Woda w stanie ciekłym pokrywa 70% naszej planety. Widać to doskonale z perspektywy kosmicznej, dlatego Ziemia nazywana jest „błękitną planetą”. Niestety, tylko 1% to woda słodka, zdatna do picia dla ludzi. Cząsteczka wody – dwa atomy wodoru połączone z atomem tlenu – wykazuje anomalie w porównaniu z substancjami o podobnej masie molowej, a jej obecność jest konieczna do podtrzymania życia w takiej postaci, jaką znamy. Właśnie z tego powodu poszukując życia na innych planetach wypatrujemy na nich śladów wody.

Rx4gZv8A0iZaB

Grafika pokazuje księżyce Europę, Tytana i Ziemię w skali. Ziemia jest znacznie większa od przedstawionych księżyców. Przedstawione jest porównanie ilości wody w stanie płynnym. Na Ziemi jest najmniej wody. Więcej wody znajduje się na Europie., a najwięcej wody na Tytanie.

Cząsteczki wody są silnie związane ze sobą, ale mają też zdolność przyłączania się do innych cząsteczek. To sprawia, że woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, czyli z łatwością rozrywa wiązania chemiczne, np. niektórych alkoholi czy soli mineralnych.

Kiedy woda rozpuszcza minerały wchodzące w skład skał, nazywamy ją wodą mineralną, wydobywaną w wielu uzdrowiskach. Jeśli w wodzie rozpuszczony zostanie pod ciśnieniem dwutlenek węgla, będzie ona gazowana. Gdy w wodzie rozpuszczone są sole magnezu lub wapnia, woda taka określana jest jako twarda. Po rozpuszczeniu w wodzie wodorotlenku wapnia otrzymujemy wodę wapienną, po rozpuszczeniu chloru – wodę chlorową, a po rozpuszczeniu amoniaku – wodę amoniakalną. W wodzie można także rozpuścić izotopizotopizotop wodoru – deuter – i wtedy uzyskamy wodę ciężką. Woda z rozpuszczonym nadtlenkiem wodoru to woda utleniona. Z kolei gdy pozbawimy wodę wszelkich minerałów, staje się destylowana.

RIahK9JkVJKnq1

Na zdjęciu mikroskopowym widoczny jest pantofelek. Ma wrzecionowaty kształt. Wewnątrz pantofelka widoczne są różne jego organella. Na zdjęciu oznaczono dwa kuliste organella rozmieszczone przy prawym boku jego ciała. To wodniczki tętniące.

Woda tworzy z niektórymi substancjami organicznymi układy koloidalne, zwane zolem i żelem. W zolu stałe cząsteczki są rozproszone w cieczy, np. białko w wodzie, jak w osoczu krwi. W żelu ciekłe cząsteczki koloidalne są rozproszone w ciałach stałych, jak woda w białku (żelatyna). Obie te fazy mogą płynnie przechodzić jedna w drugą: zestalona galaretka stanie się znów płynna np. po ogrzaniu.

Woda stanowi zarówno środowisko zewnętrzne, jak i wewnętrzne organizmów. Ze względu na zdolność dyfundowaniadyfuzjadyfundowania przez błony komórkowe (zjawisko osmozy) jest niezwykle ważna dla organizmów – jako rozpuszczalnik może transportować różne substancje w ciałach grzybów, roślin i zwierząt, a także nadawać komórkom odpowiednią jędrność. Wodę zużytą w trakcie wykonywania czynności życiowych trzeba stale uzupełniać. Natomiast organizmy słodkowodne muszą jej nadmiar efektywnie usuwać, gdyż woda drogą osmozy wnika do ich wnętrza.

Ważną z punktu widzenia biologii właściwością wody jest jej rozszerzalność cieplna. Większość cieczy wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza gęstość, czyli zwiększa objętość – ale z wodą jest nieco inaczej. Poniżej 0˚C woda zamarza, tworząc lód, który ma krystaliczną strukturę o dużych odległościach pomiędzy cząsteczkami wody i ich regularnym układzie. W związku z tym lód ma większą objętość i mniejszy ciężar właściwy niż woda w stanie płynnym – dlatego wypływa na jej powierzchnię. Z kolei w temperaturze poniżej 8˚C, aż do osiągnięcia temperatury 4˚C, woda coraz bardziej zwiększa swoją gęstość: cząsteczki zbliżają się do siebie. Ta właściwość tłumaczy rozkład temperatur w zbiorniku wodnym zimą: na górze lód, a przy dnie, w temperaturze 4˚C, woda o największej gęstości, która nie zamarza. Dzięki temu organizmy wodne mogą przeżyć zimą pod lodem.

