Вода як екологічний фактор

Вода має високу густину і поверхневий натяг, які залежать від температури та тиску. Густина протидіє руху у воді й допомагає планктону триматись, не падаючи на дно. Поверхневий натяг проявляється когезійними силами між молекулами води в суміжних з повітрям областях, виникає так звана поверхнева плівка. Важливою властивістю води для біоценозів водойм є її прозорість.

Вода є життєво необхідною для процесів обміну у клітинах. Це ідеальний розчинник для органічних і неорганічних речовин. Під час розчинення солі дисоціюють на окремі іони, кислоти – лише частково. Легко розчинні у воді речовини наприклад солі, цукор, амінокислоти, яєчні білки, називають гідрофільними, речовини, які важко або зовсім не розчиняються, наприклад жири – гідрофобними.

Розчинні молекули поводять себе у воді як молекули газу, які змішуються з іншими газами. Частинки знаходяться у постійному русі (броунівський молекулярний рух). Швидкість руху залежить від надходження тепла й збільшується з підвищенням температури. Якщо в одному просторі концентрація молекул різна, то з часом ця різниця вирівнюється: більше молекул рухається від місця з більшою концентрацією до місця з меншою концентрацією. Це фізичне вирівнювання концентрацій називається дифузією й не потребує підведення тепла. Воно залежить від величини молекул, від різниці концентрацій, від перетину, через який молекули можуть переміщатись, відстані та часу. Невеликі відстані перекриваються завдяки дифузії дуже швидко, більші – повільніше. Тому дуже малі тварини (шлях дифузії <1 мм) не потребують кровоносної системи для транспортування газів чи поживних речовин. За допомогою клітинних мембран або оболонки тіла найрізноманітнішої структури та матеріалу живі організми відмежовують себе від їх оточення і підтримують постійне внутрішнє середовище. Клітинна мембрана напівпроникна, тобто вона проникна лише для певних молекул (наприклад води), а для інших непроникна (наприклад солі, цукор) [3].

Якщо два об’єми з різними концентраціями розділити напівпроникною мембраною, розрідження розчиненої речовини шляхом дифузії стане неможливим, воно може відбуватися лише через проникнення води (осмос). Завдяки, броунівському молекулярному руху об’єм з нижчою концентрацією залишає більше молекул води (гіпотонічний розчин), ніж об’єм з вищою концентрацією (гіпертонічний розчин). Внаслідок цього підвищується тиск у гіпертонічному об’ємі, який можна виміряти, наприклад через різницю висоти водяного стовпа (гідростатичний тиск). Тиск, який треба протиставити проникаючим молекулам води, поки число молекул, що входять, зрівняється з числом молекул, що виходять, є потенційним осмотичним тиском. Він вказується в паскалях. Осмос і дифузія – це пасивні процеси транспортування через мембрану, які не вимагають від організму енергії. Проте жива клітина має бути здатною регулювати свій об’єм, водневий потенціал та склад іонів, щоб забезпечити умови для діяльності ферментів. Необхідно, щоб вона могла накопичувати молекули з навколишнього середовища та виділяти отруйні речовини. Транспортування проходить через ферментні білкові молекули (переносники, або пермеази), які знаходяться у мембрані. Останні розпізнають молекули, які потрібно транспортувати, за принципом ключа та замка за формою або розподілом зарядів. Швидкість транспортування залежить від числа переносників у мембрані та від вільних місць на них. При перепаді концентрацій транспортування може проходити спонтанно (пасивне транспортування). Для вирівнювання концентрацій необхідно виконати роботу. Це транспортування потребує енергії, яку одержує у вигляді хімічної енергії, як АТФ з обміну речовин: активне транспортування. Рослини навколо своїх клітинних мембран мають еластичні стінки, які під час поглинання води вакуолями та клітиною плазмою протидіють тиску (тургорний тиск) і не дають клітині розтріскатись.

Цікаві статті з розділу

Природо-заповідний фонд лісової зони України, його структура та зонально-регіональні властивості
Українське Полісся, яке простягається із заходу на схід на 750 км і займає близько 20% території України, складає значну частину Поліської низовини - важливого регіону Європи в межах Україн ...

Поняття природних ресурсів
Природні ресурси - це природні компоненти та сили природи, що використовуються або можуть бути використані як засоби виробництва та предмети споживання для задоволення матеріальних і духовни ...

Еколого-економічні проблеми водокористування та шляхи їх вирішення
Водні запаси на Землі величезні, вони утворять гідросферу - одну з потужних сфер нашої планети. Гідросфера - найважливіший елемент біосфери. Вона поєднує всі води земної кулі, включаючи оке ...