Значение воды для планеты и организмов. Вода в живых организмах

Без воды никуда!

Воду по праву можно назвать источником всего живого на земле. Растения, животные, рыбы и птицы, и конечно, царь природы - человек - никто не в состоянии прожить без воды. Каким-то обитателям планеты Земля требуется ее совсем чуть-чуть, другие просто не смогут без нее прожить и часа. Человек не относится к водным обитателям, и лишь потребляет воду внутрь для обеспечения нормальной жизнедеятельности и использует ее для гигиены и удовольствия. Но и он самым прямым образом связан с водной стихией. На 60 % организм человека это вода. Так, жировая ткань берет 20% от массы воды, костям необходимо 25%, на печень уходит еще 70, скелетные мышцы требуют для себя 75%, крови нужно 80% воды, мозгу требуется 85 её процентов.

Живые организмы обитают в условиях постоянно меняющейся среды, а для нормальной их работы важная составляющая - это постоянство внутренней среды самого организма. Эта среда поддерживается плазмой крови, тканевой жидкостью, лимфой. А большая часть их состоит из воды, белков и минеральных солей. Несмотря на то, что вода и минеральные соли не являются питательными веществами и энергетическими источниками, в отсутствие воды невозможны обменные процессы. Вода является прекрасным растворителем. Окислительно-восстановительные процессы и прочие реакции обмена происходят в жидкой среде. Вода транспортирует некоторые газы, перемещая их как в растворенном состоянии, таки в форме солей. Являясь содержимым пищеварительных соков, вода способствует удалению из организма обменных продуктов, среди которых присутствуют токсические вещества. Вода участвует в терморегуляции.

Важность воды для человека

Сколько человек способен прожить, не употребляя воду? Специалисты утверждают, что не более 7-10 дней. Этот срок гораздо меньше, чем отводят те же специалисты человеку, оставшемуся без еды. Значит, вода важнее!

Вода покидает организм человека через почки вместе с мочой. Таким образом теряется около 1700 мл. Через кожу человек теряет около 500мл. Выдыхая через легкие, человек лишается еще 300 мл воды.

Водный баланс

Соотношение между принятой внутрь водой и ее выводом из организма есть водный баланс. Водный баланс очень важен для нормального функционирования всех систем организма. В случаях, когда количество выпитой воды меньше, чем человек выделяет, есть риск развития разных расстройств. Ведь вода входит в состав тканей, как солевой раствор присутствует в теле, является его структурным компонентом и обеспечивает связь водного обмена с минеральными веществами.

Значение минеральных веществ для организма человека

Минеральные вещества являются неотъемлемой частью скелета. Они содержатся в структуре белков, гормонов и ферментов. Общая цифра всех минеральных веществ в человеческом теле около 4-5% массы. Большая часть минеральных веществ поступает в организм с едой и водой. Однако, содержание минеральных веществ в продуктах питания и в воде не всегда достаточно для нормальной жизнедеятельности организма. Практически все люди приправляют пищу поваренной солью, которой требуется примерно 10-12 грамм в день. Ели в организме наблюдается хронический недостаток минеральных веществ, то человек может серьезно заболеть.

Правильное функционирование центральной нервной системы, сердца и других внутренних органов происходит только в случае определенного содержания ионов минеральных веществ. Благодаря им сохраняется постоянство осмотического давления, реакция крови и тканевой жидкости. Ионы минеральных веществ принимают участие в процессах секреции, всасывании, выделения и других процессах.

В состав любого живого организма, помимо различных солей и органических веществ, обязательно входит вода. Она является средой, в которой диспергиро­ваны важнейшие высокомолекулярные соединения, образующие коллоидные рас­творы, и протекает большинство реакций обмена. Вода сама принимает участие в обмене веществ, входя в качестве необходимого компонента во многие реакции синтеза. В качестве примера можно указать хотя бы на гидролитическое рас­щепление сложных углеводов, жиров и белков, требующее участия воды.

