Механизм передвижения воды по растению
Вода в растении, преодолевая силы гравитации, должна подниматься на всю его высоту (эвкалипт, секвойя - до 140 м, береза — до 25 м. дуб — до 40 м, сосна и ель — до 50 м). К этому следует добавить и значительную протяженность водопроводящей системы корней.
Восходящий поток воды в растении идет по сосудам ксилемы, лишенным цитоплазмы. Помимо работы нижнего концевого двигателя и присасывающего действия транспирации (верхний концевой двигатель) в передвижении воды по капиллярным сосудам ксилемы участвуют силы когезии - сцепление молекул воды друг с другом и силы адгезии сцепление молекул воды со стенками сосудов. Обе силы препятствуют также образованию пузырьков воздуха, способных закупорить сосуд. В зависимости от анатомического строения древесины линейная скорость восходящего тока колеблется от 1 — 6 м/ч у хвойных и рассеянно-сосудистых древесных пород, до 25 — 60 м/ч у кольцесосудистых. Такая скорость зарегистрирована летом в полдень. Скорость передвижения воды по растению в течение суток изменяется и в основном соответствует интенсивности транспирации.
Вода из клеток листа и непосредственно из сосудов ксилемы поступает во флоэмные окончания по осмотическому градиенту, возникающему вследствие накопления в клетках флоэмы сахаров и других органических соединений, которые образуются в клетках листьев и переносятся в клетки флоэмы в результате активной работы транспортных насосов. Нисходящий флоэмный ток доставляет органические соединения тканям корня, где они используются в метаболизме. В корне окончания проводящих пучков флоэмы, как и в листе, располагаются вблизи элементов ксилемы и вода по осмотическому градиенту поступает в ксилему и движется вверх с восходящим током. Таким образом происходит обмен воды в проводящей системе корня и листьев.
|
|
|
Транспирация
1. Характеристика и значение транспирации.
Транспирация — это физиологический процесс испарения воды растением. К.А. Тимирязев назвал транспирацию «необходимым физиологическим злом». Из поступившей в растение воды 99,8 % теряется в результате транспирации и лишь 0,02 % используется на метаболические процессы, поддержание тургора и в транспорте органических соединений по флоэме.
Основным органом транспирации является лист. Из-за необходимости максимального контакта с воздушной средой растение имеет очень большую листовую поверхность. Увеличение поверхности облегчает поглощение СО2, улавливание света и это же создает огромную поверхность испарения. В результате потери воды клетками листьев в них снижается водный потенциал, т. е. возрастает сосущая сила. Это приводит к усилению поглощения клетками листа воды из ксилемы жилок и передвижению воды по ксилеме из корней в листья.
|
|
|
Таким образом, верхний концевой двигатель, обеспечивающий передвижение воды вверх по растению, создается и поддерживается высокой сосущей силой транспирирующих клеток листовой паренхимы. Поэтому сила верхнего концевого двигателя будет тем больше, чем активнее транспирация. Верхний концевой двигатель может работать при полном отключении нижнего концевого двигателя, причем для его работы используется не метаболическая энергия, а энергия внешней среды — температура и движение воздуха.
Различают устьичную и кутикулярную транспирацию. Кутикулярная транспирация обычно составляет около 10% от общей потери воды листом и определяется толщиной слоя кутикулы. Однако у растений, листья которых характеризуются слабым развитием кутикулы, доля этого вида транспирации может повышаться до 30%. Имеет значение также возраст листа. Молодые листья, как правило, имеют слабо развитую кутикулу и, следовательно, более интенсивную кутикулярную транспирацию. У старых листьев доля кутикулярной транспирации снова возрастает, так как, хотя кутикула и сохраняет достаточную толщину, в ней появляются трещины, через которые легко проходят пары воды. Трещины в кутикуле могут появляться и после временного завядания листьев, благодаря чему транспирация усиливается. Кутикулярная транспирация зависит от оводненности листа. При насыщении кутикулы водой испарение идет интенсивнее, а при подсыхании кутикулы — снижается. В целом, кутикулярная транспирация меньше зависит от условий внешней среды по сравнению с устьичной.
|
|
|
Некоторое количество воды выделяется в результате транспирации почек, поскольку почечные чешуи полностью не предохраняют их от потери влаги. Репродуктивные органы также теряют воду и в некоторых случаях эти потери могут быть очень значительными: например, корзинки подсолнечника, коробочки мака и плоды перца транспирируют сильнее, чем листья данных растений в тех же условиях. Кроме того, вода испаряется с поверхности ветвей и стволов древесных растений через чечевички и окружающие их слои пробки - перидермалышя транспирация. Хотя общее количество воды, испаряемой через чечевички, значительно меньше того, которое теряется через листья, фактически интенсивность транспирации на единицу испаряющей поверхности нередко мало различается в обоих случаях. Вследствие транспирации ветвей в зимнее время часто возникает водный дефицит и растения гибнут в результате обезвоживания.
|
|
|
Значение транспирации.
1. Транспирация повышает сосущую силу испаряющих клеток и создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.
2. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества от корней к жизненно важным частям растения. Чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.
3. Защищает растение от перегрева прямыми солнечными лучами; температура свежего листа может быть на 7 °С ниже температуры завядающего слаботранспирирующего листа.
4. Препятствует полному насыщению клеток водой, способствуя тем самым оптимизации целого ряда процессов метаболизма, так как при небольшом водном дефиците (до 5 %) активность синтетаз и интенсивность фотосинтеза оказываются наибольшими.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2243; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!