Тема 2. Водный обмен растений

Все физиологические процессы в растении протекают сбалансировано лишь при оптимальном его обеспечении водой. Вода является не только растворителем, но и активным структурным компонентом клетки. Она участвует практически во всех физиолого-биохимических процессах в клетке: облегчает взаимодействие между молекулами, служит субстратом для фотосинтеза, участвует в многочисленных синтетических и гидролитических процессах.

Вода, обладая высокой теплоемкостью, способствует стабилизации температуры растения. Находясь во всех органах, она создает в растении непрерывную фазу, обеспечивая связь органов друг с другом, а также возможность передвижения по растению питательных веществ.

Водный баланс растения определяется соотношением между поглощением и выделением воды. Для бездефицитного водного баланса необходимо, чтобы расходование влаги листьями компенсировалось ее поглощением через корни. Подвядание растений приводит к серьезным нарушениям в ультраструктуре клеток и в целом в обмене веществ. Даже кратковременный недостаток воды не проходит для растения бесследно. После установления оптимальных условий водоснабжения фотосинтез восстанавливается лишь через 5-7 дней, рост – через 2-3 недели, что приводит к значительной потере урожая.

Вода поступает в растение в результате сил корневого давления и присасывающего действия транспирации.

Деятельность нижнего двигателя водного тока, состоящая главным образом в активном поглощении воды корневой системой, проявляется в плаче и гуттации растений. Силу, поднимающую воду вверх по сосудам, называют корневым давлением. Величина его обычно составляет 50-150 кПа. Корневое давление имеет большое значение в поглощении воды растением при подземном прорастании и в весеннее время до распускания листьев. Существенная роль корневого давления в поддержании непрерывности водных нитей в сосудах ксилемы. Корневое давление ликвидирует в ночные часы возникающий за день водный дефицит.

Работа верхнего двигателя водного тока обусловлена испарением воды с поверхности листьев – транспирацией. Присасывающее действие транспирации передается корням в форме гидродинамического натяжения, связывающего работу обоих двигателей. Работа верхнего двигателя водного тока, основанная на использовании в качестве источника энергии солнечной радиации, регулируется автоматически (усиление потери влаги снижает водный потенциал испаряющих клеток, что ведет к активизации поступления в них воды). У хорошо облиственных растений присасывающая сила транспирации во много раз превосходит силу корневого давления. Основную роль в регуляции испарения воды играют устьица. Поэтому интенсивность транспирации в значительной степени зависит от степени их открытости. Кроме того, растение может уменьшить транспирацию, снижая испарение воды с поверхности клеток, за счет возрастания водоудерживающей способности цитоплазмы и клеточных стенок.

Работа 1. Определение поглощения воды растением потометрическим методом

Цель: определить влияние различных условий на общее и активное поглощение воды растениями

Объекты, реактивы, оборудование: проростки фасоли, бобов, тыквы или др. растений; кипяченая вода; прибор ПВВК (прибор всасывания воды корнем — прибор Веска), пластилин, лампа на 200 Вт, вентилятор, миллиметровая бумага, чугунный штатив с муфтами и лапкам, кристаллизатор или поддон, лезвия.