше 10 стаканов воды: основная часть потребляемой нами воды содержит­ся в пище. Часть воды образуется также непосредственно в организме в процессе жизнедеятельности — при распаде белков, жиров и углеводов (эндогенная вода). Например, при окислении 100 г жиров возникает 107 мл воды, 100 г углеводов — 55 мл. Следовательно, наиболее выгоден (в смысле получения эндогенной воды) жир. И не случайно значительные жировые отложения наблюдаются как раз у тех животных, которые приспособились длительное время обходиться без воды извне, вырабатывая ее в своем организме. В их числе крупное животное пустыни — верб­люд. Резерв жира в его горбе при полном окислении поз­воляет получить около 40 л эндогенной воды, что составляет суточную потребность в ней животного. Разумеется, солидный запас жира не заменяет полностью верблюду питьевой воды. Жировыми отложениями — источником эндогенной воды, кроме верблюда, обладают в пустыне курдючные породы овец. Жир накапливается в хвостах некоторых тушканчиков, под кожей желтого и малого суслика, ежей и т. д. Исключительно эндогенной водой утоляют жажду австралийские мыши.

Ни один жизненный процесс в организме человека или животного не может совершаться без воды и ни одна клетка не в состоянии обойтись без водной среды. С уча­стием воды протекают практически все функции организ­ма. Так, испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, вода принимает участие в процессах терморегу­ляции.

Процесс пищеварения — важнейшая функция организ­ма. Процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте протекает только в водной среде. В этом процессе вода играет роль хорошего растворителя почти всех пищевых продуктов.

Выпитая вода прежде всего всасывается сквозь стен­ки желудка и кишечника в кровь и с ней равномерно распределяется по всему организму, переходя из крови в межтканевую жидкость, а затем и в клетки. Такой об­мен воды происходит довольно интенсивно. Находясь в состоянии соединения с водой, пищевые продукты (бел­ки, углеводы, жиры, минеральные соли) также легко всасываются в кровь и поступают во все органы и затем ткани организма.

Переход воды из крови в межтканевую жидкость це­ликом подчинен физическим законам. Работа сердца соз­дает внутри сосудов гидростатическое давление, стремя­щееся вытолкнуть жидкость сквозь стенку сосуда. Этому противодействует осмотическое давление, которое создают растворенные в крови вещества. Точнее говоря, главную роль здесь играет не осмотическое давление, а только та малая его часть (примерно 1/220), которую образуют белки плазмы крови — это так называемое онкотическое давление. Дело в том, что и воду, и низкомолекулярные растворенные вещества, создающие основную часть осмо­тического давления, стенки капилляров пропускают сво­бодно, но для белков они практически непроницаемы. И именно онкотическое давление, создаваемое белками, удерживает воду внутри капилляра.

В начальной, артериальной части капилляра гидро­статическое давление велико — оно гораздо больше онко­тического. Поэтому вода вместе с растворенными в ней низкомолекулярными веществами выжимается сквозь стенки капилляра в межклеточное пространство. В ко­нечной, венозной части капилляра гидростатическое дав­ление значительно меньше, потому что здесь капилляр расширяется. Онкотическое же давление, образованное белками, здесь, наоборот, повышается, поскольку часть воды уже покинула капилляр и объем плазмы уменьшил­ся, а концентрация белков в ней возросла. Теперь онко­тическое давление становится больше гидростатического, и здесь вода, несущая с собой продукты жизнедеятель­ности клеток, поступает из межклеточного пространства обратно в сосудистое русло.

Такова общая картина обмена воды между кровью и тканями. Правда, этот механизм применим не во всех случаях; с его помощью, например, нельзя объяснить обмен жидкости в печени. Гидростатическое давление в печеночных капиллярах недостаточно для того, чтобы вызвать переход жидкости из них в межтканевое прост­ранство. Здесь играют роль уже не столько физические законы, сколько ферментативные процессы.

Из межтканевой жидкости вода попадает в клетки. Этот процесс также определяется не только законами ос­моса, но и свойствами клеточной мембраны. Такая мемб­рана, кроме пассивной проницаемости, зависящей от кон­центрации того или иного вещества по разные ее стороны, обладает еще и свойством активно переносить опреде­ленные вещества даже против градиента концентрации, т. е. из более разбавленного раствора в менее разбавлен­ный. Другими словами, мембрана действует как «биоло­гический насос». Регулируя таким путем осмотическое давление, клеточная мембрана управляет и процессами перехода сквозь нее воды из межклеточного пространства внутрь клетки и обратно.