Вода является основной по количеству составной частью любого живого ор­ганизма (табл. 1.2).

Высокое содержание воды свидетельствует о том, что в процессе жизнедея­тельности организма она играет важную роль. Вода входит в состав белковых кол­лоидов и принимает непосредственное участие в построении структур живых кле­ток и тканей. Кровь, лимфа, спинномозговая жидкость у высокоорганизованных организмов, соки растений состоят преимущественно из воды в свободном состоя­нии. В тканях животных и растений вода находится в связанном состоянии - она не вытекает при рассечении органа. Испарение воды поверхностью животных или растительных организмов регулирует их температуру при колебаниях температуры внешней среды.

Вода вызывает набухание коллоидов, она связывается с белком и другими органическими соединениями, а также с ионами, входящими в состав клеток и тка­ней. Вместе с углекислым газом вода в процессе фотосинтеза вовлекается в образование органических веществ и, таким образом, служит материалом для создания живой материи на Земле.

Высшие животные очень чувствительны к потере воды. Если в процессе голо­дания животный организм может перенести почти полную потерю запасов жиро­вых веществ, до 50% всех белковых веществ, то потеря более 10% воды вызыва­ет тяжелые патологические изменения, а потеря 15-20% воды приводит к гибели.

Животные, лишенные воды, быстро погибают. Например, если собака может прожить без пищи до 100 дней, то без воды - менее 10. Человек без пищи может прожить больше месяца, без воды - всего лишь несколько дней. Общая потреб­ность человека в воде (включая воду в составе пищи) в зависимости от климати­ческих условий составляет 3-6 л в сутки.

Не менее важно значение воды и в жизни растений. Содержание воды влия­ет на направленность действия ферментов, на интенсивность транспирации, фотосинтеза, дыхания, ростовых процессов и т. п. Количество воды в растении обус­ловливает

Таблица 1.2 Содержание воды в различных организмах, их органах и тканях

скорость тех или иных биологических процессов. Так, интенсивность ды­хания зерновых находится в прямой зависимости от содержания влаги в семенах. Опыт показывает, что вначале увеличение влажности повышает интенсивность про­цесса дыхания на сравнительно незначительную величину. Затем, начиная пример­но с 14%, повышение влажности на 1% увеличивает интенсивность дыхания на 150%, а последующее ее увеличение повышает интенсивность дыхания на несколь­ко сот процентов. Иными словами, чем выше содержание воды в зерне, тем ин­тенсивнее процесс дыхания.

Интенсивность процесса обмена веществ у высших организмов зависит от воз­раста организма: чем моложе организм, тем больше он содержит воды и тем ин­тенсивнее его обмен веществ. Например, эмбрион человека ко второму месяцу раз­вития содержит 97% воды, новорожденный ребенок-74%, организм взрослого человека содержит 63-68% воды. Та же закономерность проявляется и в отно­шении отдельных тканей и органов животного организма; особенно богаты водой те органы, которые наиболее интенсивно функционируют. Так, сердце высших жи­вотных содержит 79% воды, а скелет - всего лишь 20-40%.

Самое главное вещество

Вода - одно из самых распространённых веществ на Земле. Вода занимает большую часть поверхности нашей планеты.
Вода встречается в природе в трёх состояниях : жидком, твёрдом (лёд и снег), газообразном (водяной пар) .
Вода превращается в лёд при температуре 0 градусов.
Водяной пар постоянно содержится в воздухе. Но его нельзя увидеть, потому что это прозрачный бесцветный газ. Он попадает в воздух благодаря тому, что вода постоянно испаряется с поверхности водоёмов и почвы.
Для живых организмов вода имеет огромное значение. Она входит в состав живых организмов. Любой организм постоянно расходует воду и нуждается в её пополнении. Поэтому вода необходима всем растения и животным. Человеку в сутки требуется более 2 литров воды.

Практическая работа "Исследование свойств воды"
Цель работы: определить свойства воды.

