§ 13. Свойства и биологическое значение воды

Биология, 7 класс. Учебник: Очкур Г.А. и др. (Мектеп, 2025). Глава 3: Клеточная биология. Вода и органические вещества. Страницы 69–72.

Чему научишься

• Перечислять главные свойства воды: растворитель, теплоёмкость, теплопроводность, поверхностное натяжение, особое поведение льда.
• Объяснять, зачем вода растениям и животным.
• Приводить примеры приспособлений к нехватке воды у растений и животных (на примерах Казахстана).
• Понимать, как регулируется водный обмен.

Разминка

• Какое значение имеет вода в жизни растений и животных? Вода растворяет вещества, переносит их, участвует в реакциях и фотосинтезе, охлаждает тело и даёт клеткам упругость.
• Сколько процентов составляет вода в твоём организме? У взрослого человека 60–80%. Больше всего воды у зародыша: у трёхдневного зародыша около 97%.
• Сколько ты мог бы прожить без воды? Без еды человек живёт недели, а без воды лишь несколько суток. Потеря 10–20% воды опасна для жизни.

Разбираемся

Вода — необычное вещество

Вода — вещество с уникальными свойствами. Именно они позволяют живым организмам существовать и «работать». Из всех жидкостей вода лучший растворитель. Кроме того, у неё большая теплоёмкость и теплопроводность. Ещё одна особенность: при обычных температурах Земли вода встречается сразу в трёх состояниях: газ (пар), жидкость и твёрдое тело (лёд).

Молекулы воды «держатся за руки»

Молекулы воды притягиваются друг к другу и к молекулам других веществ. Из-за этого у воды есть поверхностное натяжение, или сцепление.

• Благодаря сцеплению вода поднимается от корней к листьям на высоту 70 м и более.
• Упавшие листья могут плавать на поверхности воды.
• Водомерки скользят по воде, как по натянутой плёнке, и не тонут.

🌟 Самые высокие деревья поднимают воду на высоту многоэтажного дома. Никакого насоса в дереве нет: работают сцепление молекул воды и испарение листьями.

Лёд легче воды, и это спасает рыб

При низких температурах молекулы воды образуют решётчатую структуру — лёд. Он менее плотный, чем жидкая вода, поэтому плавает на поверхности. Лёд закрывает водоём как крышка и не даёт ему промёрзнуть до дна. Зимой на озере Балхаш или на Бухтарминском водохранилище под льдом остаются жизнь, рыбы и растения.

💡 Вода плотнее всего при +4 °C. Поэтому у дна зимой остаётся самый «тёплый» слой воды, около +4 °C.

Тепло: вода нагревается и остывает медленно

Чтобы нагреть воду, нужно много тепла. Остывает она тоже медленно. Это помогает живым организмам сохранять стабильную температуру тела. Высокая теплопроводность равномерно распределяет тепло между тканями.

Ещё одно свойство: испарение охлаждает. Листья на жаре не перегреваются, потому что испаряют воду. Тело человека охлаждается потом.

📕 В учебнике сказано, что для разрушения связей между молекулами воды требуется много энергии — «теплоёмкость». Но правильно: теплоёмкость — сколько тепла нужно, чтобы нагреть воду на 1 градус. А много энергии для перехода «лёд → вода» и «вода → пар» называется скрытой теплотой плавления и парообразования. При этих переходах температура не меняется (о чём и говорит учебник).

Вода внутри живых существ

Живые организмы без воды не обходятся. Она входит в состав клеток и тканей. В большинстве клеток воды больше, чем всего остального.

Сложные реакции в организме идут только в водной среде. Потребность организма в воде можно удовлетворить только водой. Потеря 10–20% воды приводит к смерти.

Вода в жизни растений

Вода — важнейшая часть растительной клетки. Она:

👨‍👩‍👧 Родителю. Поставьте веточку тополя или стебель сельдерея в воду с пищевым красителем. Через несколько часов окрасятся жилки листа. Это наглядно показывает, как вода поднимается по растению.

Потребность растений в воде разная. Есть растения, растущие в воде (кувшинка, стрелолист), и растения засушливых мест (кактус, верблюжья колючка). Из-за нехватки влаги у растений засушливых мест на листьях восковой налёт или густое опушение, а листья превращены в колючки или чешуйки. Так делает и саксаул в пустынях Казахстана: у него вместо листьев тонкие зелёные веточки-чешуйки, которые почти не теряют воду.

