Значение воды в жизни растений и животных

Значение воды для животных

Большая часть поверхности нашей планеты (около 71%) покрыта Мировым океаном, составляющим 97 % всех поверхностных вод Земли и около половины литосферы (земная кора). Если срезать сушу и заполнить ею дно океанической чаши, то вся планета покроется слоем воды равным приблизительно 3 км.

Все живое на нашей планете состоит на 2/3 из воды. Без воды невозможно существование живых организмов. На организм животных вода как важнейший компонент среды обитания оказывает значительное влияние, начиная с периода эмбрионального развития. Вода содержится в кормах, в воздухе, в строительных материалах, почве и т.д. Она может поменять их свойства, качества, что оказывает положительное или отрицательное влияние на организм животных.

Например, корова выпивает за сутки до 100-110 л воды, следовательно, за год ей необходимо до 36500 л воды. Это превышает ее массу тела в 50-60 раз. Итак, можно четко констатировать, что животный организм, как и растительный, не может жить при отсутствии воды.

Содержание воды в организме в значительной степени зависит от вида, возраста, пола и типа тканей животных. Так, в организме собак вода составляет 65 %, лошадей – 55 %, крупного рогатого скота – около 60 %, морских свинок и кроликов – 72 %, рыб – 80 % от массы тела. В наземных растениях содержание воды составляет 50-75 %, в водорослях – 95-99 %. В организме молодого животного, особенно новорожденного, содержание воды значительно выше, чем у взрослого. В теле новорожденного теленка вода составляет 72 %, полуторагодовалого – 61 %, взрослого быка – 52 %. В организме жирных животных воды содержится относительно меньше, чем у тощих, т.к. жировая ткань бедна водой. Организм истощенной овцы содержит 60 %, а жирной – 46 % воды. Содержание воды в эмбрионах животных может достигать 97% их массы. Доля воды в отдельных тканях организма неодинакова. Любопытно, что, несмотря на высокое содержание воды, ткани представляют собой плотную массу. Объясняется это способностью воды вызывать набухание коллоидов в отличие от крови, которая, как известно, сама является тканью, только жидкой. Содержание воды в крови (80 %) лишь незначительно больше, чем, например, в сердечной мышце (78 %). Таким образом, вода является основной биологической жидкостью. Она содержится в виде внутриклеточной воды, находящейся в клетках, и внеклеточной, находящейся внутри сосудистого русла (плазма) и в тканях (тканевая жидкость). В зрелом организме отношение объемов внутриклеточной воды и внеклеточной составляет 2:1. Внутриклеточная вода составляет 45 % от массы тела. Внеклеточная вода, входящая в состав плазмы крови, лимфы, жидкости – тканевой, спинномозговой и серозных полостей, составляет около 20 % (в т.ч. вода плазмы крови и лимфы – 4 %) от массы тела. Вода, содержащаяся в крови, служит источником, из которого организм черпает воду, необходимую для построения клеток.

Содержание воды в тканях тесно связано с активностью обмена веществ в ней. Так, например, серое вещество мозга содержит 86 %, почки – 80 %, печень – 70 %, костная ткань – 20 % воды.

Вот почему в организме животных с мощным отложением жировой ткани содержание воды обычно на 10-20 % ниже по сравнению с истощенными животными. Часть воды связана абсорбционно с молекулами белка, 1 грамм которого связывает 0,5 грамм воды, что при содержании 18 % белка в мышечной ткани дает 9 % связанной воды. Поэтому, у ожиревшего организма животного уменьшение массы тела более опасно для здоровья, т.к. потеря 1/5 части внутриклеточной воды отмечается при снижении массы тела на 1/10 у животного, содержащего 5 % жира, и только на 1/15 животного, организм которого содержит 35 % жира.

Вода в организм животных поступает при поении их, в составе кормов и отчасти за счет внутриклеточного распада органических веществ. Больше всего воды задерживается в коже (до 10 % от всего количества воды в теле), соединительной ткани и мышцах: они являются как бы депо воды. Кожу в данном случае следует рассматривать как орган, играющий особую роль в водном обмене, благодаря своей водонепроницаемости, а также защищающий живую материю от внезапных изменений температуры благодаря высокой теплоемкости и высоким значением теплоты парообразования. Однако кожа способна выделять воду из организма путем диффузии через эпидермис и потение, что позволяет организму, уменьшить мочеотделение.

