6.6. Транспорт органічних речовин.

Інша провідна тканина рослин - флоема - здійснює транспорт органічних речовин. Згадаємо, що провідними елементами флоеми у голонасінних є ситовидні клітини, а у покритонасінних трахеїди та судини. На кінці кожної ситовидної трубки є ситовидна пластинка, що пронизана отворами, через які поживні речовини переходять від однієї трубки до іншої. Клітини флоеми, на відміну від клітин ксилеми, живі, але без ядра та інших органоїдів, які б перешкоджали вільному рухові рідини.

Рис. 56. Схема транспорту речовин по флоемі. Кульки зображують молекули цукру. Цукор активно завантажується в ситовидні трубки (3,4), куди починає надходити вода з ксилеми (1,2). В місці споживання цукор виходить із ситовидних трубок і частина його в транспіраційному тоці по ксилемі знов піднімається в листки: 5 - судини ксилеми; 6 - клітина кореня; 7 - ситовидна трубка.

Ксилема та флоема утворюють безперервну провідну систему, яка пронизує практично всі частини рослини. В той час, як вода і розчинені в ній мінеральні речовини піднімаються по ксилемі, цукри, що утворюються при фотосинтезі, по флоемі відтікають вниз до місць, де вони використовуються. Це можуть бути верхівки пагонів та коренів, що ростуть, плоди та насіння, запасаючі тканини пагонів і коренів. Наприклад, у молодих рослин основним споживачем органічних речовин є саме кінчики коренів та пагонів, що ростуть. При дозріванні насіння та плодів майже вся органіка використовується на їх формування, що призводить до уповільнення або припинення вегетативного росту. Який же механізм пересування органічних речовин по флоемі? Нажаль, на це питання до цього часу немає однозначної відповіді. Вся справа в тому, що експериментально дуже складно вивчати рух рідини по флоемі. При найменшому порушенні цілісності ситовидних трубок тік органічних речовин припиняється. Однак, в такій складній ситуації вченими був запропонований цікавий дослід. Вони використали таких комах, як, зокрема, попелиці, які своїми дуже тоненькими хоботками проколюють епідерму рослин і живляться флоемним соком. Вся тонкість експерименту полягала в тому, щоб дуже акуратно перерізати хоботок комахи, а потім вивчати рідину, що через нього витікає. Так було встановлено, що швидкість руху рідини по флоемі складає від 50 до 100 см/год., а також докладно вивчений її хімічний склад. Здогадно, в самих загальних рисах, транспорт органічних речовин має такий вигляд. Основною речовиною, що утворюється внаслідок фотосинтезу, є глюкоза. В листку глюкоза перетвоюється в сахарозу (за хімічним складом це розчин звичайного цукру, який ми з вами вживаємо в їжу) і активно пересувається в ситовидні трубки дрібних жилок. Цей процес називається завантаженням флоеми.

В міру заповнення ситовидних трубок розчином цукру, кількість води в них зменшується. Щоб відновити її кількість, вода, що потрапляє в листок завдяки транспірації, прямує в ситовидні трубки. Таким чином, з током води сахароза переноситься до різних тканин рослин. Тут вона видаляється з флоеми (відбувається розвантаження), а основна частина води повертається в ксилему і в транспіраційному тоці знов піднімається до листків (рис.52).

При формуванні квіток, дозріванні насіння та плодів більша частина поживних речовин переміщується не вниз, а вгору. Це можна пояснити тим самим механізмом транспорту по флоемі. Сахароза поглинається квітками, насінням, плодами і кількість органічних речовин у флоемному соці падає. Поживні речовини надходять туди, де їх концентрація менша. Отже, переміщення речовин по флоемі може відбуватися в різних напрямках в залежності від інтенсивності їх використання різними тканинами та органами рослини.

Важливо відзначити, що білки, які є головним будівельним матеріалом живих організмів, синтезуються в основному в кінчиках коренів. Тут частина цукрів з`єднуючись з азотистими речовинами, що надходять з грунту, перетворюється в складові частини білкових молекул - амінокислоти. Потім з амінокислот, які транспортуються в різні органи рослини, синтезуються різні білки.

Знання про транспорт різних речовин в рослині можуть бути використані при впливі на саму рослину або на її шкідників. Деякі речовини поглинаються поверхнею листків, переносяться до флоеми та транспортуються у всі органи рослини. На цьому засноване позакоре-неве живлення, наприклад азотними добривами, при якому поживний розчин наноситься на поверхню листків шляхом розпилення оприскувачем або з літака чи вертольота. Інші поживні речовини вносяться в грунт, тому що вони поглинаються тільки коренями. Це фосфорні та калійні добрива.

Іноді на поверхню листків наносять речовини, які не поглинаються ними. Це деякі пестициди - речовини, що захищають рослини від комах-шкідників та грибів-паразитів. Деякі пестициди не поглинаються рослинами і тому після оприскування не забруднюють ні плодів, ні коренів, якщо вони вживаються в їжу. Інші пестициди навпаки поглинаються коренями та листками, а потім розносяться по всій рослині. Вони вбивають шкідників, що живуть та живляться у внутрішніх тканинах і ніколи не контактують з поверхнею. Однак, такі пестициди застосовують переважно для декоративних рослин і ними не можна обробляти рослини, що вживаються в їжу, тому що вони токсичні для людини.

Висновки.

