Die Bedeutung von Wasser für Lebewesen
Wasser stellt eine fundamentale Komponente in zahlreichen wässrigen Lösungen dar, die für die biologischen Prozesse in den Organismen von Bedeutung sind, wie beispielsweise Blut und Verdauungssäfte. Eine der wesentlichen Funktionen von Wasser in lebenden Organismen ist, dass es als Medium für chemische Reaktionen fungiert, die zur Energiegewinnung und zum Abtransport von Abfallstoffen sowie zur Unterstützung des Wachstums notwendig sind. Nachfolgend wird die Bedeutung von Wasser für verschiedene Lebewesen näher erläutert:
Bedeutung von Wasser für den Menschen
Der menschliche Körper besteht zu etwa 65 % aus Wasser. Es ist notwendig, dass der Körper täglich eine bestimmte Menge Wasser aufnimmt, um gesund und funktionsfähig zu bleiben. Diese Menge hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter das Geschlecht und der geografische Standort. Ein erwachsener Mann benötigt täglich etwa 3 Liter Wasser, während eine erwachsene Frau etwa 2,2 Liter benötigt. Diese Mengen können durch direktes Trinken von Flüssigkeiten sowie durch den Verzehr von Lebensmitteln, die Wasser enthalten, aufgenommen werden. Die wichtigsten Funktionen von Wasser im menschlichen Körper sind:
- Ein lebenswichtiger Nährstoff für jede lebende Zelle, da es als Baustein in den Zellen dient.
- Regulierung der inneren Körpertemperatur durch Atmung und Schwitzen.
- Aufnahme von Kohlenhydraten und Proteinen, die für den menschlichen Körper notwendig sind, durch Stoffwechselprozesse und deren Transport im Blutkreislauf.
- Entsorgung von Abfallstoffen, vor allem durch Urin.
- Stärkung und Schutz des Gehirns, Rückenmarks und der Föten im Mutterleib durch Stoßdämpfung.
- Ein Hauptbestandteil von Speichel.
- Reduzierung der Reibung zwischen Gelenken, fungierend als Schmiermittel.
Bedeutung von Wasser für Tiere
Die Körper von Tieren benötigen frisches Wasser zum Überleben. Wasser spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Körpertemperatur, der Aufnahme von Nährstoffen, der Entsorgung von Abfallstoffen sowie der Erhaltung des Körpergewichts und der Gesundheit. Ein Wassermangel kann viele dieser grundlegenden Funktionen beeinträchtigen. Der Verlust von lediglich 10 % der im Körper vorhandenen Wassermenge kann zum Tod des Tieres führen.
Fische nehmen Wasser über ihre Haut und Kiemen durch Osmose auf. Fische, die in Süßwasser leben, haben ein höheres Salzkonzentrationsniveau in ihrem Blut und Gewebe im Vergleich zu dem Wasser, in dem sie schwimmen, wodurch Wasser in ihren Körper strömt, um die Salzkonzentration auszugleichen. Das Gegenteil gilt für Fische, die in Salzwasser leben. Außerdem müssen Fische Wasser trinken, um die notwendigen Flüssigkeiten in ihrem Verdauungssystem aufrechtzuerhalten und ihre biologischen Systeme im Gleichgewicht zu halten.
Bedeutung von Wasser für Pflanzen
Wasser ist unerlässlich für das Wachstum von Pflanzen, da es eine Hauptkomponente der Pflanzenzellen ist. Eine ausreichende Wasserversorgung schützt Pflanzen vor dem Vertrocknen und spielt eine entscheidende Rolle in der Photosynthese. Wasser transportiert die Nährstoffe zu allen Teilen der Pflanze: Es wird aus dem Boden aufgenommen, gelangt über die Wurzeln zu den oberen Teilen der Pflanze und verteilt sich dort durch Transpiration. Wasser hilft zudem, die Temperatur der Blätter zu regulieren und verbessert die Aufnahmekapazität von Mineralien.
Wichtige biologische Funktionen von Wasser
Die Bedeutung und Notwendigkeit von Wasser für alle lebenden Organismen beruht auf seiner molekularen Struktur. Ein Wassermolekül besteht aus zwei positiv geladenen Wasserstoffatomen, die mit einem negativ geladenen Sauerstoffatom verbunden sind. Dies führt dazu, dass eine Seite des Wassermoleküls eine positive Ladung und die andere Seite eine negative Ladung trägt, wodurch Wasser polar wird und beeinflusst, wie es mit anderen Elementen interagiert.
