Terleyerek Soğumak
Yukarıda suyun termal özelliklerinden söz ederken sıraladığımız ikinci ve üçüncü maddeler, yani suyun gizli ısısının ve termal kapasitesinin tüm diğer sıvılardan yüksek olması da, bizim için çok önemlidir. Bu özellik, çoğu insanın neye yaradığını bilmediği çok önemli bir vücut işlevimizin temel anahtarıdır. Bu işlev, terlemedir.
Gerçekten de, terleme neye yarar?
Bunu incelemek için hikayeyi konuyu biraz daha baştan almak gerekir. Bütün memeli canlılar, aşağı yukarı aynı vücut sıcaklığına sahiptirler. 35-40°C arasında değişen bu sıcaklık, insanlarda da normal şartlarda 37°C civarındadır. Bu çok hassas bir ısıdır ve mutlaka sabit tutulması gerekir. Vücut sıcaklığı birkaç derece düştüğünde donma tehlikesi ile karşı karşıya geliriz. Birkaç derece yükseldiğinde ise ciddi biçimde güçten düşeriz. Vücut ısısının 40°C’nin üzerine çıkması ise, ölüm tehlikesi anlamına gelir.
Kısacası vücudumuzun ısısı ancak birkaç derece oynayabilecek kadar hassas bir dengeye sahiptir.
Ama vücudumuzun bu noktada önemli bir sorunu vardır: Sürekli olarak hareket etmektedir. Bütün fiziksel hareketler, makinaların çalışmaları da dahil, enerji üretimi gerektirirler. Enerji üretimi de her zaman için ısı açığa çıkarır. Bu ısıyı kolaylıkla hissedebilirsiniz de. Bu kitabı bir kenara bırakıp, kızgın Güneş’in altında 10 kilometre koşup geri gelirseniz, vücudunuzun ısındığını çok açık olarak hissedersiniz.
Ama aslında yine de fazla ısınmazsınız.
Isının birimi kaloridir. Normal bir insan 10 kilometrelik yolu bir saat içinde koştuğu zaman, yaklaşık 1000 kalorilik bir ısı açığa çıkarır. Eğer koşu sırasında bu ısı vücuttan atılmasa, koşan kişinin vücut ısısı o kadar artacaktır ki, koşucu daha birinci kilometrenin içinde komaya girecektir.
İşte bu büyük tehlike, suyun sahip olduğu iki özellik sayesinde engellenir.
Bu özelliklerin birincisi, suyun yüksek termal kapasitesidir. Yani suyun ısısını artırmak için çok yüksek kalori gerekir. Bu sayede, % 70′i sudan oluşan vücudumuz çok hızlı bir şekilde ısınmaz. Örneğin bizim vücut ısımızı 10°C arttıracak olan bir hareket, eğer vücudumuz temel olarak alkolden oluşsa, ısımızı 20°C arttıracaktır. Diğer maddeler daha da vahimdir: Tuz 50°C, demir 100°C, kurşun ise 300°C’lik artışlar yaşatacaktır. Ama suyun yüksek termal kapasitesi, bizi bu gibi korkunç ısı değişimlerinden korur.
Suyun termal özellikleri, vücutta oluşan fazla ısıdan terleme yoluyla kurtulmamızı sağlar.
Vücut, açığa çıkan ısı karşısında kendisini serinletmek için terleme mekanizmasını kullanır. Terleme sırasında deriye yayılan su, hızla buharlaşır. Bu buharlaşma sırasında ise, gizli ısısı çok yüksek olduğu için, yüksek ısıya ihtiyaç duyar. Bu ısıyı vücudumuzdan çekip alır ve böylece bizi soğutmuş olur. Bu soğutma o kadar etkilidir ki, bazen üşütmeye bile neden olabilir.
Ancak başta da belirttiğimiz gibi 10°C’lik bir artış bile bizim için ölümcüldür. Bunu gidermek içinse, suyun diğer bir özelliği, yani gizli ısısının yüksekliği devreye girer.