Лише рослинні організми на нашій планеті здатні перетворювати неорганічне в органічне, використовуючи для цього променеву енергію сонця. Цей процес носить назву фотосинтезу. Він протікає в дві стадії: світлову та темнову. На світлі в тилакоїдах відбувається фотоліз води. Водень та інші енергоємні речовини, що при цьому утворилися, використовуються в темнових реакціях для синтезу органічних речовин. Кисень, як побічний продукт, виділяється в атмосферу. Більшість живих організмів, у тому числі і рослини, використовують кисень для дихання. При диханні відбувається процес зворотний фотосинтезу - органічні речовини розкладаються до води та вуглекислого газу з вивільненням енергії. Частина цієї енергії використовується організмами для своїх потреб, а більша частина її розсіюється у вигляді тепла.

В процесі фотосинтезу створюється майже вся органічна речовина, що існує на нашій планеті, як у вигляді живих організмів, так і у вигляді їх залишків. Це перегній грунту, потужні поклади горючих копалин (торф, вугілля, нафта, тощо). Завдяки цьому ж процесові був утворений кисень атмосфери і тепер підтримується його постійна кількість.

Для забезпечення фотосинтезу необхідне надходження в листки води та мінеральних речовин. Всі необхідні міне- ральні речовини поділяють на макро-- та мікроелементи. Вони містяться в грун- ті. Родючість грунтів визначається вмістом в них гумусу - складного комплексу органо-мінеральних речовин. Найродючіші чорноземи, які здатні довго утримувати воду і розчинені в ній мінеральні речовини.

Вода пересувається переважно по ксилемі. Кореневі волоски “закачують” воду в ксилему, створюючи кореневий тиск. Але такий тиск не здатний підняти воду на велику висоту. Завдяки транспірації та силам зчеплення молекул води, вона піднімається практично на будь-яку висоту.

Відтік продуктів фотосинтезу відбувається по флоемі. Сахароза надходить в дрібні жилки листка (завантаження флоеми), а потім з током води пересувається в різні тканини та органи рослини. Тут відбувається розвантаження флоеми і вода знов повертається в ксилему, потрапляє в транспіраційний тік і спрямовується до листків.

Знаючи механізми надходження та транспорту речовин, ми отримуємо можливість керувати цими процесами, а також боротися із шкідниками.

Перевір свою пам`ять!

1. Що таке фотосинтез?

2. Що таке дихання і як воно пов`язане з фотосинтезом?

3. Хто з вчених вперше досліджував процеси фотосинтезу?

4. Що показали досліди Д. Прістлі?

5. Що встановив Жан Сенеб`є?

6. В чому суть дослідів Яна Інгенхауза?

7. Напишіть загальну формулу фотосинтезу.

8. Яка будова хлоропласта?

9. Чим визначається зелений колір хлоропластів?

10. Де розташовані молекули хлорофілу в хлоропласті?

11. З яких стадій складається фотосинтез?

12. Що відбувається в світловій фазі фотосинтезу?

13. Що таке фотоліз води?

14. Де протікають темнові реакції фотосинтезу?

15. Що синтезується в стромі хлоропластів?

16. Як “розпоряджаються” продуктами фотосинтезу різні рослини?

17. Що писав К.А.Тімірязєв про роль рослин на Землі?

18. Що називають мінеральним живленням рослин?

19. Скільки хімічних елементів є необ- хідними неорганічними поживними речовинами? Згадайте хоча б декілька.

20. Які речовини належать до макроелементів, а які до мікроелементів?

21.Як утворювався і утворюється грунт?

22. Що таке гумус?

23. Яка роль грунтів в наземних екосистемах?

24. По якій частині рослини переважно рухається вода і мінеральні речовини?

25. Що таке кореневий тиск?

26. Що таке транспірація і як вона регулюється?

27. Які фактори і як впливають на інтенсивність транспірації?

28. Що таке транспіраційний тік?

29. В чому заслуга М.Мальпігі, С.Хейлза?

30.Як пересуваються органічні речовин?

31.Як проходе завантаження флоеми?

32.Де відбувається розвантаження флоеми?

Подумайі спробуй відповісти!!!

1. Картопля, яку ми вживаємо в їжу, - це запасаючі видозмінені пагони - бульби. Чому при вирощуванні цієї рослини прагнуть підтримувати нарощування саме надземної частини картоплі?

2. Чому зеленим рослинам необхідний кисень?

3. Чому інтенсивність фотосинтезу в полудень падає, коли сонце в цю пору випромінює максимальну кількість енергії?

4. Поясніть той факт, що на відкритих ділянках, наприклад у степах, переважають злакові рослини з невеликою загальною площею листкової поверхні?

5. Чому в лісі повітря завжди більш вологе, хоча температура оточуючого повітря не набагато нижча, ніж в тіні відкритих місць?

6. Чому краще зрізати квіти рано вранці або ввечері? Чому краще зрізати квіти з більш довгим стеблом, ніж це необхідно для складання букетів?

7. Вірусна хвороба - жовтуха цукрового буряка - передається від рослини до рослини попелицями - комахами, що живляться соками рослини, занурюючи свій хоботок у клітини флоеми. Чому ця хвороба так швидко поширюється по всій рослині?

8. Чому не рекомендують поливати рослини в жарку пору дня?

9. Всім відомо, що, удобрюючи грунт, можна добитися досить високої врожайності. Мабуть, чим більше внести добрив, тим вищий буде врожай. Чи вірне це твердження? Відповідь мотивуйте.

10. Чому розвиток життя на суходолі став можливий тільки з появою в атмосфері вільного кисню? Здатні були б еволюціонувати наземні рослини при відсутності кисню? Адже цей газ виділяється при фотосинтезі як побічний продукт.