Главный путь выведения воды из организма — поч­ки; через них проходит около половины воды, покидаю­щей тело. Почки — один из наиболее энергично работаю­щих органов, потребление энергии на единицу веса здесь больше, чем в любом другом. Из всего поглощаемого че­ловеком кислорода не менее 8—10% используется именно в почках, хотя их вес составляет всего 1/200 часть веса тела. Все это свидетельствует о важности тех процессов, которые в них происходят.

В сутки через почки проходит более 1000 л крови — это значит, что каждая капля крови за сутки побывает здесь не меньше двухсот раз. Здесь кровь очищается от ненужных продуктов обмена веществ, которые она при­носит из всех органов и тканей растворенными в плазме, т. е. в конечном счете опять-таки в воде.

Когда кровь проходит через начальную, артериаль­ную часть почечного капилляра, около 20% ее благодаря высокому гидростатическому давлению (в почечных ка­пиллярах оно вдвое выше, чем в обычных) выходит сквозь стенку капилляра в полость почечного клубочка — это так называемая первичная моча. При этом, как и во всех остальных капилярах организма, сквозь стенку почеч­ного капилляра проходят все растворенные в плазме ве­щества, кроме белков. Среди них помимо отбросов, которые необходимо удалить из организма, есть и нужные вещества, выделение которых было бы бессмыс­ленным расточительством. Этого организм позволить себе не может, и поэтому в почечном канальце, куда первич­ная моча попадает из почечного клубочка, производится тщательная сортировка. Питательные вещества, различные соли, другие соединения постоянно реабсорбируются — переходят сквозь стенки канальца обратно в кровь, в примыкающий к канальцу капилляр. Ведущую роль в этом процессе реабсорбции играют сложные фермента­тивные реакции.

Вместе с полезными веществами покидает первичную мочу и вода. В начальном отделе почечного канальца вода реабсорбируется пассивно: она переходит в кровь вслед за активно реабсорбируемым натрием, глюкозой и другими веществами, выравнивая возникающую разни­цу в осмотическом давлении.

В конечном же отделе почечного канальца, когда реаб­сорбция полезных веществ уже в основном закончена, возвращение воды в кровь регулируется иным механиз­мом и зависит только от того, насколько нужна организ­му сама эта вода. В стенках кровеносных сосудов раз­бросаны нервные рецепторы, которые очень тонко реаги­руют на изменение содержания воды в крови. Как только воды становится меньше, чем нужно, нервные импульсы от этих рецепторов поступают в гипофиз, где начинает выделяться гормон вазопрессин. Под влиянием его вырабатывается фермент гиалуронидаза. Фермент делает про­ницаемым для воды стенки почечных канальцев, разру­шая водонепроницаемые полимерные комплексы, входящие в их состав,— как будто открывает кран для выхода воды сквозь стенку канальца. В результате вода, теперь уже следуя законам осмоса, переходит в кровь. Чем меньше воды в организме, тем больше выделяется вазопрессина, тем больше вырабатывается гиалуронидазы, тем больше воды всосется обратно в кровь.

В конечном счете из всей первичной мочи лишь мень­ше 1% выделяется почками в виде «настоящей» мочи, которая теперь уже содержит только отработанные про­дукты жизнедеятельности и только ненужную организму воду.

Экспериментально установлено, что для удаления от­ходов жизнедеятельности человеческого организма требуется ежедневно не менее 500 мл мочи. Если человек пьет много воды, она разбавляет мочу, удельный вес ко­торой понижается. При недостаточном поступлении воды в организм, когда после восполнения потерь ее через ко­жу и легкие на долю почек остается меньше 500 мл, часть отработанных продуктов жизнедеятельности остается в организме и может вызвать его отравление. Именно этим опасно водное голодание.

Особенно тяжело человек переносит обезвоживание. Если потери воды не восполняются, то в результате нару­шений физиологических процессов ухудшается самочув­ствие, падает работоспособность, а при высокой температу­ре воздуха нарушается терморегуляция и может наступить перегрев организма. При потере влаги, составляющей 6—8% от веса тела, у человека повышается температура тела, краснеет кожа, ускоряется сердцебиение, учащается дыхание, переходящее в одышку, появляется мышечная слабость, головокружение, головные боли и наступает полуобморочное состояние. При потере 10% воды могут происходить необратимые изменения в организме. Потеря воды в количестве 15—20% при температуре воздуха вы­ше 30° является уже смертельной, а потеря 25% воды смертельна и при более низких температурах.

