Поглощение воды корнями (нижний концевой двигатель)

Корень – это специализированный орган поступления воды, однако любой орган растения, не насыщенный водой, тоже может ее поглощать. Смоченные дождем и росой листья могут поглощать до 25% падающей на них воды. Вода может поступать в клетки листьев из окружающего воздуха при относительной его влажности 100%. Зона корневых волосков является основной поглощающей зоной корня. Поглощение воды происходит через эпидерму корня. Корневые волоски создают гигантскую поглощающую поверхность. Вода поглощается за счет осмотических сил, перемещаясь из участков с высоким водным потенциалом (в почве) в участки с более низким (в корнях). Из корневых волосков вода поступает через кору, энтодерму и перицикл к первичной ксилеме. Попав в проводящие элементы ксилемы, вода поднимается по корню и стеблю в листья. Вода и растворенные вещества перемещаются в растениях по апопластному, симпластному или смешанным путям. Наиболее быстро вода перемещается по апопласту. Через эндодерму вода может пройти только по симпластному пути, так как клеточные стенки пропитаны суберином, на них расположены водонепроницаемые пояски Каспари. Эндодерма, таким образом, создает осмотический барьер между корой корня и его центральным цилиндром.

Транспирация (верхний концевой двигатель)

Растения выделяют воду в виде жидкости или пара. Физиологический процесс испарения воды наземными органами растения называется транспирация, а выделение воды в виде жидкости на поверхности листьев - гуттация (от лат. гутта – капля). При высокой влажности воздуха на зубчиках и концах листьев выделяется капельно-жидкая влага – растения гуттируют. Функцию выделения выполняют специальные образования – гидатоды. Растения, у которых наблюдается гуттация, можно назвать живыми барометрами, т.к. у них гуттация наблюдается перед дождем.

Основным органом транспирации является лист. Верхний концевой двигатель, обеспечивающий передвижение воды по растению, создается и поддерживается высокой сосущей силой транспирирующих клеток листовой паренхимы. Сила верхнего концевого двигателя будет тем больше, чем активнее транспирация. Для его работы используется энергия внешней среды: температура и движение воздуха. За час растение в результате транспирации может сменить всю содержащуюся в нем воду. За вегетационный перид одно растение кукурузы испаряет 200 кг воды, 1 га посева пшеницы – 2-3 тонны. В течение года одно растение эвкалипта способно испарить до 14 тонн воды. Их корни уходят на глубину до 30 м, это самые высокие цветковые растения – до 155 метров.

Транспирация слагается из двух процессов: передвижения воды из листовых жилок в поверхностные слои стенок клеток мезофилла и испарения воды из клеточных стенок в межклеточные пространства и подустьичные полости с последующей диффузией в атмосферу через устьица (устьичная транспирация) или испарения из клеточных стенок эпидермиса в атмосферу путем кутикулярной транспирации.

Устьичная транспирация

Устьица могут находиться на обеих сторонах листа. Транспирация с поверхности листа через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия,а диаметру или величине окружности.

Различают три типа устьичных движений.

1. Гидропассивные движения – это открывание устьиц из-за насыщения водой клеток, окружающих устьица.

2. Гидроактивные движения – это открывание устьиц из-за насыщения водой замыкающих клеток устьиц.

3. Фотоактивные движения – это открывание устьиц при повышении освещенности.