Bu sayede, üstte ele aldığımız 10 kilometre koşucusu, sadece bir litre terinin buharlaşması sayesinde, vücut ısısını 6°C düşürür. Ne kadar fazla enerji harcarsa vücut ısısı o kadar artacak, buna karşılık o kadar fazla terleyip-soğuyacaktır. Vücudun bu mükemmel termostat sistemini mümkün kılan etkenlerin başında ise, suyun termal özellikleri gelmektedir. Başka hiçbir sıvı su gibi iyi terletemez. Eğer su yerine başka bir sıvı, örneğin alkol kullanılsa, sıcaklık 6°C değil, sadece 2.2°C düşecektir. Amonyak ise 3.6°C’lik bir düşüş sağlayabilir.
Olayın çok önemli bir başka yönü daha vardır. Eğer vücudun içinde oluşan ısı, yüzeye, yani deriye aktarılamazsa, suyun sözünü ettiğimiz bu iki özelliği ve buna dayalı terleme sistemi yine de bir işe yaramayacaktır. Bu nedenle, vücudun yapısının, ısıyı çok hızlı iletebilir olması gerekir. İşte bu noktada suyun bir diğer özelliği devreye girer: Su, diğer bilinen tüm sıvıların aksine, çok yüksek bir termal iletkenliğe, yani ısıyı iletebilme yeteneğine sahiptir. Bu sayede vücut, içinde oluşan yüksek ısıyı hızla deriye taşır. (Hatta bunun için deriye yakın olan kan damarları genişler ve biz de bu yüzden ısındığımız zaman kızarırız.) Eğer suyun termal iletkenliği birkaç kat kadar daha az olsa, vücutta oluşan ısının yüzeye taşınması çok yavaşlayacak, bu da yine memeliler gibi kompleks canlıların yaşamını imkansız hale getirecektir.
Tüm bunlar, suyun birbirinden farklı üç termal özelliğinin ortak bir amaca, yani insan gibi kompleks canlıların serinletilmesine hizmet ettiğini göstermektedir. Su, bu iş için seçilmiş özel bir sıvıdır.
Ilık Bir Dünya
Suyun, Henderson’ın The Fitness of the Environment (Çevrenin Uygunluğu) adlı kitabında dikkat çekilen beş farklı termal özelliği, aynı zamanda Dünya’nın ılık ve dengeli bir iklime sahip olmasında da büyük rol oynar.
Suyun gizli ısısının ve termal kapasitesinin diğer sıvılara göre çok yüksek olması, denizlerin karalara göre daha geç ısınıp daha geç soğumalarını sağlar. Bu nedenle Dünya’da kara üzerindeki ısı farklılıkları en sıcak yer ile en soğuk yer arasında 140°C’ye kadar çıkarken, denizlerin ısı farklılığı en fazla 15-20°C arasında değişir. Aynı durum gece-gündüz arasındaki ısı farkında da yaşanır. Karada gece ile gündüz arasındaki fark kurak ortamlarda 20-30°C’ye kadar çıkarken, denizlerde en fazla birkaç derecelik bir ısı farkı olur. Sırf denizler değil, atmosferdeki su buharı da çok büyük bir denge sağlamaktadır. Gece-gündüz arasındaki ısı farkının, su buharının çok az bulunduğu çöllerde çok fazla, deniz iklimi yaşayan yerlerde ise çok daha az olması, bunun bir sonucudur.
Denizlerdeki büyük su kitlesi, Dünya’nın ısısının dengelenmesini sağlar. Bu nedenle denize yakın bölgelerde, özellikle sahillerde, gece ile gündüz arasındaki ısı farkları çok azdır. Suya çok uzak olan çöl bölgelerinde ise, gece ile gündüz arasındaki ısı farkı 40oC’ye kadar çıkabilir.
Suyun bu kendine özgü termal özellikleri sayesinde, kış ile yaz ya da gece ile gündüz arasındaki sıcaklık farkı daima insanların ve diğer canlıların dayanabileceği bir sınırda kalmaktadır. Dünya üzerindeki su miktarı karalara oranla daha az olmuş olsaydı, gece ile gündüz sıcaklıkları arasındaki fark çok artacak, karaların büyük kısmı çöle dönecek ve yaşam imkansızlaşacak ya da en azından çok zorlaşacaktı. Ya da suyun termal özellikleri farklı olsaydı, yine yaşama son derece elverişsiz bir gezegen ortaya çıkacaktı.