Кожа защищает организм от опасного обезвоживания и потери большого количества соли. Обладает способностью накапливать большое количество воды. Установлено, что около 10 % общего количества воды в организме млекопитающих удерживает кожа благодаря содержанию в ней хлористого натрия (1/3 от общего количества его в организме). Хлористый натрий накапливается в основном в эпидермисе. При нарушении выделения хлористого натрия (почечная недостаточность) соль накапливается в коже, что ведет к появлению отеков. Минеральный обмен в организме не возможен без участия воды.

Недостаток воды животное ощущает чрезвычайно остро. Так, потеря организмом воды в количестве 10 % сопровождается ослаблением сердечной деятельности, повышением температуры тела, снижением аппетита и секреции желудочного сока, возбуждением нервной системы, мышечной дрожью, сухостью и желтушностью слизистых оболочек.

При потере воды организмом в количестве 20 % и более наступает смерть. Следует указать, что жажда во много раз мучительнее голода и обуславливает быструю гибель животных. Установлено, что при общем голодании, но при даче воды животное в состоянии прожить 30-40 суток, хотя при этом теряет 50 % жиров, углеводов, белков . При лишении воды животные погибают через 4-8 суток.

При дефиците воды в теле животного наступает расстройство многих физиологических функций организма: нарушается обмен веществ и нарастает количество молочной кислоты, снижаются окислительные процессы, увеличивается вязкость крови, повышается температура тела, учащается дыхание, происходит обеднение органов и тканей водой; нарушается секреция пищеварительных желез, исчезает аппетит и резко падает продуктивность. Водное голодание приводит к интоксикации организма, так как происходят существенные изменения в печени, почках, составе крови (увеличение ее плотности); регистрируют усиленный расход белков.

Избыток воды в жидкостях организма вызывает значительное разбавление электролитов. Это приводит к повреждению клеток, вследствие этого к так называемому водному отравлению. Вода, потребленная в чрезмерном количестве, проникает в кровяные и другие клетки организма, вызывая их набухание. Кровяное давление повышается. Пища, чрезмерно разбавленная водой в кишечнике, плохо усваивается организмом. У взрослых животных при избытке воды не только не увеличиваются, но даже значительно снижаются удои. Принято считать, что для производства 1 кг молока расходуется 4-5 л воды (вместе с водой, содержащейся в корме).

Вода является прекрасным растворителем, а все процессы в организме (ассимиляция, диссимиляция, резорбция, диффузия, осмос и др.) протекают в водных растворах органических и неорганических веществ. Вода не только инертная среда, она может также вступать в соединения с другими компонентами живой материи. Только в жидкой водной среде совершаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте и синтез живого вещества в клетках организма. Вода является непосредственным участником процессов окисления, гидролиза и других реакций межклеточного обмена.

Вода необходима также для выведения различных вредных веществ из организма, образующихся в результате обмена. Питьевая вода попадает в организм через пищеварительный канал, откуда кровью и лимфой разносится в межтканевые пространства и ткани. Одновременно в стенках пищеварительного канала, главным образом тонкой и отчасти толстой кишок, происходит обратное всасывание воды с пищеварительными соками. Таким образом, движение воды происходит в 2-х направлениях. Почти вся вода всасывается при нормальном функционировании органов пищеварения. Лишь небольшое количество воды выделяется наружу с калом. При заболевании желудочно-кишечного тракта (например, во время диареи) потери воды значительно возрастают.

 

 

 

Вода всасывается через кишечные ворсинки, представляющие собой выпячивание слизистой оболочки кишки. Интенсивность всасывания воды отдельными отрезками пищеварительного канала у плотоядных и травоядных различна. Так, например, из 160 л воды (в том числе 70 л составляет вода кишечных соков), проходящей в течение суток через пищеварительный канал крупного травоядного, около 145 л всасывается в тонкой и толстой кишках, и лишь около 15 л выделяется с калом. У лошади с калом выделяется только 4-5 л воды в сутки.

Из пищеварительного канала вода с кровью воротной вены попадает в печень. Вода проникает в кровь благодаря более высокому осмотическому давлению последней.