Рассмотрите оборудование, приготовленное для практической работы. Укажите стрелками названия предметов.

Опыт 1 . Опустите в стакан с водой стеклянную палочку. Видна ли она? О каком свойстве воды это говорит?
Вывод: Вода прозрачна
Опыт 2 . Сравните цвет воды с цветом полосок, изображенных на этой странице. Что вы видите? О чём это говорит?


Вывод: Вода бесцветна
Опыт 3 . Понюхайте чистую воду. Какое свойство воды можно установить таким способом?
Вывод: Вода не имеет запаха
Опыт 4 . Колбу с трубкой, заполненную подкрашенной водой, опустите в горячую воду. Что наблюдаете? О чём это свидетельствует?

Вывод: При нагревании вода расширяется
Опыт 5 . Ту же колбу поставьте в тарелку со льдом. Что наблюдаете? О чём это свидетельствует?

Вывод: При охлаждении вода сжимается.
Общий вывод: вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха, при нагревании расширяется, при охлаждении сжимается.

Конспект открытого урока по окружающему миру в 3 классе.

УМК «Школы России» (учебник А.А.Плешакова).

Учитель: Герасимова Ирина Сергеевна.

Тема: Вода. Свойства воды. Значение воды для живых организмов.

Цели: 1. Ознакомить с основными свойствами воды путём использования различных источников информации, а также проведения простых и наглядных опытов;

2. Развивать способность рассуждать и делать выводы на основе собственных наблюдений и знаний, полученных в ходе исследовательской деятельности;

3. Воспитывать бережное отношение к окружающей среде, любовь к природе.

Личностные УУД:

Учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу;

Самоанализ и самоконтроль результата;

Познавательные УУД:

Способность и умение учащихся производить простые логические действия (анализ, сравнение);

Извлечение необходимой информации из разных источников;

Осознание и самостоятельное построение речевого высказывания;

Самостоятельное выдвижение способов решения проблемы.

Коммуникативные УУД:

Формирование умения объяснять свой выбор, строить фразы, отвечать на поставленный вопрос, аргументировать;

Умение работать в группах, учитывая позицию собеседника; организовать и осуществить сотрудничество с учителем и сверстниками.

Регулятивные УУД:

Использование последовательных действий, контроль выполненной работы;

Осознание уровня и качества усвоенного.

Ход урока.

1. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания.

Фронтальный опрос:

С какими веществами мы уже познакомились?(сахар, соль, крахмал, кислоты) Какие из них наиболее опасны? Из чего состоят вещества? (молекулы и атомы). Что на нашей планете называют пятым океаном?(воздушный океан). Какие свойства воздуха вы знаете? (прозрачный, без запаха, бесцветный, при нагревании расширяется, при охлаждении сжимается, плохо проводит тепло)

Перед вами листочки. Отвечая на вопросы, записывайте столбиком: номер вопроса, рядом цифру ответа.

1.Что произойдёт, если исчезнет воздух?

1.-ничего, 2-все растения замёрзнут, 3- люди станут лучше думать, 4-всё живое погибнет.

2.Какого газа в воздухе больше всего?

1-кислорода . 2-углекислого газа , 3- азота, 4-водорода.

3. Какой газ выделяют при дыхании живые организмы?

1- кислород , 2- водород, 3- азот, 4- углекислый газ.

4.Что происходит при нагревании с воздухом?

1-кипит, 2- расширяется , 3- сжимается, 4- превращается в воду.

5. Что происходит с воздухом при охлаждении?

1- сжимается , 2-превращается в лёд, 3- расширяется, 4- очищается.

6. Какое свойство воздуха указано неверно?

1- воздух прозрачен, 2- воздух не имеет запаха, 3- воздух голубого цвета , 4-бесцветен.

7.Отчего загрязняется воздух?

1- школьники высаживают в парках деревья, 2- увеличилось количество автомобилей на земле, 3- на фабриках ставят очистительные фильтры, 4- водители выключают мотор во время стоянки автомобиля.

