Вода – самое распространенное вещество. Моря и океаны занимают 71% поверхности земного шара. Однако в последнее время возник дефицит пресной воды, т.к. соленые воды используются людьми мало, а пресная вода используется для орошения и в промышленности.

Плотность . В воде вес всех организмов облегчается, и многие организмы парят в воде, не опускаясь на дно. Но плотность воды затрудняет движение, поэтому организмы должны иметь хорошо развитую мускулатуру для быстрого плаванья. С глубиной давление сильно растет – глубоководные обитатели переносят давление.

Свет . Проникает на небольшую глубину. Поэтому растения существуют только в верхних горизонтах. На больших глубинах животные обитают в полном мраке.

Температурный режим. Колебания температуры в воде сглажены, водные обитатели не приспосабливаются к сильным морозом и жарой.

Ограниченное количество кислорода . Растворимость его не очень велика и уменьшается при загрязнении или нагревании. Поэтому в водоемах бывают заморы от нехватки кислорода.

Солевой состав .

Полярность молекул и способность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного количества неорганических и органических веществ. Большинство химических реакций представляет собой взаимодействие между растворимыми в воде веществами. Под действием ферментов вода вступает в реакции гидролиза, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются ОН - и Н + воды. Вода образует основу внутренней среды живых организмов. Вода обеспечивает приток веществ в клетку и их удаление через наружную клеточную мембрану (транспортная функция). Вода является теплорегулятором. За счет хорошей теплопроводности и большей теплоемкости воды, при изменении t окружающей среды, внутри клетки t остается неизменной или ее колебания оказываются значительно меньшими, чем в окружающей среде. Вода является донором электронов и протонов в энергетическом обмене. Вода участвует в образовании высших структур биологических макромолекул. Клеточный метаболизм зависит от баланса свободной и связанной воды. Вода обладает большой теплоемкостью. Удельной теплоемкостью воды называют количество теплоты, которое необходимо, чтобы поднять температуру 1 кг воды на 1 0 . Вода – единственное вещество, обладающее в жидком состоянии большей плотностью, чем в твердом. На поверхности воды существует поверхностное натяжение.

Водоем – сложная живая система, где обитают растения, животные и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоемов.

Вода обладает наибольшей плотностью при t 4 0 С (1 г/см 3), поэтому зимой водоемы не промерзают. Молекулы воды обладают полярностью и притягиваются друг к другу разноименными полюсами, образуя ассоциации за счет водородных связей. Наибольшей устойчивостью обладают удвоенные молекулы воды, которые имеют 2 водородные связи. Молекулы воды устойчивы к нагреванию, только при t 1000 0 С пар начинает диссоциировать на Н и О 2 . Состав природной воды. 5 групп веществ: 1. главнейшие ионы (катионы: Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , K +), 2. анионы (HCO 3- , SO 4 2- , Cl - , CО 3 2- , SO 3 2- , S 2 О 3-), 3. растворенные газы (CО 2 О 2 N 2 H 2 S CH 4), 4. биогенные вещества (NH 3 – аммиак, нитриты, нитраты, P, Si), 5. микроэлементы (I, F, Cu, Br, CO, Ni).Природные воды по содержанию анионов делят на карбонатные, гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные. По содержанию катионов: кальциевая, магниевая и натриевая вода. Содержание в воде солей влияет на коррозию металлических, бетонных и каменных материалов. Минерализация речной воды – 200-1000 мг/л, озерной – 15-300 мг/л, морской – 3500 мг/л. Показателем поступления в воду органических веществ являются хлориды, аммиак и нитраты. Загрязнение воды органикой сопровождается увеличение анаэробных и аэробных бактерий и грибов. Аммиак (ПДК – 2 мг/л) говорит о свежем загрязнении воды. В глубоких подземных водах возможно присутствие аммиака, который образуется за счет восстановления нитратов при отсутствии О 2 . В болотистых и торфяных водах содержание аммиака не является показателем загрязнения (аммиак растительного происхождения). Нитриты (KNO 2 , HNO 2) продукты окисления аммиака в процессе нитрификации, указывают на давность загрязнения. Нитраты (ПДК – 10 мг/л) – конечный продукт минерализации. Если аммиак, нитраты и нитриты присутствуют одновременно – вода опасна в эпидемическом отношении. Нитраты (Ca(NO 3) 2 , NaNO 3 , KNO 3) могут содержатся за счет растворения почвенных солей, минеральных удобрений, селитры. Нитраты – предшественники образования канцерогенных веществ – нитрозаминов. Они снижают резистентность организма к воздействию мутагенных и канцерогенных факторов. Хлориды – показатель бытового загрязнения (ПДК – 20-30 мг/л). В местах с солончаковой почвой в подземных водах присутствуют хлориды солевого происхождения. Колодцы и каптажи не должны быть загрязнены органическими веществами. Они должны располагаться на незагрязненных возвышенных участках, удаленных не менее чем на 50 м от уборных, выгребных ям, сетей канализаций, скотных дворов, кладбищ, складов удобрений и ядохимикатов.