Отходы жизнедеятельности человека выделяются также с потом. В среднем поверхность человеческого тела занимает 1,5 м2.

Человек в сильную жару очень потеет. За сутки он буквально «выдает» ведро пота: был бы сух воздух. Главная составная часть жидкости в таком ведре — обыч­ная, ничем не примечательная вода. В ней растворены не­летучие и летучие компоненты. С нелетучими ознакомить­ся просто — пот соленый: около 1% NaCl, да еще фосфаты и сульфаты. Много в поте и креатинина. А вот с летучими компонентами плохо знакомы даже специалисты, но кое-что все же известно: космобиологи пришли к выводу, что даже мало потеющий человек через кожу выделяет столь­ко веществ, что трехкубовая замкнутая атмосфера за сутки насытится вредоносными соединениями выше пре­дельно допустимых норм. На Земле это не беда, но в космосе форточку не откроешь.

Чтобы космонавтов не задушил собственный пот, не­обходимы специальные поглотители, причем разные — с потного лица или влажной ладони испаряются такие малоприятные вещества, как метанол, ацетальдегид, эта­нол, ацетон, изопропанол, уксусная кислота. В этой сме­си преобладает уксусная кислота.

Велика роль воды в живом организме. Вода является и средой и непосредственным участником физиологиче­ских и биохимических реакций. С водой из организма вы­деляются различные вещества, образовавшиеся в резуль­тате обмена веществ.

Биологическое значение талой и льдоподобной воды

Ни одно вещество на Земле, кроме воды, не может нахо­диться сразу в трех состояниях — жидком, твердом и газообразном. Впрочем, и здесь еще много загадок. При нагревании лед начинает таять: движение молекул под влиянием температуры усиливается, кристаллическая ре­шетка слабеет, связи между молекулами разрушаются, лед превращается в воду. Но оказалось, что талая вода еще долго сохраняет остатки кристаллической структуры, и скрытые от глаз микроскопические льдинки исчезают только при температуре плюс 4° С и выше.

При нагревании талой воды от 0° до 4° С ее объем уменьшается. С помощью инфракрасной спектроскопии удалось рассмотреть структуру талой воды: она напоми­нает ледяной замок с пустыми залами. При нагревании льда стены замка разрушаются — объем уменьшается.

Физики и биологи, медики и ветеринары, земледельцы и животноводы все с большим вниманием изучают свойства талой воды, во многом еще загадочные.

Ранней весной воробьи с наслаждением барахтаются в свежих лужицах. Истощенные, потерявшие было надежду на приход весны, они очертя голову бросаются в первые лужи и расплескивают вокруг себя искрящиеся фонтаны брызг.

Жителям Севера знакома такая картина: огромные стада оленей отогнаны в места скопления талой воды. Благородные животные блаженно пасутся «по колено» в ледяной воде.

Агрономы провели интересные опыты. Засеяли два равноценных участка: один низкосортными семенами пшеницы, другой — точно такими же, но принявшими в день посева полуторачасовую «снеговую ванну». Опыт­ные растения значительно превзошли контрольные по высоте и толщине стебля, величине колоса. С каждого гектара опытного участка сняли по 18,3 ц пшеницы, с контрольного — только 11 ц.

В последнее время установлено, что вода, связанная с клеточной протоплазмой, и вода, входящая в состав межклеточной жидкости и других образований организ­ма, принимает структуру, напоминающую лед. Такую воду принято называть структурированной. Она замерза­ет при температуре минус 20° С (в тканях живого орга­низма существует и свободная вода, которая замерзает при 0°). Структурированная вода более важна для сох­ранения фукции и жизнеспособности тканей человека и растений, чем свободная.

При 36° С «пустые залы ледяных дворцов структури­рованной воды заполняются живыми биомолекулами — белками, нуклеиновыми кислотами. Благодаря такой плот­ной упаковке белок не деформируется и не погибает, вода с упорядоченной структурой участвует в синтезе живо­го вещества — в биоэнергетических процессах клетки»,

И если такая гипотеза справедлива, то талая вода мо­жет не только повышать физические ресурсы живого организма, но и препятствовать синерезису — уменьшению содержания воды в клетках в старческом возрасте.

Не в этом ли секрет долгожительства в горных райо­нах, где люди постоянно пьют воду, стекающую с таю­щих ледников и горных снегов?

Теоретическая разгадка тайны талой воды еще впе­реди.

