Занимательная биология - Акимушкин Игорь Иванович (книги онлайн полные версии .txt) 📗
Эта удивительная аномалия спасает жизнь всем пресноводным животным, зимующим в наших реках, прудах и озерах.
Седьмая аномалия: из всех жидкостей, кроме ртути, у воды самое большое поверхностное натяжение.
Что это такое? Некомпенсированные силы сцепления между молекулами. Внутри жидкости притяжение молекул друг к другу уравновешено. А на поверхности нет. Молекулы воды, которые лежат глубже, тянут вниз самые верхние молекулы (вверх их ничто так сильно не тянет, так как там нет воды, а только воздух).
Поэтому капля воды стремится затянуть себя в узелок. Стягивают ее силы поверхностного натяжения. Капля воды как бы упакована в свою поверхностную пленку, которая очень прочна.
Итак, поверхность воды всегда затянута тончайшей пленкой из молекул. Чтобы разорвать ее, нужна сила, и сила немалая. По этой пленке, как по паркету, бегают насекомые — вертячки и водомерки. За нее цепляются, повиснув вниз головой, личинки комаров, и даже улитки с массивными раковинами ползают по ней. Они тяжелее воды, но не проваливаются: пленка поддерживает их. Бегают по воде и не тонут даже ящерицы! И большие ящерицы — василиски (они живут в тропиках Америки).
Физики точно рассчитали, какую гирю надо подвесить к столбику воды толщиной в 3 сантиметра, чтобы разорвать его. Гиря потребуется огромная — больше 100 тонн!
Но это когда вода исключительно чистая. В природе такой воды нет [73] . Всегда в ней что-то растворено, пусть хоть немного. Чужеродные вещества разрывают звенья в прочной цепи молекул воды, и силы сцепления между ними сильно уменьшаются. Но в лабораториях ученым удалось получить почти чистую воду, и разорвать ее было так же трудно, как сталь самого лучшего сорта.
Могучие силы сцепления между молекулами поднимают воду вверх по тонким трубкам и щелям, хотя земное тяготение, противоборствуя им, тянет ее вниз. Чем тоньше трубка, тем выше поднимается по ней вода.
Силы поверхностного натяжения тянут вверх воду из глубин почвы, питая растения солями и влагой. Увлекаемая ими (и силами осмоса) течет она по корням и стеблям самих растений и наполняет кровью наши капилляры.
Аномалия восьмая и последняя, о которой я расскажу. Вода — лучший в мире растворитель. «Могучий растворитель», — говорят химики. Она растворяет очень многие вещества, но сама остается инертной, не изменяется от многих веществ, которые растворяет.
Благодаря этому качеству вода смогла стать носителем жизни. Растворы всех веществ, циркулирующие в нашем теле, приготовлены на воде. Они мало изменяются в таком растворе, и сам растворитель — вода — может быть использован неоднократно.
«Воде, — сказал великий Леонардо, — была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле».
Полужидкая конструкция на воде
Говорят, что, если высушить медузу, от нее останется крохотный комочек, который будет весить в тысячу раз меньше живой медузы (По другим данным, в медузе воды значительно меньше — всего 96,8 процента.)
А что останется от человека, если высушить его? Двадцать килограммов праха, или, как сказали бы теперь, сухого вещества. Мы не медузы, но тоже, как видите, основательно налиты водой: больше чем на две трети отпущенного нам природой материала. Во взрослом человеке, который весит скажем, 70 килограммов, 50 килограммов воды.
Но когда человек впервые приходит в этот мир, в нем воды еще больше: у трехдневного зародыша 97, у трехмесячного — 91, у восьмимесячного — 81 процент.
Интересно, где в нас воды всего больше. Оказывается, кроме слюны (99,5 процента), в мозгу — 85 [74] . В костях воды совсем мало — 20–30 процентов. В мускулах вдвое больше — 77. В легких и почках — 80. «Таким образом, — говорит Раймонд Фюрон, — живое существо целиком „обводнено“» [75] .