Жизненные формы гидробионтов . В толще воды (пелагиаль): 1. планктон – не способные к активному движению организмы (водоросли, простейшие, рачки), не способны противостоять токам воды. Криопланктон (жгутиконосцы) – население талой воды, образуется под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега. 2. нектон – крупные животные, двигательная активность которых достаточна для преодоления водных течений (рыбы, кальмары, млекопитающие). 3. плейстон – организмы, часть тела которых находится в воде, а часть над поверхностью (ряска, брюхоногие моллюски, рыбы). 4. бентос (бактерии, актиномицеты, водоросли и грибы, простейшие, губки, кораллы, кольчатые черви, ракообразные, иглокожие, личинки насекомых) обитает на поверхности грунта (эпибентос) и в его толще (эндобентос). В зоне контакта водной толщи с дном находится пелагобентос. 5. перифитон – обрастатели – все организмы, обитающие на плотных субстратах за пределами придонного слоя воды (двустворчатые и усоногие моллюски, губки). 6. нейстон – организмы живущие в приповерхностном слое воды. На поверхности водной пленки – эпинейстон (клопы-водомерки, мухи) или под ней – гипонейстон (веслоногие рачки, молодь рыбы, насекомые, личинки моллюсков).

В пределах биосферы можно выделить четыре основные среды обитания . Это водная среда, наземно воздушная среда, почва и среда, образуемая самими живыми организмами.

Водная среда

Вода служит средой обитания для многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому, как бы ни были разнообразны водные организмы, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде. Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.

Гидробионты (обитатели водной среды) обитают как в пресной, так и в солёной воде и по месту обитания делятся на \(3\) группы:

• планктон - организмы, живущие на поверхности водоёмов и пассивно передвигающиеся за счёт движения воды;
• нектон - активно передвигающиеся в толще воды;
• бентос - организмы, обитающие на дне водоёмов или зарывающиеся в ил.

В толще воды постоянно парит множество мелких растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность к парению обеспечивается не только физическими свойствами воды, обладающей выталкивающей силой, но и специальными приспособлениями самих организмов, например, многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими поверхность их тела и, следовательно, повышающими трение об окружающую жидкость.

Плотность тела таких животных, как медузы, очень близка к плотности воды.

Удерживаться в толще воды помогает им к тому же характерная форма тела, напоминающая парашют.

У активных пловцов (рыб, дельфинов, тюленей и др.) веретенообразная форма тела, а конечности в виде ласт.

Их передвижение в водной среде облегчается, кроме того, благодаря особому строению внешних покровов, выделяющих специальную смазку - слизь, снижающую трение о воду.

Вода обладает очень высокой теплоёмкостью, т.е. свойством накапливать и удерживать тепло. По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше. Очень глубокие воды могут быть очень холодными, однако благодаря постоянству температуры у животных смог развиться ряд приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих условиях.

Животные могут жить на огромных океанских глубинах. Растения же выживают только в верхнем слое воды, куда попадает лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Этот слой называют фотической зоной .

Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже в наиболее прозрачных океанских водах толщина фотической зоны не превышает \(100\) м. Животные больших глубин питаются либо живыми организмами, либо останками животных и растений, постоянно опускающимися вниз из верхнего слоя.

Подобно наземным организмам водные животные и растения дышат, им требуется кислород. Количество растворённого в воде кислорода снижается с увеличением температуры. Причём в морской воде кислород растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине воды открытого моря тропического пояса бедны живыми организмами. И, наоборот, полярные воды богаты планктоном - мелкими рачками, которыми кормятся рыбы и крупные китообразные.

Очень важен для жизни солевой состав воды. Особенное значение для организмов имеют ионы \(Ca2+\). Моллюскам и ракообразным кальций необходим для построения раковины или панциря. Концентрация солей в воде может сильно изменяться. Вода считается пресной, если в одном её литре содержится менее \(0,5\) г растворенных солей. Морская вода отличается постоянством солености и содержит в среднем \(35\) г солей в одном литре.

Наземно воздушная среда

Наземно воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и разнообразна, и её населяют более высокоорганизованные живые организмы.

