Znaczenie wody dla życia organizmów zwierzęcych i roślinnych

Woda jest głównym związkiem wchodzącym w skład żywej substancji. Ilość wody w organizmach nie jest wartością stałą, gdyż zależy od rodzaju, wieku oraz stanu organizmu i wynosi około 70-80%. Rekordzistą pod tym względem jest meduza, której ciało zawiera aż 97% wody. Najmniej tego płynu mają nasiona i zarodniki około 10-15%. Ilość wody w komórce określa jej turgor, a zarówno nadmiar jak i niedobór wody jest dla komórki niebezpieczny. Nadmiar wody grozi komórce spęcznieniem, prowadzącym nawet do pęknięcia, również odwodnienie komórki pracują nieprawidłowo. Do najważniejszych z biologicznego punktu widzenia właściwości wody należy jej zdolność rozpuszczania. Bardzo wiele różnych substancji rozpuszcza się w wodzie, i to w większej ilości niż w jakiejkolwiek innej substancji cieczy, toteż woda ma ogromne znaczenie jako czynnik transportujący. Krew zawiera aż 90% wody, dzięki czemu może przenieść produkty przemiany materii, substancje pokarmowe, hormony i witaminy. Ułatwia również wydalenie końcowych produktów metabolizmu oraz innych zbędnych substancji. Woda stanowi środowisko, w którym przebiegają prawie wszystkie procesy życiowe. Inną bardzo ważną właściwością wody jest jej duże ciepło właściwe, z czym związana jest duża pojemność cieplna tej cieczy. Nagrzewanie i ochładzanie się wody następuje bardzo powoli, a to chroni organizm przed gwałtownymi zmianami temperatury wewnątrz ciała. Regulacja ciepłoty ciała ma podstawowe znaczenie dla zwierząt stałocieplnych.
Podstawowym źródłem wody dla zwierząt jest woda pobierana w płynach. Picie wody możliwe jest jednak tylko w przypadku nieograniczonego dostępu do wody słodkiej. Tylko niektóre zwierzęta morskie oddzielają sól od wody i tylko te mogą pić wodę morską. Wiele zwierząt lądowych żyje w warunkach, w których dostęp do wody jest stale ograniczony, a wtedy głównym źródłem wody dla zwierząt jest pokarm przyjmowany przez zwierzęta. Jeśli są to miękkie części roślin lub bezkręgowce o wysokim stopniu uwodnienia, to wówczas pokarm stanowi dostateczne źródło wody.
W utrzymaniu równowagi wodnej organizmu dużą rolę odgrywa także woda powstająca wewnątrz organizmu, jako końcowy produkt utleniania związków organicznych. Jest to tzw. woda metaboliczna, której produkcja zależy od rodzaju i ilości utlenionych związków. Ilość wody powstającej w organizmie podczas utleniania podstawowych składników pokarmowych przedstawiona jest w tabeli.



Utleniany składnik Objętość wytworzonej wody
Tłuszcze
Węglowodany
Białka 1,0
0,6
0,4