Henderson, suyun tüm bu termal özelliklerini inceledikten sonra şu yorumu yapar:
Özetlemek gerekirse, suyun bu özelliği üç yönden büyük önem taşımaktadır. Öncelikle, Dünya’nın ısısını düzenlemeye ve dengelemeye yarar. İkincisi, canlıların bedenlerinin ısı dengesinin mükemmel bir biçimde korunmasını sağlar. Üçüncüsü, meteorolojik çevirimleri destekler. Tüm bu etkiler, olabilecek en yüksek uygunlukta gerçekleşmektedir ve başka hiçbir madde bu yönden su ile karşılaştırılamaz.(1)
Yüksek Yüzey Gerilimi
Suyun şimdiye dek ele aldığımız tüm özellikleri, termal, yani ısıyla ilgili özelliklerdir. Ancak suyun diğer bazı önemli fiziksel özellikleri de vardır ve bunlar da yaşam için yine olağanüstü derecede uygundur.
Bu özelliklerin biri, suyun son derece yüksek olan yüzey gerilimidir. Yüzey gerilimi, ansiklopedik kaynaklarda "sıvıların yüzeyinin gerilmiş bir zar gibi davranması özelliği" diye tarif edilir. Bunun nedeni, sıvıyı oluşturan moleküllerin birbirlerini çekmeleridir.
Bitkiler, suyun yüksek yüzey geriliminden yararlanacak şekilde tasarlanmışlardır. Yüzey gerilimin tırmandırıcı etkisi sayesinde, suyu metrelerce yukarıdaki yapraklarına ulaştırabilirler. Yüzey geriliminin örneklerini en çok suda görürüz. Suyun yüzey gerilimi çok yüksek olduğu için, birtakım ilginç fiziksel olaylar yaşanır. Örneğin bir su kabı, kabın yüksekliğinden biraz daha yüksek bir su kütlesini taşırmadan taşıyabilir. Ya da metal bir iğne suyun üzerine dikkatli bir biçimde yatay olarak konduğunda, batmadan yüzebilir.
Suyun yüzey gerilimi, bilinen diğer sıvıların hemen hepsinden daha yüksektir ve bunun çok önemli bazı biyolojik etkileri vardır. Bitkilerdeki etki, bunların başında gelir.
Bitkilerin, hiçbir pompaları, kas sistemleri vs. olmadan, toprağın derinliklerindeki suyu metrelerce yukarı taşıdıklarını düşündünüz mü? Bu sorunun cevabı, yüzey gerilimidir. Bitkilerin köklerindeki ve damarlarındaki kanallar, suyun yüzey geriliminden yararlanacak şekilde tasarlanmışlardır. Yukarı doğru gidildikçe daralan bu kanallar, suyun yukarı doğru "tırmanmasına" neden olurlar.Bu üstün tasarımı mümkün kılan şey, biraz önce belirttiğimiz gibi suyun yüksek yüzey gerilimidir. Eğer suyun yüzey gerilimi diğer sıvıların çoğu gibi düşük düzeyde olsa, geniş karasal bitkilerin yaşaması fizyolojik olarak imkansız hale gelecektir.
Yüksek yüzey geriliminin bir başka önemli etkisi ise, kayaların parçalanmasıdır. Su, yüksek yüzey gerilimi nedeniyle, kayaların içinde bulunan küçük çatlakların en derinliklerine kadar sızar. Daha sonra havalar soğur ve sular donar. Donup buza dönüşen su, olağanüstü bir etki gösterip genleştiği için, kayaları zorlar ve zamanla parçalar. Bu, kayaların içindeki minerallerin doğaya kazandırılması ve aynı zamanda toprak oluşumu açısından hayati bir öneme sahiptir.
Suyun Kimyasal Özellikleri
Suyun tüm bu fiziksel özelliklerinin yanısıra, kimyasal özellikleri de yaşam için olağanüstü derecede idealdir. Bu özelliklerin başında, suyun çok iyi bir çözücü olması gelir. Neredeyse tüm kimyasal maddeler, suyun içinde uygun bir biçimde çözünürler.