Наиболее важным фактором жизни обитающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани - внутренний и наружный скелет. Формы движения очень разнообразны: бегание, прыгание, ползание, полёт и др. В воздухе летают птицы и некоторые виды насекомых. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.

Воздушные массы постоянно находятся в движении. Температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах, поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие перепады температуры или избегать их.

Наиболее замечательным из них является развитие теплокровности, возникшее именно в наземно воздушной среде.
Важное значение для жизни растений и животных имеет химический состав воздуха (\(78%\) азота, \(21%\) кислорода и \(0,03%\) диоксида углерода). Диоксид углерода, например, является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.

Количество водяных паров в воздухе (относительная влажность) определяет интенсивность процессов транспирации у растений и испарения с кожи некоторых животных. Организмы, живущие в условиях низкой влажности, имеют многочисленные приспособления, предотвращающие сильные потери воды. Так, например, у пустынных растений мощная корневая система, способная насасывать в растение воду с большой глубины. Кактусы запасают воду в тканях и экономно её расходуют. У многих растений для уменьшения испарения листовые пластинки превращены в колючки. Многие пустынные животные в самый жаркий период впадают в спячку, которая может длиться несколько месяцев.

Почва - это верхний слой суши, преобразованной в результате жизнедеятельности живых существ. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими её частями. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие - часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы. Огромную роль играет почва в жизни растений.

Условия жизни в почве во многом определяются климатическими факторами, важнейшим из которых является температура. Однако по мере погружения в почву колебания температуры становятся всё менее заметными: быстро затухают суточные, а по мере увеличения глубины и сезонные изменения температур.

Даже на небольшой глубине в почве царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву падает содержание кислорода и растет содержание углекислого газа. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, круглые черви, членистоногие и даже относительно крупные животные, прокладывающие ходы и строящие убежища, например кроты, землеройки, слепыши.

Среда, образуемая самими живыми организмами

Очевидно, что условия жизни внутри другого организма характеризуются большим постоянством по сравнению с условиями внешней среды.

Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и системы, необходимые свободноживущим видам. У них не развиты органы чувств или органы движения, зато возникают приспособления (часто весьма изощрённые) для удержания в теле хозяина и эффективного размножения.

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. 9 класс // ДРОФА
Каменский А. А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10-11 класс // ДРОФА

Словосочетание «внутренняя среда организма» появилось благодаря французскому физиологу жившему в XIX веке. В своих работах он делал акцент на том, что необходимым условием жизни организма является поддержание постоянства во внутренней среде. Данное положение стало основой для теории о гомеостазе, которая была сформулирована позже (в 1929 году) ученым Уолтером Кенноном.

Гомеостазис - относительное динамическое постоянство внутренней среды,

А также некоторая статичность физиологических функций. Внутренняя среда организма образована двумя жидкостями - внутриклеточной и внеклеточной. Дело в том, что каждая клетка живого организма выполняет определенную функцию, поэтому ей необходимо постоянное поступление питательных веществ и кислорода. Также она испытывает потребность в постоянном удалении продуктов обмена. Необходимые компоненты могут проникать через мембрану исключительно в растворенном состоянии, именно поэтому каждую клетку омывает тканевая жидкость, которая имеет в своем составе все необходимое для ее жизнедеятельности. Она относится к так называемой внеклеточной жидкости, и на ее долю приходится 20 процентов массы тела.

Внутренняя среда организма, состоящая из внеклеточной жидкости, содержит:

• лимфы (составная часть тканевой жидкости) - 2 л;
• крови - 3 л;
• интерстициальной жидкости - 10 л;
• трансцеллюлярной жидкости - около 1 л (в ее состав входят спинномозговая, плевральная, синовиальная, внутриглазная жидкости).

Все они имеют разный состав и отличаются по своим функциональным

Свойствам. Более того, внутренняя среда может иметь небольшую разницу между расходом веществ и их поступлением. Из-за этого их концентрация постоянно колеблется. Например, количество сахара в крови взрослого человека может колебаться от 0,8 до 1,2 г/л. В том случае, если в крови содержится большее или меньшее количество определенных компонентов, чем необходимо, это свидетельствует о наличии заболевания.

Как уже отмечалось, внутренняя среда организма в качестве одного из компонентов содержит кровь. Она состоит из плазмы, воды, белков, жиров, глюкозы, мочевины и минеральных солей. Основным ее местонахождением являются (капилляры, вены, артерии). Образовывается кровь за счет поглощения белков, углеводов, жиров, воды. Основной ее функцией является взаимосвязь органов с внешней средой, доставка к органам необходимых веществ, выведение продуктов распада из организма. Также она выполняет защитную и гуморальную функции.