Издавна в народе было подмечено, что вода после тая­ния льда некоторое время отличается от обычной. Ученые установили, что ее можно считать своеобразным биологи­ческим стимулятором. В ней, как уже отмечалось, луч­ше и быстрее прорастают семена, а ростки становятся мощнее. Даже цыплята, если пьют талую воду, обгоня­ют в росте своих сверстников. Исследуя физико-хими­ческие свойства этой воды, специалисты обнаружили от­клонения в ней как по вязкости, так и по диэлектриче­ской проницаемости. Только через несколько суток вода «приходит в норму». Причина этого явления пока не от­крыта. Но название этому уже дано — «структурная па­мять воды». По выдвинутой гипотезе загадка талой воды таится в тонких изменениях структуры ее молекул.

О важной биологической роли свежеталой воды сви­детельствуют наблюдения и специальные исследования, проведенные учеными еще в 60-е годы. Так, в работах И. Г. Лобиной (1965) было отмечено увеличение плодо­витости мышей, пьющих талую воду. Б. Родимов сооб­щает (1965), что, по наблюдениям томских ученых, свинья, которую поили талой водой, родила 10 поросят весом по 1,5 кг, тогда как вес поросят, родившихся от свиньи, получавшей обычную воду, составлял 1,0—1,1 кг. Поросята, которым давали талую воду, в месячном возра­сте весили почти в два раза больше своих собратьев, по­лучавших воду обычную. В другом эксперименте две груп­пы кур одного веса содержались в одинаковых условиях за исключением того, что одну из них поили только сне­говой водой. В результате куры этой группы снесли яиц в 2 раза больше.

В Томском ботаническом саду огурцы, политые талой водой, давали урожай в два раза больше, чем политые во­дой обычной. В Томском медицинском институте 25 боль­ных, среди которых были люди различного возраста, стра­дающие сердечно-сосудистой патологией и нарушением обмена веществ, в течение трех месяцев пили только талую воду. В результате у них было зарегистрировано сниже­ние количества холестерина в крови и отмечено улучше­ние процесса обмена веществ.

В экспериментальных исследованиях, проведенных О. А. Ластковым (1977), группе крыс и мышей вводили под кожу физиологический раствор, приготовленный на свежеталой дистиллированной воде или давали свежета­лую воду для питья. К концу эксперимента эти животные оказались намного жизнеспособнее тех, которым или вводили физиологический раствор на обычной дистилли­рованной воде или поили ею. По другим наблюдениям экспериментатора, у рабочих «горячего» производства, употребляющих для питья свежеталую воду, снижалась температура кожи и тела, в то время как у рабочих, поль­зующихся обычной водой, этого не происходило. Группе рабочих-горняков систематически ингалировали свежета­лой водой слизистые оболочки носоглотки. В результате они стали намного реже болеть катарами верхних дыха­тельных путей, ангинами и бронхитами: талая вода спо­собствовала нормализации основных функций слизистой оболочки.

Вода и растения

Вода находится в вечном круговороте. Растения — самые активные участники этого великого природного процесса, благодаря которому ежегодно в движение приводится более 475 млрд. т воды.

Как известно, сухое созревшее семя при правильном хранении может годами не проявлять признаков жизни. Однако, попав во влажную среду, семя начинает набу­хать и выделять корешок. Этот процесс — прорастание семени — происходит в результате насыщения водой кле­ток зародыша. В этих условиях и при соответствующей температуре воздуха клетки зародыша начинают размно­жаться путем деления.

Для того чтобы хорошо представить себе значение воды для растений, важно понять, из чего состоит их тело. Установлено, что главными элементами состава растений являются углерод (45%), водород (6,5%), кислород (42%), азот (1,5%); зола, включающая различные минералы (5%). Кислород и водород играют важную роль в форми­ровании белков, жиров и углеводов растений. Источником кислорода и водорода для растений является вода. Угле­кислый газ проникает через многочисленные микроско­пические отверстия (устьичные отверстия) на кожице листьев растений и попадает в межклетки. В процессе; дальнейшего усвоения углекислого газа непосредственное участие принимает также вода. Образующийся при этом кислород выделяется в окружающую атмосферу.

Для превращения углекислого газа и воды в сахар, крахмал и другие органические вещества необходима солречная энергия. Этот процесс называется фотосинтезом (образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических ве­ществ, необходимых для жизнедеятельности растений). В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно образует более 100 млрд. т органических веществ.

Высокая эффективность фотосинтеза высших зеленых растений обеспечивается совершенным синтетическим ап­паратом, основа которого внутриклеточные органеллы — хлоропласты.