8.Почему леса называют «лёгкими планеты»?

1-растения при дыхании тратят много кислорода, 2- в лесах легко дышится, 3- растения очищают воздух от вредных газов , 4- растения выделяют кислород.

9. Что надо делать, чтобы воздух стал чище?

1- Сажать больше деревьев и другие растения , 2- на заводах и фабриках не использовать установки, которые улавливают ядовитые газы, 3-чаще пользоваться личным автотранспортом,4- сжигать пластиковые бутылки.

Самопроверка: Называю цифры правильных ответов. Если у вас также, то ставим «+». Если нет, то « - » . Подсчитываем количество правильных ответов: 9-8 – это «5», 7-6 – это «4», 5-4 – это «3».

Листочки сдаются учителю.

2.Самоопределение к деятельности.

Отгадайте загадку и вы узнаете, какое вещество мы будем изучать на уроке.

В морях и реках обитает,
Но часто по небу летает.
А как наскучит ей летать,
На землю падает опять. (Вода)

Чего в решете не унесёшь?(воду)

3.Работа по теме урока.

1.Рассказ учителя.

Посмотрите на карту. Как вы думаете, много ли воды на Земле? Как вы догадались? Верно, голубым цветом изображены моря, океаны нашей планеты. Вода занимает ¾ поверхности земного шара. Вода повсюду. Вода есть в воздухе в виде пара, тумана, вода есть под землёй (родники, колодцы). Огромные скопления воды находятся у Северного и Южного полюсов в виде ледников. Вода входит в состав любого живого организма и растений. В теле животных вода составляет больше половины массы тела. Например: тело медузы на 90-95% состоит из воды. Много воды и в теле человека. Наше тело почти на 2/3 состоит из воды.

Живой организм постоянно расходует воду и нуждается в её пополнении. Например, человеку в сутки требуется более 2 литров воды (часть её он выпивает, а часть содержится в пище). Но не только для этого нужна вода. Подумайте, где ещё требуется вода? (стирка, умывание, приготовление пищи, полив растений, при изготовлении бумаги, лекарств, металла и др.) Вода-это дорога, по которой плывут корабли. Вода – это электричество. Она работает на гидроэлектростанциях.

Вода – это дом для многих животных. Одни из них живут в пресной воде, другие – в солёной. Приведите примеры.

Вывод: Если руки ваши в ваксе,
Если на нос сели кляксы,
Кто тогда нам первый друг,
Снимет грязь с лица и рук?
Без чего не может мама,
Ни готовить, ни стирать?
Без чего, мы скажем прямо,
Человеку умирать?
Чтобы лился дождик с неба,
Чтоб росли колосья хлеба,
Чтобы плыли корабли,
Чтоб варились кисели,
Чтобы не было беды-
Жить нельзя нам без …(воды).

2. Практические опыты и наблюдения.

Важна ли для человека вода? Что надо знать, чтобы разумно её использовать? (надо знать её свойства) . Знаете ли вы какие - нибудь свойства воды? Мы с вами сегодня будем изучать эти свойства. Какие источники информации мы можем при этом использовать? (книги, интернет, опыт свой и взрослых, проводить опыты, наблюдать).

У нас в классе получается три группы. Первая группа будет использовать компьютер. Вторая группа проводит опыт №3,№4. Третья группа проводит опыт №5.

(Раздаются листочки, на них инструкция для выполнения каждого опыт. Дети выполняют опыты, наблюдают и прикрепляют таблички на магнитную доску)

На доске постепенно появляется запись:

1. Прозрачна.
2. Бесцветна.
3. Не имеет запаха.
4. Растворяет некоторые вещества.
5. Можно очистить.

Следующие опыты №6 и 7 мы рассмотрим в учебнике с.53. (Используется учебник как источник информации. Делается вывод. Записывается на доске)

1. При нагревании расширяется.
2. При охлаждении сжимается.

Физкультминутка.

