23.Вода как фактор окружающей среды .Физиолого -гигиеническое значение воды.

1)Вода как фактор окружающей среды.

Водная оболочка Земли называется гидросферой, и включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и т. д. Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71 % земной поверхности). Средняя глубина - 3554м, вес 0,022 % веса планеты, площадь - 1350 млн. кв. км -океаны, 35 млн. кв. км - пресные воды.

Абиотические факторы водной среды - это физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов.

Физические свойства:

1. Плотность.

Плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные и т.д.), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400 - 500 атмосфер. Плотность воды также обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм (планктон).

2. Температура.

Изменение t° в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные).

Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды. Например, колебания t° верхних слоев океана -10-15°С, более глубокие слой 3 -4°С.

3. Световой режим.

Играет важную роль в распределении водных организмов. Водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на глубине до 40 м, если прозрачность воды велика, то и до 200 м. У Багамских островов обнаружены водоросли на глубине 265 м, а туда доходит всего 5*10-6 солнечной радиации.

С глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части океана. В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается, как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов. В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция).

4. Подвижность - постоянное перемещение водных масс в пространстве.

5. Прозрачность.

Зависит от содержания взвешенных частиц. Самое чистое - море Уэддела в Антарктиде, видимость 80м (прозрачность дистиллированной воды).

Химические свойства:

1.Соленость воды - содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов. В океане 35 г/л солей. Черное море - 19 г/л.

Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские - в реках. Однако, такие рыбы, как лосось, сельдь всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки.

2. Количество растворенного О и СО . О - для дыхания.

3. Кислая, нейтральная, щелочная среда.

Все обитатели приспособились к определенным кислотно-щелочным условиям. Их изменение в результате загрязнения может привести к гибели организмов.

Важным лимитирующим абиотическим фактором внешней среды является влажность, так как без воды не может существовать ни один организм» Вода является в первую очередь универсальным растворителем, а все обменные процессы в клетках протекают в растворах; вода непосредственно участвует в биохимических реакциях. Ее содержание в клетках достигает 70—90 %.

Источником воды для растений и животных служат атмосферные осадки, водоемы, подземные воды, роса и туман. Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяного пара. Наибольшая влажность отмечается на побережьях морей и океанов (до 100%), а наименьшая—в пустынях (2—4%).

Недостаток влаги служит ограничивающим фактором, определяющим границы жизни и ее зональное распределение. При недостатке воды у животных и растений вырабатываются приспособления для ее добывания и сохранения. Растения засушливых мест обычно имеют глубокие корни (у верблюжьей колючки до 16 м длиной) и мелкие листья, покрытые толстой кутикулой, содержащие относительно мало устьиц (иногда они видоизменены в колючки). У полупустынных растений (кактусы, молочаи) имеются сочные мясистые стебли с сильно развитой водозапасающей тканью. Одним из приспособлений для снижения потерь воды является листопад.

У животных также выработался ряд приспособлений к недостатку влаги. Мелкие животные (грызуны, пресмыкающиеся, членистоногие) довольствуются водой, поступающей вместе с пищей. Резервуаром воды для ряда животных засушливых районов служат отложения жира (горб у верблюда, курдюк у овец, жировое тело у насекомых), при окислении которого образуется необходимое количество воды. Ряд животных пустынных районов обладают способностью к длительному быстрому бегу (антилопы, куланы, сайгаки), позволяющему им совершать дальние миграции на водопой. Некоторые виды (преимущественно грызуны) перешли к ночному образу жизни, тем самым избегая перегрева и большого, испарения воды.

Вода необходима всем почвенным организмам, она поглощается корнями растений и принимает участие в процессах разрушения материнской породы, подстилают ей почву. Благодаря воде происходит миграция и дифференциация химических элементов в почве. Более правильно жидкую часть почвы рассматривать как почвенный раствор.

Общее количество воды, которое может быть удержано почвой, складывается из гравитационной, физически связанной, капиллярной, химически связанной и парообразной воды.

Гравитационная вода может свободно просачиваться вниз через почву, достигая уровня грунтовых вод, что ведет к вымыванию различных питательных веществ.