Тканевая жидкость состоит из воды и растворенных в ней питательных веществ, СО 2 , О 2 , а также из продуктов диссимиляции. Она находится в промежутках между клетками тканей и образовывается за счет Тканевая жидкость является промежуточной между кровью и клетками. Она переносит из крови в клетки О 2 , минеральные соли,

Лимфа состоит из воды и растворенных в ней Она находится в лимфатической системе, которая состоит из сосудов, слитых в два протока и впадающих в полые вены. Образовывается за счет тканевой жидкости, в мешочках, которые находятся на концах лимфатических капилляров. Основной функцией лимфы является возвращение тканевой жидкости в кровеносное русло. Кроме этого, она фильтрует и обеззараживает тканевую жидкость.

Как мы видим, внутренняя среда организма является совокупностью физиологических, физико-химических, соответственно, и генетических условий, которые влияют на жизнеспособность живого существа.

Вода в живом организме

На долю воды приходится основная часть массы любого живого существа на Земле. У взрослого человека вода составляет больше половины массы тела. Именно у взрослого человека, потому что в разные периоды жизни содержание воды в организме изменяется. У эмбриона оно достигает 97 %; сразу после рождения общее количество воды в организме быстро уменьшается - у новорожденного ее уже только 77 %. Дальше содержание воды продолжает постепенно снижаться, пока не станет в зрелом возрасте относительно постоянным. В среднем содержание воды в организме мужчин от 18 до 50 лет составляет 61 %, женщин - 54 % от массы тела. Разница эта связана с тем, что организм взрослых женщин содержит больше жира; при отложении жира вес тела увеличивается и доля воды в нем снижается (у людей, страдающих ожирением, содержание воды может уменьшиться до 40 % от массы тела). После 50 лет организм человека начинает «усыхать»: воды в нем становится меньше.

Больше всего воды - 70 % всей воды организма - находится внутри клеток, в составе клеточной протоплазмы. Остальное - это внеклеточная вода: часть ее (около 7 %) находится внутри кровеносных сосудов и образует плазму крови, а часть (около 23 %) омывает клетки - это так называемая межтканевая жидкость.

Еще в 1858 г. знаменитый французский физиолог Клод Бернар сформулировал принцип постоянства внутренней среды организма - нечто вроде закона сохранения массы - энергии для живых существ. Этот принцип гласит: поступление в организм различных веществ должно быть равно их выделению. Ясно, что и потребление воды должно быть равным расходу. Как же человек расходует воду?

Водные потери организма учесть довольно трудно, потому что немалая часть их приходится на долю так называемых неощутимых потерь. Например, вода в виде паров содержится во выдыхаемом воздухе - это примерно 400 мл/сут. Около 600 мл/сут ее испаряется с поверхности кожи. Немного воды выделяют слезные железы (и не только тогда, когда мы плачем: выделяемая ими жидкость постоянно омывает глазное яблоко); вода теряется также с капельками слюны при разговоре, кашле и т. д. Остальные пути выделения воды легче поддаются учету: это 800-1300 мл в сутки, выделяемые с мочой, и около 200 мл - с испражнениями. Если суммировать все вышеуказанные цифры, то получается около 2–2,5 л; эта цифра, средняя, потому что расход воды может сильно колебаться в зависимости от внешних условий, индивидуальных особенностей обмена или в результате его нарушений.

В соответствии с этим и суточная потребность организма взрослого человека в воде составляет в среднем около 2,5 л. Это, впрочем, вовсе не означает, что человек должен каждый день выпивать не меньше 10 стаканов воды: основная часть потребляемой нами воды содержится в пище. Часть воды образуется также непосредственно в организме в процессе жизнедеятельности - при распаде белков, жиров и углеводов (эндогенная вода). Например, при окислении 100 г жиров возникает 107 мл воды, 100 г углеводов - 55 мл. Следовательно, наиболее выгоден (в смысле получения эндогенной воды) жир. И не случайно значительные жировые отложения наблюдаются как раз У тех животных, которые приспособились длительное время обходиться без воды извне, вырабатывая ее в своем организме. В их числе крупное животное пустыни - верблюд. Резерв жира в его горбе при полном окислении позволяет получить около 40 л эндогенной воды, что составляет суточную потребность в ней животного. Разумеется, солидный запас жира не заменяет полностью верблюду питьевой воды. Жировыми отложениями - источником эндогенной воды, кроме верблюда, обладают в пустыне курдючные породы овец. Жир накапливается в хвостах некоторых тушканчиков, под кожей желтого и малого суслика, ежей и т. д. Исключительно эндогенной водой утоляют жажду австралийские мыши.