Bunun yaşam için çok önemli bir etkisi, suda çözünen sayısız yararlı mineral ve benzeri kimyasalların, nehirler aracılığıyla denizlere aktarılmasıdır. Bu şekilde denizlere, yılda 5 milyar ton kimyasal madde taşındığı hesaplanmaktadır. Bu maddeler, sudaki yaşam için zorunludurlar.
Suyun yüksek akışkanlık değeri, bizim için hayati öneme sahiptir. Eğer suyun akışkanlık değeri biraz bile az olsaydı, kanın kılcal damarlar yoluyla taşınması imkansızlaşacaktı. Örneğin, karaciğerin yanda görülen karmaşık damar ağı hiçbir zaman kurulamayacaktı.
Suyun yüksek akışkanlık değeri, tüm canlılar için zorunludur. Bitkiler de, yandaki yaprakta görüldüğü gibi, suyu çok ince damarlarla taşırlar. Su, neredeyse bilinen tüm kimyasal reaksiyonları hızlandırır (katalize eder.) Suyun bir başka kimyasal özelliği ise, kimyasal reaktifliğinin ideal düzeyde olmasıdır. Su ne sülfürik asid gibi aşırı derecede reaktif ve dolayısıyla parçalayıcı bir bileşim, ne de argon gibi hiçbir reaksiyona girmeyen durgun bir maddedir. Michael Denton’ın belirttiği gibi, "suyun reaksiyona girme düzeyi, onun hem biyolojik hem de jeolojik görevleri açısından olabilecek en uygun değerdedir".
Suyun kimyasal özelliklerinin yaşam için uygunluğu, su hakkında yapılan her yeni araştırma ile biraz daha detaylı bir biçimde ortaya çıkmaktadır. Yale Üniversitesi’nden ünlü biyofizik profesörü Harold Morowitz, bu konuda şu yorumu yapar:
Son yıllarda, suyun daha önceden bilinmeyen bir özelliğinin anlaşılmasına yarayan gelişmeler olmuştur. Bu özelllik (proton iletkenliği), sadece suya has bir özellik olarak gözükmektedir ve biyolojik-enerji transferi ile hayatın kökeni açısından çok büyük öneme sahiptir. Bilgilerimizde arttıkça, doğanın (yaşam için) kusursuz uygunluğuna olan hayranlığımız da artmaktadır.(2)
Suyun İdeal Akışkanlık Değeri
Sıvı dendiğinde hepimizin gözünün önünde son derece akışkan bir madde canlanır. Oysa gerçekte sıvıların akışkanlıkları birbirinden çok farklı olabilir. Örneğin katran, gliserol, zeytin yağı ve sülfürik asit arasındaki akışkanlık farklılıkları çok yüksektir. Bu sıvılar su ile karşılaştırıldıklarında ise, ortaya çok daha büyük farklar çıkar. Çünkü su, katrandan 10 milyar kat, gliserolden bin kat, zeytin yağından yüz kat ve sülfürik asitten de 25 kat daha akışkandır.
Su, üstteki karşılaştırmadan da anlaşıldığı gibi, çok yüksek bir akışkanlığa sahiptir. Hatta, eter ve sıvı hidrojen gibi normal formu gaz olan maddeler bir kenara bırakılırsa, suyun tüm sıvılar içinde akışkanlık değeri en yüksek madde olduğunu söyleyebiliriz.
