Непрерывность жизни на нашей планете в течение миллиардов лет обеспечивается взаимодействием четырех основных элементов — воздух, вода, огонь и земля. По мнению ученых, водный раствор стал первоначальной благоприятной средой, где зародились предшественники современных живых существ. Намного позже, благодаря их активному развитию и жизнедеятельности смогли сформироваться атмосфера и почва. Вода регулярно подвергается изучению со стороны научного мира. Уже доказано, что она наделена уникальными свойствами, и жизнь без воды не сможет продолжать свое существование.
Вода – это жизнь
Основой жизни на Земле является вода. Это вещество самое распространенное на нашей планете и на 70-95 % входит в состав всего живого мира. Каждая растительная и животная клетка на 2/3 состоит из водного раствора необходимых питательных компонентов. Роль воды в биосфере не поддается сомнению – она задействована в самых разных механизмах и жизненных циклах, а также является средой обитания для многих макро- и микроорганизмов.
Значение воды в жизни человека
Активное развитие человечества требует регулярного потребления природных ресурсов. Первостепенным по важности даром природы является вода, поэтому издревле все цивилизации формировались и продолжали свое существование только вблизи водоемов. Человек представляет собой главного потребителя, и значение воды для него неоценимо – используется для питания и питья, гигиены, в быту, а также для различных сельскохозяйственных и промышленных нужд. Кроме того, роль воды для человеческого организма немаловажна с точки зрения биологии:
- Человеческое тело на 50-86% из воды (86% у новорожденного и до 50% у пожилых людей), которая в основном распределяется между клеточным содержимым, межклеточной жидкостью, кровью, лимфой, различными секретами желез и др.
- Исключительно важный источник энергии. Норма потребления жидкости составляет не менее 2 л в день. При недостатке влаги в организме на 12% и более запускаются патологические процессы, а при обезвоживании на 20% наступает летальный исход.
- Способствует поддержанию оптимальной температуры тела.
- Выводит шлаки, токсины и продукты жизнедеятельности.
- Транспортирует ко всем клеткам кислород и питательные вещества.
- Поддерживает структуру клеток, защищает ткани и внутренние органы.
- Амортизирует суставы и предотвращает их трение.
- Способствует усвоению и перевариванию продуктов питания.
Круговорот воды в организме
Живой организм – это транзитный пункт непрерывного потока жидкости. Водный цикл в нем включает три этапа: поступление, поглощение клетками и выведение.
Биологические функции воды (транспортная, регуляторная, структурная, метаболическая) обоснованы ее уникальными свойствами. Она является универсальным растворителем и входит в состав всех биологических жидкостей, включая слезы, урину, пот, слюну, лимфу и кровь. Даже межклеточное пространство и сама клетка на 60-80% состоит из водного раствора питательных веществ, который обновляется в течение 5-7 дней. Полное обновление жидкостного состава происходит за 25-30 дней.
Вода в природе
Вода – уникальная субстанция, участвующая во всех физических, химических и биологических процессах. Она представлена тремя агрегатными состояниями (газообразное, твердое, жидкое), благодаря чему возможна реализация важнейшего природного механизма – круговорота воды в природе. За счет циклического перемещения влаги происходит взаимосвязь и полноценное функционирование атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы.
Значение воды для всех живых существ на планете невозможно переоценить:
- Она на три четверти покрывает поверхность земного шара, что в совокупности с солнечной энергией (согласно современным представлениям) способствовало происхождению жизни на микроуровне.
- Все водоемы участвуют в создании климата той или иной местности, способствуют регулировке температурного режима в атмосфере.
- Вода необходима для прорастания семян.
- Ключевой аспект фотосинтеза. Без ее участия растения не могут перерабатывать углекислый газ в кислород.
- Эпидемиологическое значение. Основные этапы жизненного цикла многих паразитов и патогенных микроорганизмов проходят в водной среде (например, плоские черви, возбудители брюшного тифа, бруцеллеза и дизентерии).
Вода в промышленности
Благодаря развитию технологий, во всех отраслях промышленного производства все чаще требуется высококачественное исходное сырье и сопутствующие продукты. Для достижения необходимых характеристик применяемого материала в большинстве случаев используется вода, которая может использоваться в технологическом процессе следующим образом:
- Выступать сырьем для конечного продукта – от нее напрямую зависит качество и конкурентные преимущества (например, лекарственные препараты, косметика, напитки и др.).
- Непосредственно использоваться в технологическом процессе – от параметров применяемой жидкости может зависеть надежность и срок работы используемого оборудования (как правило, дорогостоящего) или свойства получаемого изделия (например, линии порошковой окраски, линии гидроабразивной резки, производство электроники и др.).
- Сопутствовать технологическому процессу. От качества используемой жидкости зависит срок службы коммуникаций (например, оборотная вода систем охлаждения, нагрева, кондиционирования и др.).
Кроме промышленного производства, вода является главным элементом в энергетике:
- ГЭС (гидроэлектростанция). Используется сила движущегося водного потока (обычно реки), благодаря чему вырабатываются колоссальные объемы электричества и механической энергии.
- АЭС (атомная электростанция). Применение воды в качестве рабочего тепла и теплоносителя. Такой вариант использование обусловлен ее физическим свойством — высокой теплоемкостью.
- ПЭС (приливные электростанции). Такие сооружения устанавливаются на побережьях океанов и морей, функционируют за счет энергии приливов и отливов. Несмотря на экологичность и низкую себестоимость производства энергии, широкого распространения они пока не получили.