Оптимальная интенсивность фотосинтеза растений наб­людается при небольшом дефиците воды в листьях. Уменьшение или увеличение воды вызывает уменьшение интенсивности этого процесса. Понижение интенсивности фотосинтеза по мере увеличения количества воды в листь­ях объясняется затруднением доступа углекислого газа вследствие насыщенности межклеточных пространств вод­ными парами и уменьшением проницаемости мембран протоплазмы, хлоропластов для этого газа. Падение ин­тенсивности фотосинтеза при значительном водном де­фиците связано с увеличением вязкости протоплазмы, изменением структуры хлоропластов, что затрудняет до­ступ (и транспорт) углекислого газа в хлоропласты. Вме­сте с тем этому может содействовать замедление скорости движения протоплазмы и ее структурных образований при значительном водном дефиците. Важно также учи­тывать, что вода оказывает непосредственное действие на процесс фотосинтеза: атомы водорода и кислорода мо­лекулы воды служат «строительным материалом» в про­цессе синтеза органических соединений.

В настоящее время фотосинтез считают окислительно-восстановительным процессом, при котором углекислота восстанавливается за счет водорода воды и других субстратов. Было доказано, что уравнение 6СО2+2Н2О —> (свет) С6Н12О6+6О2 отражает лишь частный случай фотосинте­за. В более общем виде (применительно к фототрофным растениям и бактериям, фиксирующим углекислоту) итог процесса может быть выражен следующим образом: СО2+2Н,А —> (свет) (СН2О)+Н2О+2А, где Н2А — донор водорода (электрона), а СН2О — символ образуемых органиче­ских веществ.

Согласно гипотезе В. М. Кутюрина, механизм окисле­ния воды при фотосинтезе сопряжен с фотоокислением хлорофиллов. Окисленная форма хлорофилла окисляет кислород воды, причем вся последовательность реакций от первичного окисления до выделения кислорода в свобод­ном виде осуществляется путем передачи промежуточных продуктов по ламеллярной структуре хлоропластов.

Физиологические процессы растений могут протекать нормально при условии достаточного насыщения его кле­ток водой. Основным органом, обеспечивающим водой ра­стения, служит корневая система. Это множество тонких нитей, пронизывающих почву во все направления в виде корешков. Корневая система состоит из трех зон: расту­щей, всасывающей и проводящей. Зоны эти представляют собой различные возрастные состояния. По мере удлине­ния корня более взрослая часть заканчивает рост в длину, внутри нее проходят сосуды, проводящие воду. На поверх­ности взрослого корня появляются корневые волоски, вы­полняющие роль всасывающего аппарата. Верхушки кор­невых волосков являются зоной роста. По мере роста кор­невые волоски превращаются в проводящую зону. Так происходит непрерывное перемещение корней в почве. Всасывающий аппарат — корневые мочки всасывают воду из почвы и направляют ее в проводящие сосуды в восходя­щем направлении к листьям растений. Корень снабжает растение не только водой, но и элементами минеральных солей (азота, фосфора, калия, кальция, магния, железа, серы и т. д.).

Вода строго регулируется внутри организма растений. Как правило, больше всего водой обеспечиваются те части растений, которые наиболее важны на данном этапе роста и развития. В период роста важнейшими являются листья, в период цветения — органы формирования семени.

Постоянное перемещение воды внутри растений и вы­деление ее в окружающую среду происходит благодаря активным механизмам — осмотического давления клеток и процесса испарения воды листьев растений. Важнейшую роль в проявлении осмоса играют внешние слои протоплаз­мы клеток растений. Испарение, воды с поверхности листь­ев происходит одновременно с проникновением угле­кислого газа воздуха в клетки растений. Для того чтобы углекислый газ мог проникнуть в клетки растений, необ­ходимо периодически открывать устьичные отверстия на поверхности листьев. В это же время происходит и процесс испарения воды, находящийся в межклетниках растений. Установлено, что за период от сева до уборки одно растение кукурузы испаряет до 200 л воды. Расход влаги с 1 га кукурузного поля составит около 6 тыс. т, 1 га яро­вой пшеницы — 3,42 тыс, т, ячменя — 4,59 тыс. т, овса — 5,025 тыс. т, клевера — до 7430 т, капусты до 6000 т. Еще больше воды испаряют деревья: взрослая береза — около 70 л в день, липа — 38 л в день. Для создания 1 кг зерна пшеницы нужно от 0,75 до 1,2 тыс. кг воды, соответствен­но для овса — 1,260 тыс. кг.

