Вода в природі і її роль у життєвих процесах

Основна частка води на Землі знаходиться в океанах, які займають майже три чверті земної поверхні і містять 1,37∙10¹⁸ тонн води. Морська вода має високу солоність, яка складає 3,5 %, тобто містить 35 г солей в одному літрі води (див. табл 22).

Таблиця 22.

Основні іони морської води

В океані існує величезна кількість форм життя але через високу солоність морська вода не придатна для споживання сухопутними формами життя і зараз важко повірити, що далекий предок людини вийшов з океану. Та все ж є факт походження людини, що вказують на зв'язок, з океаном. Склад плазми крові людини дуже близький до складу морської води (таблиця 23) і повна солоність складає біля одного відсотка. У медичній практиці використовується фізіологічний розчин, який нормально сприймається людським організмом і має склад 8,5 г хлориду натрію (кухарській солі) на 1 літр води. Близькість складу сліз з морською водою підтверджує той факт, що, пірнаючи в море, ми можемо розплющити очі, не відчуваючи дискомфорту, тоді як у прісній воді це зробити неможливо через сильну різь в очах.

Таблиця 23.

Вміст розчинених хімічних елементів у воді океану і в крові людини у %

I хоча солоність рідин в організмі досить висока, у харчових цілях людина може споживати тільки прісну або відносно прісну воду з солоністю не вище 0,1 %, тобто 1 г солі на 1 літр води.

Звідки ж ми беремо прісну воду? По-перше, на сушу вода надходить у результаті кругообігу води в природі: випар (океан) — конденсація (суша). Усього гідросфера суші складає 0,13∙10¹⁸ тонн відносно прісної води. 3 них 70 % припадає на льодовики, розташовані головним чином в полярних областях Землі, близько 30 % знаходиться у водоносних шарах і тільки у відкритих водоймищах і річках знаходиться 0,006 % прісної води. Це легкодоступна вода для біосфери Землі. Склад і солоність води різних питних джерел коливається в значних межах, оскільки склад земної кори неоднаковий, а протікаючі води вимивають солі і несуть їх у джерела питної води. Залежно від технологічних та інших вимог вода піддається додатковому очищению.

Отже, з проведеного розгляду виходить, що абсолютно чистої дистильованої води в природі немає, це завжди розчин, головним чином сольовий, але в ньому можуть бути присутні й інші розчинені речовини.

У житті біосфери Землі вода відіграє винятково важливу роль. Середній біологічний об'єкт містить близько 80 % води. Менше всього води містять мохи і лишайники, лише 5—7 %. У насінні злаків знаходиться до 12—14 % води, у комахах до 65% води. Деревина і кісткові тканини містять до 25 % води, а пасока дерев, кров, лімфа містять до 99 % води. Харчові продукти також містять значну кількість води (табл. 24), що не дивно, оскільки харчові продукта є, головним чином, продуктами рослинного та тваринного походження.

Таблиця 24.

Вміст вологи у харчових продуктах

Чому вода відіграє таку велику роль у життєвих процесах? Відповідь лежить у фізико-хімічних властивостях води. Вода є прекрасним і, в той же час, інертним розчинником. Вона не вступає в хімічні реакції з розчиненими речовинами і не змінює їх властивостей. Вода в рослинному або тваринному організмі створює те середовище, у якому здійснюються фізико-хімічні процеси життєдіяльності. Вона виконує усі транспортні функції, поставляє необхідні поживні речовини і виводить продукти життєдіяльності (шлаки). Втрата тільки 15 % води приводить живі організми до летального результату.

Тваринні й рослинні тканини мають клітинну структуру і вода, відповідно, знаходиться як усередині клітин так і в міжклітинному просторі. Вода бере участь в обмінних клітинних процесах, в яких важливу роль відіграє перенесения іонів через мембрани. Іони натрію викликають накопичення води в клітинах, а іони калію і кальцію викликають зворотню дію.

Основні біологічні молекули — нуклеїнові кислоти, білки, ліпіди, полісахариди — знаходяться в організмі в гідратованому стані, тобто оточені досить щільною "шубою" з молекул води. Біомолекули з водою утворюють єдину систему, яку не можна розділити на компонента без її руйнування. Таким чином, вода бере участь як основний компонент у формуванні єдиної внутрішньоклітинної структури.