對“水是生命之源”的系統(tǒng)認識

管紅艷

熟悉高中生物知識的人多會贊同“水是生命之源”這句話，但如何系統(tǒng)地認識“沒有水就沒有生命”的深刻含義卻比較困難。筆者認為，這需要結合生物、物理和化學知識進行綜合的理解。

一、水的奇特理化特征

1.水是熱的不良導體及水的反常膨脹

一般情況下，水與絕大多數(shù)物質一樣是熱脹冷縮的。但水在0℃～4℃之間存在反常膨脹，即4℃的水密度最大。一般物質液態(tài)的密度比固態(tài)的小，但水的固體形態(tài)——冰的密度卻比水小。甚至水還存在一種更加蓬松的固態(tài)——雪?！敖穸溕w三層被，來年枕著饅頭睡”，雪的存在大大改善了植物的越冬環(huán)境。寒冷的冬季，河水從表面開始結冰，而固態(tài)冰和液態(tài)水是熱的不良導體的特性及4℃的水密度最大的特點阻礙了熱量的進一步散失并且保證冰面下水的流動，提供了水中生物越冬的條件。

2.水的較大的汽化熱與比熱容

水的汽化熱在液體中居第一位，比熱容在液體中居第二位。汽化熱大使蒸發(fā)少量的水就可以吸收大量的熱量。植物利用這一特性通過蒸騰作用降低了葉面的溫度，避免了被灼傷。炎熱的夏天，人通過汗液的揮發(fā)，使人體即使在環(huán)境溫度超過37℃時也能把體溫維持在保證生命活動順利進行的范圍內。水的比熱容覆蓋在大地表層，水調節(jié)了氣溫，保證了地表溫度的相對恒定，而無水的月球晝夜溫差可以達到300℃。由此可以看出，水在調節(jié)溫度方面的重要性。

3.奇特的溶解各種物質的能力

水分子的非對稱的結構和電荷分布情況使其具有很強的極性。這種特性使水能破壞離子之間的化學鍵（如NaCl）和具有極性共價鍵的化合物的共價鍵。

一般而言，有機溶劑溶解有機物，無機溶劑溶解無機物。但水既能溶解有機物也能溶解無機物。它的溶解性對生物體而言又是如此的恰到好處，它既能溶解各種生物必需的物質，又不會像有機溶劑那樣破壞細胞結構。

二、水與生命的起源與進化

在生命起源的化學進化過程，尤其是多分子體系的形成過程中，無論是?？怂沟念惖鞍孜⑶蝮w學說，還是前蘇聯(lián)學者奧巴林的團聚體學說，其中水的參與都是不可或缺的。而生物由水生到陸生的進化趨勢更是指明了沒有簡單、低等的水生生物類群，就不可能進化出復雜、高等的陸生生物。

三、水在生物體內的含量和作用

水在細胞內以自由水和結合水兩種形式存在，它占生物體鮮重的70%～80%。由此可見，離開了水，就不可能構成生命體。另外，水參與了生物體內養(yǎng)料的運輸和廢物的排放，體溫的調節(jié)及新陳代謝。水是光合作用的重要原料，而光合作用產生的氧氣是生物主要的呼吸方式——有氧呼吸的原料。沒有水，生物就只能停留在靠無氧呼吸維持生存的低級形態(tài)。

四、水與生物的生殖發(fā)育、生存

生物生殖的主要方式是卵式生殖，為保證卵式生殖中受精作用的順利進行，許多生物的受精作用直接在水中進行或者借助以水為主要成分的精液的媒介作用完成受精。水是許多生物繁衍中的受精作用所無法缺少的。

生物的發(fā)育中水也扮演了重要的角色。水生生物生活在水中，其個體發(fā)育需要水；兩棲動物的變態(tài)發(fā)育在水中才能完成；爬行類和鳥類其羊膜的出現(xiàn)是為了防止卵內水分的散失；哺乳類的胚胎生活在羊水里。水在生物的生殖發(fā)育中起著至關重要的作用。

水生生物的生存自然離不開水，而所謂“真正的陸生生物”只是對干旱表現(xiàn)出了較強的適應性，它們的生活是絕對不能離開水的。“沙漠之舟”駱駝，在長期饑渴后要補充大量的水分才能恢復正常的生理活動。沙漠里有水的地方才會形成綠洲。熱帶草原的旱季，植物通過落葉來延續(xù)生命，而有的動物通過夏眠來度過旱季。這種適應性恰恰表現(xiàn)了水對生命存在的重要影響。水環(huán)境對生物的影響可見一斑。

總之，水的奇特的生化特性使之在生物生產進化、繁殖、發(fā)育中起到了無法替代的作用。水書寫了生命的痕跡。沒有水，地球就像絕大多數(shù)其他星球一樣永遠荒蕪，而非太空中看到的美麗的藍色星球。沒有水就沒有生命。所以說，水是生命之源。

（責任編輯 黃春香）endprint