Сімдікте судыҢ алмасуы

Өсімдіктің өсу және даму процестерінде судың атқаратын ролі орасан зор. Су — өсімдіктің негізгі қоректік заты. Ол өсімдіктің химиялық құрамына кіріп, өсімдіктегі физиологиялық және биохимиялық процестердің қарқынды өтуіне әсер етеді. Өсімдік организмінде органикалық заттардың мол жиналуы да суға байланысты. Өсімдіктегі суды К. А. Тимирязев екі категорияға бөлген болатын. Бірінші категорияға жататын суды қосылыстағы су, ал екіншіге жататын суды бос су деп атады. Бұл сулар өсімдіктер организмінде өтетін күрделі физиологиялық процестерге қатынасады. Бос суда қант пен белок, май және минералды элементтер жылдам еріп, зат алмасу процесін тездетеді. Бірақ бос су өсімдіктердің организмінде ұзақ уақыт сақталмайды. Ол лезде буға айналып, ұшып кетеді. Осының нәтижесінде өсімдіктер суға мұқтаж болады да, өсімдіктің өнімділігі төмендейді. Ал қосылыстағы су өсімдік организмінде негізгі физиологиялық процестердід қарқынды өтуіне әсер етіп, өсімдіктің өнімділігін жоғарылатады. Әдетте өсімдік организмінде бос су мол болып, қосылыстары судың мөлшері аз болады.

Өсімдіктегі судың алмасуын төрт категорияға бөледі: 1) өсімдікке судың келуі; 2) өсімдікте судың қозғалуы; 3) өсімдіктен судың бу және сұйық күйінде бөлінуі; 4) өсімдіктің суды сіңіруі.

Өсімдіктегі су өте қозғалғыш келеді. Ол тамырдан сабаққа көтеріліп, одан буға айналып ұшып кетіп отырады. Өсімдік топырақтан 1000 г су сіңіретін болса, оньң 990 г буға айналады да, тек қана 10 г су өсімдік организміне сіңіріледі. Сіңірілген 10 г судың 1—2 г химиялық жолмен, ал қалған 8—9 г осмостық жолмен өсімдік организмімен байланысады.

Өсімдіктің әртүрлі мүшесіндегі су мөлшері түрліше болады. Вакуольде су мөлшері — 80—90%. Жас өсімдіктің организмінде, әсіресе цитоплазмада су көп болады. Олардың клеткаларында вакуоль болмайды. Өсімдіктегі суда әртүрлі органикалық және бейорганикалық заттар ериді, соның нәтижесінде олардың дәмі де өзгереді. Кейбір өсімдіктің шырыны ащы, ал кейбіреулерінің дәмі тәтті болып келеді. Өсімдіктердің шырынының ащы және тәтті болуы ондағы қантқа, алкалоидтарға, органикалық қышқылдарға, басқадай органикалық заттарға және ми-неральды элементтерге байланысты.

Өсімдіктің организміндегі судың мөлшері олардың өсетін ортасына және вегетациялық кезеңіне байланысты. Сыртқы ортаға және вегетациялық кезеңнің езгеруіне қарай, өсімдіктегі судың көлемі үнемі өзгеріп отырады.

Өсімдіктің суды сіңіруі. Өсімдік суды тамыры арқылы топырақтаи сіңіреді. Судың тамырға сіңірілуі өте күрделі құбылыс. Топырақтағы су топырақ түйірлерімен мығым байланысьга тұрады. Сонымен қатар топырақтағы су таза емес, онда бірнеше тұздар ерітінді түрінде кездеседі. Олардың концентрациясы топырақтағы суда жоғары болады. Егер топырақтағы еріген тұз концентрациясы тамыр, клеткалар шырынының концентрациясынан жоғары болса, онда тамыр топырақтағы суды өзіне сіңіре алмайды. Сондықтан тамыр клеткалары шырынының концентрациясы әр уақытта да топырақтағы су концентрациясынан жоғары болады да тамыр топырақтағы суды өзіне тез сіңіреді. Топырақ-тағы су ең алдымен тамыр клеткаларына келеді, содан кейін біртіндеп өсімдік сабағындағы түтікшелерге жетіп, түтікшелер арқылы жапыраққа көтеріледі. Судың тамыр арқылы сабаққа келіп, жапыраққа көтерілуін тәжірибе жасап, көруге де болады.

