НАДХОДЖЕННЯ І ПЕРЕСУВАННЯ ВОДИ У РОСЛИН

В будь якому рослинному організмі знаходиться від 80 до 90% води. Клітини рослин мають значно більше води, ніж клітини тварин. Цьому сприяє наявність клітинної стінки, а також спеціальних компартментів для води у клітині у вигляді вакуолей. Вакуоля містить воду з розчиненими в ній органічними і мінеральними речовинами. Кислий чи солодкий смак плодів залежить від вмісту цукрів і органічних кислот у вакуолях їхніх клітин. Так як більша частина води міститься у вакуолях, далеко не вся вода в рослинних клітинах перебуває у протоплазмі. Під час росту і розвитку рослин, протоплазма їх клітин поступово втрачає воду, а при старінні зни­жується також здатність її колоїдів до набухання. Особливо незначну кількість води має дозріле насіння, де її вміст коливається від 3 до 15%. Сухе насіння може лежати роками і життя в ньо­му немов замерло, проте варто дати їм воду, як в них розпочинається активний обмін речовин,

Після виходу рослин на сушу, вони виробили ряд пристосувань, які дозволяють зберігати насиченість клітин водою. Такі рослини, як лишайники, зберегли здатність поглинати воду всією своєю поверхнею, а при її нестачі впадають в анабіоз. Більшість наземних рослин в ос­новному одержують воду із ґрунту через кореневу систему, однак деяку її кількість можуть по­глинати і із атмосфери.

Є рослини для яких атмосферна волога є основним джерелом постачання. До таких відно­сять перш за все епіфіти, які живуть на поверхні інших рослин, проте не е паразитами. Вони мають повітряні корені, в яких є багатошарова тканина із порожнистих клітин з тонкими стінка­ми. Це дозволяє їм поглинати як пароподібну вологу, так і воду опадів, подібно до губки. У ба­гатьох епіфітів є різні пристосування для збирання дощової води, в певних умовах здатність використовувати вологу атмосфери проявляється у листках всіх рослин.

Механізм векторного руху води за градієнтом водного потенціалу від клітини до клітини вивчено ще недостатньо. Є дані, які свідчать, що клітини рослин полярні по відношенню до проникності. Крім того, різниця в проникності мембран, інтенсивності та направленості метаболічних процесів в різних ділянках тієї самої кліти­ни зумовлює векторний рух води. Плазмалема, цитоплазма і тонопласт виступають як єдине ціле, тобто вони діють як одна напівпроникна мембрана.

Є дані про наявність в мембранних структурах рослинних міозиноподібних білків, з якими пов'язано функціонування пор мембран, Скоротлива активність цих білків може становити не лише основу регуляції радіуса пор, а і фактів самого виникнення їх на поверхні мембран. По­ри або канали мембран, мабуть, не слід розглядати як "порожнисті" структури, де молекули можуть рухатись без перешкоди. Навпаки, дифундуючі молекули води зустрічаються із пе­ремінною протидією, яку вони можуть подолати в разі, якщо ці молекули мають певний запас кінетичної енергії, потрібної для розривання зв'язків. Після проникнення на певну відстань за рахунок розриву зв'язків, простір, що виникає, заповнює інша молекула, Таким чином, пори в мембранах ніби виникають на короткий період і знову закриваються. Коли кінетична енергія во­ди нижча енергії зв'язків у порах, молекула не може дифундувати і пора вважається закритою.

Переважна маса води надходить в рослину через кореневу систему із ґрунту. Розподіл ко­реневої системи в певних горизонтах ґрунту часто обумовлений розподілом води в ґрунті. Грунт складається із трьох фаз: твердої (мінеральні частинки, гумус), газоподібної (ґрунтове повітря) та рідкої (ґрунтовий розчин).

Водний режим ґрунтів залежить від всіх явищ, які обумовлюють надходження вологи в грунт, її пересування по профільних горизонтах, утримання її в них та втрати (випаровування) води. З фізіологічної точки зору виділяють наступні форми ґрунтової вологи, що відрізняються за ступенем доступності їх рослині:

— гравітаційна вода, яка заповнює великі проміжки між частинками грунту і добре доступ­на для рослин;

— капілярна вода, яка заповнює капілярні пори грунту і утримується в них силами поверх­невого натягу і також добре доступна рослинам;

— плівкова вода, що оточує колоїдні частинки грунту. Така вода із периферійних шарів гідратаційних оболонок може поглинатися клітинами кореня. Разом з тим, чим ближче до ко­лоїдних частинок знаходяться молекули води, тим з більшою силою вони утримуються і, як пра­вило, менш доступна для рослин;

— гігроскопічна вода, яка адсорбується сухим грунтом, якщо його помістити в атмосферу з 95% відносною вологістю повітря. Ця форма води повністю недоступна для рослин.

Недоступна вода становить так званий мертвий запас, величина якого залежить від фізико-хімічних особливостей грунту, його структури. Л. Брігс та Г. Шанц запропонували називати мертвий запас коефіцієнтом в'янення рослин. Це межа вологості грунту, при якій проявляються незворотні ознаки в'янення рослин, їх тургор не відновлюється, припиняється приріст і формуван­ня врожаю.

Рідка фаза грунту — ґрунтовий розчин, активно впливає на водний режим рослин. Концен­трація цього розчину обумовлює його водний потенціал. Вода ґрунтового розчину утримується з різною силою: легкодоступна — 0,5 МПа, середньодоступна — 1,0-1,2 МПа та важкодоступна — 2,5-3,0 МПа. Вона пересувається в грунті завдяки різниці водних потенціалів між різними ча­стинами системи ґрунтового розчину.

При повній польовій вологоємності грунту (вологість, при якій всі пори грунту заповнені водою) водний потенціал грунту близький до нуля, тому вода легко добувається коренем. Коли ж потенціал ґрунтової води нижчий, ніж потенціал води в клітині кореня, рослина в'яне.

Вся вода в рослині являє собою єдину взаємозв'язану систему і безпосередньо контактує з водою грунту та парами води в оточуючій рослину атмосфері.

Вода завжди надходить в напрямі більш від'ємного водного потенціалу, тобто від тієї системи, де її енергія більша, туди, де її енергія менша. Слід пам'ятати, що визначальним при пересуванні води є градієнт водного потенціалу.

Різниця осмотичних тисків ґрунтового розчину та вакуолярного соку клітин кореня визна­чає напрямок потоку води із грунту в рослину.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: