Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле Страница 12

Ни одно вещество на Земле, кроме воды, не может находиться сразу в трех состояниях — жидком, твердом и газообразном. Впрочем, и здесь еще много загадок. При нагревании лед начинает таять: движение молекул под влиянием температуры усиливается, кристаллическая решетка слабеет, связи между молекулами разрушаются, лед превращается в воду. Но оказалось, что талая вода еще долго сохраняет остатки кристаллической структуры, и скрытые от глаз микроскопические льдинки исчезают только при температуре плюс 4 °C и выше.

При нагревании талой воды от 0° до 4 °C ее объем уменьшается. С помощью инфракрасной спектроскопии удалось рассмотреть структуру талой воды: она напоминает ледяной замок с пустыми залами. При нагревании льда стены замка разрушаются — объем уменьшается.

Физики и биологи, медики и ветеринары, земледельцы и животноводы все с большим вниманием изучают свойства талой воды, во многом еще загадочные.

Ранней весной воробьи с наслаждением барахтаются в свежих лужицах. Истощенные, потерявшие было надежду ка приход весны, они очертя голову бросаются в первые лужи и расплескивают вокруг себя искрящиеся фонтаны брызг.

Жителям Севера знакома такая картина: огромные стада оленей отогнаны в места скопления талой воды. Благородные животные блаженно пасутся «по колено» в ледяной воде.

Агрономы провели интересные опыты. Засеяли два равноценных участка: один низкосортными семенами пшеницы, другой — точно такими же, но принявшими в день посева полуторачасовую «снеговую ванну». Опытные растения значительно превзошли контрольные по высоте и толщине стебля, величине колоса. С каждого гектара опытного участка сняли по 18,3 ц пшеницы, с контрольного — только 11 ц.

В последнее время установлено, что вода, связанная с клеточной протоплазмой, и вода, входящая в состав межклеточной жидкости и других образований организма, принимает структуру, напоминающую лед. Такую воду принято называть структурированной. Она замерзает при температуре минус 20 °C (в тканях живого организма существует и свободная вода, которая замерзает при 0°). Структурированная вода более важна для сохранения функции и жизнеспособности тканей человека и растений, чем свободная.

При 36 °C «пустые залы ледяных дворцов структурированной воды заполняются живыми биомолекулами — белками, нуклеиновыми кислотами. Благодаря такой плотной упаковке белок не деформируется и не погибает, вода с упорядоченной структурой участвует в синтезе живого вещества — в биоэнергетических процессах клетки».

И если такая гипотеза справедлива, то талая вода может не только повышать физические ресурсы живого организма, но и препятствовать синерезису — уменьшению содержания воды в клетках в старческом возрасте.

Не в этом ли секрет долгожительства в горных районах, где люди постоянно пьют воду, стекающую с тающих ледников и горных снегов?

Теоретическая разгадка тайны талой воды еще впереди.

Издавна в народе было подмечено, что вода после таяния льда некоторое время отличается от обычной. Ученые установили, что ее можно считать своеобразным биологическим стимулятором. В ней, как уже отмечалось, лучше и быстрее прорастают семена, а ростки становятся мощнее. Даже цыплята, если пьют талую воду, обгоняют в росте своих сверстников. Исследуя физико-химические свойства этой воды, специалисты обнаружили отклонения в ней как по вязкости, так и по диэлектрической проницаемости. Только через несколько суток вода «приходит в норму». Причина этого явления пока не открыта. Но название этому уже дано — «структурная память воды». По выдвинутой гипотезе загадка талой воды таится в тонких изменениях структуры ее молекул.

О важной биологической роли свежеталой воды свидетельствуют наблюдения и специальные исследования, проведенные учеными еще в 60-е годы. Так, в работах И. Г. Лобиной (1965) было отмечено увеличение плодовитости мышей, пьющих талую воду. Б. Родимов сообщает (1965), что, по наблюдениям томских ученых, свинья, которую поили талой водой, родила 10 поросят весом по 1,5 кг, тогда как вес поросят, родившихся от свиньи, получавшей обычную воду, составлял 1,0–1,1 кг. Поросята, которым давали талую воду, в месячном возрасте весили почти в два раза больше своих собратьев, получавших воду обычную. В другом эксперименте две группы кур одного веса содержались в одинаковых условиях за исключением того, что одну из них поили только снеговой водой. В результате куры этой группы снесли яиц в 2 раза больше.