Ни один жизненный процесс в организме человека или животного не может совершаться без воды и ни одна клетка не в состоянии обойтись без водной среды. С участием воды протекают практически все функции организма. Так, испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, вода принимает участие в процессах терморегуляции.

Процесс пищеварения - важнейшая функция организма. Процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте протекает только в водной среде. В этом процессе вода играет роль хорошего растворителя почти всех пищевых продуктов.

Выпитая вода прежде всего всасывается сквозь стенки желудка и кишечника в кровь и с ней равномерно распределяется по всему организму, переходя из крови в межтканевую жидкость, а затем и в клетки. Такой обмен воды происходит довольно интенсивно. Находясь в состоянии соединения с водой, пищевые продукты (белки, углеводы, жиры, минеральные соли) также легко всасываются в кровь и поступают во все органы и затем ткани организма.

Переход воды из крови в межтканевую жидкость целиком подчинен физическим законам. Работа сердца создает внутри сосудов гидростатическое давление, стремящееся вытолкнуть жидкость сквозь стенку сосуда. Этому противодействует осмотическое давление, которое создают растворенные в крови вещества. Точнее говоря, главную роль здесь играет не осмотическое давление, а только та малая его часть (примерно 1/220), которую образуют белки плазмы крови - это так называемое онкотическое давление. Дело в том, что и воду, и низкомолекулярные растворенные вещества, создающие основную часть осмотического давления, стенки капилляров пропускают свободно, но для белков они практически непроницаемы. И именно онкотическое давление, создаваемое белками, удерживает воду внутри капилляра.

В начальной, артериальной части капилляра гидростатическое давление велико - оно гораздо больше онкотического. Поэтому вода вместе с растворенными в ней низкомолекулярными веществами выжимается сквозь стенки капилляра в межклеточное пространство. В конечной, венозной части капилляра гидростатическое давление значительно меньше, потому что здесь капилляр расширяется. Онкотическое же давление, образованное белками, здесь, наоборот, повышается, поскольку часть воды уже покинула капилляр и объем плазмы уменьшился, а концентрация белков в ней возросла. Теперь онкотическое давление становится больше гидростатического, и здесь вода, несущая с собой продукты жизнедеятельности клеток, поступает из межклеточного пространства обратно в сосудистое русло.

Такова общая картина обмена воды между кровью и тканями. Правда, этот механизм применим не во всех случаях; с его помощью, например, нельзя объяснить обмен жидкости в печени. Гидростатическое давление в печеночных капиллярах недостаточно для того, чтобы вызвать переход жидкости из них в межтканевое пространство. Здесь играют роль уже не столько физические законы, сколько ферментативные процессы.

Из межтканевой жидкости вода попадает в клетки. Этот процесс также определяется не только законами осмоса, но и свойствами клеточной мембраны. Такая мембрана, кроме пассивной проницаемости, зависящей от концентрации того или иного вещества по разные ее стороны, обладает еще и свойством активно переносить определенные вещества даже против градиента концентрации, т. е. из более разбавленного раствора в менее разбавленный. Другими словами, мембрана действует как «биологический насос». Регулируя таким путем осмотическое давление, клеточная мембрана управляет и процессами перехода сквозь нее воды из межклеточного пространства внутрь клетки и обратно.

Главный путь выведения воды из организма - почки; через них проходит около половины воды, покидающей тело. Почки - один из наиболее энергично работающих органов, потребление энергии на единицу веса здесь больше, чем в любом другом. Из всего поглощаемого человеком кислорода не менее 8-10 % используется именно в почках, хотя их вес составляет всего 1/200 часть веса тела. Все это свидетельствует о важности тех процессов, которые в них происходят.

В сутки через почки проходит более 1000 л крови - это значит, что каждая капля крови за сутки побывает здесь не меньше двухсот раз. Здесь кровь очищается от ненужных продуктов обмена веществ , которые она приносит из всех органов и тканей растворенными в плазме, т. е. в конечном счете опять-таки в воде.

