在人体中，水的比重占70%，大脑组织中水的比重也达80%，而血液里的水则高达90%，就连骨骼里也有15%左右的水。

1. 水的特性

水分子具有极性(Polarity)：水分子的空间结构导致水具有极性性质，可与其他生物成分结合，成为生化反应的最好溶剂，保证了各种营养物质的转运。

水具有相变(Phase change)：水具有液态(雾、露、云、雨)、气态和固态(霜、雪、冰雹)，并在这3种物理形态中随外界环境尤其是温度的变化而转变，并且水在形态转变过程中需要释放或吸收一定的热量，对生物系统能量利用起重要作用。

水具有高热容量(Heat capacity)：水的热稳定性高于空气的热稳定性。水密度比空气大，同样体积下改变水温所需要的热量大于改变气温所需热量，如1 L纯净水升高一度需要1千卡热量，而1 L的空气升高一度仅需要0.24卡。水的高热容量意味着水能吸收大量热，而自身升温很少，从而使水生生物免受温度的急烈变化带来的危害。

水具有特殊的密度(Density)变化：水在4 ℃时密度最大，以此随水温升高或下降其密度下降。0 ℃时液态水比固态冰密度更大，因此冰漂浮在冷水之上。冬季，水从上向下结冰，冰作为绝热体阻止冰下水进一步降温，从而减少水体的冻结，进而保护水生生物的生存。

2. 水资源的区域分布

3. 降雨的区域分布

4. 水的生态作用

没有水就没有生命。

水分是细胞质的主要成分。

水分是代谢作用过程的反应物质。

水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。

水分能保持植物地固有姿态。

5. 生物体内水分布的状态：

细胞质(Cytoplasm)主要是由蛋白质(Protein)组成的，细胞质是一个胶体系统(Colloidal system)。蛋白质分子的疏水基(Hydrophobic group，如烷烃基、苯基等)在分子内部，而亲水基(Hydrophilic group，如－NH2，－COOH，－OH等)在分子表面。亲水基对水的亲和力很大，表面吸附很多水分子。水分子距离胶粒(Colloidal particle)越近，吸附力越强。

束缚水(Bound water)：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分即为束缚水。

束缚水不参与代谢作用，但束缚水含量与植物的抗性密切相关。

自由水(Free water)：距离胶粒较远而可自由流动的水分。

自由水参与各种代谢作用，自由水含量的百分比越大，植物的代谢活动越旺盛。

细胞亲水胶体状态(自由水含量的不同)：

溶胶状态(Colloid condition)：水含量较多，大多数情况下细胞质呈溶胶状态。

凝胶状态(Gel condition)：含水量较少，细胞质呈凝胶状态。

6. 水生植物对水的适应：

沉水植物(Submerged plant)：整个植物体完全沉没在水下，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。

