Бөлімнің міндетті минимальды мазмұны

Өсімдік тіршілігіндегі судың маңызы. Судың құрылысы мен аномальдық қасиеттері. Осмос, осмостық қысым. Өсімдіктегі судың күйлері. Өсімдік клеткасының су алмасуы. Клеткаға судың енуі. Плазмолиз, деплазмолиз. Өсімдік бойымен судың жылжу механизмдері. Топырақтан судың сіңірілуі. Тамыр қысымы – су ағысының төменгі қозғаушы күші. Судың радиальдық тасымалы. Транспирация – жоғарғы қозғаушы күш. Ксилема бойымен судың жылжуын қамтамасыз ететін күштер. Транспирация қарқындылығына сыртқы жағдайлардың әсері. Транспирация көрсеткіштері. Транспирацияның тәуліктік және маусымдық ырғақтылығы. Өсімдіктердің су алмасуының экологиясы.

• Бөлім бойынша әдістемелік нұсқаулар

Өсімдіктердің су алмасуы – тұтас өсімдіктің қызметі. Ол судың енуі, тасымалдануы және оның өсімдікпен буландыру үрдістерінен тұрады.  Су – тірі организмдердің басты заты және өсімдік тіршілігінде оның маңызы зор: 1. клетка мен организмнің барлық құрылымдарын біріктіретін тұтас жүйе; 2. еріткіш және биохимиялық реакциялардың ортасы; 3. метаболит және биохимиялық үдерістердің тікелей қатысушысы;      4.  мембраналық құрылымдарды құрып, ретке келтіреді, ақуыздарды, полисахаридтерді, нуклеин қышқылдарын гидраттайды; 5. термореттеуші фактор; 6. өсімдіктің тургесценттілігін қамтамасыз етеді; 7. заттардың өсімдік бойымен ксилема сосудтары мен флоэма элементтерінде жылжуы су ортасында жүреді. Судың бір қатар аномальдық қасиеттері бар: тығыздық, қайнау мен қату температурасы, балқу жылылығы, жылу сыйымдылығы, беттік кернеу және жұғу қабілеті. Судың осы ғажайып қасиеттері тіршілікті қалай қамтамасыз ететіндігін қарастырыңыз. Клетка мен ұлпаларда су екі – бос және байланысқан күйде болады. Бос су – таза, жылжымалы су. Байланысқан су: 1) осмостық байланысқан, 2) коллоидтық байланысқан, 3) капиллярық байланысқан. Клеткаға судың енуін қамтамасыз ететін негізгі заңдылықтар – осмос, биоколлоидтардың бөртуі, электроосмос. Осмос – судың жарты-лай өткізгіш мембрана арқылы диффузиясы. Өсімдік клеткасында жартылай өткізгіш мембрана қызметін плазмалемма мен тонопласт атқарады. Су молекулалары кішкентай болғандықтан клетка мембра-насы арқылы басқа заттарға қарағанда тезірек өтеді. Суды арнайы арналарды қалыптастыратын мембраналық ақуыздар – аквапориндер тасымалдайды.  Зат молекулаларының диффузия жылдамдығында байқалатын энергиялық деңгейі заттың химиялық потенциалы деп аталады. Судың су потенциалы (Ѱ) оның диффузияға, булануға немесе сіңірілуіне қабілетін сипаттайды. Ең жоғары химиялық потенциал таза суда, ол 0 тең. Кез келген ерітінділер мен биологиялық сұйықтықтардың Ѱ теріс мәнді. Суда еріген заттардың болуы оның белсенділігін төмендетеді және ерітіндінің осмостық потенциалын туғызады.  Қанттар, органикалық қышқылдар мен олардың тұздары бар және жартылай өткізгіш мембранамен қоршалған вакуольдің шырыны осмостық қысымды көрсетеді. Ерітіндінің осмостық қысымы оған суды енгізбейтін қысымға тең. Вакуольге судың осмостық енуі арқасында онда тургорлық деп аталатын гидростатикалық қысым пайда болады. Бұл қысым цитоплазманы клетка қабықшасына қысып, оны созады. Созылған клетка қабықшасы қарсы қысым көрсетеді. Судың вакуольге осмостық енгізілген қысым осмостық пен тургорлық қысымдарының айырмасына тең және сору күші деп аталады. Бөрту – жоғары молекулалық заттардың диффузия арқылы суды сіңіруі. Өсімдіктің кейбір мүшелері, мысалы, тұқымдар суды тек бөрту жолымен сіңіреді және өте жоғары бөрту қысымын туғызады. Су келуінің қандай болмасын механизмнің қалыптасуы клетканың жас ерекшеліктеріне байланысты екендігін білу керек. Студенттер су молекуласының құрылыс ерекшеліктерін және клеткаға судың келуі үшін негізгі қасиеттерін жақсы білуге тиісті.  