水與生物的關係---列印模式

水與生物的關係

植物

滲透作用和植物細胞

雖然那些滲透的原理在動物和植物也適用﹐ 但滲透關係和植物細胞有一套不同的詞語。水潛能是量度水從溶液中離開的一個標準。純水有零的水潛能。作為在溶液內的溶質的分子在溶液內的溶質的分子傾向于阻止水的分子留下﹐ 溶液會有更低的水潛能。它的數值因此將是少于零﹐ 即是負 , 愈濃的溶液 , 水潛能的數值愈低。

從實用的觀點來看一個植物細胞可以看作是個含有鹽和糖的溶液 , 這溶液被一個選透性的細胞膜和一個可透的細胞牆包著。所以植物細胞和水比較下會有更低的水潛能。水的進入令植物的細胞質和細胞牆相壓。實際上﹐ 在空泡裏的水是被牆的壓力壓著。這壓力被稱為壓力潛能。在一個脹硬的細胞這是個數值 , 在一顆失水的植物的裡的數值是負數。一個細胞的水潛能會受容質的影響。這種變化被稱為溶質潛能。當溶質分子不變地降落水潛能﹐ 它的數值總負。這三個條件之間的關系就是 ﹕

水潛能=溶質潛能+壓力潛能

水對植物的支持

水幾乎不可能壓縮( 壓到更小體積).水的這個特徵使植物能夠以水來支持身體。雖然這樣植物沒有骨骼﹐但他們有者喱狀的物體叫做細胞質 , 細胞質包含許多水。植物細胞也包含一大的水泡( 一個充滿液體而被細胞膜包圍的物質).水泡內有許多水。如果植物細胞接受更多的水﹐ 細胞質和水泡會充滿水並且變得脹起來。這令到細胞內的東西逼向細胞牆。這細胞就叫腫脹了﹐ 腫脹的細胞使植物生硬和能夠抵抗強大的力 , 例如風。

水的重要性清楚地被沒有足夠的水的一棵植物證明﹐ 因
為它不久開始凋謝。當細胞失去水﹐ 植物失去它的支持並且那些葉子開始瓦解。如果植物迅速被給一些水﹐細胞能恢復。但是﹐ 如果植物長期地沒有水 , 內裡的植物細胞會永久的受破壞 , 那麼植物便會死亡。

水是在世界的許多地方也是稀有的資源。沙漠是全年也很少水的地方。當下雨時﹐ 通常也是傾盆大雨﹐ 經常引起洪水。在世界的很多其它氣候領域裏有多雨的季節和幹燥的季節。在這些地方﹐ 水必須小心地用和儲蓄以備不時之須。

水對植物的運輸

植物同時亦需要依賴水來幫助內部的運輸。植物主要有兩種組織來負責運輸物質。第一種組組織叫 em , 這個組織主要負責運輸水分以及把從根部吸引到的礦物質溶化和運輸到植物的其他部分。水透過木質管向上流動﹐木質管的形裝就如一束稻草般。什么時候你喝酒﹐ 這使用一根稻草﹐情形就如當你用飲管吸吮飲品時一樣。植物亦是以相似的方式來吸水。當水從那些葉子的表面蒸發時﹐ 更多的水便會從根部吸收, 替換流失了的水分。這樣便形成一種連續由根部吸水到葉子的慣性。由葉子的蒸發的水被叫為蒸發作用。

葉子表面有很多小孔叫氣孔 .大部份氣孔主要可在葉子底部找得到。氣孔的設計允許氣體進入來進行光合作用和呼吸作用, 當氣孔是打開的時侯﹐ 水在晚間的蒸發量比較少, 因為氣孔在晚間是關閉的。多數的葉子有一層蠟質覆蓋在葉子的表面﹐被稱為表皮。這層表皮有助降低水的損失。

沙漠植物的適應力

沙漠植物隨時需要在缺乏水份的情況下維持數個月, 有時甚至達至數年。植物因此用了一些特別的方法來適應這種生活以及儲存水份。仙人掌和多汁植物便是最普通的例子。它們有很細小的葉子﹐ 因此水的流失比較小。在極端的情況下, 葉子或已經變成了針狀。這些葉子通常被一層厚厚的表皮所覆蓋以減低水的流失。仙人掌因而看似被覆蓋了一層白色的頭髮。白色能把熱力反射﹐令到水份更難以蒸發。另一些植物﹐ 例如無花果樹﹐ 它的根部已經逐步深入到有地下水的地方。其他有寬廣根部系統的植物。在下雨的時侯﹐ 那些根能盡最大的可能吸收最多的水份。很多仙人掌的形狀像一根棍子﹐ 這樣便能把液體鎖在樹幹內儲存。這些液體嘗起來是十分酸的﹐ 不過有一兩種仙人掌的液體是帶甜的。

仙人掌和多汁的植物不是生活在沙漠的唯一植物。一年生植物也能在那裏生活的﹐ 有時僅能幸存僅僅幾個星期. 只夠它們在死之前散播種子。當下雨的時侯, 一年生植物便需要在最快的時間內發芽成長。這種子可能會停留在休眠的狀態下等好幾年直至有雨的來臨。

