IV. Водний обмін рослин

Вода становить 70-95% сирої маси рослини. Вона є не тільки одним із найважливіших компонентів матриксу цитоплазми і органел, де відбувається перетворення речовин, але й безпосереднім учасником усіх процесів життєдіяльності організму.

4.1. Значення води у житті рослин

З водою пов’язані всі прояви життя. Вона є основним середовищем, у якому у розчиненому стані знаходяться всі органічні й мінеральні речовини і здійснюються біохімічні процеси. Вода бере безпосередню участь у багатьох реакціях – фотосинтезі, окисно-відновних перетвореннях, гідролітичному розщепленні органічних сполук. Наприклад, при фотосинтезі вона є однією з вихідних речовин для синтезу вуглеводів, а при диханні – кінцевим продуктом розпаду органічних сполук. Вода входить до складу біоколоїдів, визначає структуру цитоплазми. Поглинання мінеральних поживних речовин кореневою системою і листками рослин можливе лише у формі водних розчинів. У цій же формі поживні мінеральні речовини рухаються по провідних судинах ксилеми, а органічні – по судинах флоеми.

Роль води значною мірою визначається особливостями будови її молекули. Атом кисню утримує два протони з одного боку молекули, а орбіти відособленої пари електронів видовжені у протилежний бік. Завдяки такій структурі молекули води взаємопов’язані. Протони однієї молекули води пов’язують її водневими зв’язками з двома сусіднім молекулами, а пара відособлених електронів притягує два протони інших молекул. Таким чином, молекули води утворюють структуру, подібну до кристалічної решітки. Ступінь упорядкування структури води визначається силою водневих та інших зв’язків, а також іншими факторами, у першу чергу – температурою.

Вода разом із структурними елементами протоплазми становить єдину систему і виконує найважливішу роль в утворенні електронно–подразнювального стану, розповсюдженні подразнень по клітині й рослині у цілому. При взаємодії дипольних молекул води з гідрофільними молекулами цитоплазми формується колоїдна структура. Процеси гідратації і набубнявіння білків цитоплазми мають виняткове значення у процесах життєдіяльності. Гідратована колоїдна молекула (міцела) утворює єдине поле з усіма пов’язаними з нею молекулами. Високий уміст води забезпечує пружність (тургор) тканин рослинного організму, що є важливою умовою для забезпечення нормального перебігу всіх фізіологічних процесів. Сила зчеплення між молекулами води і структурними елементами клітини забезпечує міцність тканин рослин. При в’яненні рослини, втраті тургору неминуче виникають різні відхилення у процесах обміну речовин.

Велика теплоємність води захищає рослинні тканини від швидкого і значного підвищення або зниження температури, а висока теплота пароутворення стабілізує їх температурний режим. Важливою у фізіологічному значенні є здатність води розчиняти гази (кисень, вуглекислий газ).

Вміст води у рослинних тканинах – величина динамічна і непостійна, яка залежить від віку тканини й органа, доступності ґрунтової вологи, а також від співвідношення кількості поглинутої і втраченої води. Наприклад, у листках дерев і кущів, у зоні інтенсивного росту стебла і кореня міститься до 85% води. У інших органах, де фізіологічні процеси відбуваються менш інтенсивно (стебла або кора), загальна кількість води відносно невелика і становить 35–45 %. Високим є вміст її у деяких плодах, цибулинах, бульбах. Так, бульби картоплі, залежно від віку містять 70–85 % води.

Воду у клітинах, і тканинах залежно від стану, поділяють на дві форми - вільну і зв’язану. Вільна вода має велику рухомість. Вона становить до 75% загальної кількості води молодих тканин і знаходиться переважно у вакуолях. Розрізняють осмотично зв’язану (гідратація іонів і молекул), колоїдно зв’язану і капілярну (у складі клітинних стінок і судинах) воду. Висока гігроскопічність клітинної стінки має велике значення для забезпечення руху води по рослині. Порівняно з клітинною стінкою, цитоплазма клітин більш насичена водою (95%). Стан насичення клітини водою забезпечується процесами її надходження і віддавання, тобто водообміном.