Когда кровь проходит через начальную, артериальную часть почечного капилляра, около 20 % ее благодаря высокому гидростатическому давлению (в почечных капиллярах оно вдвое выше, чем в обычных) выходит сквозь стенку капилляра в полость почечного клубочка - это так называемая первичная моча. При этом, как и во всех остальных капилярах организма, сквозь стенку почечного капилляра проходят все растворенные в плазме вещества, кроме белков. Среди них помимо отбросов, которые необходимо удалить из организма, есть и нужные вещества, выделение которых было бы бессмысленным расточительством. Этого организм позволить себе не может, и поэтому в почечном канальце, куда первичная моча попадает из почечного клубочка, производится тщательная сортировка. Питательные вещества, различные соли, другие соединения постоянно реабсорбируются - переходят сквозь стенки канальца обратно в кровь, в примыкающий к канальцу капилляр. Ведущую роль в этом процессе реабсорбции играют сложные ферментативные реакции.

Вместе с полезными веществами покидает первичную мочу и вода. В начальном отделе почечного канальца вода реабсорбируется пассивно: она переходит в кровь вслед за активно реабсорбируемым натрием, глюкозой и другими веществами, выравнивая возникающую разницу в осмотическом давлении.

В конечном же отделе почечного канальца, когда реабсорбция полезных веществ уже в основном закончена, возвращение воды в кровь регулируется иным механизмом и зависит только от того, насколько нужна организму сама эта вода. В стенках кровеносных сосудов разбросаны нервные рецепторы, которые очень тонко реагируют на изменение содержания воды в крови. Как только воды становится меньше, чем нужно, нервные импульсы от этих рецепторов поступают в гипофиз, где начинает выделяться гормон вазопрессин. Под влиянием его вырабатывается фермент гиалуронидаза. Фермент делает проницаемым для воды стенки почечных канальцев, разрушая водонепроницаемые полимерные комплексы, входящие в их состав, - как будто открывает кран для выхода воды сквозь стенку канальца. В результате вода, теперь уже следуя законам осмоса, переходит в кровь. Чем меньше воды в организме, тем больше выделяется вазопрессина, тем больше вырабатывается гиалуронидазы, тем больше воды всосется обратно в кровь.

В конечном счете из всей первичной мочи лишь меньше 1 % выделяется почками в виде «настоящей» мочи, которая теперь уже содержит только отработанные продукты жизнедеятельности и только ненужную организму воду.

Экспериментально установлено, что для удаления отходов жизнедеятельности человеческого организма требуется ежедневно не менее 500 мл мочи. Если человек пьет много воды, она разбавляет мочу, удельный вес которой понижается. При недостаточном поступлении воды в организм, когда после восполнения потерь ее через кожу и легкие на долю почек остается меньше 500 мл, часть отработанных продуктов жизнедеятельности остается в организме и может вызвать его отравление. Именно этим опасно водное голодание.

Особенно тяжело человек переносит обезвоживание. Если потери воды не восполняются, то в результате нарушений физиологических процессов ухудшается самочувствие, падает работоспособность, а при высокой температуре воздуха нарушается терморегуляция и может наступить перегрев организма. При потере влаги, составляющей 6–8 % от веса тела, у человека повышается температура тела, краснеет кожа, ускоряется сердцебиение, учащается дыхание, переходящее в одышку, появляется мышечная слабость, головокружение, головные боли и наступает полуобморочное состояние. При потере 10 % воды могут происходить необратимые изменения в организме. Потеря воды в количестве 15–20 % при температуре воздуха выше 30° является уже смертельной, а потеря 25 % воды смертельна и при более низких температурах.

Отходы жизнедеятельности человека выделяются также с потом. В среднем поверхность человеческого тела занимает 1,5 м 2 .

Человек в сильную жару очень потеет. За сутки он буквально «выдает» ведро пота: был бы сух воздух.

Главная составная часть жидкости в таком ведре - обычная, ничем не примечательная вода. В ней растворены нелетучие и летучие компоненты. С нелетучими ознакомиться просто - пот соленый: около 1 % NaCl, да еще фосфаты и сульфаты. Много в поте и креатинина. А вот с летучими компонентами плохо знакомы даже специалисты, но кое-что все же известно: космобиологи пришли к выводу, что даже мало потеющий человек через кожу выделяет столько веществ, что трехкубовая замкнутая атмосфера за сутки насытится вредоносными соединениями выше предельно допустимых норм. На Земле это не беда, но в космосе форточку не откроешь.

Чтобы космонавтов не задушил собственный пот, необходимы специальные поглотители, причем разные - с потного лица или влажной ладони испаряются такие малоприятные вещества, как метанол, ацетальдегид, этанол, ацетон, изопропанол, уксусная кислота. В этой смеси преобладает уксусная кислота.

Велика роль воды в живом организме. Вода является и средой и непосредственным участником физиологических и биохимических реакций. С водой из организма выделяются различные вещества, образовавшиеся в результате обмена веществ .