浮水植物(Natant plant)：浮在水面的植物。

(1) 浮叶植物(Floating-leaved plant)：根扎入水体底泥中，仅有叶片浮于水面，如睡莲、王莲、菱等。

(2) 漂浮植物(Floating plant)：全株浮于水面，如浮萍、凤眼莲、槐叶萍等。

挺水植物(Emerged plant)：茎叶大部分直立水面，如鸢尾、莲、芦苇、香蒲等。

挺水植物(Emerged plant)：茎叶大部分直立水面，如鸢尾、莲、芦苇、香蒲等。

水生植物对水的适应机制：

根、茎、叶内形成一套互相连接的通气系统以适应水中低氧环境。

很多植物叶片或根含有盐腺(Salt gland)，盐腺可将盐分分泌至体外。

细胞高渗透压以适应水中高盐环境，一般情况下细胞质含高浓度的渗透物质，如氨基酸、某些多糖类、一些甲基胺、脯氨酸、山梨醇、甘氨酸–甜菜苷等。

7. 陆生植物对水的适应：

湿生植物(Hygrophyte)：在水分过剩环境中能够正常生长的植物，如附生兰科植物、万年青、水稻、灯芯草、毛茛、秋海棠等。

旱生植物(Xerophyte)：在干旱环境中生长，可忍受较长时间干旱而仍能维持水分平衡和正常生长发育的植物，如骆驼刺、麻黄、仙人掌类植物、景天类植物等。

中生植物(Mesophyte)：生长在水湿条件适中的陆地上的植物。一般栽培作物大多是中生植物。

陆生植物对水的适应机制：

叶子外表覆盖有蜡质的、不易透水的角质层，以降低叶表面的蒸腾量。

根部通气组织和茎叶的通气组织相连接，以保证根的供氧。

植物缺水时减少气孔开张度，甚至主动关闭气孔以减少失水。

生理抗旱机制：

少浆液植物体内含水量极少，叶面积缩小、气孔下陷、根系极发达、原生质渗透压高，如刺叶石竹、黄麻、骆驼刺等。

多浆液植物根、茎、叶薄壁组织逐渐变为贮水组织，成为肉质性器官，如仙人掌、鸭跖草、龙舌兰、芦荟、景天等。

代谢抗旱机制：

景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism)：夜间吸收大量二氧化碳产生苹果酸，白天苹果酸中的二氧化碳释放用于光合作用，以此减少白天水分之散失。

逃避抗旱机制：

有的植物在特别干旱时，进入休眠，待有雨时再恢复生长，如瓦松是一种经常生长在瓦房顶上的草。在干旱的季节里，瓦松的种子躺在瓦沟里耐心地等待着雨季的到来。雨季来后瓦松的种子吸足了水分便迅速发芽、生根长成植株，很快即开花、结果完成一个生命周期。雨季刚刚过去，它便枯黄死去。

有的植物在遇到干旱时干脆以走为上策。在美国东部和西部地区有一种名叫苏醒树的植物，这种植物在水分充足的地方可安心生长，非常茂盛，一旦干旱缺水时，它的树根就会从土中“抽”出来，卷成一个球体，一起风便把它吹走，只要吹到有水的地方，苏醒树就将卷曲的树根伸展并插入土中，开始新生活。

在南美洲也有一种草，名叫“卷柏”遇到干旱时也会逃走。在干旱季节，它的根能从地下跳出，整个身体卷缩成圆球状，然后随风滚动，到了潮湿处就扎根生长。遇到旱情，它便再寻新居。因此，它又叫复活草。

在南非也有一种花，名叫“灯台花”，也叫“灯台百合”。这种植物和著名的观赏植物彼岸花一样都是先花后叶，花朵聚集在枝头，一个一个的花朵像伞球形状，并且长叶子的时候不开花开花的时候不长叶子。这种植物在雨后才开始开放，在享受几天虫儿的狂热授粉后，便在灼热的天气里很快枯萎。强风吹过，将灯台百合的根茎吹起，然后它就像皮球一样滚动，同时把种子逐渐播撒。散落在地面上的灯台花种子为了不被太阳灼伤便很快萌芽。

8. 水生动物对水的适应机制：

主要问题：水压、氧气、水和离子平衡。

主要措施：依赖与水的渗透调节(Osmotic regulation)作用保持体内水和离子平衡(Ionic equilibrium)。

(1) 淡水鱼类的水平衡

体液浓度高于淡水，属高渗透性。

水和离子通过鳃(Gill)和口咽腔(Pharyngeal space)进入体内；多余盐离子通过鳃和尿液(Urine)排除体外以保持盐离子平衡；多余的水经过肾(Kidney)以尿液的形式排出以保持水平衡。

淡水鱼形成相应的器官。

(2) 海洋鱼类的水平衡

①硬骨鱼(Teleost)

体液浓度低于海水，低渗透性。

体内水分通过鳃外流，而盐通过鳃进入体内；排出多余的盐补充不足的水是主要问题，通过经常吞海水少排尿保持水平衡；将大量盐离子通过鳃并随尿排出体外以保持离子平衡。

②软骨鱼(Selacean)

体液浓度略高于海水；维持体内一定的渗透压是靠体内贮存大量尿素和氧化三钾胺实现，后者抵消了前者对酶的抑制作用。

通过渗透进水和排尿保持水平衡，通过盐腺(如直肠腺，Glandulae rectales)和肾脏排出多余盐分以保持离子平衡。

(3) 广盐性洄游鱼(Migrant)的水平衡

水调节通过肾脏实现，在淡水中多排尿，而在海水中多吞水、少排尿。

盐代谢通过鳃调节，在海水中多排盐，在淡水中摄取盐。

(4) 水生动物对水密度的适应

水生动物适应水的浮力作用，发展形成相应的形态，拥有世界上最大的动物体积、水密度高、浮力大；水生动物肢体可得到充分舒展，个体大小远大于陆生动物；形成不同于陆地和天空的运动器官，如鳍(Fin)；多数鱼类形成鳔(Swim bladder)，通过调节鳔内气体容量改变其浮力，以确定其在水体的深度。