Өсімдік сабағын тамырға таяу женен кесіп алса, біраз уақыттан кейін тамырдан су шығады. Бұл кұбылыс өсімдіктің «жылауы» деп аталады. Ал тамырдан шыққан суды жас шырыны немесе «пасока» дейді. Өсімдіктердің тамыр қысымын да тәжірибе арқылы анықтауға болады, ол тамыр түрлеріне байланысты. Мысалы, шөптесін өсімдіктер тамырла-рының қысымы 2—3 ағаштікі 10—15 атмосфераға жетеді. Өсімдіктің «пасокасына» химиялық анализ жасайтын болсақ, онда қант, белок және минералды элементтердің бар екенін білеміз. Өсімдіктер «пасокасында» қант жазғытұрым көп болады да, жазда азайып кетеді. Жазғытұрым қайыңның зақымданған жерінен шырын көп, ағатыны белгілі. Осы шырыннан алып, оның дәмін керсек, өте тәтті екенін байқаймыз. Қайың жапырақ жарғаннан кейін, тамыр шырынында қант азаятындықтан, шырын тәттілігінен айырылып дәмі өзгереді. Тамырдан сумен бірге көп-теген минералды элементтер жапыраққа көтеріледі. Жаз айындағы пасоканын, химиялық құрамына анализ жасайтын болсақ, мына заттардың бар екенін байқаймыз:

Өсімдіктердің «жылауы» осмос қысымы әсерінен екені белгілі. Өсімдік физиологиясын зерттеген ғалым Д. А. Сабинин көптеген жылдар бойы есімдіктердегі осмос қысымын анықтаған болатын. Ол осмос қысымы сыртқы ортаға тығыз байланысты екенін дәлелдеп шықты. Д. А. Сабинин вегетациялық ыдыста өсірілген өсімдікті мұзға салғанда судың топырақтан тамырға келуі нашар болуынан одан су буланбағанын байқады. Бұдан соң ғалым өсімдікті тұз концентрациясы жоғары ерітіндісі бар ыдысқа салды. Сол себептен өсімдіктер топырақтағы суды сіңіре алмай, қайта өсімдіктегі судың топыраққа ауысуы байқалды. Осы тәжірибенің қорытындысына қарап, Д.А. САбинин осмос қысымының ерітінді концентрациясына байланыстығын анықтады.

ТРАНСПИРАЦИЯ

Өсімдіктің суды буландыруын транспирация деп атайды. Өсімдіктен судың — булануы олардың өсіп-даму процесінде өте үлкен роль атқарады. Сондықтан да өсімдіктің тіршілік ету кезенінде жапырақтарынан өте көп су буланады.

Транспирация — физиологиялық құбылыс. Бірақ транспирация физикалық заңдылық негізінде Дальтон формуласымен анықталады.

Дальтон формуласы булануды өте жуық мөлшерде ғана сипаттайды. Шын мәнісінде судың өсімдік жапырақтарынан булануы өте күрделі жүреді.

Қозғалыссыз ауадағы судың булану процесі Дальтон заңына бағынады. Ауа табиғатта үнемі қозғалыста болады, сондықтан жел соғады. Су булану үшін буланатын бет пішіні, ауа қозғалысы және басқа жағдайлар маңызды роль атқарады. Оларды білу үшін мынадай тәжірибе жасауға болады. Қатырма қағаздан ауданы мен салмағын бірдей етіп, екі бөлік кесіп алынады. Онын, біреуінін, пішіні есімдік жапырағына ұқсас болуы керек. Сонда біріншісінін, суды көп буландырып, екіншісінің аз буландырғаны байқалады. Бұл тәжірибе судың булануы өсімдік жа-пырақтарынын, пішініне байланысты екенін дәлелдейді.