Физически связанная (гигроскопическая) вода адсорбируется на частицах почвы в виде тонкой прочно связанной пленки. Ее количество зависит от содержания твердых частиц. В глинистых почвах такой воды значительно больше (около 15% веса почвы), чем в песчаных (около 0,5%). Гигроскопическая вода наименее доступна растениям.

Капиллярная вода удерживается вокруг почвенных частиц за счет сил поверхностного натяжения. При наличии узких пор или канальцев капиллярная вода может подниматься от уровня грунтовых вод вверх, играя центральную роль в регулярном снабжении растений влагой. Глины удерживают больше капиллярной воды, чем пески.

Химически связанная вода и парообразная практически недоступны корневой системе растений.

Содержание воздуха в почве. Поры почвы, не занятые водой, заполняет почвенный воздух. Насыщенность воздухом (аэрация) играет важную роль в почвенных процессах. С увеличением размера частиц грунта объем пор возрастает.

По сравнению с составом атмосферного воздуха из-за дыхания организмов с глубиной уменьшается содержание кислорода (до 10%) и увеличивается концентрация диоксида углерода (достигая 19%). В течение года и суток состав почвенного воздуха сильно меняется. Тем не менее почвенный воздух постоянно обновляется и пополняется за счет атмосферного.

Вода – универсальный растворитель и от ее качества и состава зависит и качество живого индивидуума. По статистике ВОЗ 500 млн. чел. на планете страдает болезнями, вызванными недоброкачественной питьевой водой или ее острым недостатком.

Ток жидкости в организме человека осуществляет кровеносная система, лимфатическая система, а также ее сосудистое русло. Заболевания возникают из-за замедления тока жидкости во вне сосудистом русле, так как идет накопление ядовитого материала, что влечет за собой большие энерготраты в клеточном обмене. Основным накопителем токсинов (в 80 % случаев) является вне сосудистое русло [2]. Что мы пьем, таково и наше здоровье.

Традиционная медицина занимается лечением отдельных органов, а вопрос стоит о сохранении здоровья в целом. Относительно новое направление науки о здоровье – микроэлементозы, позволяет подойти к решению вопроса о здоровье с несколько с непривычным для нас подходом – о нормальном содержании химических элементов в организме.

Из 92 химических элементов таблицы Менделеева в организме человека обнаружен 81 элемент. Из них 12 элементов – структурные, так как они составляют 99 % элементного состава организма (O, H, N, Ca, Mg, Na, S, P, F, Cl), затем идут микроэлементы, жизненно необходимые для организма – эссенциальные (Fe, I, Zn, Cu, Co, Сr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, Si, Li) и условно эссенциальные (B, Br).

Каждый из этих элементов выполняет определенные функции минерального обмена организма, и организм нуждается в них в определенных дозах. Поэтому недостаток или избыток каждого из них ведет к определенным заболеваниям. Важным моментом для здоровья является и дисбаланс химических элементов. Нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы.

Этот вопрос помогают решать анализы волос, ногтей, химический состав которых соответствует химическому составу организма в целом. Анализ минерального остатка волос после их озоления позволяет выявить дефицит или избыток ряда химических элементов в организме человека. Первые экспериментальные наработки определения химического состава золы волос методом эмиссионной спектроскопии позволяют сделать выводы о перспективности данного направления исследований для оценки здоровья населения в зависимости от качества питьевой воды и экологической обстановки среды его обитания.

2)Физиолого-гигиеническое значение воды.

Вода – важнейший фактор формирования внутренней среды организма и в то же время один из факторов внешней среды. Там, где нет воды, нет жизни. В воде происходят все процессы, характерные для живых организмов, населяющих нашу Землю. Недостаток воды (дегидратация) приводит к нарушению всех функций организма и даже гибели. Уменьшение количества воды на 10 % вызывает необратимые изменения. Тканевой обмен, процессы жизнедеятельности протекают в водной среде.