Судың еніп, тасымалданып, булануына байланысты белсенді енуді, тиімді тасымалдануды, булануға шек қойып, реттелуді қамтамасыз ететін тамырдың, тасымал жүйенің және жапырақтың құрылыс ерекшеліктерін талдау қажет.  Өсімдіктің тамыр жүйесіне судың келуі негізінен өсімдіктің өсуіне байланысты. Сондықтан суды топырақтан сіңіруінде түрлі тамыр аймақтарының қатысуын қарастыру қажет. Судың сіңіріліп, оның өсімдік бойымен жылжуы су потенциалының градиенті бойынша топырақ-өсімдік-атмосфера жүйесінде жүреді. Тамыр клеткаларының осмостық қысымы топырақ ерітіндісіне қарағанда айтарлықтай жоғары, сондықтан су тамырларға кіреді. Алдында су тамырдың тірі клеткалары арқылы радиальдық бағытта қозғалады және ол апопласт пен симпласт жолымен жүреді. Эндодермаға жеткен соң барлық су симластпен жылжиды. Ксилема элементтеріне дейін келген су тік бағытта алыс қашықтыққа тасымалданады.  Су ксилема сосудтарына су потенциалының градиенті бойынша енеді. Ксилема сосудтарының осмостық потенциалы сораптар көмегімен паренхималық клеткалардан минералдық заттар мен кейбір метаболиттерді қарқынды сору арқылы туындайды. Осының нәтижесінде гидростатикалық тамыр қысымы туындап, ерітіндіні ксилема сосудтарымен жоғарыға көтереді. Бұл – төменгі шеткі қозғалтқыш.  Транспирация – сорғыш әсері бар жоғарғы қозғаушы күш.  Судың тартылуы (ксилемада транспирациядан туындайтын теріс қысымы) арқасында, су молекулаларының өзара ілінісу және сосуд қабырғаларына жабысу күштері есебінен тұрақты, тамырдан жапыраққа бағытталатын, су мен онда еріген заттарды кез келген биіктікке көтеретін ағыс байқалады.  Өсімдік бойымен судың жылжуын қарастырған кезде тасымалдың жолдарын және судың бір жақты қозғалуын қамтамасыз ететін заңдылықтарын сипаттау керек. Өсімдіктің су алмасуында жапырақ рөлін талдау барысында екі жағдайды атап кету маңызды:        1) өсімдіктің су булануын реттеу қабілеті тіршілік ортасы ретінде құрлықты мекендеу үшін маңызды фактор; 2) жапырақ пен ауа арасындағы су потенциалының градиенті тамыр жүйесінің сору күшін қалыптастыру үшін басты фактор.  Устьицалық транспирация кезінде су клеткааралықтармен шектесетін клетка беттерінен буланады, су буы устьица саңылаулары арқылы атмосфераға диффузияланады және су буы жапырақ бетінен қозғалады. Сондықтан үдерістің қарқыны устьица саңылауының еніне, жапырақ іші мен сыртындағы су потенциалының айырмашылығына және ауаның турбуленттігіне байланысты. Осы үдерістердің заңдылықтарын және олардың сыртқы мен ішкі факторларға тәуелділігін түсіну керек. Түрлі ортаны мекендейтін өсімдіктердің су алмасуының бейімделуін ұқыпты талдау қажет; мүк пен қыналардың қатты сусыздануына төтеп бере алатын метаболизмнің ерекшеліктерін білу керек. Ксерофиттік формалардың су тапшылығына бейімделуі тамыр жүйесінің суды қарқындылау сіңіру, суды баяу жұмсау және тиімдірек тасымалдау арқасында жүреді. Ұлпалардың су ұстаушылық қабілетін арттыратын жолдарын білу қажет.