ЛЕКЦИЯ 5. ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ РАСТЕНИЕМ. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА РАСТЕНИЙ.
Корневая система как орган поглощения воды и подачи ее в ствол и крону растения.
Корневая система является главным аппаратом поглощения воды в растении, но не единственным – воду могут поглощать любые части растений и любая клетка. Размеры корневых систем колеблются от 1,5-2м у злаков и до 50 км у древесных растений. Всасывать воду могут только молодые корневые волоски. Различают два способа поглощения воды растением:
Пассивное поглощение воды, осуществляемое за счет сосущих сил листьев, теряющих воду в процессе транспирации. Оно не связано с затратой энергии растением и происходит за счет энергии Солнца.
Активное поглощение воды связано с метаболизмом клеток корня.
Оно связано с наличием корневого давления, нагнетающего воду вверх от корней, движущей силой которого служит энергия аэробного дыхания.
Механизм поглощения воды растением из почвы.
В почве различают четыре основных формы воды по степени доступности ее для растений:
1.Гравитационная – очень подвижна, не задерживается на поверхности почвы, а просачивается в глубину под действием сил гравитации, легко доступна растениям только после дождей.
2.Капиллярная – основа водоснабжения растений, легко передвигается по почве.
3.Пленочная – окружает мелкие частицы почвы, доступны растениям только ее верхние слои.
4.Гигроскопическая вода – удерживаемая сорбционными силами, совершенно недоступна растениям – это мертвый запас.
Растения могут поглощать то количество воды из почвы, которое составляет разницу между полной влагоемкостью почвы и ее мертвым запасом.
Транспирация и ее роль в жизни клетки.
Транспирация – это сложный физиологический процесс испарения воды растениями. Процесс транспирации осуществляется с помощью устьиц.
Физиологическая роль транспирации:
1.Она повышает сосущую силу испаряющих клеток и создает непрерывный водный поток по растению, способствуя передвижению минеральных и органических веществ.
2.Защищает растение от перегрева прямыми солнечными лучами, снижая его температуру на несколько градусов.
3.Препятствует полному насыщению клеток водой, оптимизируя процессы метаболизма.
Имеет место противоречивость функции зеленого листа: с одной стороны растение развивает огромную поверхность листьев для усвоения углекислоты и солнечной энергии для осуществления процесса фотосинтеза, с другой – солнечные лучи нагревают листья, усиливая испарение в процессе транспирации. Поэтому главная особенность водообмена растений – перекачивание в атмосферу огромных количеств воды, значительно превышающих потребности растения.
Механизмы движения устьиц в темноте и на свету.
1.Фотоактивные движения устьиц. С восходом солнца количество углекислоты уменьшается из-за фотосинтеза, что приводит к повышению рН до 7,3, активизируется фермент фосфорилаза, расщепляющий крахмал до простых сахаров. Накопление которых в клетках вызывает повышение осмотического давления и сосущей силы замыкающих клеток, активируя поглощение ими воды. Объем замыкающих клеток увеличивается, устьица открываются и транспирация увеличивается. Вечером идет обратный процесс.
2.Гидроактивные движения устьиц. Наблюдаются в полуденные часы при большой сухости почвы и воздуха, когда количество воды в замыкающих клетках снижается и устьица закрываются.
3.Гидропассивные движения устьиц. Гидропассивное закрывание устьиц происходит в период продолжительных дождей, когда клетки настолько насыщены водой и увеличены в объеме, что сдавливают замыкающие клетки и устьица закрываются.
Интенсивность транспирации – это количество воды, испаренной в единицу времени единице поверхности.
Транспирационный коэффициент – количество воды, затраченное растением на образование 1 г сухой массы.
Внешние факторы, влияющие на транспирацию.
1.Доступность воды растениям. При недостатке воды в почве интенсивность транспирации снижается. При ее избытке происходит то же самое из-за плохой аэрации корней.
2.Засоление почвы также снижает транспирацию из-за отсутствия нужного градиента сосущих сил между почвенным раствором и клетками корневых окончаний.
3.Сильное охлаждение или перегрев почвы и воздуха. Низкие температуры инактивируют ферменты, затрудняя поглощение воды и замедляя транспирацию. Высокие температуры способствуют перегреву листьев, усиливая транспирацию.
4.Свет. На свету температура листа повышается и транспирация усиливается, а физиологическое действие света – это его влияние на движение устьиц – на свету растения траспирируют сильнее, чем в темноте.
5.Ветер способствует повышению транспирации благодаря уносу паров воды, создавая их дефицит у поверхности листьев.
6.Влажность воздуха. При избыточной влажности транспирация снижается (в теплицах), в сухом воздухе – повышается.
В природе всегда действует комплекс факторов – жара сопровождается засухой и т. д. Поэтому часто имеет место водный дефицит.
Водный дефицит – нехватка воды растениям.
Водный баланс - поступление и расходование воды растением.
У растений различают три вида завядания:
Временное – за ночь восстанавливается.
Глубокое – за ночь не полностью восстанавливается.
Полное – приводит к гибели растений.