Napięcie powierzchniowe to zjawisko fizyczne powstające na styku powierzchni cieczy z inną fazą. Dzięki niemu powierzchnia ta zachowuje się jak błona. Wskutek obecności wiązań wodorowych między cząsteczkami wody (siła spójności, kohezjakohezjakohezja) ma ona duże napięcie powierzchniowe. Oznacza to, że dąży do minimalizacji powierzchni kontaktu z powietrzem, co nadaje jej kształt kropli lub kuli. Napięcie powierzchniowe sprawia, że na wodzie mogą się utrzymać przedmioty cięższe od niej, takie jak spinacz do papieru czy owad nartnik. Tam, gdzie obiekt styka się z wodą, widoczne jest ugięcie jej powierzchni.

RKGK8n45isLcc

Na zdjęciu owad, który utrzymuje się na powierzchni wody, nie tonie w niej. Ma podłużne ciało oraz szeroko rozstawione 4 odnóża.

R1XWH4OOAf9ZD1

Zdjęcie przedstawia psa. Ma uniesione uszy, otwarty pysk i wysunięty język. Patrzy gdzieś w dal. Jego sierść i nos mają kolor jasnobrązowy.

Podniesienie temperatury wody wymaga znacznego nakładu energii, czyli dużych ilości ciepła. Woda powoli się nagrzewa i powoli traci ciepło. To dlatego latem woda w jeziorze jest najchłodniejsza rano (utraciła ciepło przez noc), a najcieplejsza po południu i wieczorem (nagrzana przez słońce). Jest też odczuwalnie cieplejsza, gdy temperatura powietrza nagle spadnie, np. w czasie deszczu. Także odparowanie wody z powierzchni ciała zwierząt i roślin wymaga dostarczenia dużej ilości energii: w ten sposób woda bierze udział w termoregulacji, czyli ułatwia utrzymanie stałej temperatury organizmu.

Pobieranie, wykorzystywanie i usuwanie z organizmu wody wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami przebiega inaczej u grzybów, roślin i zwierząt.

Grzyby to nie tylko znane nam owocniki (np. pieczarka, podgrzybek) – tak naprawdę to olbrzymia sieć nitkowatych strzępek w glebie – grzybnia. Wydłużone komórki grzybni, rozrośnięte na dużej powierzchni, znakomicie pobierają na drodze osmozy wodę z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi. Odnoszą z tego korzyść np. drzewa, które współżyją z grzybnią określonego gatunku (tzw. mikoryzamikoryzamikoryza). Grzybnia pobiera z drzewa związki organiczne, a drzewo jest zaopatrywane w wodę z solami mineralnymi.

R1ZyocavdGlxG

Na zdjęciu widoczne są strzępki grzybni. Mają one formę wielu postrzępionych nitek, biegnących w różne strony. Strzępki mają biały kolor i umieszczone są w ziemi.

Rośliny zwykle pobierają wodę przy pomocy długich wypustek komórek skórki korzenia, zwanych włośnikami. Woda osmotycznie wnika do komórek korzenia i jest transportowana do wiązek przewodzących. Ich naczynia działają jak rurki kapilarne (włosowate) naładowane elektrycznie. Siły przylegania (adhezjaadhezjaadhezja) ułatwiają podnoszenie słupa wody. Przepływ wody w roślinie z jednej strony jest powodowany przez aktywny transport wody do naczyń drewna w korzeniu (parcie korzenioweparcie korzenioweparcie korzeniowe), a z drugiej przez tzw. siłę ssącą liści: odparowywanie wody z powierzchni liścia (transpiracjętranspiracjatranspirację).

RPUxlBkVDiPYt

Zdjęcie przedstawia liść rośliny. Na krawędzi jego blaszki liściowej, wokół całego liścia znajdują się pojedyncze krople wody.

Zwierzęta i ludzie stale tracą wodę wraz z potem czy parą wodną w oddechu, dlatego muszą uzupełniać jej zapasy przez picie wody (lub napojów) albo spożywanie pokarmów, które ją zawierają. Woda obecna jest w każdym organizmie, ale nie w jednakowej ilości – zależy to przede wszystkim od wieku: więcej wody zawierają tkanki młodych organizmów. Woda powstaje wewnątrz komórek w licznych reakcjach, składających się na metabolizmmetabolizmmetabolizm.