47. Пересування води по рослині. Теорія зчеплення.

Після проходження через тканини кори кореня вода надходить у провідні елементи ксилеми. Разом з флоемою вона утворює провідну систему, яка з’єднує всі органи рослини. По ксилемі вода з розчиненими у ній мінеральними солями піднімається від кореня до листка – висхідна течія. По флоемі від листка до коренів транспортуються органічні речовини – низхідна течія. Але органічні сполуки з листків надходять не лише у кореневу систему, вони рухаються також до морфологічної верхівки, квіток та плодів. Отже, низхідну течію ще називають потоком пластичних речовин.

За часом та місцем утворення ксилема поділяється на первинну (похідну прокамбію) та вторинну (похідну камбію). Остання включає два типи водопровідних структур – трахеальні та паренхімні. Перші (судини та трахеїди) являють собою мертві порожнисті клітини й здійснюють дальнє, або осьове, транспортування розчинів. Паренхімні елементи (навколишні живі клітини, клітини променевої паренхіми) здійснюють близьке, або радіальне, транспортування розчинів та пластичних речовин. Крім провідних елементів, до складу ксилеми входять волокнисті трахеїди та волокна лібриформу, які виконують арматурну та частково запасаючу функції.

У тому, що вода пересувається саме по ксилемі, можна упевнитися з такого досліду. В одному з варіантів на стеблі вирізають кільця з флоемою. Якщо дослід не дуже тривалий, таке кільцювання не впливає на підняття води по стеблу. Коли ж відшарувати шматок кори й вирізати ксилему, рослина швидко зів’яне.

Відомо, що судини ксилеми – вузькі мертві трубки діаметром від 0,01 мм у літній деревині й до 0,2 мм у весняній. Швидкість руху води по ксилемі досить велика – у більшості рослин вона становить близько 1 м/год., а у високих дерев – до 8 м/год. Щоб підняти воду по таких трубках до верхівки високого дерева, необхідний тиск до 40 атм. Деякі дерева (секвоя, евкаліпти) ростуть у висоту понад 100 м.

Існує три механізми, що забезпечують ксилемний рух води.

Перший: вода піднімається по тонких капілярних трубках завдяки високому поверхневому натяжінню під дією капілярних сил. Але за рахунок цих сил по судинах діаметром 0,1 мм вода може піднятися не вище 30 см. Отже, це не єдина рушійна сила водяного потоку по ксилемі, оскільки висота рослин значно більша.

Другий механізм підкоряється теорії зчеплення, або когезії. Згідно з цією теорією, підняття води від коренів зумовлене її випаровуванням з клітин листка. Випаровування призводить до зниження водного потенціалу клітин, що примикають до ксилеми. Тому вода у ці клітини надходить із ксилемного соку, у якого вищий водний потенціал; при цьому вона проникає через вологі клітинні стінки судин ксилеми на кінцях жилок листка. Судини ксилеми заповнені водою, і в той час, коли вона виходить із судин, у водяному стовпчику створюється натяг. Він передається вниз по стеблу на всьому шляху від листка до кореня завдяки когезії її молекул. Ці молекули намагаються за рахунок полярності притягуватися одна до одної електричними силами, а потім утримуються разом за допомогою водневих зв’язків.

Третім механізмом, що зумовлює висхідну течію, є явище адгезії, тобто прилипання молекул води до стінок судин ксилеми.

Отже, внаслідок дії вказаних механізмів натяжіння у судинах ксилеми досягає такої сили, що може тягнути увесь стовпчик води доверху, створюючи масовий потік; при цьому вода надходить до основи такого стовпця з сусідніх клітин кореня. Мається на увазі, що стінки судин ксилеми також мають високу міцність і не вдавлюються усередину. Таку міцність судин забезпечують лігнін та целюлоза.

Інколи, особливо у судинах з великим діаметром, не виключена можливість розриву стовпця води. Але такі розриви не дуже позначаються на швидкості її руху. Це пояснюється тим, що вода перетікає з однієї судини в іншу, або ж обтікає повітряну пробку, рухаючись по сусідніх клітинах паренхіми.

Таким чином, у водообмінній системі рослин існує ряд механізмів, що забезпечує рух води на клітинному, тканинному та організмовому рівнях. Вода з ґрунту всмоктується кореневими волосками й подається у судини ксилеми за рахунок роботи нижнього кінцевого рушія – кореневого тиску. Внаслідок дії верхнього кінцевого рушія вода пересувається по судинах та трахеїдах ксилеми до продихів й випаровується в атмосферу.

48. Плазмоліз. Деплазмоліз. Циториз. Особливості цитоплазми, їх значення в пристосуванні рослин до несприятливих умов.

51. Поняття про хемосинтез. Праці С. М. Виноградського.