1.
Высокая удельная теплоемкость.
Вода имеет высокую теплоемкость (в 10 раз большую, чем
железо, и в 3300 раз большую, чем воздух). В сочетании с
высокой теплопроводностью это делает водную среду достаточно
комфортной для обитания живых организмов.
(Вспомните
из курса физики, что такое удельная теплоемкость.
Среди физических характеристик среды, важных для существования в
ней живых организмов, существенную роль играют также выталкивающая
сила и вязкость, но их роль мы пока не рассматриваем.)
Благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности водная среда,
в отличие от воздушной, менее подвержена перепадам температур (как
суточным, так и сезонным), что облегчает адаптацию животных и
растений к этому абиотическому
фактору.
Вопрос 1.
Каково значение этой
физической характеристики для внутриклеточных процессов? (Для ответа
на вопрос вспомните из курса химии понятия экзотермических и
эндотермических реакций).
2. Несжимаемость.
Вода практически несжимаема. Это позволяет многим беспозвоночным
животным использовать заполненные водой полости тела в качестве
внутренней опоры организма при передвижении (т.н.
гидростатический скелет).
Вопрос
2.
Представители каких типов
животных имеют гидростатический скелет?
3.
Высокая температура кипения.
Близкие по молекулярной массе вещества - метан и аммиак - при
н.у. являются газами. Вода же - жидкость и остается ею при
нагревании до 100оС. Аномально высокая температура
кипения - результат того, что молекулы воды связаны между
собою водородными связями.
(Вспомните?) Именно на разрыв этих связей
и тратится большое количество энергии.
Для обитателей водной среды это также важно. Диапазон температур
на планете (средняя + 7оС) практически не достигает
верхней границы, точки кипения воды.
4. Высокая
удельная теплота парообразования.
Эта характеристика, также как и высокая температура кипения,
обусловлена наличием
водородных связей
между молекулами воды.
(Вспомните из курса физики, что
такое удельная теплота парообразования. Кстати, чтобы
выпарить, к примеру, воду из чайника, тепла потребуется в 5,5 раза
больше, чем для того, чтобы вскипятить его).
Благодаря высокой теплоте
парообразования живые организмы (не только животные, но и растения)
получили возможность избавляться от избытков тепла в организме,
испаряя воду с поверхности тела или его участков. В отличие от
других способов теплообмена живых организмов с окружающей средой (излучения,
конвекции, теплопередачи)
испарение
позволяет охлаждать тело даже в том случае, когда температура
окружающей среды выше, чем температура тела.
Вопрос
3.
Какие жидкости испаряются с поверхности тела разных животных? Как
называется процесс испарения воды с поверхности листьев растений и
какую роль в жизни растений (кроме охлаждения поверхности листа) он
играет?
5. Высокая сила поверхностного натяжения.
Это свойство воды (по которому она уступает лишь ртути - см.
таблицу) не только обуславливает способность воды
подниматься по тонким капиллярам (что очень важно и для водного
баланса почвы, и для транспорта по сосудам растений), но и
возможность использования поверхностной пленки воды для
передвижения. Такие животные образуют экологическую группу
нейстон, которая
делится на эпинейстон
(те, кто передвигаются по поверхности пленки, как изображенная
на фотографии водомерка), и
гипонейстон
- животных, прикрепляющихся к поверхностной пленке в воде (личинки
некоторых мух и комаров).
Статья Джирла Уолкера
"Наблюдения за жизнью
водомерок — насекомых, которые ходят (и даже бегают) по воде"
("В мире науки", рубрика "Наука вокруг нас", 1984, № 1, с. 92).
|
Рисунок - гиперссылка на видеофрагмент
vodomer.avi (314 кб)
|
Интересный
факт. Нормальная моча имеет поверхностное натяжение
около 66*10−3 Н/м, но если в моче присутствует желчь
(тест на желтуху), оно падает до 55. В тесте на желтуху (Hay's
test) молотую серу насыпают на поверхность мочи. Она будет
плавать на нормальной моче, но будет тонуть, если поверхностное
натяжение снижено из-за желчи (солей желчных кислот). (отсюда) |
|