Ilma veeta pole elu. Kõik elusolendid vajavad elus püsimiseks seda eriliste omadustega ainet. Mis muudab vee nii eriliseks?
Elu sai alguse veest
Elu tekkis Maa ürgsetes ookeanides umbes 3,7 miljardit aastat tagasi. Kui universumist otsitakse elu, siis otsitakse eelkõige vett, sest see on tähtsaim elu esinemise eeldus.
Rakkude elutegevus põhineb mitmesugustel keemilistel reaktsioonidel ja veekeskkond tagab nende toimumise. Vesi on väga hea lahusti, selles lahustuvad paljud ained. Vesi on paljude reaktsioonide lähteaine või lõpp-produkt. Neil põhjusel on vesi rakkude olulisim anorgaaniline ühend.
Kõik organismid koosnevad põhiliselt veest ning vajavad oma elutegevuseks pidevalt vett. Organismi veebilanss on tasakaal organismi siseneva vee massi ja organismist väljuva vee massi vahel. Veebilansi paigastnihkumine viib häireteni organismi elutegevuses.
Lisa. Elu ilma veeta
Pikemad põuaperioodid on maismaal elavate organismide jaoks väga rasked ning võivad ka inimesed nälga jätta, kuna põllumajandus ei suuda neid enam ära toita. Siiski on olemas organisme, kes suudavad lühemat või pikemat aega ilma veeta hakkama saada.
Kuiva taluvatel loomadel ja taimedel on veepuudusega hakkama saamiseks mitmesuguseid meetodeid. Nad võivad vähendada veekadu, koguda vihmaperioodil veevarusid või lülitada end ümber kasutama vähem vett. Neid kohastumusi läheb vaja kõrbes, aga ka polaaraladel.
Täielikku läbikuivamist ehk keha veesisalduse langemist alla 10% (tavaliselt sisaldavad organismid 70–90% vett) esineb väga vähestel elusorganismidel. Ükski üle 5 cm pikkune loom või üle 3 m kõrgune taim seda ei talu. Kui teadlastel õnnestuks välja selgitada mehhanismid, mis võimaldavad organismidel kuivamist taluda, oleks võimalik välja töötada põuakindlaid põllukultuure ja nii vähendada näljaohtu.
Vee erilised omadused
Veemolekulis on aatomite vahel keemilised sidemed, mis moodustuvad vesiniku- ja hapnikuaatomi ühisest elektronpaarist. Elektronid on negatiivse laenguga. Hapnikuaatom tõmbab elektrone enda poole tugevamalt ja saab seetõttu nõrga negatiivse laengu, vesinikuaatomid saavad aga selle tulemusena nõrga positiivse laengu. Nõrga positiivse ja negatiivse laengu esinemist molekulis nimetatakse polaarsuseks. Veemolekuli polaarsusest tuleneb mitu elu seisukohalt olulist vee omadust.
Veemolekuli polaarsuse tõttu moodustavad omavahel sidemeid ka vee molekulid. Kerge negatiivse laenguga hapnikuaatom veemolekulis moodustab sideme teise veemolekuli positiivse osalaenguga vesinikuaatomiga. Nii moodustuvad vesiniksidemed. Iga veemolekul võib moodustada kuni neli vesiniksidet. Vesiniksidemete lõhkumiseks on vaja kulutada energiat ja seetõttu aurustub vesi kõrgemal temperatuuril kui teised samalaadsed vedelikud. Vesiniksidemete tõttu on vesi eluks sobivatel temperatuuridel vedel.
Vesiniksidemed seovad veemolekulid nii tihedalt üksteisega kokku, et vee pinnale moodustub elastne kile, mida nimetatakse vee pindpinevuseks. Pindpinevuse tõttu moodustab vesi tilkasid. Pindpinevuse tõttu liigub vesi ka mööda taimede juuri ja varsi ning inimeste veresooni, sest üks edasi liikuv molekul tõmbab kaasa ka teisi.