«Обводнено» и снаружи и изнутри. Снаружи: в морях и океанах, в реках и прудах, в дождях, туманах, льдах, в болотах, в сырости… А внутри: в клетках — 50 процентов всей нашей «телесной» воды, между клетками — 45 и в крови — 5 процентов.
Каждый день взрослому человеку «как пить дать» нужно 2 литра воды, и не меньше. Иначе все в нем пойдет не так. Два литра получить снаружи: выпить или «съесть» с пищей (в огурцах, скажем, в мясе и пр.). Но вообще-то, чтобы организм человека исправно работал, воды ему требуется минимум впятеро больше — 9–10 литров.
И эти 10 литров каждые сутки регулярно поступают в наш кишечник: 2 литра, мы уже знаем, человек выпивает, полтора глотает со слюной, полтора дает желудок в виде желудочного сока и 0,7 литра поджелудочная железа, 3 литра кишечных соков и, наконец, пол-литра желчи.
Где же берут наши ткани столько воды?
Сами ее создают. Это так называемая эндогенная, внутрирожденная вода.
Эндогенная вода постоянно рождается и «выпивается» в тканях нашего организма; и когда мы дышим, добывая энергию из проглоченной пищи, и когда строим себя из чужеродных белков, и когда разрушаем свои больные или ненужные ткани, и когда худеем, и когда полнеем. Словом, всегда.
И не только, конечно, «мы»: по-видимому, все животные и все растения живут главным образом «на воде», которую сами в себе создают.
Советский биохимик Б. Б. Вартапетян, экспериментируя с куколками тутового шелкопряда, доказал, например, что в бабочках, развившихся из этих куколок, вся вода «или большая часть ее» — эндогенная. Это значит, что бабочки не выпили ее и не всосали с нектаром: получилась она из питательных веществ куколки, которые запасла еще гусеница.
Этот же исследователь, работая над докторской диссертацией, пришел к выводу, что у кактусов, которые растут в безводной пустыне, уже к концу второго-третьего месяца засухи нет «и следов той воды, которая первоначально поступила в растение через корни». Вся вода, наполняющая в изобилии их сочные ткани, эндогенная, ими самими сотворенная из воздуха (вернее, из кислорода воздуха) и водорода запасенных впрок веществ [76] .
Так жизнь, рожденная водой и в воде, сама постоянно созидает колыбель свою — воду.
Куда идет эта вода?
Много новорожденной воды тут же, в тканях, разрушается — из ее элементов строятся другие вещества. Мы черпаем энергию для жизни, окисляя в митохондриях переваренную пищу кислородом, полученным… из воды. С точки зрения клеточной энергетики это выгоднее, чем «сжигать» питательные вещества кислородом, поступившим в организм из атмосферы. Много воды циркулирует в растворах — в клетках, меж клетками, в крови. Ведь весь организм наш — полужидкая конструкция, построенная на воде, вернее, на водных растворах, простых и коллоидных.
Много воды уходит на переваривание пищи (около 10 литров, как мы знаем), на приготовление «соков» разных желез, на потение, главная цель которого — охлаждение перегретой живой «машины» (до полутора литров в сутки даже в тени и в умеренном климате). Вода нужна и для дыхания: ее пары, более или менее конденсированные, облегчают поглощение кровью кислорода и удаление из нее углекислого газа. Когда мы дышим легкими, то изгоняем из себя каждые сутки 300–400 граммов воды. А кожа, когда дышит, расходует даже вдвое больше воды. Наконец, канализационная система нашего тела, по которой выбрасывается из организма весь «шлак» обмена веществ, тоже для своего нормального функционирования требует немало воды.
Итак, без воды жизнь на Земле невозможна. Невозможна по многим причинам. И прежде всего потому, что без воды не было бы на Земле кислорода. Ведь до того, как появились на нашей планете растения, в ее атмосфере не было кислорода, об этом уже говорилось. Улавливая с помощью зеленого хлорофилла энергию солнечных лучей, растения из углекислого газа и воды изготавливают в своих листьях сахар — глюкозу. И при этом много лишнего остается у них кислорода, который выпускают они в воздух. А берут его из воды!