Эфемеры (подснежники, пролески, тюльпаны, гиацинты, нарциссы) успевают закончить развитие за полтора месяца и уходят от засухи в виде луковиц и семян. В казахской степи весной зацветает тюльпан Грейга, а летом от него остаётся только луковица в земле.

Вода в жизни животных

Животные получают воду тремя путями: питьём, с сочной пищей и за счёт окисления органических веществ (получается «метаболическая вода»). Некоторые, например личинки мучного хрущака, всасывают воду из влажного воздуха.

Потеря воды опаснее голодания. Крупные млекопитающие (в Казахстане сайгаки) сильно зависят от водопоев и совершают миграции к воде.

• Птицы. Ласточки и стрижи пьют на лету. Рябки в пустынях ежедневно летают за много километров к водопою и несут воду птенцам: пропитывают оперение на груди, а птенцы отжимают его клювами.
• Пустынные животные (малый суслик, заяц-русак, полуденная песчанка) сохраняют воду в норах, где влажность воздуха около 100%. Это уменьшает испарение.
• Экономия воды: при выделении мочи и кала, всасывание воды кишечником, сухой кал. У насекомых сухих районов (жуки-чернотелки, муравьиные львы) мальпигиевы сосуды всасывают воду из содержимого задней кишки.
• Выносливость к обезвоживанию: человек не переносит потери более 10% массы тела; верблюды — до 27%, овцы — до 23%, собаки — до 17%.

⚠️ Частая ошибка. «Верблюд хранит воду в горбе». Нет, в горбе жир. При его окислении получается метаболическая вода, но главное — верблюд очень экономно расходует воду и выдерживает потерю до 27% её запаса в организме.

🌟 Лабораторная работа № 2 следующая: там воду «проверяют» опытами (лёд, нагрев, поверхностное натяжение, расширение). Опыты с огнём делай только с учителем.

Проверь себя

• Какими свойствами обладает вода? Лучший растворитель, большая теплоёмкость и теплопроводность, поверхностное натяжение (сцепление), существует в трёх состояниях, лёд легче жидкой воды, расширяется при нагревании.
• Какое значение имеет вода в жизни растений? Она растворяет вещества почвы, поддерживает тургор, участвует в фотосинтезе и транспирации, для многих растений это среда обитания.
• Как регулируется водный баланс наземных животных? Они пьют, получают воду с пищей и из окисления веществ; экономят её: норы с влажным воздухом, сухой кал, мало мочи, выносливость к обезвоживанию, миграции к водопою.

Решаем упражнения

№ 1

Раскрой роль воды в клетке: подбери к каждому пункту слева (1–4) пару справа (а–г).

Как думать. Читай справа что происходит, а слева — что воде за это «спасибо».

Решение.

1. Упругость клетки: если клетка теряет воду, листья вянут, плоды сохнут — б.
2. Ускорение химических реакций: реакции идут в растворах, вещества растворяются в клетке — в.
3. Теплорегуляция: вода медленно греется и остывает — а.
4. Перемещение веществ: вещества входят в клетку и выходят из неё в растворах — г.

Ответ: 1 — б; 2 — в; 3 — а; 4 — г.

№ 2

Назови приспособления к недостатку воды у растений и животных, обитающих в условиях периодической засухи. Заполни схему с двумя кругами: «Растения» и «Животные».

Как думать. Вспомни кактус, саксаул и тюльпан, а потом суслика, рябка и верблюда.

Пример ответа.

Ответ: растения: восковой налёт, опушение, колючки и чешуйки вместо листьев, эфемерность, луковицы и семена; животные: норы, метаболическая вода, экономия воды, выносливость к обезвоживанию, миграции к водопою.

💡 Самоанализ. Закончи: «Было интересно, что у медузы 99,9% воды. Теперь я знаю, что лёд защищает озеро от промерзания. Мне захотелось провести опыт с поверхностным натяжением (скрепка на воде)».

Шпаргалка

• Вода входит в состав клеток: в теле человека 60–80%, у медузы 99,9%.
• Для человека потеря более 10% воды смертельна.
• Растения усваивают минеральные вещества только в растворе.
• Водный обмен регулируется приспособлениями: у растений — листья, эфемерность; у животных — норы, экономия, миграции.

Мини-тест