Задание №177948: Турнир Ломоносова 2006

1. Вода — вещество, которое необходимо для жизни любого орга-
низма. Сухопутные организмы постоянно теряют некоторое количе-
ство жидкости, поэтому им необходимо её возобновлять. Опишите,
как разные организмы могут получать, распределять внутри тела и
сохранять воду.
У различных организмов поглощение, распределение и сохранение
воды происходит по-разному, поэтому рассмотрим несколько примеров.
Животные. У животных в основномвстречаетсядва способа погло-
щения воды: поглощение поверхностью тела (вода поступает через
покровы) и питьё (вода поступает через пищеварительную систему).
Эти два способа могут использоваться одними и теми же животными,
напрмер, многие земноводные могут и пить, и поглощать воду через
покровы. У сухопутных животных (о которых шла речь в вопросе)
поглощение воды поверхностью тела встречаетсяне слишком часто. Это
понятно: если вода через покровы может проходить снаружи внутрь
тела, то через проницаемые покровы она может и выходить наружу
(испаряться). Значит, животное будет быстро высыхать. А это для
наземного существа — большой недостаток. Поэтому проницаемые для
воды покровы ограничивают возможные места обитания на суше. Чаще
всего такими покровами обладают паразиты, организмы, живущие во
влажной почве или постоянно связанные с водой (например, лягушки).
Распределение воды в организме происходит обычно через соедини-
тельные ткани или жидкости внутри организма. У примитивных плос-
ких червей через паренхиму, которой заполнены промежутки между
органами; у животных, имеющих полость тела, — через полостную
жидкость, а у большинства высокоорганизованных животных — через
кровь.
Что касается сохранения воды, то для этого в первую очередь сухо-
путные животные уменьшают испарение с поверхности. Очень удачным
58

решением в этом отношении является хитиновый панцирь членистоно-
гих: даже при небольшой толщине он может быть практически водо-
непроницаем. Также практически не пропускают воду покровы репти-
лий и птиц. У этих животных ещё и сведено к минимуму количество
желёз, выводящих жидкий секрет, и потери воды за счёт этого также
ничтожны.
Кроме того, значительные потери воды могут объясняться необхо-
димостью выводить в растворённом виде продукты обмена веществ.
Животные, хорошо приспособленные к наземному образу жизни, мини-
мизировали и эту «статью расходов». Так, рептилии и птицы выволят
продукты обмена в виде малорастворимой мочевой кислоты, поэтому
моча у них густая, кашицеобразная, и воды с ней теряется совсем мало.
Запасание воды в организме свойственно в основном тем наземным
животным, которым приходится переживать периоды засухи. Многие
животные такие периоды проводят во влажных укрытиях в состоянии
спячки и не имеют специальных водозапасающих систем. Но известны
случаи, когда, например, жабы запасают большое количество воды в
мочевом пузыре. А некоторые животные (среди них наиболее популяр-
ным примером, который многие упоминали в работах, является вер-
блюд) в качестве источника воды запасают жир, при окислении кото-
рого выделяется вода.
Растения. Высшие наземные растения в основном поглощают воду
из почвы при помощи специально предназначенных для этого корней.
Однако некоторые сухопутные растения способны всасывать воду и
поверхностьютела. Многим известно, что такой способностьюобладают
мхи, которые вообще не имеют нормально развитых корней.
Для проведения воды у наземных растений существует специальная
водопроводящая ткань ксилема (или древесина). Она позволяет подни-
мать воду из почвы на значительную высоту — например, снабжать
водой листья таких высоких деревьев, как секвойи. На относительно
небольшие расстояния вода может распространяться по плазмодесмам,
соединяющим клетки растительных тканей, а также по системе целлю-
лозных клеточных стенок, которые пропитываются водой, как промо-
кашка.
Для сохранения воды в теле и уменьшения испарения наземные рас-
тения имеют покровные ткани: Эпидермис — живая ткань, которая
покрывает молодые органы растения и не пропускает воду за счёт того,
что клетки эпидермися покрыты тонким слоем воскоподобной кути-
кулы. И пробка — ткань, состоящая из мёртвых клеток, стенки которых
пропитаны водонепроницаемым веществом суберином. Ею покрыты в
59

основном старые стволы деревьев. Но растение не может позволить
себе полностью изолироваться от окружающей среды. Ведь для фото-
синтеза и дыхания необходим газообмен, а при этом неизбежно будет
происходить испарение. Поэтому растения имеют отверстия в покров-
ных тканях (в эпидермисе — устьица, в пробке — чечевички), через
которые происходит контролируемое испарение. Особенно много устьиц
на листьях, которые к тому же для улучшения фотосинтеза имеют
большую площадь поверхности. Поэтому растения, которые пережи-
вают отдельные периоды недостатка воды, обычно сбрасывают на это
время листья. А те, что постоянно растут в засушливых местах, стара-
ются разными способами уменьшить испарение. Например, превращают
листья в иголки, помещают устьица в желобки или ямки, прикрывают
их волосками и т. п.
Многим растениям засушливых мест свойственно также запасание
воды в собственном теле. Классическим примером такого растения, про
который вспоминали почти все отвечающие, являются кактусы.
Что касается водорослей, то они редко встречаются в качестве сухо-
путных организмов, и приспособления сухопутных водорослей специ-
ально рассматривались в ответе на вопрос № 6 конкурса по биологии
Турнира Ломоносова 2005 года.
Грибы. Сухопутные грибы обычно существуют в достаточно влаж-
ных условиях. Их основное тело — состоящая из нитей (гифов) гриб-
ница, — развивается в почве, в мёртвых телах растений и животных
(например, в упавших стволах деревьев). Также среди грибов много
паразитов. Во всех случаях вода поступает в грибницу через поверх-
ность тела. Тем же способом грибы поглощают и питательные вещества,
поэтому для них невозможно наличие водонепроницаемых покровов,
это противоричит их жизненной стратегии. Специальные приспособ-
ления для распределения воды в тонком нитевидном теле также не
нужны. Поэтому приспособления для защиты от высыхания встреча-
ются у грибов крайне редко, только у плодовых тел, да и то не у всех,
а только у тех, которым приходится долго существовать на воздухе,
например, у некоторых трутовиков.
Микроорганизмы. Под этим названием мы сейчас будем понимать
простейших и бактерий. Для них общим является то, что они практи-
чески неспособны существовать вне жидкой среды. Поэтому и на суше
они живут там, где есть хоть немного воды, часто являясь паразитами.
Весь обмен веществ с окружающей средой, в том числе и водный, про-
исходит у них через поверхность тела. В условиях недостатка воды они
нормально функционировать не могут, и основной стратегией спасения
60

от высыхания у них является переход в покоющееся состояние (спору,
цисту и т. п.), когда клетка перестаёт выполнять основные жизненные
функции, окружается плотной водонепроницаемой оболочкой и в таком
виде сохраняетсядо тех пор, пока условия не станут подходящими. Если
в ответах школьников такая возможность рассматривалась, то она оце-
нивалась положительным баллом.