Сергеев Б.Ф. Занимательная физиология:
Удивительный мир живых организмов. Изд. 5, испр.

Оглавление

Персональный океан, или Живительная сила воды (отрывок)

Когда астроном направляет телескоп на одну из планет, соседок Земли, его всегда волнует, есть ли там вода и кислород. Интерес этот неслучаен. Если их в достаточном количестве обнаружат на какой-нибудь планете, можно ожидать, что на ней существует жизнь, в чем-то похожая на нашу. Ведь именно вода создала Землю, сделала ее такой, как сейчас. Больше того, вода – самое удивительное вещество на Земле, и чем больше мы о ней узнаем, тем больше поражаемся.

Вероятно, мало кто из вас задумывался над удивительными свойствами воды, и это, пожалуй, понятно: ведь вода повсюду окружает нас. Вода занимает 3/4 поверхности Земли. Около 1/5 суши покрыто твердой водой (льдом и снегом), большая ее часть всегда закрыта облаками, которые состоят из водяных паров и мельчайших капелек воды, а там, где никаких облаков нет, в воздухе всегда есть водяные пары. Даже тело человека на 71% состоит из воды. Ну а обычное никогда не кажется удивительным. Однако сама эта обыденность не обычна. Ведь никакое другое вещество не встречается на Земле в таких количествах да еще одновременно в трех состояниях – твердом, жидком и газообразном!

Вода создает климат Земли. Если бы не она, наша планета давно бы остыла и жизнь на ней угасла. Теплоемкость воды необычно высока. Нагреваясь, она поглощает очень много тепла, зато, остывая, возвращает его обратно. Океаны, моря, все другие водохранилища нашей планеты и водяные пары воздуха выполняют роль аккумулятора тепла: в теплую погоду они поглощают, а в заморозки отдают тепло, согревая воздух и все окружающее пространство. Космический холод давно бы проник на Землю, если бы она не была одета в "теплую шубу". "Шуба" – это атмосфера планеты, а роль теплой ваты выполняют водяные пары. Над пустынями, где водяных паров в воздухе очень мало, в этой "шубе" есть дыры. Здесь Земля, ничем не защищенная от Солнца, днем сильно нагревается, а за ночь успевает остыть. Вот почему в пустынях происходят такие резкие колебания температуры.

Все же Земля в конце концов непременно бы замерзла, если бы вода не обладала еще одним поразительным свойством. Как известно, при охлаждении почти все вещества сжимаются и только вода расширяется. Если бы она сжималась, лед был бы тяжелее воды и тонул. Постепенно вся вода превратилась бы в лед, и Земля оказалась бы одетой в "легонький плащ" из газовой атмосферы, лишенной водяных паров. Еще одно удивительное свойство воды – ее необычайно высокая скрытая теплота плавления и испарения. Лишь благодаря этому возможна жизнь в жарком климате. Только испаряя воду (то есть отдавая большое количество тепла), животным и человеку удается сохранить температуру своего тела значительно ниже температуры окружающего воздуха. Вода занимает совершенно исключительное положение в природе еще и потому, что без нее была бы невозможна жизнь. Живое вещество образовалось в первобытных морях. И с тех пор все химические реакции в каждой клеточке тела любого животного или растения протекают между растворенными веществами. Из всех удивительных свойств воды наименее известна, вероятно, ее способность образовывать чрезвычайно прочную поверхностную пленку, возникающую благодаря очень сильному взаимному притяжению молекул ее самых верхних слоев.

Сила поверхностного натяжения воды настолько велика, что может удерживать предметы, которые, казалось бы, плавать не должны. Если осторожно положить на поверхность воды стальную иголку или лезвие безопасной бритвы так, чтобы неловким движением не разорвать пленку, эти предметы не утонут.

Жизнь многих насекомых связана с поверхностной пленкой. Водомерки живут только на поверхности воды, никогда в нее не погружаясь и не выходя на сушу. Они не способны ни нырять, ни плавать и умеют лишь скользить по водной глади на своих широко расставленных лапках, как лыжники по поверхности снега. Воды касаются только самые кончики лапок, густо покрытых волосками. Поверхностная пленка прогибается под тяжестью водомерок, но никогда не рвется.

Личинки комаров, водяные жучки, различные улитки прикрепляются к водяной пленке снизу. Улитки не только держатся за нее, но могут по ней ползать ничуть не хуже, чем по поверхности любого твердого предмета.

Ученые давно заметили, что чем чище вода, тем больше нужно усилий, чтобы разорвать ее поверхностную пленку. Молекулы растворенных в воде веществ (в первую очередь газов), вклиниваясь между молекулами воды, делают ее менее прочной. Очищенная вода, конечно, не полностью (какое-то количество молекул посторонних примесей в ней всегда остается) обладает удивительной прочностью. Чтобы разорвать столбик диаметром 2,5 см, нужно приложить силу около 900 кг. Примерно такова прочность некоторых сортов стали. Однако и это не предел. Ученые подсчитали: чтобы разорвать подобный столбик абсолютно чистой воды, нужна сила, равная 95 т! Если бы на Земле существовало озеро чистой воды, то по его поверхности можно было бы ходить и даже скользить на коньках, как по настоящему крепкому льду.

Об авторе

Доктор биологических наук, специалист в области эволюционной и экологической физиологии, главным образом физиологии мозга, а также этологии животных. За долгие годы исследовательской деятельности через его руки прошел длинный ряд животных разного уровня развития – от актиний и ланцетников, крабов, миног и акул до варанов, крокодилов, дельфинов и человекообразных обезьян. Эксперименты в лаборатории сменялись экспедициями в природу, к морю – колыбели жизни, за зыбкой поверхностью которого скрывается мир во сто крат богаче нашего наземного.

Однако результаты исследований, научных наблюдений и открытий ни в коем случае не должны оставаться достоянием одних ученых. Каждому человеку необходимо знать возможно больше об окружающем нас мире и о самом себе. Вот почему из-под пера Б.Ф.Сергеева вышла большая серия книг о физиологии мозга, об эволюции этого органа, о том, как он "учился думать" и чем работа человеческого мозга отличается от работы мозга животных. Кроме того, им написан ряд книг по эволюционной физиологии, о том, как животные приспособились к самым невероятным, подчас экстремальным условиям жизни в вечном мраке и холоде морских глубин, под прессом колоссального давления воды, в ледяных просторах полярных областей планеты, в жарком пекле безводных пустынь или в разреженной атмосфере горных вершин.