Өсімдік жапырақтары көлемді болып келсе, олар суды мол буландырады. Сондықтан өсімдіктін қандай жерде (сулы және сусыз) өсетінін жапырағының көлеміне қарап ажыратуға болады. Тіпті жапырақтардын, көлеміне қарап, топырақтағы су қорын да анықтай аламыз,

Транспирация жапырақтардын, орналасу тәртібімен де реттеліп отырады. Әдетте өсімдіктің үстіңгі жағында орналасқан жапырақтар, астыңғы жағына орналасқан жапырақтарға қарағанда, суды мол буландырады. Бұл жалпы заңдылыққа бағынатын құбылыс.

Дальтон формуласында булану мен суды буландыратын заттың бет көлемі біріне-бірі тура пропорционал деп тұжырымдалады.

Мұндай тең пропорция транспирация процесінде кездеспейді. Мысалы, картоп жапырақтарыньщ көлемі он есе өскен кезде, транспирация не бары екі немесе үш есе ғана жоғарылайды.

А. М. Алпатьевтың зерттеулері (1959), өсімдіктен судың буланып шығатын мөлшерін өлшеп, анықтау керек екенін көрсетті және оны мынадай формуламен анықтауға болатынын дәлелдеді.

Өсімдіктегі транспирацияның маңызы. Өсімдік күн сәулесінің энергиясын сіңіргеннен кейін қатты қызады. Олар ұзақ уақыт қызатын болса, онда клеткалардағы белоктар коагуляцияға ұшырайды да, өсімдік тіршілігінен айрылады. Олардың қызып кетпеуіне транспирация өте үлкен әсер етеді. Өсімдік суды бұландыру нәтижесінде салқындайды. Ылғалды ауада транспирация нашар жүреді. Жылыжайда және оранжерияларда ғана ауа өте ылғалды болады. Табиғи ауаның ылғалдылығы әдетте біркелкі өтеді. Құрғақшылық жылы ауа ылғалдылығы кемитіндіктен транспирация қарқынды етеді. Жаз айларында температурасын қалыпты ұстау үшін жылыжайлардың сыртын ақ бояумен сырлайды.

Транспирация көмірқышқыл газымен тығыз байланысты, көмірқышқыл газы устьицелерден алмасады. Транспирация өсімдіктін, вегетациялық кезеңдерімен де тығыз байланысты. Ауа ылғалдылығы қалыпты болған жағдайда өсімдіктің зат алмасу процесі қарқынды өтеді.

Тамырдың минералды элементтерді сініріп және олардың өсімдік сабақтарына қарай қозғалуы да транспирацияға байланысты.

Транспирацияны анықтау әдістері. Транспирация екі әдіспен анықталады, олар: мөлшерлік және сапалық әдіс. Сапалық әдіспен транспирацияны анықтау үшін ең алдымен сүзгі қағазын алып, оны 30 проценттік хлорлы кобальт ерітіндісіне аламыз. Қағаз қызғылт түске боялады. Хлорлы кобальт ерітіндісі сіңген қағазды плита үстінде кептіреміз. Кепкеннен кейін қағаздың қызғылт түсі көк түске өзгереді. Міне осы қағазды құрғақ ыдысқа салып қойыпсақтаймыз. Транспирацияны анықтау үшін оны алып, есімдіктің жапырағына жапсыратын болсақ, қағаздың көк түсі қызғылт түске айналады. Неғұрлым көк түс қызғылт түске тез айналса, солғұрлым транспирация қарқынды өтетінін көрсетеді, яғни өсімдік суды көп буландыратынын аңғартады.