Vesi on ainuke Maal leiduv ühend, mis esineb kõigis kolmes olekus: tahkena, vedelikuna ja gaasilisena. Vee eriline omadus on tahkudes paisumine. Enamik vedelikke tõmbub tahkudes kokku. Seetõttu, et vesi jäätudes paisub, on jää tihedus vee tihedusest väiksem ja jää tõuseb pinnale ning veekogud jäätuvad pinnalt, mitte põhjast. See võimaldab ellu jääda vees elavatel organismidel.
Vee ülesanded rakkudes ja organismis I
Vesi on rakkude sisekeskkond ja täidab rakuvaheruumi
Vesi loob rakkudes ühtlase sisekeskkonna, kus toimub kogu raku elutegevus. Veesisaldus rakus on keskmiselt 70–90%, seega on anorgaanilistest ainetest organismides kõige rohkem vett. Vesi täidab ka rakuvaheruumi.
Vesi on hea lahusti
Vee omadus lahustada teisi aineid tuleneb veemolekuli polaarsusest. Enamik aineid on rakkudes lahustunud olekus. Hüdrofiilseteks nimetatakse aineid, mis vees lahustuvad. Hüdrofoobsed on ained, mis vees ei lahustu, näiteks rasvad.
Vesi osaleb keemilistes reaktsioonides
Hüdrolüüs on suurtes molekulides olevate keemiliste sidemete lõhkumine veemolekulide toimel. Toitainetest moodustuvad hüdrolüüsi käigus lihtsad ühendid, mida kasutatakse rakkude ehituses ja elutegevuses.
Vesi transpordib aineid
Vesi tagab ainete liikumise rakusiseselt ja rakuväliselt, st kindlustab ainevahetuse rakkudes. Ained liiguvad läbi rakumembraanide ja rakukesta vesilahustena. Mida rohkem on rakus vett, seda kiirem on selle raku ainevahetus. Vesi eemaldab ka jääkaineid.
Vee ülesanded rakkudes ja organismis II
Vesi tagab raku siserõhu
Vesi tagab raku siserõhu. Rõhk annab rakule kuju ja vastupidavuse. Kui rakkude siserõhk väheneb, siis näiteks taimed närtsivad ja inimese nahale tekivad kortsud.
Vesi reguleerib soojust
Vesi on oluline soojusregulaator, see soojeneb ja jahtub aeglasemalt kui enamik teisi aineid, sellepärast kaitseb vesi rakke ja organisme ülekuumenemise eest ja aitab säilitada püsivat sisetemperatuuri. Vee aurumine jahutab organisme. Loomi kaitseb ülekuumenemise eest higistamine ja lõõtsutamine, taimedel väljub veeaur lehtede õhulõhede kaudu.
Vesi on vajalik organismide paljunemiseks
Loomade paljunemiseks on vaja veekeskkonda. Paljud organismid paljunevad vees. Maismaal sigivatel organismidel arenevad looted muna sees või organismisiseses vesikeskkonnas.
Vesi on fotosünteesi lähteaine
Vee olemasolu on kõikide organismide eksisteerimise eeldus ka sellepärast, et vesi koos süsinikdioksiidiga on fotosünteesi lähteained. Fotosünteesi tulemusena tekkiv glükoos on enamiku organismide energia- ja süsinikuallikas kõikide biomolekulide sünteesimisel. Ka fotosünteesi kõrvalproduktina vabanev hapnik pärineb veemolekulidest.
Mõisted
- polaarsus – nõrga positiivse ja negatiivse laengu esinemine ühe molekuli sees
- vesiniksidemed – positiivse osalaenguga vesinikuaatomite sidemed teise molekuli koostisesse kuuluva negatiivse osalaenguga aatomitega; nendel sidemetel põhinevad ka vee erilised omadused
- pindpinevus – vedeliku pinna omadus avaldada vastupanu välisele survele
- organismi veebilanss – tasakaal organismi siseneva vee massi ja organismist väljuva vee massi vahel
- hüdrofiilne – vees hästi lahustuv
- hüdrofoobne – vett tõrjuv, vees mitte lahustuv
- hüdrolüüs – suurtes molekulides olevate keemiliste sidemete lõhkumine veemolekulide toimel
