الماء Water

يعتبر الماء من أهم المركبات الكيميائية في حياة الإنسان والحيوان والنبات، ويعد الماء أهم عوامل استمرار حياة ونمو هذه الفصائل كما يعتبر من أهم المواد الأولية الحيوية في الصناعة والتقنية ويوجد الماء في الطبيعة في ثلاثة صور هي الغازية والسائلة والصلبة. إن إمكانية تأمين الماء للنبات من أهم عوامل البيئية التي تنظم مع الحرارة امتداد الغطاء النباتي على سطح الكرة الأرضية . لذا فإن المناطق الصحراوية التي تقل نسبة الأمطار فيها عن 200 مم سنوياً تتميز فقرها الشديد في الأنواع النباتية.

يسهم الماء في الحفاظ على بنية الخلية وخاصة فيما يتعلق بالبنية الغروية للسيتوبلازم، تلك البنية الضرورية جداً لحصول مختلف اشكال النشاط الحيوي في الخلية، كما يسمح بحدوث التفاعلات الاستقلابية المختلفة والتي تتم عادة في وسط سائل، كما يدخل في تفاعلات الإماهة (Hudrolysis) وذلك عن طريق أيونات الهيدورجين (H+) والهيدروكسيل (OH-).

يقوم الماء بدور الناقل للمواد الغذائية والفضلات والهرمونات ما بين الوسط والمتعضية من جهة ومن عضو لآخر داخل المتعضية نفسها من جهة اخرى . وله دور هام ومميز وخاصة في النباتات وذلك كون خلاياها تتميز بوجود فجوة Vacuole ضخمة مليئة بالعصارة الفجوية مما يجعلها تمارس ضغطاً على الجدران الخلوية (الضغط الإنتفاخي Turgor  Pressure) والذي يعتبر مسؤولاً عن الدور الدعامي للنبات، حركة الأعضاء النباتية كالأوراق والأسدية، استطالة الخلايا في مراحل نموها ونمو النبات ككل وغيرها من الوظائف.

فالماء إذاً هو المادة التي يمكن أن طلق عليها (سائل الحياة) فهو يغطي حوالي ( ما يزيد) 70% من مساحة الكرة الأرضية وجميع الأحياء والنباتات تعتمد بصورة مباشرة أو غير مباشرة على الماء حيث يشكل حوالي 90% من وزنها.

يعتبر الماء من المركبات غير العادية والسبب في ذلك راجع إلى صفاته الفيزيائية والكيميائية التي ينفرد بها عن بقية السوائل فالحرارة النوعية العالية للماء تساعد الكائنات على الاستمرار في الحياة دون أن تتضرر بأضرار عالية نتيجة الارتفاع أو الانخفاض في درجات الحرارة حيث يقوم الماء بالمحافظة على حرارة هذه الكائنات وذلك من خلال امتصاص أو فقدان الحرارة مما يؤدي إلى تغيرات بسيطة في درجة حرارة الكائن الحي.

ينفرد الماء كذلك بصفة انخفاض كثافته عندما يكون بالحالة الصلبة مقارنة مع كثافته في حالته السائلة، وحقيقة أن الماء على عكس السوائل الاخرى حيث تقل كثافته  عندما يتجمد أعطت صفة الحياة للكائنات التي تعيش داخل المياه وللكوكب بشكل عام، فإذا كانت كثافة الماء الصلب أقل من كثافة الماء السائل فإنه عندما يتجمد في البرك والبحيرات سوف يغوص إلى قاع تلك المياه رافعاً بقية السائل إلى أعلى حيث الهواء البارد ومن ثم التجمد وسوف لن يكون هناك عازل بين الهواء البارد ومن ثم التجمد وسوف لن يكون هناك عازل بين الهواء البارد وبقية السوائل وهذا يؤدي إلى تجمد البرك والبحيرات الامر الذي يؤدي إلى موت الاحياء البحرية ومن الممكن أيضاً أن تحدث تذبذبات كبيرة في درجة حرارة الجو بدرجة تصبح فيها منطقة درجة الحرارة الجغرافية تتسم بصفات لا تساعد على المعيشة والحياة، لكن قابلية طوف الجليد على الماء وهذه الظاهرة تساعد الأحياء المائية على الاستمرار في حياتها تحت أعماق متفاوتة في الوقت الذي يظهر سطح الماء متجمداً خاصة في الظروف المتجمدة. ويتركب جزئ الماء من ذرتي هيدروجين مرتبطتان بذرة أوكسجين واحدة (H – O – H) الزاوية

بينما 105 ْ وطول الرابطة H – O هي 1.013، ونظراً للتوزيع غير المتساوي للشحنات تعتبر كل رابطة من الروابط رابطة قطبية تساهمية حيث يكون طرف الرابطة المحتوي على الهيدروجين موجباً والطرف المحتوي على الاكسجين سالباً.

   إن الروابط الهيدروجين الموجودة بين جزيئات الماء من حيث الحرارة النوعية العالية ودرجة التجمد، وعليه فإن الطاقة اللازمة لتفكيك الروابط الهيدروجينية لإذابة الجليد أو تسخين الماء أو تبخره تعتبر عالية بالمقارنة مع الطاقة اللازمة لبعض المواد الأخرى كغاز الميثان مثلاً.

ومن أهم خواص الماء المتعلقة بالحياة هو تأثيره العالي كمذيب فنظراً لقابلية الماء لتكوين روابط هيدروجينية ولحقيقة عدم توزع الشحنات بصورة غير متساوية على جزيئه، نجد ان مركبات كثيرة وعديدة مثل السكريات والأحماض الأمينية والاملاح وغيرها من المواد التي تحتوي على ذرات الأكسجين أو مجموعة الهيدروكسيل أو الأمين تتماسك مع جزيئات الماء في المحاليل من خلال روابط الهيدروجين ومن جعة اخرى طبيعة جزيئات الماء القطبية ستؤدي إلى تماسك الأملاح المختلفة معه في المحلول من خلال اتحاد الشحنات مع بعضها البعض وخصوصاً وجود الاملاح في المحاليل يعني وجودها بشكل متأين.

كما ان قابلية الماء كمذيب له أهمية في حياة النباتات فهو يحمل العناصر الضرورية  المختلفة للنباتات من اجل النمو المثالي وفي نقل المركبات الغنية بالطاقة وهو الوسيط الذي يساهم بنقل المواد المختلفة داخل النبات وإلى كافة الاجزاء، الأمر المرتبط بحدوث الضغط الانتفاخي Turgor Pressure الذي يرافقه انتفاخ الخلايا أو ذبولها المؤقت أو الدائم كما يلعب دوراً هاماً في عملية إنبات البذور وفي عملية البناء الضوئي والتنفس وغيرها