Вода - основний хімічний компонент рослини, що становить близько 90% його маси і більше. Крім того, на кожну утримувану в рослині молекулу входять в нього і виходять з нього воду в значних обсягах. Поглинання води відбувається осмотичним шляхом, рухається вода в основному по ксилемі, а залишає рослина переважно через продихи, в процесі випаровування (транспірації).
Здатність води дифундувати характеризується водним потенціалом г | е. Водний потенціал служить мірою енергії молекул води і виражається в тих же одиницях, що і тиск; вода рухається завжди в напрямку від більш високого потенціалу до більш низького. Розчини мають осмотичним потенціалом, це той компонент водного потенціалу, який визначається присутністю молекул розчиненої речовини і який знижує енергію молекул води. Оскільки г | з чистої води дорівнює нулю і зі збільшенням вмісту розчиненого речовини г | з стає все більш негативним, вода рухається від менш концентрованого розчину до більш 'концентрованого, якщо мембрана перешкоджає дифузії розчиненої речовини в зворотному напрямку.
У клітці вакуоль осмотически Насмоктувати воду, збільшується в об'ємі і притискає клітинне вміст до клітинної стінки (тургорное тиск, або г | д). Коли засунений клітинної стінки на клітинне вміст досить велике для того, щоб врівноважити осмотический потенціал клітинного соку, вода в клітку не надходить, тому що в цих умовах водний потенціал клітини і водний потенціал поза клітиною рівні.
По стовбурах високих дерев вода піднімається завдяки тому, що в ксилемі виникає натяг (негативний тиск), що породжується транспирацией листя. В силу зчеплення між молекулами стовп води в ксилемі безперервний. При інтенсивної транспірації натяг води в стовбурах дерев можна виміряти. Підтверджують уявлення про такий механізм також і досліди з чисто фізичними моделями.
Водні потенціали в відокремлених пагонах вимірюють за допомогою бомби для вимірювання негативного тиску, врівноважуючи внутрішнє натяг втечі тиском, прикладеним ззовні. Тиск, достатній для того, щоб вичавити крапельки соку ІЕ ксилеми, вважається рівним за величиною (але протилежним за знаком) внутрішньому натягу. При певних умовах в ксилемі виникає позитивний тиск, породжене осмотическими силами, пов'язаними з діяльністю коренів (кореневе тиск). Якщо кореневий тиск досить велике, то може спостерігатися гутація - виділення крапельок води через гідатоди. Витікання соку у цукрового клена обумовлено виникненням позитивного тиску в самому стовбурі дерева.
Рослини адаптуються до існування в умовах водного дефіциту. Цій меті служать різноманітні структурні і хімічні пристосування: скорочення листкової поверхні, обмеження числа продихів і особливе їх будова, що забезпечує більш надійний захист від осушення, товстий шар кутикули, сильна опушенность листя і, нарешті, висока концентрація солей в вакуолярном соку. Рослини можна відбирати на пристосованість до водного дефіциту, можна виводити відповідні сорти і можна вести загартовування, яке зробить їх засухоустойчівимі-
6.1. Вкажіть, якими шляхами недолік води може впливати на ріст пагонів. Що уражається в кожному випадку? Який ефект зберігається, навіть якщо рослина отримає згодом досить води? Чому?
6.2. Як поєднує рослина необхідність зберігати воду з іншими своїми потребами?
6.3. Що обумовлює поглинання води корінням: а) при інтенсивній транспірації? б) при слабкій транспірації? Який найбільш ймовірний шлях пересування води з грунту в ксилему? Чи залежить поглинання води корінням в двох зазначених вище випадках від якої-небудь структурної особливості кореня? Поясніть свою відповідь.
6.4. Фермери рідко удобрюють посіви під час посухи, оскільки вони на досвіді переконалися в тому, що це може принести шкоду. Поясніть, чому це так.
6.5. Засуха і засоленість ґрунту в якійсь мірі схоже впливають на поглинання води рослиною. Вкажіть, чим це пояснюється.
6.6. У рослини, коріння якого занурені в чисту воду, при додаванні до неї солі може спостерігатися тимчасове завядание, однак через кілька годин його тургесцентность, ймовірно, відновиться. Поясніть це явище.
6.7. Іноді, щоб визначити інтенсивність транспірації, на поверхню аркуша поміщають папір, просочену розчином хлористого кобальту. У висушеному стані такий папір має блакитний колір, а у вологому - рожевий. За швидкістю порозовения паперу судять про інтенсивність транспірації. Які помилки цього методу?
6.8. Чому а) вітер підсилює транспірацію? б) опушенность листя зменшує їх нагрівання на сонячному світлі?
6.9. Простежте шлях молекули води від краплі дощу, що впала на грунт, до водяної пари, що надходить у повітря з транспірірующей листа рослини в рослинному співтоваристві. Опишіть відповідні процеси і вкажіть, які фізичні сили управляють ними на кожній стадії.
6.10.Некоторие бактерії викликають в'янення заражених рослин в умовах, при яких здорові рослини залишаються тургесцентнимі. Які можливі механізми такого впливу?
6.11.Об'ясніте, чому вода піднімається до вершин високих дерев, тоді як механічним всмоктуючим насосом її можна підняти не більше ніж на 10 м. Які умови необхідні для такого підйому?
6.12.Растеніе втрачає воду внаслідок дуже негативного водного потенціалу атмосфери. Як би ви пояснили це твердження: а) чисто описово, н ебіологу? б) виходячи з поняття вільної енергії? Якщо потрібно, скористайтеся схемами. Яким чином низький водний потенціал атмосфери обумовлює поглинання води з ґрунту?
6.13.Как можна виміряти швидкість пересування води в стволі дерева, не порушуючи його цілісності?
6.14.Что запобігає розриву водних стовпів в ксилемі? Чому вважається, що розрив все ж може відбуватися?
6.16.Откриваніе устьиц пояснюють тим, що: а) поглинається калій, б) в результаті цього виникає необхідна осмотическая сила і в) всередині замикаючих клітин цієї осмотической силою породжується тиск, яке і призводить до відкривання продихів. Опишіть експериментальні методи, які дозволили б перевірити ці три твердження.
6.17.Вичісліте i |) M, tyn і * | зд для клітин в тонкому зрізі рослинної тканини. При цьому виходите з того, що тканина, занурена в 0,55 м розчинсахарози, не змінює своєї ваги, а в 0,7 м розчині сахарози 50% клітин плазмолізнровани. Які помилки цього методу?
6.18.Допустім, що осмотичний потенціал клітинного соку дорівнює 20 бар. Якими повинні бути при цьому значення водного потенціалу і потенціалу тиску клітини: а) при починається Плазмоліз і б) при повному тургоре, якщо ми приймемо, що осмотичний потенціал у міру розведення клітинного соку не змінюється? Скористайтеся позначеннями, наведеними в п. 6.17.
Show paged