1,0 Кал ∙ г-1 ∙ град-1 или 4,186 кДж ∙ кг-1 ∙ к-1.

Практически это означает, что вода природных водоёмов нагревается медленно, но аккумулирует огромное количество тепловой энергии; также медленно вода остывает, отдавая тепло в окружающую среду. Отсюда – огромная стабилизирующая роль воды в тепловом балансе экосистем и экосферы.

2. Большая теплота испарения

Для испарения 1 г воды необходимо затратить 584 кал тепловой энергии (при 22 ^оС). Это явление лежит в основе механизма физической терморегуляции живых организмов (потоотделение у животных, транспирация у растений). Испарение воды предохраняет верхние слои почвы и водоемов от резкого повышения температуры. При конденсации паров воды эквивалентное количество тепла выделяется в окружающую среду, расходуется на нагревание. Воздушные массы, перенося водяной пар, переносят и аккумулированную солнечную энергию из теплых районов в холодные.

3. Большая теплота плавления

Теплота плавления льда составляет 79,7 кал/г, т. е. на таяние одного грамма льда расходуется около 80 кал энергии, а при замерзании одного грамма воды такое же количество тепла поступает в окружающую среду. Это явление лежит в основе механизма сглаживания сезонного контраста температур в умеренных широтах. Осенью холодный воздух нагревается за счёт тепла, выделяющегося при замерзании воды, а весной не происходит быстрого прогревания воздушных масс, так как огромное количество тепловой энергии расходуется на таяние льда и снега.

4. Аномальное поведение плотности воды вблизи точки замерзания

Пресная вода имеет максимальную плотность при температуре ~ 4,0 ^оС, поэтому зимой в озёрах на дно опускается наиболее плотная вода, имеющая температуру + 4,0 ^оС, а на поверхности озера идёт замерзание воды, имеющей температуру около 0 ^оС. Образующийся лед не тонет (из-за аномально низкой плотности) и, более того, способствует снижению потерь тепла (из-за прекращения испарения и меньшей теплопроводности льда и снега). Эти особенности предохраняют пресные водоемы от промерзания. В пресной воде температура замерзания значительно ниже температуры, при которой вода имеет наибольшую плотность. В солёной воде (табл. 3.1), начиная с солености 24,7⁰/₀₀, жидкая вода практически имеет наибольшую плотность при температуре замерзания.

Таблица 3.1. Зависимость температуры замерзания (t _зам.) и температуры наибольшей плотности (р _max.) от солёности воды (S, %_о).

S, 0/00	0	10	20	24,659	35	40
t зам, 0С	0	– 0,5	– 1,1	– 1,332	– 1,9	– 2,2
р max, 0С	3,98	1,9	0,3	– 1,332	– 3,5	– 4,5

Следовательно, охлаждающиеся поверхностные воды океана, имеющие среднюю солёность ~ 35⁰/₀₀, постоянно погружаются в его глубины, а на смену им поднимаются более теплые воды. Это препятствует образованию льда на поверхности морской воды.

Лёд имеет меньшую плотность, чем вода, следовательно, при замерзании вода увеличивает свой объем. Хорошо известно, что, замерзая, вода способна разорвать стеклянную бутыль. Попадая в трещины скальных пород, периодически замерзая и оттаивая, вода разрушает твердую породу. В суровые зимы замерзшая вода буквально разрывает и стволы деревьев.

5. Большое поверхностное натяжение

Обладая самым высоким (после ртути) поверхностным натяжением, а также смачиванием, т. е. способностью прилипать к поверхности многих твердых тел, вода способна подниматься по капиллярам почвы, по тонким (капиллярным) сосудам в организме животных, растений и человека. Плёнку поверхностного натяжения используют некоторые насекомые, скользящие по поверхности воды.

В океане поверхностная плёнка служит своеобразным инкубатором для выращивания икринок и личинок, которые «прилипают» к поверхности воды с внутренней стороны. И ещё один важный момент. Вода, находящаяся в самых тонких капиллярах, не замерзает даже при температуре минус 30 ^оС, что предохраняет многие растения зимой от повреждения.

6. Универсальный растворитель

Вода – наиболее универсальный растворитель на Земле. В воде растворимы не только твёрдые и жидкие, но и многие газообразные вещества (азот, кислород, диоксид углерода и другие газы, что создаёт принципиальную возможность существования водной среды жизни. Природные воды содержат важнейшие минеральные элементы и газы, необходимые для жизни. Благодаря этому вода является средой, в которой существует жизнь. Интересно, что наземные (сухопутные) растения поглощают элементы минерального питания из водных растворов почвы, а газообмен у наземных животных возможен только при наличии водной пленки на поверхности органов дыхания.

7. Аномалии фазового состояния и распространения

В термических условиях земной поверхности вода присутствует во всех трёх фазовых состояниях: жидком, твёрдом (лёд) и газообразном (пар). Если жидкое и твёрдое состояние воды это аномалия, то аномалия наиболее широко распространенная в биосфере.

8. Вязкость воды уменьшается с ростом давления, в противоположность другим жидкостям, и вода характеризуется почти полным отсутствием сжимаемости. Благодаря этому живые организмы населяют всю толщу океана до максимальных глубин, поскольку давление в океанских водах возрастает на 1 атм. на каждые 10 м глубины.

Особенности режимов водных экосистем:

Экологическая роль водной среды связана как с уникальными свойствами воды, так и с тем, что вода является самой распространенной по объёму и площади средой жизни на Земле.

1). Плотность воды – фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на неё, что особенно важно для бесскелетных форм. В то же время плотность воды позволяет организмам перемещаться в водной среде. Вода не может удерживать крупные растения (макрофиты) над своей поверхностью, подобно почве. Поэтому водные продуценты (фитопланктон), стремясь максимально использовать солнечное освещение, буквально парят в толще воды в пределах фотосферы. Планктонные организмы обладают приспособлениями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно.

2). Кислородный режим. Содержание кислорода (растворённого) - важнейший лимитирующий экологический фактор водной среды. Недостаток О₂ в воде приводит иногда к заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Многие виды способны при недостатке О₂ впадать в неактивное состояние – аноксибиоз – и таким образом переживать неблагоприятные периоды. С повышением температуры и солёности воды концентрация кислорода в ней понижается.

3). Солевой режим. Большинство обитателей океана пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле «пассивно» зависит от солёности воды. Обитатели пресных вод – гомойосмотичны. При этом пресноводные формы не могут существовать в морской воде, морские – не переносят опреснения. Солевой анабиоз – средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солёности воды.

4). Температурный режим. У водоёмов он более устойчив, чем на суше. Это связано с большой удельной теплоёмкостью воды. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10 – 15 ^оС, а в континентальных водоемах 30 – 35 ^оС. Глубокие слои воды отличаются постоянством температур.

5). Световой режим. Видимый свет поглощается водой гораздо интенсивнее, чем воздухом. Можно сказать, что Мировой океан – это царство вечного мрака, поскольку видимый свет проникает только на глубину десятков, в лучшем случае нескольких сотен метров. Глубина, на которой ещё возможен процесс фотосинтеза, как правило не превышает 100 метров. В тёмных глубинах океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция).