Водний баланс рослин

Для свого нормального існування клітини і рослинний організм в цілому повинні мати визначену кількість води. Але це легко здійснюється для водяних рослин. Для рослин суші ця задача ускладнюється тим, що вода в рослинному організмі безперервно втрачається в процесі випаровування. Випаровування води рослиною досягає великих розмірів. Наприклад: одна рослина кукурудзи випаровує за вегетаційний період до 180 кг води, а 1 га лісу в Південній Америці випаровує за добу 75 тисяч кг води. Велика втрата води пов’язана з тим, що більшість рослин має значну листову поверхню, які знаходяться в атмосфері, яка не насичена парами води. Разом з тим розвиток великої поверхні листків необхідний і виник в процесі еволюції для забезпечення нормального живлення вуглекислим газом, який є в повітрі в дуже малій концентрації (0,03%). В своїй відомій книжці «Борьба растений с засухой» К.А. Тимирязєв вказав, що протиріччя між необхідністю уловлювати вуглекислий газ і скорочувати випаровування води оставило відбиток на будові всього рослинного організму.

Для того, щоб компенсувати втрати води при випаровуванні рослина повинна безперервно поглинати велику кількість води. Два процеси, які безперервно ідуть в рослині – поглинання та випаровування води – називають водним балансом рослин. Для нормального розвитку рослини потрібно щоб в рослині був водний баланс без великого дефіциту. Для цього в рослині в процесі еволюції виникли пристосування до поглинання води: колосально розвинута коренева система, до руху води – спеціалізірована провідна система, до скорочення випаровування води – система покривних тканин і система продихів, які закриваються.

Надходження, пересування та витрати води організмом складають водний баланс рослин. Водний баланс у рослин може складатися по різному. Теоретично мо­же бути три випадки: 1) коли надходження води перевищує ЇЇ витрати; 2) коли її надходження дорівнює витратам; 3) коли витрати води більші, ніж її надходження. В різний період доби і протягом вегетації співвідношення між надходженням та витратами води часто не збігається, в результаті в тканинах рослин виникає водний дефіцит. Він розпочинається з моменту некомпенсованої витрати води рослиною, коли поглинання її кореневою системою відстає від інтен­сивності транспірації. В формуванні водного дефіциту більш істотне значення має розподіл во­ди між різними гідрофільними компонентами клітини, а не її загальний вміст, причому в умо­вах дефіциту спостерігається перерозподіл води між органами. Водний дефіцит має істотний вплив на ряд фізіологічних процесів (фотосинтез, дихання, окислювально-відновну рівновагу в клітині, ферментативний каталіз тощо), що знижує в цілому продуктивність рослин. Теорія вод­ного режиму рослин служить основою для зрошувального землеробства.

Водний дефицит

Дослідження показали, що в обідні години вміст води в листках на 25%-28% менше порівняно з ранковим часом. Збільшення водного дефіциту супроводжується зростанням сисної сили листків. Тому в обідні години сисна сила найбільша. Полуденний водний дефіцит являє собою нормальне явище і особливої небезпечності для рослинного організму не являє. Значному збільшенню водного дефіциту при достатній кількості води в грунті перешкоджає скорочення транспірації в нічні години. В нормальних умовах водопостачання перед сходом сонця збільшується, або відновлюється за ніч. Але за певних умов водний дефіцит зростає, водопостачання не вспіває відновлюватися за ніч. В ранкові часи листки рослин вже відчувають недостачу води, з’являється залишковий водний дефіцит. В наступні дні, якщо постачання водою рослинного організму не покращиться, недостача води буде все більшою. В деяких випадках може спостерігатися зав’ядання рослин і зникає тургор. Перші фази зав’ядання схожі з першими фазами плазмолізу, так як в силу зменшення вмісту води об’єм клітин зменшується. Але в подальшому ці процеси протікають по різному: при плазмолізі проходить відставання протопласту від клітинної оболонки, а при зав’яданні протопласт скорочується і тягне за собою оболонку. На оболонці утворюються складки, вона втрачає первинну форму, що викликає втрату прямостоячого положення тканин і органів в цілому, тобто зникає тургор. Зав’ядання не означає, що рослина загинула, якщо вчасно полити, то відновлюється тургор, життя рослинного організму продовжується, правда з невеликими пошкодженнями.