Обезвоживание организма – это такое состояние, когда выведение воды из организма значительно превышает поступление. Этим термином обозначается болезненное состояние, при котором объем жидкостей тела, в особенности внеклеточной воды, сильно уменьшается по сравнению с содержанием электролитов. Обезвоживание встречается при различных расстройствах, чаще всего как последствие длительных поносов, непроходимости кишечника, затруднениях при глотании, потере солей, рвоте и др. Клинически обезвоживание проявляется в жажде, сухости языка и слизистых оболочек, снижении напряжения (тонуса) кожи и внутриглазового давления, сильном сгущении мочи (олигурия), вздутии живота, нарушениях кровообращения и общей слабости.

При расстройствах желудочно-кишечного тракта, сопровождающихся нарушениями поступления необходимых количеств жидкости и солей и приводящих к большим потерям натрия, возникает необходимость введения жидкости внекишечным (парентеральным) способом.

 

Значение воды в жизни растения

Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и молодые части корней и по сосудам разносится по всей его надземной части. В вакуолях растительных клеток растворены различные вещества. Молекулы этих веществ, растворенные в клеточном соке, оказывают давление на цитоплазму, которая хорошо пропускает воду, но препятствует прохождению через нее растворенных в воде частиц. Давление растворенных в воде веществ на цитоплазму называется осмотическим давлением. Вода, поглощенная растворенными в клеточном соке веществами, также оказывает давление на цитоплазму и растягивает до известного предела эластичную оболочку клетки. Клеточный сок с растворенными в нем веществами постоянно поддерживает растительную ткань в напряженном состоянии, и лишь при большой потере воды, при завядании, это напряжение (тургор) в растении исчезает.

Когда осмотическое давление уравновешено растянувшейся оболочкой, вода не может поступать в клетку. Но стоит клетке потерять часть воды, как оболочка спадается, находящийся в клетке клеточный сок становится более концентрированным и начинает насасывать воду в клетку, пока оболочка снова не растянется и не уравновесится осмотическое давление. Чем больше воды потеряло растение, тем с большей силой вода поступает в клетки. Сила, с которой растение всасывает воду, — сосущая сила — представляет собой разность между осмотическим и тургорным давлением.

Растение непрерывно испаряет воду через устьица. Этим создается возможность нового притока воды к листьям. Присасывающее действие испарения играет большую роль в передвижении воды по растению. Устьица могут раскрываться и закрываться, образовывать то широкую, то узкую щель. На свету устьица раскрываются, а в темноте и при слишком большой потере воды закрываются. В зависимости от этого испарение воды то идет интенсивно, то сильно сокращается. Часть воды все время испаряется через кутикулу, однако это испарение идет гораздо слабее, чем через устьица.

 

Если срезать стебель растения около самого корня, из пенька начинает сочиться сок. Это показывает, что корень и сам нагнетает воду в стебель. Следовательно, поступление воды в растение зависит не только от испарения воды через листья, но и от корневого давления. Оно перегоняет воду из живых клеток корня в полые трубки омертвевших сосудов. Так как в клетках этих сосудов нет цитоплазмы, вода беспрепятственно движется по ним к листьям, где испаряется через устьица.

Испарение очень важно для растения. С передвигающейся водой разносятся по растению поглощенные корнем минеральные вещества. Испарение снижает температуру растения и тем самым предохраняет его от перегрева. Из каждой тысячи частей поглощенной из почвы воды растение усваивает лишь 2—3 части, а остальные 997—998 частей испаряются. Чтобы образовать 1 г сухого вещества, растение в нашем климате испаряет от 300 г до 1 кг воды.

Пока в почве есть влага, растение растет и развивается нормально. Но вот перестали выпадать дожди, наступает засуха, и растение испытывает недостаток воды и растворимых в ней минеральных веществ; в нем перестает образовываться новое вещество, рост и развитие прекращаются. Кроме того, растение начинает повреждаться от перегрева: на листьях и стебле появляются пятна ожогов. Особенно сильно повреждается растение от ожогов при суховее — сухом горячем ветре. Растение увядает и, если погода не изменится к лучшему, гибнет.

Глубокая вспашка, сохранение влаги в почве, своевременное уничтожение сорняков, севообороты, применение минеральных удобрений и другие агротехнические мероприятия помогают бороться с засухой. Не менее важны правильное семеноводство и создание более устойчивых к засухе сортов, а также использование засухоустойчивых культур. Но основная мера борьбы с засухой (там, где это возможно) — орошение полей.