Следующее свойство воды вы, наверное, сами мне скажете, используя свой опыт: если воду пролить на пол, что произойдёт? Имеет ли вода форму? А если мы нальём воду в бутылку? Вазу? Блюдце? Какое свойство воды будем наблюдать?

1. Текучесть.
2. Формы не имеет. Может принимать форму сосуда.

Заполним таблицу в тетради и сделаем вывод. Какими свойствами обладает вода? (Заполняя таблицу, дети кратко рассказывают свой опыт и называют свойство, которое наблюдали.)

4.Закрепление изученного по тетради. Задания на с.22.

5.Рефлексия.

Выполним задания в учебнике №1, 2, 3, 4.

Поднимите руки, кто считает, что многое узнал о воде. А кто считает, что узнал, но не всё? На следующем уроке мы продолжим разговор о воде.

6.Выставление отметок.

7.Домашнее задание . С.51 – 54 (уч.).

Используемая литература: Учебник «Окружающий мир» А.Плешакова, тетрадь по окружающему миру, презентация опытов(авт.ГерасимоваИ.С.).

Вода является основой жизни всех живых существ. Ей принадлежит важнейшая роль в жизнедеятельности и развитии организмов:

– вода составляет основу тел живых организмов;

– вода является средой и участницей идущих в телах живых организмов биохимических реакций;

– вода является средой, в составе которой организмы получают многие необходимые им вещества и избавляются от продуктов обмена (шлаков);

– у растений вода участвует в фотосинтезе – на него расходуется 5% всей потребляемой ими воды, а 95% ее уходит на транспирацию (испарение листьями, что создает восходящий ток минеральных солей) и поддержание тургора (упругости) тканей;

– вода является средой жизни водных организмов;

– высокая теплоемкость воды позволяет теплокровным животным поддерживать постоянство температуры их тел;

– медленное нагревание и медленное охлаждение воды смягчают колебания температур, из-за чего климат побережий называют «мягким», или морским;

– высокая температура испарения воды дает возможность организмам избавляться от излишков тепла;

– другие важные функции.

Ввиду важности биологических функций воды она очень часто является лимитирующим фактором и наряду с температурой и составом почв определяет типы экосистем (степи, саванны, сухие леса, влажные леса).

Наибольшее количество осадков выпадает в тропическом поясе. Это объясняется максимальным поступлением туда энергии Солнца. Благодаря высокой температуре тропический воздух вбирает в себя намного больше воды, чем прохладный в более высоких широтах. Таким образом, влажный климат тропиков обусловлен большим количеством энергии Солнца.

На количество осадков оказывает влияние соотношение площадей суши и моря: в Южном полушарии, где больше площадь океанов и меньше площадь материков, осадков выпадает больше, чем в Северном.

Важное значение имеет не только общее количество осадков, выпадающих на местности, но и их интенсивность и распределение во времени.

Очень сильные дожди, особенно при отсутствии растительного покрова, вызывают эрозию почвы, гибель проростков растений и мелких животных. Сильнейшее повреждающее действие имеют осадки в виде града, размер частиц которого может быть с куриное яйцо. Длительные периоды моросящих дождей неблагоприятны для насекомых и насекомоядных птиц, особенно в период выкармливания ими птенцов. При отсутствии осадков организмам приходится переносить длительные периоды засухи.

В тропическом поясе режим выпадения осадков служит фактором, определяющим сезонную активность организмов – их биологические ритмы. В умеренных широтах главными сигналами смены сезонов года являются длительность светового дня (фотопериод) и режим температур.

Влажность воздуха

Показатель влажности воздуха характеризует степень его насыщенности водяными парами.

Абсолютной влажностью воздуха называют количество водяных паров на единицу его массы, а относительной – отношение количества имеющихся водяных паров к максимально возможному при данной температуре (в %).

Влажность воздуха имеет большое экологическое значение.

