Путь воды в растениях

В системе почва-растение-атмосфера

Регулирование транспирации

1. повышение влажности воздуха, дождевание

2. регулирование освещения (теплицы)

3. лесозащитные полосы

4. применение антитранспирантов:

ü вещества, которые вызывают закрывание устьиц (АБК)

ü вещества, которые образуют на поверхности листьев пленки, создавая механическое препятствие для испарения воды. Пленочные антитранспиранты, уменьшая транспирацию на 25—30 %, не снижают фотосинтез и радиационный баланс листа. Сохраняется пленка на растении обычно 12—16 дней.

Вопрос 5. Поглощение растением воды и её передвижение

У высших растений поглощение воды в основном осуществляется с помощью корневой системы. Концентрация ионов в клетках корня выше, чем в почвенном растворе, поэтому вода поступает в корневую систему в результате осмоса по градиенту водного потенциала (из раствора меньшей концентрации в раствор с большей концентрацией). Для поступления воды в корень необходимо, чтобы водный потенциал клеток корня был ниже водного потенциала почвенного раствора. После дождя почва находится в состоянии полевой влагоемкости, её водный потенциал равен 0 и вода легко поступает в растения. По мере подсыхания почвы, водный потенциал понижается и становится отрицательным (меньше 0), поступление воды в растение замедляется. В том случае, когда водный потенциал почвы становится ниже потенциала клеток корня, вода из почвы в растение не поступает и растения увядают. Такую степень увлажнения почвы называют влажностью завядания. Для песчаных почв она составляет 1,3%, для суглинистых – 14,5%. Градиент потенциалов между почвой и корнем возникает, во-первых, благодаря активному поглощению корнем солей и ионов калия из почвы и, во-вторых, благодаря интенсивному испарению воды листьями. В результате концентрация клеточного сока повышается, а чем ниже насыщенность клеток водой, тем ниже величина водного потенциала и тем активнее вода поступает в растение.

Восходящий ток воды осуществляется под влиянием 2-х «концевых двигателей» водного тока:

— нижний «концевой двигатель» - корневое давление (обеспечивает поднятие воды на 1-10 м);

— верхний «концевой двигатель» - транспирация (обеспечивает поднятие вы на десятки метров).

РАДИАЛЬНЫЙ транспорт - по живым клеткам(2 коротких участка – доли мм): — в корне - радиальный транспорт воды от корневых волосков до сосудов центрального цилиндра, — в листе - от сосудов, проходящих по жилкам листа, до испаряющей поверхности клеток мезофилла; ВОСХОДЯЩИЙ транспорт - по проводящей системе(ксилеме): — трахеям, — трахеидам.

Способностью к поглощению воды обладает не вся корневая система, наиболее активно этот процесс протекает в зоне корневых волосков, поглощающих воду всей своей поверхностью. Зона корневых волосков составляет около 5 см, выше этой зоны поглощение воды снижается из-за опробковения коры корня. Благодаря корневым волоскам рабочая поверхность корня увеличивается в 10-15 раз, так как на 1 мм² эпиблемы развивается 400–500 волосков, а у древесных растений 700–900. Корневые волоски имеют ряд приспособлений для поглощения воды: активные транспортные белки в плазмалемме, крупную центральную вакуоль, большое количество плазмодесм в клетки экзодермы. Основной механизм поступления воды – осмос. После поступления в корневой волосок вода должна попасть к сосудам ксилемы, находящимся в центре корня. Путь воды через клетки корня от поверхности к центру называется радиальным транспортом. Радиальный транспорт воды и ионов осуществляется двумя путями (см. рис.): по системе межклеточников и клеточных стенок (апопластический путь) и по протопластам, соединенным плазмодесмами (симпластический путь).

Рис. Схема радиального транспорта воды в корне (по J. Moorby,1981)

Транспорт по апопласту значительно быстрее, чем по симпласту, так как ток воды не встречает сопротивления живых клеток. Однако он прерывается в эндодерме, состоящей из слоя клеток, непроницаемых для воды и веществ (пояски Каспари). В слое эндодермы имеются клетки с тонкими неодревесневшими оболочками – пропускные клетки. Чтобы продолжить движение к сосудам ксилемы, вода должна пройти через протопласт пропускных клеток, т.е. в эндодерме ток воды возможен только по симпласту. Здесь происходит регуляция скорости поступления воды. За эндодермой расположен перицикл, который выполняет роль своеобразного кольцевого коллектора, направляя ток воды к сосудам, расположенным глубже.

В сосудах ксилемы радиальный транспорт воды сменяется на восходящий – вода поднимается вверх по стеблю к листьям и репродуктивным органам. Восходящий ток осуществляется по сосудам и трахеидам. Сосуды полые и полностью заполнены водой, пузырьки воздуха в них отсутствуют, при этом диполи воды стремятся «прилипнуть» друг к другу и к стенкам сосудов, в результате создается натяжение и столб воды поднимается вверх. Восходящий транспорт протекает со скоростью 10 м/ч у травянистых растений и 25 м/ч – у древесных, в то время как скорость движения воды по клеткам корня составляет всего 1 мм/ч.

В листьях восходящий ток опять сменяется на радиальный – вода по межклетникам и клеткам мезофилла движется к устьицам, где происходит её испарение (транспирация).

Дата добавления: 2017-01-13