Без воды нет и не может быть живой системы. Об этом мы уже говорили. Активная жизнь организмов протекает только тогда, когда количество воды в теле значительно превышает количество сухого вещества.
Для построения своего тела организмы обязательно должны использовать воду из окружающей среды или из пищи. А вот способность извлекать воду из внешней среды и из пищи может быть разной. Есть, например, животные, которые долго живут там, где воды в жидком или газообразном состоянии вообще нет. Они извлекают воду из пищи или же получают се за счет химических реакций, протекающих в теле.
Гусеницы восковой моли живут в ульях и питаются вощиной, в которой имеются лишь следы воды. Вода в их теле получается химически — при окислении алкоголей воска. За счет такой «химической» воды живут и гусеницы платяных молей, питающиеся сухой шерстью, жуки, питающиеся сухой древесиной, мукой, и т. д.
Даже насекомые, которые обычно питаются сочной пищей, могут, оказывается, жить при ничтожном количестве воды. Нам удалось воспитывать гусениц бабочки хлопковой совки, у которых в природе кормом служат зеленые растения, на жмыхах, содержавших всего 5% воды. При этом в теле гусеницы было 75—78% воды.
В жарких пустынях Земли — в Африке, Южной Америке — и в высокогорных пустынях Тибета или Памира иногда годами не бывает дождей: влажность воздуха снижается до ничтожных величин. Но и здесь есть жизнь, живут и нормально развиваются некоторые растения, насекомые. Плотные хитиновые покровы насекомых препятствуют испарению. И если в теле есть запас влаги, полученной тем или иным способом, развитие яиц и куколок их может протекать нормально при полном отсутствии паров води в воздухе. Куколок той же хлопковой совки мы помещали над фосфорным ангидридом, полностью поглощающим пары воды: развитие их протекало нормально вплоть до вылета бабочек, только немного увеличилась длительность развития. Куколки теряли в весе лишь немного больше, чем в атмосфере со значительной влажностью (75%). Значит, испарение через покровы было ничтожным.
Некоторые виды животных приспособились к временному недостатку воды в природе тем, что могут терять всю или почти всю влагу своего тела и остаются живыми. Так, некоторые беспозвоночные обитатели мха — коловратки, тихоходки, круглые черви, — когда мох высыхает, высыхают вместе с ним. Они сморщиваются и переходят в состояние анабиоза. Как только появляется вода, они «оживают».
Коловраток, тихоходок и червей — нематод (пшеничная угрица) подвергали экспериментальному высушиванию. Их помещали в трубку, из которой выкачивался воздух до давления 0,00001 мм ртутного столба, после чего трубка запаивалась. В других опытах трубки с сухим мхом, содержащим животных, наполнялись высушенным чистым азотом или гелием и тоже запаивались. После года хранения извлеченных из трубок животных смачивали водой. Почти все нематоды, коловратки и тихоходки принимали нормальный вид и «оживали».
Особенно выносливы к высушиванию споры плесневых грибков и некоторых бактерий. Они сохраняются совершенно сухими 20 лет и более и способны после этого прорастать. Высокой выносливостью к условиям сухости обладают семена растений.
Недавно были опубликованы интересные сведения по биологии одного вида комара (Polypedilum varderplanki), который живет в Северной Нигерии и Уганде. Личинки этого комара развиваются в образующихся от дождей лужах и каменных «ваннах» на скалах. Эти временные водоемы систематически высыхают, вместе с ними высыхают и личинки комара. Но личинки не погибают. Когда лужи снова наполняются водой, личинки вновь становятся активными.
В лаборатории в совершенно сухом состоянии при комнатной температуре эти личинки не погибали в течение 3 лет и 3 месяцев; и это не предел их «жизни» в состоянии анабиоза. Если таких личинок искусственно подсушить сильнее, то они смогут пролежать и 7 лет и, возможно, еще больше, а затем «ожить» и превратиться в куколок. Высушенных личинок охлаждали до —190 и —270°, и они оставались живыми!
Эти наблюдения и опыты значительно расширяют наши представления о границах жизни таких животных, как насекомые.
Поскольку нас интересует возможность жизни на других планетах, в частности на Марсе, где всегда очень сухо и, по-видимому, нет водоемов, важно выяснить возможность существования низших форм в относительно сухих условиях твердого грунта или почвы. Вот несколько фактов о тех границах влажности, при которых еще происходит активный рост почвенных микроорганизмов на Земле.
Мы поставили опыты с разными почвами, которые высушивались и затем увлажнялись до определенного уровня. Оказалось, что в огородной почве при влажности 14—15% от абсолютно сухой (или 27—35% от полной влагоёмкости) хорошо растут бактерии, но простейшие (амебы, инфузории, жгутиконосцы) не способны к размножению. При влажности от 20% и выше простейшие растут очень энергично.
Чем меньше влагоемкость почвы, тем лучше растут в ней микроорганизмы при той же влажности. Пески обладают очень малой влагоемкостью, значит активность микроорганизмов в них должна быть достаточно высокой при малой влажности. Действительно, в чистом песке при 1,5% влажности не только бактерии, но и амебы, жгутиконосцы и инфузории были активны — размножались и передвигались. Эти опыты говорят о том, что почвенные микроорганизмы способны жить в условиях очень небольшой влажности. Они используют воду, не доступную другим существам — находящуюся в капиллярах почвы и облекающую ее частицы.
В пустыне Сахаре обнаружено 98 видов бактерий, 28 видов грибов и 84 вида водорослей. При влажности около 0,5% эти существа активно жили, размножались. Таким образом, при очень малом количестве воды в воздухе и почве могут жить различные микроорганизмы, мхи, лишайники, растения пустынь и скал. Можно думать, что и при той сухости, которая, как полагают, характерна для Марса, могут существовать разнообразные организмы.