固体である氷が液体である水よりも軽いという物理的特性は、地球上の水圏生態系を保護する上で必要不可欠な役割を担っている。もし仮に、水が他の一般的な物質と同様に、固体のほうが液体よりも高い密度を持つ性質であったならば、冬期に冷やされて生じた氷は次々と水底へと沈降していくことになる。その結果、湖沼や河川、さらには極圏の海は、底の方から完全に凍りついてしまい、夏になっても太陽の光が届かない深部の氷は解けることなく永続的に存在し続けることになる。しかし、実際の自然界では密度が低い氷は常に水面に浮かび、一種の断熱材として機能する。この水面の氷の層が、冷たい外気からそれ以上の熱が奪われるのを防ぐため、氷の厚さは一定以上に成長せず、氷の下には摂氏4度の高密度な液体状態の水が確保される。これにより、魚類をはじめとする多くの水生生物は、厳しい冬の環境下においても凍死することなく、安定した水温の中で生存を維持することが可能となる。地球の生命進化の歴史において、水のこの異常な密度変化の特性が果たしてきた貢献度は極めて大きいと言える。
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