Вода участвует в процессах ассимиляции и диссимиляции, в процессах резорбции и диффузии, сорбции и десорбции, регулирует характер осмотических отношений в тканях, в клетках. Вода регулирует кислотно-щелочное равновесие, поддерживает рН. Буферные системы активны только в тех условиях, где есть вода.

Вода – это общий показатель активности физиологических систем, фон и среда, в которой протекают все жизненно важные процессы. Неслучайно в организме человека содержание воды приближается к 60 % от всего веса тела. Установлено, что процессы старения связаны с потерей воды клетками.

Необходимо отметить, что реакции гидролиза, а также все окислительно-восстановительные реакции протекают активно только в водных растворах.

Вода принимает активное участие в так называемом водно-солевом обмене. Процессы пищеварения и дыхания протекают нормально в случае достаточного количества воды в организме. Велика роль воды и в выделительной функции организма, что способствует нормальному функционированию мочеполовой системы.

Велика роль воды и в процессах теплорегуляции организма. Она участвует, в частности, в одном из важнейших процессов – процессе потоотделения.

Необходимо отметить, что с водой в организм поступают минеральные вещества, притом в такой форме, когда они усваиваются почти полностью. Роль воды как источника минеральных солей сейчас общепризнана. Это так называемое фармакологическое значение воды. А Минеральные соли в воде находятся в виде ионов, что благоприятно для их усвоения организмом. Макро– и микроэлементы в продуктах питания находятся в виде комплексных соединений, которые даже под влиянием желудочно-кишечного сока плохо диссоциируют и поэтому хуже усваиваются.

Вода – это универсальный растворитель. Она растворяет все физиологически активные вещества. Вода – это жидкая фаза, имеющая определенную физическую и химическую структуру, которая и определяет ее способность как растворителя. Живые организмы, потребляющие воду с разной структурой, развиваются и растут по-разному. Поэтому структуру воды можно рассматривать как важнейший биологический фактор. Структура воды может изменяться при ее опреснении. На структуру воды в значительной степени влияет ионный состав воды.

Молекула воды – соединение не нейтральное, а электрически активное. Она имеет два активных электрических центра, которые создают вокруг себя электрическое поле.

Для строения молекулы воды характерны две особенности:

1) высокая полярность;

2) своеобразное расположение атомов в пространстве.

По современным представлениям молекула воды – это диполь, т. е. она имеет 2 центра тяжести. Один – центр тяжести положительных зарядов, другой – отрицательных. В пространстве эти центры не совпадают, они асимметричны, т. е. молекула воды имеет два полюса, создающих вокруг молекулы силовое поле, молекула воды полярна.

В электростатическом поле пространственное расположение молекул воды (структура воды) определяет биологические свойства воды в организме.

Молекулы воды могут существовать в следующих формах:

1) в виде одиночной молекулы воды – это моногидроль, или просто гидроль (Н2О)1;

2) в виде двойной молекулы воды – это дигидроль (Н2О)2;

3) в виде тройной молекулы воды – тригидроль (Н2О)3.

Агрегатное состояние воды зависит от наличия этих форм. Лед обычно состоит из тригидролей, имеющих самый большой объем. Парообразное состояние воды представлено моногидролями, так как значительное тепловое движение молекул при температуре 100 °С нарушает их ассоциацию. В жидком состоянии вода представляет смесь гидроля, дигидроля и тригидроля. Соотношение между ними определяется температурой. Образование ди– и тригидроля происходит вследствие притяжения молекул воды (гидролей) друг к другу.

В зависимости от динамического равновесия между формами различают определенные виды воды.

1. Вода, связанная с живыми тканями, – структурная (льдоподобная, или совершенная, вода), представленная квазикристаллами, тригидролями. Эта вода отличается высокой биологической активностью. Температура ее замерзания –20 °С. Такую воду организм получает только с натуральными продуктами.

2. Свежеталая вода – на 70 % льдоподобная вода. Обладает лечебными свойствами, способствует повышению адаптогенных свойств, но быстро (через 12 ч) теряет свои биологические свойства стимулировать биохимические реакции в организме.

3. Свободная, или обычная, вода. Температура ее замерзания равна 0 °С.