Peki acaba suyun bu akışkanlık değerinin bizim için bir önemi var mıdır? Bu hayati sıvı, biraz daha az ya da fazla akışkan olsa, bizim için fark eder miydi? Michael Denton bu sorulara şöyle cevap verir:
Eğer akışkanlığı daha yüksek olsaydı, su, hayat için uygun bir temel olma özelliğini kesinlikle yitirirdi. Örneğin akışkanlığı sıvı hidrojen kadar yüksek olsaydı, canlıların yapıları, tahrip edici etkiler karşısında çok daha şiddetli hareketlere maruz kalacaktı… Hassas moleküler yapıların su tarafından desteklenmesi mümkün olmayacak, canlı hücresinin son derece hassas olan yapısı yaşamını sürdüremeyecekti…
Öte yandan, suyun akışkanlığı biraz daha az olsaydı, (proteinler, enzimler gibi) makromoleküllerin ve özellikle mitokondri gibi özelleşmiş yapılar ile küçük organellerin kontrollü hareketleri imkansız hale gelecekti. Aynı şekilde hücre bölünmesi de imkansızlaşacaktı. Hücrenin tüm yaşamsal faaliyetleri fiili olarak donacak ve bizim bildiğimize benzer bir hücre yaşamı mümkün olmayacaktı. Hücrelerin embriyogenez (anne rahmindeki gelişim) sırasındaki hareket etme ve sürünme yeteneklerine bağlı olan daha yüksek organizmaların gelişimi ise, suyun akışkanlığının çok az bile daha düşük olması durumunda, kesinlikle gerçekleşemeyecekti.(3)
Suyun akışkanlık değeri, sadece hücre içindeki hareketler bakımından değil, aynı zamanda dolaşım sistemi açısından da çok önemlidir.
Bir milimetrenin çeyrekte birinden daha büyük bir vücuda sahip olan tüm canlılar, merkezi bir dolaşım sistemine sahiptirler. Çünkü bu büyüklükten sonra, besinlerin ve oksijenin "difüzyon" yoluyla, yani doğrudan hücre içindeki sıvıya bırakılıp alınarak taşınması mümkün değildir. Vücudun içinde çok sayıda hücre vardır ve dışarıdan alınan havanın ve enerjinin, hücrelere birtakım "kanallar" yoluyla pompalanması, artıkların da başka birtakım "kanallar" tarafından toplanması gereklidir. Bu kanallar, damarlardır. Kalp ise bu damarlardaki akışı sağlayan pompadır. Damarların içinde akan şey ise, "kan" olarak bildiğimiz sıvıdır ki, aslında temel olarak sudan oluşur. (Kanın içindeki hücre, protein ve hormonlar çıkarıldığında geriye kalan ve "plazma" adı verilen sıvının % 95′i sudur.)
İşte bu nedenle, suyun akışkanlığı, dolaşım sisteminin verimli çalışabilmesi açısından çok önemlidir. Örneğin eğer suyun akışkanlığı katranınkine benzer bir değerde olsa, elbette hiçbir kalp bunu pompalayamayacaktır. Katranınkinden 100 milyon kat yüksek bir akışkanlık değerine sahip olan zeytinyağına benzer bir su bile, kalp tarafından pompalansa dahi, vücudun her tarafını kaplayan milyarlarca kılcal damarın içine giremeyecek ya da çok büyük bir akış zorluğu ile karşılaşacaktır.
Bu kılcal damarlar konusunu biraz daha yakından ele alalım. Kılcal damarların amacı, vücudun dört bir yanındaki hücrelerin her birine gerekli oksijen, enerji, besin, hormon gibi maddeleri taşıyabilmektir. Bir hücrenin bir kılcal damardan yararlanabilmesi için de, ondan en fazla 50 mikronluk bir mesafe kadar uzak olması gerekir. (Bir mikron, milimetrenin binde biridir.) Daha uzakta kalan hücreler, beslenemeyerek öleceklerdir.
İşte bu nedenle insan vücudu öyle bir şekilde yaratılmıştır ki, kılcal damarlar vücudun her bir parçasını ağ gibi sarar. Vücudumuzdaki ortalama 5 milyar kılcal damarın toplam uzunluğu 950 km. yi bulur. Bazı memelilerde, tek bir santimetrekarelik bir kas alanı içinde, 3000 tane açık kılcal damar yer alır. Eğer insan vücudunun en küçük kılcal damarlarının 10 bin tanesini yan yana getirirsek, toplam kalınlıkları ancak bir kurşun kalemin kurşun kısmı kadar olur. Bu kılcal damarların çapı, 3-5 mikron arasında değişir. Bu, milimetrenin binde üçü ya da beşi demektir.
