|
Význam adheze a koheze pro vodní organismy Hydrofobie a hydrofilie Poměr mezi soudržností molekul vody mezi sebou (kohezí) a jejich přilnavostí vůči pevným povrchům (adhezí) má pro vodní organismy řadu důležitých fyziologických a ekologických důsledků. Je-li soudržnost molekul vody (koheze) větší než přilnavost (adheze) k určitému povrchu, jedná se o povrch nesmáčivý - hydrofóbní. Hydrofobie povrchu těla je důležitá pro ty vodní živočichy, kteří dýchají atmosférický kyslík a alespoň občas na něm musí obnovovat rezervu vzduchu (např. vodouch stříbřitý, znakoplavka). V opačném případě, kdy je adheze větší než koheze je povrch smáčivý - hydrofilní. Druhou skupinu tvoří tedy vodní živočichové, kteří čerpají kyslík přímo z vody ( např. vodní korýši, vířníci, žahavci, larvy vodního hmyzu). Snášivost či nesnášivost povrchu je významná i pro život přisedlých či parazitických organismů. Povrchové napětí Voda má výjimečně vysoké povrchové napětí. Molekuly vody na rozhraní voda - vzduch ztrácejí potenciální vodíkové vazby směrem ke vzduchu a o to silněji jsou přitahovány k ostatním molekulám vody pod sebou. Jak ukazují nejnovější výzkumy, mají tyto hraniční molekuly vody (ve vzdálenosti 2-3nm od povrchu) asi o 6% prodloužené a o něco slabší vodíkové vazby, což je zřejmě dáno menší polarizací vodíkové vazby právě díky její absenci směrem ke vzduchu. Elektronová mikroskopie ukazuje, že tato polarizace umožňuje existenci nanometrových klastrů vodních molekul (ve vzdálenosti zhruba do 250nm od vodní hladiny), které hrají mimo jiné důležitou roli při tvorbě jader ledu v procesu mrznutí. Koheze mezi molekulami vody vytváří na rozhraní voda – vzduch biologicky velmi důležité povrchové napětí, jehož výsledkem je elastická povrchová blanka.
Obr. Kapaliny se snaží zaujmout v prostoru takový tvar, aby při daném objemu byl jejich povrch co nejmenší. Tímto útvarem je koule. Zdroj: Cunningham, 1990 Na povrchovou blanku vody jsou vázány specificky adaptované organismy neustonu a pleustonu. Mikroskopické vodní organismy neustonu využívají povrchovou blanku jako oporu buď ze svrchní strany - epineuston nebo ze spodní strany - hyponeuston. Neustonní druhy způsobují při masovém výskytu opalizaci hladiny a druhotně působí na výsledné zabarvení vodní hladiny.
Obr. Příklady neustonních organismů. Zdroj: Lellák, Kubíček, 1991 Pleuston tvoří organismy, využívající povrchovou blanku pouze jako podklad k pohybu, jako např. živočichové, kteří po povrchové blance pobíhají (ploštice rodu Gerris) – epipleuston, nebo naopak rejdí zcela ponořeni do vody (vírník rodu Gyrinus) - hypopleuston. Zařadit zde můžeme i některé rostliny vázané na vodní hladinu (okřehek rodu Lemna). Některé druhy vodního hmyzu kladou na hladinu svá vajíčka (např. komáři rodu Anopheles nebo Culex, koretra Chaoborus aj.), které plavou na hladině až do vylíhnutí larev.
Obr. Ploštice rodu Gerris (bruslařka) Zdroj: Cunningham, 1990 Povrchové napětí závisí podobně jako hustota a viskozita vody na teplotě a obsahu rozpuštěných látek ve vodě. Povrchové napětí je nepřímo úměrné teplotě vody a udává se obvykle milinewtonech nebo v newtonech na metr (mN m-1, N.m-1). Se stoupající teplotou se povrchové napětí zmenšuje, až konečně dosáhne nulové hodnoty při kritické teplotě (nejvyšší možná teplota varu kapaliny za příslušného tlaku), při níž končí existenční oblast kapaliny.
Tab. Závislost povrchového napětí na teplotě vody Zdroj Hartman et al., 1998 Voda má povrchové napětí vysoké i z praktického hlediska, proto využíváme při praní a mytí mýdla a jiné čistící prostředky, které snižují povrchové napětí vody, a tím zlepšují její smáčecí a čistící schopnost. Tyto detergenty snižují povrchové napětí tím, že zůstávají na hladině, silně kompetitivně k sobě přitahují povrchové molekuly vody a tak oslabují sílu vodíkové vazby k ostatním vodním molekulám, která způsobuje povrchové napětí. |