С помощью осмотических понятий удалось объяснить поступление воды и растворенных веществ в растительные клетки, так называемый пассивный транспорт. Д. А. Са­бинин предположил, что помимо осмотического, т. е. физи­ческого механизма, должно существовать и активное, пог­лощение воды клетками, связанное с обменом веществ.

А. М. Алексеев установил: протоплазма, богатая высо­кополимерными соединениями, оказалась способной к на­буханию и отбуханию, что играет положительную роль во внутриклеточном обмене. Он показал, что активная пода­ча воды корнем намного уступает пассивному ее передви­жению.

Чем меньше газов в воде, тем она лучше для растений. Вода, лишенная газов, удивительно меняет свою биологи­ческую активность. Так, если воду подогреть до 70°, 90° или до 100° С, герметично закрыть и охладить до 20° Сив этой дегазированной воде замочить 1 кг семян сахарной свеклы, то это позволит получить прибавку к урожаю 42—48%. Два стакана такой воды на килограмм зерна,— и колосья пшеницы дышат интенсивнее. Разумеется, и урожай выше.

Это явление можно объяснить следующим образом. Для роста и развития растений большое значение имеют микроэлементы — мельчайшие дозы меди, железа, марган­ца, цинка, молибдена, никеля и других металлов, раство­ренных в воде. Кислород, содержащийся в пузырьках газа, окисляет микроэлементы — и растения их почти не усваивают.

В водном режиме растений важную роль играет влаж­ность почвы. Различные почвы удерживают разное коли­чество воды. Наиболее влагоемки глинистые почвы, наи­менее — песчаные. Вода в почве находится в состоянии доступном и недоступном для растений. Наиболее доступна для корней растений вода, заполняющая промежутки между комочками почвы. Однако существует вода, вхо­дящая в состав почвенной структура. Такая вода удерживается частицами почвы с большой силой и поэтому становится недоступной для растений. Когда почва увлаж­нена неравномерно, тогда корень растений старательно обходит сухие участки, предпочитая им более влажные. Если в дневное время в сухую и жаркую погоду растения теряют влаги больше, чем получают ее корневой систе­мой, то ночью, когда процесс испарения снижается, и бла­годаря нагнетающей работе корней водный дефицит мо­жет выравниваться. Если приход воды систематически но покрывает ее расход, растение может засохнуть.

Первое проявление дефицита воды — появление вяло­сти и поникание листьев и стеблей. Установлено, что де­фицит воды выше 20% ведет к снижению интенсивности фотосинтеза — основного процесса образования органичес­ких веществ. Если дефицит воды достигнет 50%, прекра­щается процесс фотосинтеза. Как показывают исследова­ния физиологов разных стран, водный дефицит является причиной нарушения всех биохимических и физиологи­ческих процессов у растений. Происходит снижение ин­тенсивности клеточного деления и роста клеток. Резкий водный дефицит может вызвать прекращение внутрикле­точных обменных процессов вплоть до разрушения бел­ков и углеводов.

Вот как реагируют растения на резкий недостаток воды: автоматически закрываются устьичные отверстия, вместе с этим прекращается поступление углекислого газа воздуха и испарение воды из межклетников, приоста­навливается процесс фотосинтеза, отсюда как последст­вие — уменьшается рост надземной части растений. Внут­ри растения происходит перемещение влаги, более моло­дые листья оттягивают воду от более старых. В результате недостатка влаги старые листья завядают и затем отми­рают. Дальнейший дефицит влаги и повышение темпера­туры может привести к засыханию и молодых листьев. В последнюю очередь реагируют цветочные органы. Когда степень обезвоживания достигает предела, происходит гибель всех клеток и тканей.

В тех случаях, когда вода вновь поступит в растение раньше, чем оно погибнет, то полного восстановления его тканей может не произойти. Такие растения становятся низкорослыми дают низкий урожай.

У большинства растений существует чувствительный период к недостатку влаги, так называемый критический период. Для зерновых злаков наибольшая чувствительность к недостатку влаги наступает в период трубкования — колошения. Дефицит воды в критический период очень опасен, так как это может привести к снижению урожай­ности зерновых и других культурных растений.

