Значение воды в жизни растений.

Без воды жизнь на Земле не могла бы зародиться и существовать. Вода важна для всех живых организмов, так как она не только неотъемлемый компонент клеток, но и для многих – среда обитания. Высокое значение воды объясняется некоторыми ее физическими и химическими свойствами, которые мы сейчас рассмотрим.

Свойства воды довольно необычны и связаны главным образом с малыми размерами молекул воды и их полярностью.

Полярность молекул воды. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле воды. В целом молекула нейтральна, но атомы в ней распределены так, что на одном конце образуется частичный положительный заряд (δ+), а на другом частичный отрицательный заряд (δ-). Такую молекулу называют диполем. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны водородных атомов, в результате между молекулами возникает электростатическое взаимодействие. Эти взаимодействия более слабые, чем обычные ионные связи называются водородными связями.

Вода как растворитель.

Вода хороший растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения – соли, которые диссоциируют на ионы при растворении в воде, а так же некоторые неионные соединения – например сахара, спирты, у которых присутствуют заряженные группы (у сахаров и спиртов это –OH группы).

Когда вещество переходит раствор его молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, и как следствие реакционная способность вещества возрастает. По этой причине большая часть реакций протекает в растворах.

Неполярные вещества, например липиды, не смешиваются с водой и потому могут разделять растворы на отдельные компартменты, подобно биологическим мембранам. Неполярные части молекул отталкиваются водой и притягиваются друг к другу. Пример того – масла, образующие пленки, или крупные капли из мелких. То есть неполярные молекулы гидрофобны.

Наличие свойств растворителя у воды, обуславливает так же ее роль в транспорте веществ.

Большая теплоемкость.

Удельной теплоемкостью воды называют количество теплоты в джоулях, которое необходимо, чтобы поднять температуру 1 кг воды на 1°C.

Вода обладает большой теплоемкостью. Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь относительно небольшое повышение температуры. Это связано с тем, что большая часть энергии тратится на разрыв водородных связей, ограничивающих подвижность молекул воды.

Большая теплоемкость сводит к минимуму температурные изменения в водной среде, благодаря этому биохимические реакции идут в относительно узком температурном диапазоне и опасность нарушения от резкого скачка температуры им грозит не так сильно.

Большая теплота испарения.

Скрытая теплота испарения – это мера тепловой энергии, которую нужно сообщить жидкости для ее превращения в пар, т.е. для преодоления сил молекулярного сцепления.

Испарение воды требует значительного количества энергии, что объяснимо наличием водородных связей между молекулами. Именно из-за этого температура кипения воды – вещества, обладающего настолько маленькими молекулами – необычно высока.

Энергия, требуемая молекулами воды для испарения, черпается ими из своего окружения. Таким образом, испарение воды сопровождается охлаждением. Это явление играет существенную роль при охлаждении транспирирующих листьев растений.

Большая теплота плавления.

Скрытая теплота плавления – мера тепловой энергии, необходимая для расплавления твердого вещества (в случае воды – льда).

Воде для плавления требуется довольно большое количество энергии. Справедливо и обратное – при замерзании вода должна отдать большое количество тепловой энергии. Это уменьшает вероятность замерзания содержимого клеток и окружающей их жидкости. Кристаллы льда губительны для живого, когда образуются внутри клеток.

Большое поверхностное натяжение и когезия.

Когезия – сцепления молекул физического тела друг с другом при действии сил притяжения. На поверхности жидкости существует поверхностное натяжение – результат действия между молекулами сил когезии, направленных внутрь. Значительная когезия играет важную роль в движении воды по сосудам ксилемы.

Вода как реагент.

Биологическое значение воды определяется тем, что она является одним из необходимых метаболитов, то есть участвует в биохимических реакциях.

И так, обобщим физиологические функции воды:

· Обеспечивает поддержание структуры (высокое содержание воды в протоплазме).

· Служит растворителем и средой для диффузии.

· Вода участвует в реакциях гидролиза.

· Участвует в фотосинтезе: 6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂

· Обуславливает осмос и тургесцентность клеток.

· Обеспечивает транспирацию и транспорт веществ.

· Обеспечивает прорастание семян – набухание, разрыв семенной оболочки, дальнейшее развитие.

· Служит средой в которой происходит оплодотворение.

· Обеспечивает распространение семян и гамет.