Необходимость длительного нахождения людей в гидросфере, подводная промышленность, химическое производство – все это делает актуальным вопрос о добыче на месте пресной воды, которая необходима для питья и для использования в промышленных целях. Впрочем, проблема опреснения воды становится все более актуальной и для суши. Уже сейчас на земном шаре ежесуточно из соленой воды получают около 100 000 кубометров пресной воды

Морская вода содержит в среднем около 3,5% солей, в то время как питьевая только – 0,05% поваренной соли и некоторых других минеральных веществ. Опреснение морской воды можно производить разными методами. Методы, основанные на электролизе, требуют больших затрат электроэнергии и сложного оборудования. Методы типа «обратного осмоса», основанные на механизме работы полупроницаемых мембран, экономичны с точки зрения потребляемой энергии, но даже при больших перепадах давления по обе стороны мембраны имеют невысокую производительность. Используются также издавна известные методы испарения и конденсирования воды (выпаривание) и методы замораживания. В последние годы близки к промышленному использованию методы, основанные на применении ион-но-обменных смол.

Практически все известные способы технического получения пресной воды очень сложны и недостаточно экономичны. Поэтому, невзирая на степень сложности, ученые склонны обратиться к опыту живой природы. Очень скоро стало известно, что многие морские птицы, например альбатросы и другие трубконосые, не обходятся без питья, а имеют микроминиатюрные опреснители морской воды. Морские дельфины, в отличие от речных, пьют соленую воду, но, как предполагают, в их организме происходит эффективное опреснение морской воды. Возможно, эти функции целиком выполняют почки дельфинов, способные быстро выводить из организма излишек солей.

В литературе вопросы биоопреснения морской воды освещены крайне слабо, на уровне предположительного описания. В лучшем случае встречаются краткие упоминания о внешнеморфологических структурах этих органов. Например, сообщается, что у ряда морских птиц в клюве обнаружены специальные железы, играющие роль очистительных фильтров, резко снижающих концентрацию солей в протекающей через них крови. Излишки соли вместе со слизью удаляются из организма. Из числа птиц, имеющих железы для выделения соли, биологи называют чаек, альбатросов, буревестников, пеликанов, бакланов. Похожие механизмы имеются у крокодила, морской черепахи, морской змеи, гигантской водяной ящерицы (игуаны) и некоторых других.

Конечно, сам по себе факт существования феномена имеет определенное значение для бионики моря. Однако далее следует ряд вопросов о структуре механизма, ответственного за данный феномен, о тонких сторонах функционирования данного органа, о количественных характеристиках. Известно, например, что человек не может пить морскую воду не потому, что в его организме нет солевых фильтров, а только потому, что для обеспечения работы этих фильтров требуется вода. Так, чтобы освободить организм от излишка соли в 35 г, содержащихся в литре морской воды, человек должен выделить около двух литров воды.

Ясных ответов на целый ряд принципиальных вопросов биофильтрации до сих пор не существует, хотя известны разработки искусственной почки, где фильтрация осуществляется достаточно эффективно, хотя и не адекватно процессам, происходящим в живой почке. Литература о механизмах действия солевых желез практически отсутствует, а в некоторых известных работах дается чисто описательная трактовка морфологии солевых желез как клубка мельчайших трубочек, которые оплетают кровеносные сосуды, отбирают избыток солей из крови и перегоняют ее в центральный канал железы.

Можно предполагать, что в основе механизмов биофильтрации лежит мембранный эффект, о котором уже упоминалось выше, в связи с работой калиевого и натриевого насосов в клеточных (нейронных) мембранах. Клеточные мембраны – сложно построенные многослойные молекулярные образования, состоящие из белковых и жировых веществ, отделяющие клетку от окружающей среды. Проницаемость мембраны для заряженных ионов и определяет в конечном итоге такие явления, как возникновение и передача нервного импульса. Имеется экспериментальное подтверждение эффективности принципа мембранного опреснения воды. Так, фирмой «Дженерал электрик» созданы кремнийорганические мембраны, позволяющие осуществлять опреснение соленой воды. Эти мембраны предназначены главным образом для фильтрации газов, а опреснение воды является побочным эффектом. Поэтому подробнее о нем будет говориться в разделе, посвященном газообмену.

Предыдущая глава: Получение фильтрации

Следующая глава: Газообмен под водой