Установить природу засухоустойчивости во многом по­могли работы К. А. Тимирязева, который изложил новую для того времени точку зрения на испарение воды листья­ми. Он показал, что этот процесс неизбежен. Растения должны периодически открывать микроскопические отвер­стия в листьях, чтобы давать возможность углекислому газу проникать в клетки, а чтобы водный баланс сильно не нарушался, у растений имеются специальные приспо­собления для защиты от чрезмерного испарения и пере­грева. Растения, обладающие высокой степенью засухо­устойчивости, могут переносить значительный дефицит воды. Клетки таких растении не теряют способность проявлять многие важные жизненные процессы, в том число к образование органических веществ.

Вода может быть поглощена растением в виде пара из атмосферного воздуха. Однако этот путь не имеет суще­ственного значения в обеспечении растений водой, так как это не может спасти их от гибели в условиях почвен­ной засухи.

Растениям доступна гравитационная и капиллярная во­да, и недоступна пленочная (гидроскопическая). Послед­няя, связанная с коллоидами почвы, может быть использо­вана корнем лишь во время почвенной засухи, в том случае, если корневой волосок приходит с ней в непосредственный контакт. Гравитационная вода заполняет широкие про­межутки между частицами почвы и под влиянием силы тяжести постепенно перемещается в ее нижние горизонты нисходящим током. Корни растений легко поглощают ее, пока она находится в зоне их распространения. Капилляр­ная вода заполняет тончайшие капилляры между частица­ми почвы, она не перемещается в нижние слои почвы под Действием силы тяжести, являясь основным источником воды для растений. Источники воды в почве — атмосфер­ные осадки, грунтовая вода, поливная вода.

Растения усваивают влагу из росы, которая впитывает­ся через устьицы листьев внутрь растений. Таким спосо­бом растения дополняют недостаток воды, возникший в течение дня засушливого периода года. Образование росы в целом же оценивается как положительное явление в жизни растений — роса увлажняет не только растительный покров, но и почву. Часть влаги, образовавшейся от росы, всасывается и корнями растений. Случается, что роса служит единственным источником влаги. В некоторых районах земного шара, в частности в прибрежных пу­стынях Перу и Западной Африки, растения существуют за счет влаги туманов. Растительность в этих районах встречается в горах на высоте образования туманов (около 400 м). Следует отметить, что влага росы и туманов имеет большее значение для дикой растительности, чем для культурных растений.

В засушливых районах земного шара, особенно в пу­стынях, растения приспособлены к недостатку влаги. Ис­пытывая дефицит влаги в верхних слоях, в погоню за ней устремляются и корни. Наибольшее распространение в пустыне имеют верблюжья колючка, саксаул и некоторые другие растения, у которых надземная часть во много раз меньше подземной. За счет незначительного роста надзем­ной части растения меньше теряют воды на испарение, Корневая же система, чтобы достичь грунтовых вод, про­никает на достаточно большие глубины. Длина корней верблюжьей колючки достигает 10—20 и более метров глу­бины. Саксаул развивает корневую систему до 20—30 м глубины, тогда как обычная высота растения составляет 2—2,5 м. На уровне водоносных слоев почвы корневая си­стема ветвится густой сетью корешков.

Существуют еще индивидуальные особенности, благо­даря которым растения по-разному реагируют на засуху. При одних и тех же условиях влажности почвы одни ра­стения могут погибнуть, а другие спокойно существовать. Зависит это от развития корневой системы и сосущей силы клеток корня. Как правило, сосущая сила корней усили­вается в сухую погоду и снижается при влажной. Расте­ния, у которых корни имеют большую разветвленность, обладают хорошей сосущей силой. У многих дикорастущих растений корневые системы развиты значительно сильнее, чем у культурных.

Менее других подвержены засухе растения, корни ко­торых идут в глубину по направлению водоносного слоя. Такими являются пустынные растения. Корневая система у таких растений разветвляется как в глубине — до нес­кольких метров, так и у поверхности — до 1 м. Поверхно­стная система корней поглощает влагу весной, когда поч­ва достаточно увлажнена водой после дождей и растаяв­шего снега.

За счет слабого развития листьев растения в пустыне мало теряют воду путем испарения. Листья, превратив­шиеся в колючки есть у большинства кактусов и верблюжьей колючки, в виде шиловидных выростов они сохранились у некоторых опунций и белого саксаула и т. д. Для того чтобы меньше испарялась вода на поверх­ности листьев у медвежьего ушка развито густое мохнатое покрытие, а у других — камелии, фикуса, иглицы — име­ется глянцевая поверхность стеблей и листьев, отражаю­щая солнечные лучи и предохраняющая от перегрева. Для этих же целей у серебристого лоха развиты чешуйки. В пу­стыне некоторые растения, чтобы предохраниться от пе­регрева и сократить испарение воды, выделяют эфирные масла или кристаллы минеральных солей, способных пре­ломлять солнечные лучи, покрывают поверхность листьев восковым налетом и смолистыми веществами.

