对“水是生命之源”的系统认识

管红艳

熟悉高中生物知识的人多会赞同“水是生命之源”这句话，但如何系统地认识“没有水就没有生命”的深刻含义却比较困难。笔者认为，这需要结合生物、物理和化学知识进行综合的理解。

一、水的奇特理化特征

1.水是热的不良导体及水的反常膨胀

一般情况下，水与绝大多数物质一样是热胀冷缩的。但水在0℃～4℃之间存在反常膨胀，即4℃的水密度最大。一般物质液态的密度比固态的小，但水的固体形态——冰的密度却比水小。甚至水还存在一种更加蓬松的固态——雪。“今冬麦盖三层被，来年枕着馒头睡”，雪的存在大大改善了植物的越冬环境。寒冷的冬季，河水从表面开始结冰，而固态冰和液态水是热的不良导体的特性及4℃的水密度最大的特点阻碍了热量的进一步散失并且保证冰面下水的流动，提供了水中生物越冬的条件。

2.水的较大的汽化热与比热容

水的汽化热在液体中居第一位，比热容在液体中居第二位。汽化热大使蒸发少量的水就可以吸收大量的热量。植物利用这一特性通过蒸腾作用降低了叶面的温度，避免了被灼伤。炎热的夏天，人通过汗液的挥发，使人体即使在环境温度超过37℃时也能把体温维持在保证生命活动顺利进行的范围内。水的比热容覆盖在大地表层，水调节了气温，保证了地表温度的相对恒定，而无水的月球昼夜温差可以达到300℃。由此可以看出，水在调节温度方面的重要性。

3.奇特的溶解各种物质的能力

水分子的非对称的结构和电荷分布情况使其具有很强的极性。这种特性使水能破坏离子之间的化学键（如NaCl）和具有极性共价键的化合物的共价键。

一般而言，有机溶剂溶解有机物，无机溶剂溶解无机物。但水既能溶解有机物也能溶解无机物。它的溶解性对生物体而言又是如此的恰到好处，它既能溶解各种生物必需的物质，又不会像有机溶剂那样破坏细胞结构。

二、水与生命的起源与进化

在生命起源的化学进化过程，尤其是多分子体系的形成过程中，无论是福克斯的类蛋白微球体学说，还是前苏联学者奥巴林的团聚体学说，其中水的参与都是不可或缺的。而生物由水生到陆生的进化趋势更是指明了没有简单、低等的水生生物类群，就不可能进化出复杂、高等的陆生生物。

三、水在生物体内的含量和作用

水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在，它占生物体鲜重的70%～80%。由此可见，离开了水，就不可能构成生命体。另外，水参与了生物体内养料的运输和废物的排放，体温的调节及新陈代谢。水是光合作用的重要原料，而光合作用产生的氧气是生物主要的呼吸方式——有氧呼吸的原料。没有水，生物就只能停留在靠无氧呼吸维持生存的低级形态。

四、水与生物的生殖发育、生存

生物生殖的主要方式是卵式生殖，为保证卵式生殖中受精作用的顺利进行，许多生物的受精作用直接在水中进行或者借助以水为主要成分的精液的媒介作用完成受精。水是许多生物繁衍中的受精作用所无法缺少的。

生物的发育中水也扮演了重要的角色。水生生物生活在水中，其个体发育需要水；两栖动物的变态发育在水中才能完成；爬行类和鸟类其羊膜的出现是为了防止卵内水分的散失；哺乳类的胚胎生活在羊水里。水在生物的生殖发育中起着至关重要的作用。

水生生物的生存自然离不开水，而所谓“真正的陆生生物”只是对干旱表现出了较强的适应性，它们的生活是绝对不能离开水的。“沙漠之舟”骆驼，在长期饥渴后要补充大量的水分才能恢复正常的生理活动。沙漠里有水的地方才会形成绿洲。热带草原的旱季，植物通过落叶来延续生命，而有的动物通过夏眠来度过旱季。这种适应性恰恰表现了水对生命存在的重要影响。水环境对生物的影响可见一斑。

总之，水的奇特的生化特性使之在生物生产进化、繁殖、发育中起到了无法替代的作用。水书写了生命的痕迹。没有水，地球就像绝大多数其他星球一样永远荒芜，而非太空中看到的美丽的蓝色星球。没有水就没有生命。所以说，水是生命之源。

（责任编辑 黄春香）endprint