Ancak elbette kanın bu kadar daracık damarlar arasında tıkanmadan ve ağırlaşmadan hareket edebilmesi, suyun yüksek akışkanlığı sayesinde mümkün olmaktadır. Michael Denton, bu akışkanlığın birazcık bile daha düşük olması durumunda hiçbir kan dolaşımı sisteminin işe yaramayacağını şöyle anlatır:
Bir kılcal damar sistemi, ancak kanalların içine pompalanan sıvının yüksek bir akışkanlığa sahip olması durumunda çalışır. Yüksek akışkanlık çok önemlidir, çünkü sıvının damar içindeki hareketi, sıvının akışkanlığına doğru orantı ile bağlıdır… Buradan açıklıkla görmek mümkündür ki, eğer suyun akışkanlığı sadece birkaç kat daha fazla olsa, kılcal damarlardaki kan akışı için çok büyük bir pompalama basıncı gerekecek ve herhangi bir kılcal damar sistemi işlemez hale gelecektir.
Eğer suyun akışkanlık değeri biraz az olmuş olsa ve en küçük kılcal damarın çapı 3 mikron yerine 10 mikron olmak zorunda kalsa, bu kılcal damarlar, yeterli oksijen ve glikoz oranını ulaştırabilmek için (beslemeleri gereken) kas dokusunun neredeyse tamamını kaplayacaklardır. Açıktır ki, (bu durumda) geniş yaşam formlarının dizaynı imkansız hale gelecek ya da olağanüstü derecede sınırlanacaktır.
Dolayısıyla, suyun hayata uygun bir temel olabilmesi için, akışkanlığının şu anda sahip olduğu değere çok çok yakın olması, zorunludur.(4)
Bir başka deyişle, suyun tüm diğer özellikleri gibi akışkanlığı da, yaşam için olabilecek en ideal değerdedir. Sıvıların akışkanlıkları arasında milyarlarca kat farklılıklar vardır. Ama su, bu milyarlarca farklı akışkanlık değeri içinde tam olması gereken değerle yaratılmıştır.
Sonuç
Bu bölüm başından bu yana incelediğimiz tüm bilgiler, suyun; termal özelliklerinin, kimyasal ve fiziksel özelliklerinin, akışkanlık değerinin yaşam için tam olması gereken şekilde olduğunu göstermektedir. Su yaşam için o kadar uygundur ki, bazen bu uygunluğu korumak adına doğa kanunlarına istisna oluşturmaktadır. Örneğin, bilinen tüm sıvıların aksine, + 4°C soğukluktan sonra beklenmedik bir biçimde genleşmeye başlamakta ve böylece buzun yüzmesini sağlamaktadır. Su, başka hiçbir sıvıyla kıyaslanamayacak kadar yaşama uygundur. Dahası, Dünya gibi tüm diğer şartları (ısısı, ışığı, elektromanyetik alanı, atmosferi, yüzeyi vs. ile) yaşama uygun olan bir gezegenin büyük bölümü, yaşam için tam gerekli miktarda su ile doldurulmuştur. Tüm bunların bir rastlantı olamayacağı ve ortada bir tasarım bulunduğu apaçıktır. Bir başka deyişle, suyun tüm fiziksel ve kimyasal özellikleri, bu sıvının insan yaşamı için özel olarak yaratıldığını göstermektedir. İnsan yaşamı için özel olarak yaratılmış olan Dünya, yine insan yaşamına temel oluşturması için özel olarak yaratılan bu suyla canlandırılmıştır. Allah, suyla bize hayat vermiş, yediğimiz her türlü besini suyla topraktan bitirmiştir. İşin en önemli yanı ise, modern biliminin ortaya çıkardığı bu gerçeğin, yine, 14 asır önce insanlara yol gösterici olarak vahyedilen Kuran’da verilen bilgiler oluşudur. Allah, Kuran’da insanlara su hakkında şöyle buyurmuştur:
Sizin için gökten su indiren O’dur; içecek ondan, ağaç ondandır (ki) hayvanlarınızı onda otlatmaktasınız. Onunla sizin için ekin, zeytin, hurmalıklar, üzümler ve meyvelerin her türlüsünden bitirir. Şüphesiz bunda, düşünebilen bir topluluk için ayetler vardır. (Nahl Suresi, 10-11)