Любой организм - одноклеточный или многоклеточный - нуждается в определённых условиях существования. Эти условия обеспечивает организмам та среда, к которой они приспособились в ходе эволюционного развития.

Первые живые образования возникли в водах Мирового океана, и средой обитания для них служила морская вода. По мере усложнения живых организмов часть их клеток изолировалась от внешней среды. Так часть среды обитания оказалась внутри организма, что позволило многим организмам покинуть водную среду и начать жить на суше. Содержание солей во внутренней среде организма и в морской воде примерно одинаковое.

Внутренней средой для клеток и органов человека служат кровь, лимфа и тканевая жидкость.

Относительное постоянство внутренней среды

Во внутренней среде организма, помимо солей, очень много различных веществ - белки, сахар, жироподобные вещества, гормоны и т.д. каждый орган постоянно выделяет во внутреннюю среду продукты своей жизнедеятельности и получает из неё необходимые для себя вещества. И, несмотря на такой активный обмен, состав внутренней среды остаётся практически неизменным.

Выходящая из крови жидкость, становится частью тканевой жидкости. Большая часть этой жидкости поступает снова в капилляры, прежде чем они соединяются с венами, по которым кровь возвращается к сердцу, однако около 10% жидкости не попадает в сосуды. Стенки капилляров состоят из одного слоя клеток, но между соседними клетками есть узкие щели. Сокращение сердечной мышцы создаёт давление крови, в результате чего вода с растворёнными в ней солями и питательными веществами проходит через эти щели.

Все жидкости тела связаны друг с другом. Внеклеточная жидкость контактирует с кровью и со спинно-мозговой жидкостью, омывающей спинной и головной мозг. Это означает, что регуляция состава жидкостей тела происходит централизовано.

Тканевая жидкость омывает клетки и служит для них средой обитания. Она постоянно обновляется через систему лимфатических сосудов: эта жидкость собирается в сосуды, а затем по самому крупному лимфатическому сосуду попадает в общий кровоток, где смешивается с кровью.

Состав крови

Хорошо знакомая всем красная жидкость, в действительности представляет собой ткань. Долгое время за кровью признавали могучую силу: кровью скрепляли священные клятвы; жрецы заставляли своих деревянных идолов «плакать кровью»; древние греки приносили кровь в жертву своим богам.

Некоторые философы Древней Греции считали кровь носителем души. Древнегреческий врач Гиппократ назначал душевнобольным кровь здоровых людей. Он думал, что в крови здоровых людей - здоровая душа. И действительно, кровь - самая удивительная ткань нашего организма. Подвижность крови - важнейшее условие жизни организма.

Около половины объёма крови составляет жидкая её часть - плазма с растворёнными в ней солями и белками; другую половину составляют различные форменные элементы крови.

Форменные элементы крови делятся на три основные группы: белые кровяные клетки (лейкоциты), красные кровяные клетки (эритроциты) и кровяные пластинки, или тромбоциты. Все они образуются в костном мозгу (мягкая ткань, заполняющая полость трубчатых костей), но некоторые лейкоциты способны размножаться уже при выходе из костного мозга. Существует много различных типов лейкоцитов - большая часть участвует в защите организма от болезней.

Плазма крови

В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды. Остальная часть плазмы состоит из органических и неорганических веществ. Плазма содержит минеральные вещества, белки, углеводы, жиры, продукты обмена веществ, гормоны витамины.

Минеральные вещества плазмы представлены солями: хлоридами, фосфатами, карбонатами и сульфатами натрия, калия, кальция и магния. Они могут находиться как в виде ионов, так и в неионизированном состоянии. Даже незначительное нарушение солевого состава плазмы может сказаться губительным для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных содей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворённых в плазме, создаёт осмотическое давление. Благодаря осмотическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканью. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми.

Эритроциты

Эритроциты являются самыми многочисленными клетками крови; их основная функция состоит в переносе кислорода. Условия, при которых повышается потребность организма в кислороде, например жизнь на больших высотах или постоянная физическая нагрузка, стимулируют образование эритроцитов. Эритроциты живут в кровяном русле около четырёх месяцев, после чего разрушаются.

Лейкоциты

Лейкоциты , или белые кровяные тельца непостоянной формы. Они имеют ядро, погружённое в бесцветную цитоплазму. Основная функция лейкоцитов - защитная. Лейкоциты не только разносятся током крови, но и способны к самостоятельному передвижению с помощью ложноножек (псевдоножек). Проникая сквозь стенки капилляров, лейкоциты движутся к скоплению болезнетворных микробов в ткани и с помощью ложноножек захватывают и переваривают их. Это явление было открыто И.И.Мечниковым.