Из-за нерационального использования водных ресурсов, во многих странах мира возник дефицит питьевой воды. В настоящее время большинство промышленных предприятий успешно внедряют технологии по ее эффективному возврату в природу в чистом виде либо вторичному использованию на производстве. Например, установка очистительных сооружений позволяет повторно применять воду для снабжения систем пожаротушения, термических циклов производственных процессов, мойки тротуаров, водоснабжения отопительных систем.
Вода в сельском хозяйстве
Сельское хозяйство по объему потребляемых водных запасов значительно превосходит все другие производственные отрасли. Его водоснабжение осуществляется за счет поверхностных и подземных резервуаров, условно разделяется на несколько видов:
- Организация обводнения и полива земель сельскохозяйственного угодий назначения.
- Системы водоснабжения пастбищ.
- Водоснабжение птицефабрик и животноводческих ферм.
- Системы водопровода населенных пунктов.
- Водообеспечение пунктов ремонта и техобслуживания.
В качестве источников воды для бытовых нужд жителей сельских поселений (например, питье и приготовление пищи, обслуживание сельскохозяйственного оборудования и техники, полив полей и теплиц, предприятия аграрного и животноводческой сферы) принято использовать грунтовые воды. В случае недостатка подземных резервов для удовлетворения всех потребностей, возможен водозабор из наземных естественных или искусственных водоемов: реки, озера и водохранилища. Для организации оптимального водоснабжения особое внимание уделяется выбору насосного оборудования, станций водоснабжения и фильтров очистки воды.
Ответ
Проверено экспертом
Вода выполняет в живом организме сразу несколько важнейших функций:
1) вода является природным растворителем. Это необходимо, поскольку большая часть химических реакций протекает только в жидкой среде. Можно сказать, что вода является своеобразным катализатором.
2) транспортная функция. Благодаря воде происходит перемещение всех пластических и энергетических ресурсов внутри одного организма и выведение излишка и отработанных веществ в окружающую среду.
3) функция реагента. Она сама часто выступает в роли одного из необходимых компонентов (участников) реакции.
4) поддержание гомеостаза. Благодаря наличию в нашем организме большого количества воды мы способны поддерживать стабильную температуру тела.
5) формирует структуру организма. Вода обеспечивает тургор клетки, придает ей определённую форму и не позволяет спадаться её стенкам.
1. Перечислите элементы, составляющие основу живых организмов.
1. Единства химического состава.
2. Открытость живых систем.
3. Саморегуляция.
4. Изменчивость живых систем.
5. Способность к росту и развитию.
6. Онтогенез.
7. Филогенез.
8. Раздражимость.
9. Целостность и дискретность.
2. Какие вещества относят к неорганическим; органическим? Используя рисунок на с. 33 учебнике, составьте круговые диаграммы содержания в клетке (в %) неорганических и органических веществ?
Органические вещества (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты) и неорганические вещества (вода, минеральные соли).
3. Какова функция воды в живом организме?
Вода является растворителем, а поскольку все химические реакции в живых организмах необходимые для поддержания жизнедеятельности проходят в растворах веществ, то вода является средой необходимой для протекания всех этих реакций.
4. Охарактеризуйте значение в организме минеральных солей.
Минеральные соли содержат все натуральные продукты (фрукты, овощи, мясо, хлеб, яйца, крупы). Витаминами богаты овощи и фрукты, рыбий жир, печень, мясо. Суточное потребление человеком минеральных солей должно составлять около 10 грамм.
Минеральные соли обеспечивают прочность костей и зубов. Они входят в состав крови и желудочного сока.
5. В чем заключается роль белков в организме?
Участвуют в процессе усвоения жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов.
Служат материалом для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов и большинства гормонов, гемоглобина и других соединений.
6. Назовите известные вам углеводы. Какие из них встречаются в растительных, а какие – в животных организмах? Охарактеризуйте значение этих органических веществ.
1)Лактоза является важнейшим компонентом млекопитающих.
2)Сахароза в растениях служит растворимым резервным углеводом , а также транспортной формой продуктов фотосинтеза , которая легко переносится по растению.
3)Глюкоза — основной источник энергии для клеток, она содержится в клетках всех живых организмах.
4)Фруктоза в свободном виде присутствует в вакуолях клеток растений.
5)Крахмал синтезируется в клетках растений и откладывается в виде так называемых крахмальных зёрен.
6) Гликоген( грибы, животные и человек) откладывается в мышцах и клетках печени в виде крошечных гранул.
7) Хитин входит в состав кутикулы членистоногих , клеточных оболочек многих грибов и некоторых протистов.
7. Охарактеризуйте роль жиров в организме.
Жиры входят в органические соединения — липиды.
Жиры в организме являются главным запасательным веществом и источником энергии.
А так же:
Жиры образуют прослойки между органами сердце, печень.
В состав оболочки мембраны 30% жира.
Жиры приносят в организм витамины А, Е и прочие.
Жиры необходимы для выработки многих гормонов.
8. Какие органические вещества клетки обеспечивают хранение и передачу наследственной информации? Где они располагаются в клетке?
За хранение и передачу наследственной информации отвечают нуклеиновые кислоты, в частности ДНК
находится в хромосомах, в ядре.
9. Рассмотрите диаграммы на с. 36-37 учебника. Чем различается химический состав тел живой и неживой природы? Существуют ли элементы, которые встречаются только в живых организмах?
Одно из главных отличий живых тел от не живых — способность к обмену веществ
элементы которые характерны живым организмам — биофильные (H, O, C, N)
но как в живой, так и не живой природе вещества сходные, разве что состав различный, в живых организмах преобладают биофильные эл-ты + макро и микро элементы.
10. Какие факты свидетельствуют о единстве происхождения всех живых организмов?
Клетки живых организмов едины по хим.составу,жизнедеятельности,4 главный элемента присущи всем живым клеткам живых организмов: кислород, азот, водород, углерод.