深海水生动物适应深水高压环境，具有相应的组织结构，表现为皮肤组织的通透性很大、骨骼和肌肉不发达、没有鳔等，以调节和平衡体内外压力差，弱化外界高压对生物体的影响；在深海中活动的水生动物需要将肺泡中的气体排出、血液中不存留溶解的氮气，当其返回水面时避免了氮气沸腾现象。

(5) 鱼对水中低氧的适应

水中氧气来源：大气中扩散到水中的氧和植物光合作用产生的氧；前者主要发生在水表层，并与水流和气流等因素有关；后者发生在水生植物分布区，与植物的呼吸作用(Respiratory action)和光合作用(Photosynthesis)率有关，呼吸作用大于光合作用为耗氧反之为造氧。

通过循化提高在低氧环境获取氧气的能力：如提高血氧容量或增加血氧结合力，具体方法因种类而异。

提高缺氧环境的忍耐力：如经由鳃排出缺氧下体内通过乳酸(Ethylidene lactic acid)形成的乙醇(Ethanol)，避免血液中乳酸积累中毒，即通过厌氧代谢提供能量。

两栖类的水平衡

皮肤和鳃可吸收水和主动摄取无机盐离子。

在水中，肾脏排泄稀尿；在陆地上，潮湿环境下由皮肤吸水，而缺水时可通过膀胱(Bladder)重新吸水。

海、淡水两栖的食蟹蛙可通过滞留高浓度的尿素提高渗透压，通过渗透吸水。

水生动物对盐度的适应

①等渗动物(Homoiosmotic animal)

大多数生物体内盐量与海洋为等渗，这些动物不会由于渗透作用而失水或得水，但随代谢废物的排泄损失一部分水。

②低渗动物(Low permeability)

由于渗透作用失去一些水，会从食物、代谢中或海水摄入更多的水，其中喝水是主要来源。保持低渗：喝水同时吸入盐，对多余的盐类排除方法是增大尿液量或通过鳃通过主动作用把盐类排出体外。

③高渗动物(High permeability)

体外的水会渗透到体内，这些动物不需要饮水、食物和代谢过程中摄取水，而是借助于排泄器官把体内的过剩水排出。

人们发现一个现象：海中生活的海龟到沙滩上产卵时，为什么会经常流泪?是海龟也有七情六欲，感到伤心了吗?

原来海龟生活在海水中，靠吃海中的藻类和鱼类维持生命。各种海洋动物每天都从海水中摄取到很多盐分，若它们不及时地将多余的盐分排出体外，就会导致生理紊乱甚至是死亡。海龟为了适应海洋生活，也其备这样的生理特征：在海龟的眼睛后而有个专门排泄盐分的器官，海龟总是通过它将体内多余的盐分排泄到体外，这时，就产生了海龟流泪的现象。

提起鳄鱼，人们往往会想到它那骇人的血盆大口，如锯齿般排列的钢牙，从而认为它是很凶猛的动物。鳄在吃东西的时候，往往边吃边流眼泪，因此，就有了一句谚语：“鳄鱼的眼泪”，意即强者对被他伤害的弱者所表示的假惺惺的、廉价的怜悯，更反衬出强者的虚伪和凶残。但其实，这只是鳄，也包括其他一些爬行动物的生理特点。这类动物的肾脏不发达，流眼泪只不过是要排出身体内多余的盐份。

9. 陆生动物对水的适应机制：

失水主要途径：皮肤(Skin)蒸发失水、呼吸失水、排泄失水。

获水主要途径：直接饮水、从食物中获水、体内通过代谢获水、表皮吸水。

水分平衡的基本策略：减少水分散失，提高获水能力。

生活在不同水环境下的动物形成了与之相适应的水平衡策略。

排泄尿酸(Uric acid)和尿素(Urea)是陆生动物减少水分散失的一种适应性。

昆虫可通过控制气门(Spiracle)的开闭调节体内水分散失。

注：囿于个人水平有限，错误在所难免，敬请批评指正！另，本博文图片源于网络，特在此致谢！