Тромбоциты, или кровяные пластинки

Тромбоциты , или кровяные пластинки очень хрупкие, легко разрушаются при повреждении кровеносных сосудов или при соприкосновении крови с воздухом.

Тромбоциты играют важную роль в свёртывании крови. Повреждённые ткани выделяют гистомин - вещество, усиливающее приток крови к повреждённому месту и способствующее выходу жидкости и белков системы свёртывания крови из кровотока в ткань. В результате сложной последовательности реакций быстро образуются тромбы, которые останавливают кровотечение. Тромбы препятствуют проникновению в рану бактерий и других чужеродных факторов.

Механизм свёртывания крови очень сложен. В плазме есть растворимый белок фибриноген, который при свёртывании крови превращается в нерастворимый фибрин и выпадает в осадок в виде длинных нитей. Из сети этих нитей и кровяных телец, которые задержались в сети, образуется тромб .

Этот процесс происходит только при наличии солей кальция. Поэтому если из крови удалить кальций, кровь теряет способность свёртываться. Это свойство используют при консервировании и переливании крови.

Кроме кальция, в процессе свёртывания принимают участие и другие факторы, например витамин К, без которого нарушается образование протромбина.

Функции крови

Кровь выполняет разнообразные функции в организме: доставляет клеткам кислород и питательные вещества; уносит углекислый газ и конечные продукты обмена; участвует в регуляции деятельности различных органов и систем посредством переноса биологически активных веществ - гормонов и др.; способствует сохранению постоянства внутренней среды - химического и газового состава, температуры тела; защищает организм от инородных тел и вредных веществ, разрушая и обезвреживая их.

Защитные барьеры организма

Защита организма от инфекций обеспечивается не только фагоцитарной функцией лейкоцитов, но и образованием особых защитных веществ - антител и антитоксинов . Они вырабатываются лейкоцитами и тканями различных органов в ответ на внедрение в организм возбудителей заболеваний.

Антитела - это белковые вещества, способные склеивать микроорганизмы, растворять или разрушать их. Антитоксины обезвреживают яды, выделяемые микробами.

Защитные вещества специфичны и действуют только на те микроорганизмы и их яды, под влиянием которых они образовались. Антитела могут сохраняться в крови в течение длительного времени. Благодаря этому человек становится невосприимчивым к некоторым инфекционным заболеваниям.

Невосприимчивость к заболеваниям, обусловленная наличием в крови и тканях специальных защитных веществ, называется иммунитетом .

Иммунная система

Иммунитет, по современным взглядам, - невосприимчивость организма к различным факторам (клетками, веществам), которые несут генетически чужеродную информацию.

Если в организме появляются какие-либо клетки или сложные органические вещества, отличающиеся от клеток и веществ организма, то благодаря иммунитету они устраняются, уничтожаются. Основная задача иммунной системы - поддержание генетического постоянства организма в онтогенезе. При делении клеток вследствие мутаций в организме нередко образуются клетки с изменённым геномом. Чтобы эти клетки-мутанты в ходе дальнейшего деления не привели к нарушениям развития органов и тканей, они уничтожаются иммунными системами организма.

В организме иммунитет обеспечивается благодаря фагоцитарным свойствам лейкоцитов и способностью некоторых клеток тела, вырабатывать защитные вещества - антитела . Следовательно по своей природе иммунитет может быть клеточным (фагоцитарным) и гуморальным (антитела).

Иммунитет к инфекционным заболеваниям делят на естественный, выработанный самим организмом без искусственных вмешательств, и искусственный, возникающий в следствие введения в организм специальных веществ. Естественный иммунитет проявляется у человека с рождения (врождённый ) или возникает после перенесённых заболеваний (приобретённый ). Искусственный иммунитет может быть активным или пассивным. Активный иммунитет вырабатывается при введении в организм ослабленных или убитых возбудителей заболеваний или их ослабленных токсинов. Этот иммунитет возникает не сразу, но сохраняется длительное время - несколько лет и даже всю жизнь. Пассивный иммунитет возникает, когда в организм вводят лечебную сыворотку с уже готовыми защитными свойствами. Этот иммунитет кратковременный, зато проявляется сразу же после введения сыворотки.

Свёртывание крови также относится к защитным реакциям организма. Оно защищает организм от кровопотери. Реакция состоит в образовании сгустка крови - тромба , закупоривающего раневой участок и останавливающий кровотечение.