Большую защитную роль играет расположение листь­ев. Чтобы сохранить влагу почвы, листья растений в днев­ное время располагаются параллельно почве, тогда как ночью поворачиваются к ней ребром. Алоэ, кактусы и многие другие растения накапливают влагу в стеблях, листьях и корнях.

Растения отдают воду во внешнюю среду через устьичный аппарат листьев. Вместе с тем многие растения в сухое время года, чтобы сохранить потери влаги, приспо­собились сбрасывать листья и даже целые побеги. К ним относятся саксаул, джузчун и др. Такие растения приспо­соблены жить в местах сухого климата. Они отличаются и по внешнему виду от тех растений, которые требуют для жизни достаточной влаги.

В целом же растения в процессе эволюционного разви­тия приспособились к различным условиям водообеспе­чения. Вода для одних растений является не только необходимым продуктом, но и средой обитания. Растения влаголюбивые — гидрофиты (от греч. «гидро» — вода и «фитон» — растения) — растут полностью или частично погруженными в воду. Это водоросли и цветковые водные растения. К растениям, местом обитания которых являют­ся умеренно увлажненные почвы, относятся большая груп­па мезофитов (от греч. «мезос» — средний): луговые тра­вы типа клевера, злаки, большинство лесных трав, почти все лиственные деревья, многие полевые культуры (овес, рожь, картофель), овощные (капуста, укроп, салат), пло­дово-ягодные (яблоня, смородина и др.). При достаточной влаге почвы они приносят большой урожай зеленой массы и плодов. Эти растения плохо переносят как засуху, так и чрезмерное увеличение влаги.

Наиболее устойчивы к засухе растения ксерофиты (от греч. «ксерос» — сухое, приспособленные жить в местах сухого климата — степях, полупустынях и пустынях). Ксе­рофиты, в свою очередь, делятся на две группы. Среди них — большая группа суккуленты (в переводе с лат. — «сочный», «жирный», «толстый»). В стеблях и листьях суккулентов запасается вода. Этому способствует особое строение их клеток и тканей. Вода расходуется очень эко­номно. Устьиц на поверхности листьев пало и расположе­ны они в ямках — бороздах, которые большей частью вре­мени закрыты. Вследствие этого испарение воды происхо­дит ограничено. Корни у суккулентов располагаются на поверхности почвы, поэтому пополнение воды идет после дождей. В тканях кактусов содержится до 95% воды. Кактусы в Южной Америке высотой до 20 м способны накапливать до 1000 кг воды. Много кактусов в жарких сухих районах Мексики, Южной Африки и в Австралии, где периодически идут ливневые дожди.

Другая группа ксерофитов называется склерофитами (от греч. «склерос» — твердый, жесткий). Эта саксаул, верблюжья колючка, полыни и др. Содержание воды в тканях этих растений очень мало, они могут выдерживать потери воды до 25% и более. Корневая система развита хорошо и достигает до водоносного слоя почвы. Надземная часть меньше, чем корневая система.

Растения оказывают большое влияние на поддержание влаги в почве и в воздухе. Особенно это проявляется в лесу и близрасположенной к нему территории. Во время дождя большое количество воды тратится на смачивание кроны деревьев, много воды в виде капелек удерживается па листьях. Наибольшее количество дождевой воды и сне­га удерживают еловые деревья, слабее — лиственные. Деревья создают такие условия, которые способствуют уменьшению испарения воды из почвы. Кроме того, сами деревья выделяют большое количество воды в воздух.

Подсчитано, что в течение вегетационного периода лес испаряет в воздух такое количество влаги, которое почти равно годовой сумме выпадающих осадков. Все это явля­ется важным фактором сохранения и регулирования вод­ных ресурсов я создания благоприятного климата в лесу и близлежащих территориях. Поэтому в настоящее время придается большое значение лесонасаждению, которое широко проводится в нашей стране для снегозадержания, уменьшения вредного влияния на сельскохозяйственные поля ветров и т. д.

Таким образом, вода — необходимое условие для жизни растений. При участии воды совершаются практически все физиологические процессы. Образуя внутреннюю среду, вода оказывает активное влияние на протекание жизнен­ных процессов. Кроме того, вода создает условия единства и взаимосвязи почвы, растений и атмосферы.