Поглощение и передвижение воды по растению

Вследствие интенсивного расхода воды, особенно в процессе транспирации, растения нуждаются в активном ее поступлении. Для этого существует корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растение из почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой.

С физиологической точки зрения корневая система неоднородна. Далеко не вся поверхность корня участвует в поглощении воды. В каждом корне различают несколько зон, правда, не всегда все зоны выражены одинаково четко. Окончание корня снаружи защищено корневым чехликом, напоминающим округлый колпачок, состоящий из живых тонкостенных продолговатых клеток. Корневой чехлик служит защитой для точки роста. Клетки корневого чехлика слущиваются, что уменьшает трение и способствует проникновению корня в глубь почвы. Под корневым чехликом расположена меристематическая зона. Меристема состоит из многочисленных мелких, усиленно делящихся, плотно упакованных клеток, почти целиком заполненных цитоплазмой. Следующая зона — зона растяжения. Здесь клетки увеличиваются в объеме (растягиваются). Затем следует зона корневых волосков. При дальнейшем увеличении возраста клеток, а также расстояния от кончика корня, корневые волоски исчезают, начинается кутинизация и опробковение клеточных оболочек. Поглощение воды происходит главным образом клетками зоны растяжения и зоны корневых волосков. Некоторое количество воды может поступать и через опробковевшую зону корня. Это главным образом наблюдается у деревьев. В этом случае вода проникает через чечевички.

У высших растений корневая система имеет огромные размеры при малой испаряющей поверхности листьев. У теневыносливых растений корневая система менее развита, чем у светолюбивых. Древесным растениям труднее обеспечить крону водой.

На скорость воды оказывает влияние температура. При снижении температуры поступление воды в корень уменьшается, особенно у теплолюбивых растений. При снижении температуры почвы вязкость протопласта клетки возрастает, что приводит к уменьшению поглощения скорости воды.

На скорость воды оказывает влияние кислорода (снижается метаболизм, поступление ионов и, как следствие, уменьшается поступление воды).

Силу, вызывающую в растении односторонний ток воды с растворенными веществами, не зависящую от процесса транспирации, называют корневым давлением. Наличие корневого давления позволяет говорить о нижнем концевом двигателе водного тока.

Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении, является процесс транспирации, в результате которого возникает градиент водного потенциала.

Так называемый верхний концевой двигатель водного тока в растении — это транспирация листьев. Кроме верхнего концевого двигателя водного тока, в растениях существует нижний концевой двигатель. Это хорошо доказывается на примере таких явлений, как гуттация и плач. Гуттация – выделение растением капельно-жидкой воды на поверхности листьев, когда окружающий растений воздух насыщен водяными парами. Выделение жидкости идет через специальные водные устьица — гидатоды. Таким образом, процесс гуттации является результатом одностороннего тока воды, происходящего в отсутствие транспирации, и, следовательно, вызывается какой-то иной причиной. К такому же выводу можно прийти и при рассмотрении явления плача растений. Если срезать побеги растения и к срезанному концу присоединить стеклянную трубку, то по ней будет подниматься жидкость.

Вода может поступать не только через корневую систему, но и через листья.

Вода и растворённые вещества передвигаются путем диффузии и в виде потока.

Диффузия воды и веществ осуществляется по градиенту концентрации. Движение в виде потока осуществляется по градиенту гидростатического давления.

Восходящий ток осуществляется по сосудам, трахеям, трахеидам.

Для того, чтобы вода передвигалась вверх, необходимо, чтобы испаряющие клетки обладали достаточной величиной сосущей силы, которая в клетках листовой паренхимы 2-4000 кПа. В отсутствие этого условия возникает ток воды в сосудах в обратном направлении. Сосущую силу поддерживает на высоком уровне непрерывная транспирация.

Рассмотрим механизм подъема воды по сосудам. Вода в сосудах находится в виде сплошных водяных столбиков, которые опираются с нижней стороны на живые клетки корня, а с верхней — на живые клетки листа. Скорость движения воды по сосудам невелика.