От количества влаги в воздухе зависит интенсивность ее испарения с поверхностей тел организмов. При низкой влажности испарение идет очень сильно и может привести к дегидратации (обезвоживанию) организмов. Для защиты от обезвоживания многие из них приобрели специальные адаптации:

– растения - толстую кутикулу, способность сбрасывать листья в сухой сезон, способность сворачивать листья, утрату (редукцию) листьев, опушенность и восковой налет на листьях, погруженные в ткань листа устьица - отверстия, через которые испаряется вода;

– животные - роговые чешуи, хитиновые покровы и др.

Иссушающие свойства воздуха зависят от дефицита его насыщения водяными парами - разницы между абсолютной и максимально возможной влажностью при данной температуре.

Адаптации организмов к разным уровням увлажнения

Адаптации растений . В зависимости от потребности в воде все растения делят на три экологические группы.

1. Гидрофиты (от греч. hydor – вода, влага) – влаголюбивые растения, ими являются:

– растения, полностью находящиеся в воде, - элодея;

– растения, у которых в воду погружены только корни, - камыш, рогоз, осоки, папирус;

– растения, произрастающие во влажных местах, - мхи, папоротники, плауны и др.

2. Мезофиты (от греч. mesos – средний, промежуточный) - растения умеренно влажных мест (полей, лесов, лугов) имеют приспособления для добывания воды - развитую корневую систему, покровные и проводящие ткани, механизмы регуляции уровня испарения.

3. Ксерофиты (от греч. xeros – сухой) - растения сухих мест (сухих степей, саванн, полупустынь, пустынь) способны переносить недостаток влаги.

Ксерофиты преодолевают недостаток влаги следующими способами:

– повышают ее поглощение с помощью мощного развития корневых систем: у некоторых растений пустынь масса корней превышает массу наземных органов в 9-10 раз;

– сокращают потери воды снижением испарения листьями;

– накапливают воду в мясистых стеблях (кактусы и африканские молочаи) или в листьях (алоэ, агавы);

– вырабатывают механизмы, позволяющие переносить недостаток воды.

Растения, накапливающие воду в мясистых стеблях или листьях, называют стеблевыми и листовыми суккулентами (от лат. succulentus – сочный). Для защиты от испарения они имеют толстую покровную ткань, а кактусы – устьица (отверстия, через которые происходит испарение), глубоко погруженные в ткань листа и открывающиеся только ночью, когда температура воздуха снижается. В то же время корневые системы суккулентов развиты слабо, поскольку они произрастают в местностях хотя и с редкими, но обильными осадками.

Растения, не накапливающие влагу, а добывающие ее с больших глубин и имеющие строение для максимального снижения испарения, называют склерофитами (от греч. skleros - твердый, жесткий). Склерофиты имеют жесткие сухие стебли, мелкие жесткие листья, которые часто сбрасывают во время сухого сезона. У многих склерофитов листья редуцированы (саксаул) или представляют собой колючки.

Адаптации животных . Существуют три вида адаптации животных к засухе.

1. Поведенческие – миграции в места, где есть вода, посещение водопоев, ночной образ жизни, укрытие в норах.

2. Морфологические - наличие защитных покровов.

3. Физиологические:

– наличие механизмов обратного всасывания воды в пищеварительной и выделительной системах;

– выделение высококонцентрированной или твердой мочи;

– синтез метаболической воды;

– способность переносить сильное обезвоживание.

Список основной литературы

1.Чебышев Н.В., Филиппова А.В. Основы экологии. – Москва, 2004 г.

2.Национальный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Казахстан, МООС РК, Алматы, 2007 г.

3. В.Г.Игнатов, А.В.Кокин. Экология и экономика природопользования., Р-на-Д, 2003 г.

4. Л.И.Губарева, О.М.Мизирева, Т.М. Чурилова. Экология человека. М., 2005 г.

5. Г.С.Оспанова, Г.Т.Бозшатаева. Экология. – Алматы, 2002 г.

6. Под редакцией А.С.Степановских. Общая экология. М., 2001 г.