Die Rolle von Wasser als Lösungsmittel
Wasser wird oft als universelles Lösungsmittel bezeichnet, da es eine bemerkenswerte Fähigkeit hat, viele Verbindungen und Substanzen zu lösen. Diese Eigenschaft macht es zu einem grundlegenden Bestandteil für das Überleben aller Lebewesen. Wasser löst Mineralien und essentielle Nährstoffe und transportiert sie über wässrige Lösungen im Körper, wie im Blut. Auf diese Weise erleichtert Wasser die Sauerstoffaufnahme für die Atmung und erhöht die Fähigkeit von Medikamenten und Nahrungsmitteln, ihre Zielorte im Körper zu erreichen.
Die Rolle von Wasser zur Unterstützung der Zellstruktur
Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil lebender Zellen; es ermöglicht den Zellen, ihre Form und Struktur zu bewahren und einen inneren Druck aufrechtzuerhalten, der die Auswirkungen von äußeren Kräften abmildert, was wiederum die biochemischen Prozesse in ihnen unterstützt. Wasser beeinflusst auch die DNA in der Zelle, indem es sicherstellt, dass sie eine bestimmte Struktur hat, um korrekt entschlüsselt und von den Proteinen der Zelle gelesen zu werden. Diese Struktur wird durch die Wasser-Moleküle, die die DNA umgeben, in einer organisierten Weise bereitgestellt, was die spiralförmige Struktur hervorrufen kann, die zum Lesen und Übertragen von genetischen Informationen an andere Zellen erforderlich ist.
Wasser spielt eine große Rolle bei der Bildung der Zellmembranen, jede lebende Zelle ist von einer Doppelschicht aus Phospholipiden umgeben. Diese Membranen bestehen aus Molekülen, die einen polaren Kopf und einen unpolaren Schwanz haben. Die Phospholipide lagern sich automatisch in zwei Schichten an: eine nach außen zur umgebenden Wasserumgebung mit polaren Schwänzen und die andere nach innen mit unpolarisierten Schwänzen. Die polaren Köpfe interagieren mit den umgebenden Wasser-Molekülen, während die unpolaren Schwänze gegeneinander agieren und nicht mit Wasser interagieren. Diese beiden Schichten ermöglichen einen selektiven Ein- und Austritt von Salzen und Nährstoffen, wobei die Interaktion dieser Schichten mit Wasser eine zentrale Rolle bei der Stabilität der Membranen spielt. Auf diese Weise können Zellen wichtige Moleküle und Nährstoffe halten und schädliche Stoffe abstoßen.
Wasser beeinflusst auch die Aminosäuren in der Zelle, die aus langen Ketten von Proteinen gebildet werden. Damit diese Aminosäuren ihre Funktionen erfüllen können, müssen sie in bestimmten, gefalteten Formen vorliegen. Das Wasser in der Zelle bewirkt, dass diese Ketten in ihrer geeigneten Form gefaltet werden, da die Aminosäuren eine Wechselwirkung mit dem Wasser vermeiden möchten. Zu den Funktionen dieser Aminosäuren gehören die Unterstützung der Zelle, Empfang von Nervenimpulsen, Anregung chemischer Reaktionen in der Zelle, sowie die Verantwortung für Muskelreaktionen, Kommunikationsprozesse, Verdauung und andere lebenswichtige Funktionen, die das Überleben des Körpers sichern.
Die Rolle von Wasser in chemischen Reaktionen
Wasser schützt die Zelle vor den Auswirkungen von stark sauren oder alkalischen Substanzen, wie Bleichmittel oder Salzsäure, um Korrosion durch Exposition zu verhindern. Alkalische oder saure Substanzen können entweder überflüssige Sauerstoffatome aufnehmen oder abgeben, wenn sie mit umliegenden Materialien reagieren. Wenn ein Stoff Wasserstoffatome verliert oder gewinnt, wird dessen Struktur beeinflusst. In diesem Kontext spielt Wasser eine stabilisierende Rolle, indem es entweder als Säure oder Base fungiert.
Wenn ein Stoff ein Wasserstoffatom verliert, können Wassermoleküle diesem Atom helfen, wieder zu einem stabilen Zustand zu finden, indem sie es ersetzen und dabei sauer werden (OH-). Umgekehrt wird Wasser saurer, wenn es ein fehlendes Wasserstoffatom aufnimmt (H3O+). Dies zeigt, dass Wasser die pH-Balance im Körper stabil hält, wodurch die empfindlichen Proteine und anderen Zellmoleküle vor schädlichen Veränderungen geschützt werden.
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- Osmose: Der Fluss von Wasser von Bereichen mit niedrigem Konzentrationsniveau zu Bereichen mit hohem Konzentrationsniveau, um die Konzentration gelöster Stoffe zwischen beiden Bereichen auszugleichen.