вопросы в пдф / вопрос 14

Вопрос№14

Водный обмен растений. Механизм поступления и передвижения воды по растению.

Водообмен – это функция целого растения. Он складывается из 3 категорий процессов: поступление воды; передвижение воды и испарение воды. Формирование водообмена имело большое значение для эволюции растительного

мира. Возникли не только новые формы растений, но и изменилась анатомия растений (у папоротников – возникли трахеиды; у покрытосеменных – сосуды – растворение поперечных перегородок м/ду члениками трахеид).

Значение воды

Вода – главный компонент активных растительных клеток (кл.). На еѐ долю приходится до 90% сырого веса кл. В зрелых растительных кл. большая часть воды содержится в центральной вакуоли (80-90%).

1.Вода явл. средой, в которой происходит диффузия растворѐнных в-в по клеткам.

2.Вода – удобное в-во для регуляции, как температуры самого растения, так и почвы.

3.Вода довольно мало сжимаема, и это подчѐркивает еѐ значение в поддержании формы растений.

4.Вода – прекрасный растворитель для полярных в-в.

5.Вода осущ-т связь м/ду почвой и атмосферой.

6.Вода – источник О2 в водной среде. Н2 воды используется для восстановления СО2.

Формы воды

Вода содержится в свободном и связанном состояниях.

Свободная вода – это вода, сохранившая все св-ва жидкой воды. Она свободно передвигается, может испаряться и замерзать.

Связанная вода – имеет изменѐнные физические св-ва.

Поступление воды в растение

Первой средой обитания растений была – вода. Проблем с водоснабжением небыло. Мхи и лишайники при малом своѐм размере поглощают воду всей поверхностью тела. При нехватке воды они впадают в состояние анабиоза. Часть высших растений поглощают атмосферную влагу – это, прежде всего - эпифиты. Поглощение атмосф. влаги характерно для большинства наземных растений. Основной орган поглощения воды – корневая система – это сильно разветвлѐнная сеть волосков – выросты эпиблемы. Корневые волоски увеличивают поглотительную поверхность в 10-15 раз. Поглощение воды растением и поднятие еѐ вверх осущ. при помощи 2 основных факторов:

1.Корневое давление (нижний концевой движитель).

2.Присасывающая сила транспирации (верхний концевой двигатель).

Корневое давление

Если надрезать растение невысоко от земли, то из стебля будут вытекать капельки жидкости – это явление наз-ся – плач растения, а выделившаяся жидкость – патокой. Механизм корневого давления

В сосуды ксилемы вода поступает, как и в корневой волосок благодаря осмотическому механизму. Это доказывается тем, что если во внешней среде создать осмот. концентрацию равную конц. раствора в клетке, то воды в клетку поступать не будет. Осмотическими активными в-ми в сосудах ксилемы явл. минеральные в-ва поступившие из вне и метаболиты, поступившие из листьев. Благодаря наличию ионных насосов, эти осмотически активные в-ва перекачѐвываются в ксилему, создавая сосущую силу. Т.о. в рез-те работы ионных насосов в корне и осмотическому поступлению воды в сосуды ксилемы, в них развивается гидростатическое давление – корневое давление. Оно обеспечивает поднятие ксилемного р-ра по сосудам ксилемы к надземным органам. Механизм поднятия воды по растению вследствие корневого давления наз-ся – нижнее концевое давление.

Транспирация

Это чисто физический процесс, кот., в свою очередь является физиологическим явлением. Транспирация (Т.) усложнена внутренним строение листа. В то же время на неѐ влияет возраст растения, физиологическое состояние и др. И сама Т. накладывает большой отпечаток на все стороны жизнедеят-ти зелѐного растения.

Значение транспирации

1.Благодаря еѐ вода и минеральные в-ва передвигаются по растению.

2.Т. оказывает влияние на воздушное дыхание.

3.Предохраняет растение от перегрева.

Степень открытости устьиц – основной механизм транспирации. При откр. устьицах общая поверхность устьичных щелей составляет 1-3% от общей пов-ти листа. Если S устьиц принять за 1%, то испарение должно уменьшиться в 100 раз, но на самом деле оно уменьшается в 2 раза. Здесь имеет место краевая диффузия. У стенок сосуда и у краѐв диффузия идѐт быстрее чем в середине этого сосуда, т.к. диффундирующие частицы быстро рассеиваются. Срединные молекулы сталкиваются и замедляют своѐ движение. Полное закрытие устьиц сокращает транспирацию примерно на 90%.

Механизм передвижения воды по растению

Под давлением атмосферы столб воды может подниматься не более чем на 100 м. Открыл этот механизм практик-лесовод. Этой силой явл. сосущая сила атмосферы, которая пораждается в рез-те очень низкой величины еѐ водного потенциала, который обуславливает непрерывное перемещение молекул воды в стволе дерева от клетки к клетке по градиенту концентрации. Однако нередко скорость испарения воды превышает скорость еѐ поступления, так как и клеточная стенка и эндодерма корня оказывают сопротивление току воды. В сосудах ксилемы присутствие так называемого отрицательного давления, т.е. натяжение. Явление кавитации не происходит, т.к. молекулы воды с силой притягиваются друг к другу (когезия) было открыто Диксоном в 1910 г. В сосудах ксилемы молекулы воды сильно связаны не только друг с другом, но и со стенками сосудов, т.к. они являются гидрофильными (адгезия). Когезия и адгезия являются необходимыми условиями поднятия воды по стеблю на 100 м.