那米比亞沙漠是一個和其他沙漠很不同的沙漠。儘管很少下雨﹐ 但是沙漠非常接近海岸, 而且有時還會被霧所籠罩。每年有幾晚﹐ 當霧移動過沙漠時, 細小的小水點會冷卻並且因些而下雨。因為這種現象很多動植物已經發展了一種行為模式來去利用這些水份。黑暗中的甲蟲﹐ 會爬上沙丘並把自己調整好面對海岸。並舉起自己的腹部﹐ 當霧水經過時, 水便會凝聚在它肚子上, 它便會把這些水喝去 o 那米比亞沙漠亦有一些不尋常的植物生長叫 welwitschia, 它不像一棵常規的沙漠植物﹐ 因為welwitschia 有巨大的葉子﹐足有幾碼長。在葉的表面有吸收力很強的纖維。這種纖維特別適合用來吸收霧中的水份。

動物

滲透和動物細胞

如果一個溶液和純水被一塊半滲透膜隔開 , 那些防止滲透作用發生的壓力稱為滲透壓力。當這種狀況是假說的﹐即是一個溶液不會產生任何壓力 , 那麼 " 滲透潛能 " 這個詞語會更適用。如果滲透潛能是溶液希望變成純水的潛能 , 那麼這個數值一定會是負數。一個更濃的溶液 , 滲透潛能的數值愈細。

當兩個溶液有相同的滲透潛能時﹐ 他們就說是' isotonic '.一個溶液比另一個有更大的滲透潛能( 即是較少濃度的一個 )就說是 ' hypertonic ' , 而低滲透性的一個就是' hypotonic '。

水對動物的支持

生活在水的動植物靠水來支持牠的身體。動物例如者喱魚是沒有骨骼的﹐但是靠水來支持他們的身體器官。有些大的植物生活在水中。大的土地活的植物例如樹必須生產木頭支持他們的身體。最大的海草中的一些是長許多數百碼和他們得到他們從水得到身體的支持。當他們被沖到岸上便會因為失去支持而變成一堆的樣子。

很多動物信賴水進行內部的支持。蟲﹐例如海上消防隊員﹐ 有包含水的一個中心的洞。那些蟲的肌肉推著那些液體﹐ 因此由蟲的一端走到另一端。更多對壓力流動能引起蟲身體形狀的改變。通過使用一套肌肉﹐ 它的身體範圍的向前伸展﹐ 而另一部分就收縮來令身體向前移動。通過重復這次過程﹐ 蟲能向前移動它的全部的身體。

水對動物的運輸

人體內的血有一半也是由水分組成。一個人有大約五個公升( 10.5 品脫)的血﹐ 由兩個主要部分組成 : 血漿和血的細胞。血漿是一粘的﹐ 著色的 , 主要由水組成的液體。有很多物質在水裏溶解。食物﹐ 例如葡萄糖 , 和在腸內吸收的安基酸都會透過血液傳送到身體各細胞。
血也會傳送廢物﹐ 例如尿素。這些廢物由細胞傳到血漿 , 溶在血中。尿素會被血液傳到腎裡。另一個廢料﹐ 二氧化碳﹐ 會被血由細胞送到肺部。特別的化學物品﹐ 叫做激素﹐也在血中。激素在身體裏有非常特殊的角色。例如﹐ 對于激素腎上腺素準備身體為或者" 作戰或者飛行。" 如果你被驚嚇﹐激素被在腎附近從一細小的腺發布并且通過血液帶到身體的器官。這會令你的心臟跳得更快 , 也會加快你的呼吸。

在血液裡有三種細胞﹕紅血球細胞﹐ 白血球細胞和血小板 , 那些紅血球細胞負責運輸氧氣。他們在那些肺裏拾起氧并且在身體裏把它帶到一切細胞。那些白血球在身體的免疫的系統中起重要作用。他們破壞細菌和其它疾病。第三個種細胞﹐ 血小板﹐ 是細胞的細小的碎片。當一血管被損壞時﹐ 他們的工作是幫助血液凝固。

生活在鹹水中的動物

與這個周圍海相比較﹐ 生活在咸水的動物體內含有更弱鹽水。由於自然環境中的滲透作用﹔他們將脫水并且最終死。他們也面對另一個問題。如果他們喝了海水﹐ 他們會消耗得到太多鹽而身體卻不需要 , 這樣對他們有害。

很多海洋生物透過調教自己體液的鹽濃度至和海水差不多來維持生命﹐即是沒有得到或失去水分。一些海上動物通過通過一特別的適合的腺在外從他們的身體除去不需要的鹽。

動物在沙漠中的適應

動物也需要水來維持生命﹐因此生活在沙漠的動物必須非常能夠儲水。駱駝不會出汗和提升自己的體溫來保存水分。袋鼠不需飲水因為委他們消化食物時會製造水分。。這水﹐ 叫做變化的水﹐ 衹不過足夠袋鼠生存。沙漠的食肉動物﹐ 例如和狐狸和豺類﹐會從他們殺死的動物身上得到水分。

微生物

生活在新鮮的水的動物被面對一個問題。他們被許多水包圍。他們的身體的充滿鹽﹐ 因此在他們的細胞膜內有較少的水﹐水將總是努力從外面進入他們的身體。這些動物必須除去太多的水。阿米巴是最簡單的活著生物體之一。單細胞 .它生活在新鮮的水﹐ 水總是通過它的細胞膜通過進入細胞。阿米巴必須抽出這過多的水 , 幾乎出于漏小船﹗有收縮的空泡的特別的結構叫反復填寫水﹐ 移到細胞的表面然後把水排出。很多更大的動物的身體已經發展到不透水來防止過多的水進入身體。例如﹐ 魚為不透水的表皮所覆蓋。人皮也是比較不透水的﹐即是說 , 如果你浸在水裡很久﹐ 感謝你的身體將不隨著水膨脹﹗