Jak wynika z tabeli najbogatszym źródłem wody metabolicznej są tłuszcze. Oznacza to, że zwierzęta żywiące się pokarmem bogatym w tłuszcze (np. nasiona roślin oleistych) bądź wytwarzające duże ilości tłuszczu zapasowego(np. ptaki przed okresem migracji, wielbłąd w garbie) mogą wykorzystywać te związki jako jedyne źródła wody. Podobnie, tłuszcze zawarte w żołądku jaj skorupkowych dostarczają wody niezbędnej do rozwoju zarodka.
Organizm zwierzęcy traci wodę różnymi drogami i musi być ona dostarczana zwierzętom w odpowiednich ilościach.
Bez względu na to, z jakich źródeł pochodzi woda, może być ona utracona przez zwierzę w następujący sposób:
- przez narządy wydalnicze wraz z końcowymi produktami metabolizmu i jonami (mocz);
- z powierzchni oddechowej przez parowanie(płuca) bądź przechodzenie do środowiska zewnętrznego o wyższym niż w środowisku wewnętrznym stężeniu soli(skrzela zwierząt morskich);
- przez skórę, zwłaszcza jeśli występują gruczoły potowe(parowanie);
- przez przewód pokarmowy wraz z niestrawionymi składnikami pożywienia (kał).
Prawidłowe funkcjonowanie organizmu zależy od utrzymania odpowiedniego bilansu wodnego, czyli równowagi między ilością wody zdobytej a utraconej.
Niektóre pustynne zwierzęta spędzają najgorsze godziny dnia pod ziemią, wychodząc na powierzchnię w poszukiwaniu pokarmu, gdy robi się chłodniej. Pod ziemią temperatura jest niższa niż na powierzchni, a poza tym w wyniku oddychania zwierząt powietrze w norach utrzymuje się w stanie pewnego nawilgocenia. W przeciwieństwie do większych zwierząt, małe zwierzęta nie tracą wody na ochładzanie ciała (np. przez pocenie się).Zwierzęta pustynne przystosowały się do życia w warunkach suszy i upału.
Rośliny i zwierzęta, które żyją w wodzie nie maja tego problemu. Woda swobodnie unosi zwierzęta. Rośliny wodne, pozbawione zdrewniałej łodygi, rosną prosto ku światłu. Tlen i dwutlenek węgla rozpuszczone w wodzie w odpowiednich ilościach umożliwiają życie i łatwo je pobrać przez skrzela lub powierzchnię liści. W wodzie są także rozpuszczone składniki pokarmowe. Rośliny przyswajają je wszystkimi podwodnymi częściami, a korzenie potrzebują, aby utrzymać się w miejscu w wartko płynących wodach. Niezwykle właściwości chemiczne wody powodują, że jej cząsteczki mają tendencje do sczepiania się. Powstaje napięcie powierzchniowe, na powierzchni wody tworzy się jakby „błonka”, dzięki czemu lekkie zwierzęta mogą po niej kroczyć, a liście roślin, takich jak nenufary, pływają po wierzchu.
Całe życie na Ziemi należy do wody. Organizmy przystosowały się najlepiej do temperatur, w których woda pozostaje płynna. Takie warunki przeważają na Ziemi. Woda, zamarzając, zwiększa objętość. Lód unosi się na wodzie, działając jak ciepły koc na nie zamarzniętą pod spodem wodę. Pod lądem zwykle pozostaje przestrzeń wypełniona powietrzem, niezbędnym do oddychania dla zwierząt żyjących poniżej.
Z większym problemem borykają się rośliny żyjące na lądzie. Możliwość ich przetrwania zależy od zdolności utrzymania wody w swych tkankach. I tak rośliny rosnące w warunkach pustynnych, gromadzą wodę przez krótki okres czasu. Niekształtne drzewa słoniowe mają krótki poskręcany pień, a na gałęziach kolce. Gdy tylko spadnie deszcz, rosną liście, kwiaty oraz owoce. Wszystko to dzieje się w ciągu trzech tygodni, po czym drzewa znowu „udają martwe” i wysychają, utrzymując się przy życiu dzięki wodzie, którą zgromadziły w swoich tkankach. Podobnie zachowują się kaktusy np. opuncje, których „liście” pęcznieją po opadach deszczu gromadząc wodę. Ciekawym przedstawicielem kaktusów jest cereus olbrzymi, którego korzenie rozciągają się na 15 m. wokół rośliny, dzięki czemu wchłaniają najmniejsze krople wody. W czasie burzy gromadzą zapasy do 10 ton wody, co wystarcza na przeżycie wielu lat suszy. Inne rośliny przeczekują okres suszy w postaci nasion, a gdy spadnie deszcz, gwałtownie kiełkują, rosną i kwitną.
Od ilości wody dostarczonej roślinom zależy ich tempo wzrostu. Możemy bardzo łatwo zauważyć to obserwując roślinność z terenów równikowych. Tam gdzie codziennie padają deszcze zenitalne występuje bujna roślinność, wzrost roślin jest intensywny.
Dla zwierząt i roślin pustyni wyszukiwanie i magazynowanie życiodajnej wody jest podstawowym warunkiem przetrwania. Woda stanowi środowisko, w którym przebiegają prawie wszystkie procesy życiowe, dlatego życie na ziemi bez wody byłoby niemożliwe.