В Томском ботаническом саду огурцы, политые талой водой, давали урожай в два раза больше, чем политые водой обычной. В Томском медицинском институте 25 больных, среди которых были люди различного возраста, страдающие сердечно-сосудистой патологией и нарушением обмена веществ, в течение трех месяцев пили только талую воду. В результате у них было зарегистрировано снижение количества холестерина в крови и отмечено улучшение процесса обмена веществ.

В экспериментальных исследованиях, проведенных О. А. Ластковым (1977), группе крыс и мышей вводили под кожу физиологический раствор, приготовленный на свежеталой дистиллированной воде или давали свежеталую воду для питья. К концу эксперимента эти животные оказались намного жизнеспособнее тех, которым или вводили физиологический раствор на обычной дистиллированной воде или поили ею. По другим наблюдениям экспериментатора, у рабочих «горячего» производства, употребляющих для питья свежеталую воду, снижалась температура кожи и тела, в то время как у рабочих, пользующихся обычной водой, этого не происходило. Группе рабочих-горняков систематически ингалировали свежеталой водой слизистые оболочки носоглотки. В результате они стали намного реже болеть катарами верхних дыхательных путей, ангинами и бронхитами: талая вода способствовала нормализации основных функций слизистой оболочки.

Вода и растения

Вода находится в вечном круговороте. Растения — самые активные участники этого великого природного процесса, благодаря которому ежегодно в движение приводится более 475 млрд. т воды.

Как известно, сухое созревшее семя при правильном хранении может годами не проявлять признаков жизни. Однако, попав во влажную среду, семя начинает набухать и выделять корешок. Этот процесс — прорастание семени — происходит в результате насыщения водой клеток зародыша. В этих условиях и при соответствующей температуре воздуха клетки зародыша начинают размножаться путем деления.

Для того чтобы хорошо представить себе значение воды для растений, важно понять, из чего состоит их тело. Установлено, что главными элементами состава растений являются углерод (45 %), водород (6,5 %), кислород (42 %), азот (1,5 %); зола, включающая различные минералы (5 %). Кислород и водород играют важную роль в формировании белков, жиров и углеводов растений. Источником кислорода и водорода для растений является вода. Углекислый газ проникает через многочисленные микроскопические отверстия (устьичные отверстия) на кожице листьев растений и попадает в межклетки. В процессе; дальнейшего усвоения углекислого газа непосредственное участие принимает также вода. Образующийся при этом кислород выделяется в окружающую атмосферу.

Для превращения углекислого газа и воды в сахар, крахмал и другие органические вещества необходима солнечная энергия. Этот процесс называется фотосинтезом (образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности растений). В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно образует более 100 млрд. т органических веществ.

Высокая эффективность фотосинтеза высших зеленых растений обеспечивается совершенным синтетическим аппаратом, основа которого внутриклеточные органеллы — хлоропласты.

Оптимальная интенсивность фотосинтеза растений наблюдается при небольшом дефиците воды в листьях. Уменьшение или увеличение воды вызывает уменьшение интенсивности этого процесса. Понижение интенсивности фотосинтеза по мере увеличения количества воды в листьях объясняется затруднением доступа углекислого газа вследствие насыщенности межклеточных пространств водными парами и уменьшением проницаемости мембран протоплазмы, хлоропластов для этого газа. Падение интенсивности фотосинтеза при значительном водном дефиците связано с увеличением вязкости протоплазмы, изменением структуры хлоропластов, что затрудняет доступ (и транспорт) углекислого газа в хлоропласты. Вместе с тем этому может содействовать замедление скорости движения протоплазмы и ее структурных образований при значительном водном дефиците. Важно также учитывать, что вода оказывает непосредственное действие на процесс фотосинтеза: атомы водорода и кислорода молекулы воды служат «строительным материалом» в процессе синтеза органических соединений.