Вода. Роль воды в мире. Биологическое значение воды. Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Для человека ценность имеет лишь питьевая вода. Для получения питьевой воды используются фильтры для воды, которые позволяют очистить ее от вредных примесей, сделать пригодной для питья и приготовления пищи. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах. Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды, их полярностью и соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный. В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения. Водородные связи между молекулами воды. А. Две молекулы воды, соединенные водородной связью-6+ — очень маленький положительный заряд; 6~ — очень маленький отрицательный заряд. Б. Сеть из молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями. Такие структуры постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в воде, находящейся в жидком состоянии. Биологическое значение воды Вода как растворитель. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга. В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов. Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.
Плодородной называется такая почва, из которой растения получают в достаточных количествах все питательные вещества и влагу, необходимые для нормально роста и развития. Часто плодородные почвы называют богатыми. Это не так. Богатая почва содержит много питательных веществ, которые из-за плохой структуры почвы находятся в недоступной для растения форме Глинистые почвы — богатые, но имеют (кроме глинистых черноземов) плохую структуру и поэтому малоплодородны. Чтобы повысить их плодородие, с осени вносят органические удобрения (навоз, компост, ботву от выбранного урожая) до 3-4 кг на 1 кв.м. Супесчаные, а особенно песчанистые почвы – бедные. Они хорошо пропускают воду, но очень слабо ее задерживают, а вместе с водой в нижние слои почвы вымываются и питательные вещества. Эти почвы быстро прогреваются, но при недостатке влаги польза от этого незначительна.
Глинистые почвы — богатые, но имеют (кроме глинистых черноземов) плохую структуру и поэтому малоплодородны. Чтобы повысить их плодородие, с осени вносят органические удобрения (навоз, компост, ботву от выбранного урожая) до 3-4 кг на 1 кв.м.
Супесчаные, а особенно песчанистые почвы – бедные. Они хорошо пропускают воду, но очень слабо ее задерживают, а вместе с водой в нижние слои почвы вымываются и питательные вещества. Эти почвы быстро прогреваются, но при недостатке влаги польза от этого незначительна.