Том 2 (1109824), страница 48
Текст из файла (страница 48)
У растений более 90'79 воды, поглощенной корнями, поступает в атмосферу в виде водяного пара (табл. 27-1). По определению этот Таблица 27-1. Потеря воды в риультате транспирации одним ристением за вегетационный период" п:р;,з.г..р ь иьин «нр ьм,тмм ви»с»р,.н тык, 1919 процесс, называемый транспирацией, представляет собой потерю водяного пара любой частью растения, хотя самые главные органы траиспирации — листья. Почему же растения теряют так много воды в процессе транспирацин? На этот вопрос можно ответить, рассмотрев фотосинтез — основной процесс, происходящий в листьях, которьгй обеспечивает питательными веществами все растение. Энергия, необходимая для фотосинтеза, поступает от Солнца.
Поэтому для максимального фотосинтеза растение должно развернуть и подставить солнечному свету максимальную поверхность. Но для фотосинтеза необходим не только свет — хлоропластам нужна и двуокись углерода. В большинстве случаев двуокись углерода легкодоступна рас- А Плотностькорневых волосков Растение 217 520 2500 (л. 27, движение лм>ь> в ре»тл»»(пи>»ь»» ве>»>ее»е и ры>»виях тению из окружающего воздуха, но попасть в клетку (посредством диффузии) она может только в растворенном состоянии, поскольку плазматическая мембрана почти непроницаема для газообразной формы двуокиси углерода.
Поэтому углекислый газ должен войти в контакт с влажной поверхностью клетки. Но как только >и>да поступает на поверхность листа, начинается испарение. Растения выработали целый ряд специальных приспособлений для ограничения испарения, но все они уменьшают приток двуокиси углерода. Другими словами, поглощение углекислоты для фотосинтеза и потеря воды в процессе транснирацнн представляя>т собой неразрешимое противоречие в жизни зеленого растения. Корневая система служит для закрепления растения в почве и, самос главное. для удовлетворения огромных потребностей листьев в воде.
Почти вся вода, которую растение забирает из почвы, проходит через самые молодые части корня. Поглощение воды происходит прямо через эпидерму корня. Корневые волоски, расположенные на несколько миллиметров выше кончика корня, создают гигантскую пошющающую поверхность (рис. 27-2; табл. 27-2). Из корневых волосков вода поступает через кору, эндодерму (самый внутренний слой коровых клеток) и перицикл к первичной ксиламе.
Попав в проводящие элементы кснлемы, вода поднимается по корню н стеблю в листья. Вода и растворенныс вещества перемещаются в растениях по апоппастному (через клеточные оболочки), симпластному (от протопласга к протопласту через плазмодесмы) или смешанному путям. Основной путь воды через эпидерму и кору корня -- апопластный (рис. 27-3) Однако в эндодерме вода должна пройти через плазматические мембраны и протопласты плотно упакованных эндодермальных клеток, потому что на их радиальных и поперечных стенках расположены водонепроницаемые пояски Каспари (см.
гл. 21). Эндодерма, таким образом, создает осмотический барьер между корой корня и его центральным цилиндром. В периоды сильной транспирапии вода, окружающая корневые волоски, может расходоваться так быстро, что почва иссушается и вода начинает поступать к корневым волоскам через мелкие почвенные поры с некоторого расстояния. В целом корни «находять воду по мере роста. хотя в сухой почве онн расти не будут.
В нормальных условиях корни яблони, например, вырастают в среднем на 3 — 9 мм в дань, корни степных трав могут вырасти более чем на 13 мм в день, а корни кукурузы — в среднем на 52 — 63 мм в день. Такой быстрый рост может иметь впечатляющий результат; четырехмесячное растение ржи (5еса(е сегеа(е) имеет около 10 000 км корней и много миллиардов корневых волосков. Гвблилв 27-2. Число корневых волосков на квадратный синтинетр поверхности корня у растений трех видов' Сосивлвданлвя (Р(пи»гаейа! Белля акация (Иод(п(а рееидо-освою) Рожь (Яеса(е сеееа(е! пм л»->, > е. г»»е»»»»>» 5 пи» уь>»»е л>, ть м»»тл» с»о >Ам ч»»п !»59 Транспирационный ток помимо обеспечения побега водой снабжает его еще и неорганическими ионами (рис.
27-4). После того как ионы поглощаются наружными клеткал>и корня, оии переносятся через кору и секретируются в ксилему. В процессе транспирацни ионы быстро разносятся по растению. Рис. 27-2. А Первичный корень при- ростка редьки (дирйапи» еа>(ии), на»»о- торви видны корневые волоски. Б. Кор- невые волоски, окр>вкенные почвенными частички>», удермиваюиьими воду К авл Элементы кснлемм Кснлема Флоэмз В С5 С4 33 см Вощеная бумага Надрезанный стебель (кснлема н флоэма разделены) 4ЗК, млн во флозме ха к, м»птг в кснлеме 164 Рзхд. Ъ(1. Бвглвнгедт я грэясвврт вещзсп» у ри тзявй Рис. 27чд Основные пути перемещения воды (чернил линах) и неоргвническш ионов (цветник зикия1 из почвы через эпидерму и нору в ксилемные, или проводлщие воду, элемеюиы корня.
Вода движепюя в основном по впопхисту, по»си не достигнет эндодермы, где опоплостное движение перекрывается пинскими Квспири. Пояски Коспври звстлвллют воду нв пути к ксилеме пересечь плязмитические мембраны и протоплвсты эндодермольньи «леток, Пройдя сквозь плззмвтическую мембрвну нл внутренней поверхности эндодермы, вода может сновл пойти по апов.»ватному пути до полостей элементов ксихемы. Неоргонические ионы активно поглощзютсл зпидерхюльными клетками и зятем перемещоются по симлласту черт кору в пиренхимные клетки, из которых они перекичившотся в элементы ксиземы Рис. 27-4. Родиолктивный козий (4'К), добавленный к почвенний воде, покизы- виет, что восходящий ток воды и неор- ганических ионов иден» по «сихеме.
Мехсду «силемой и флоэмой была вствв- лм»л вощенвя бумаги для предотвроще- нил ллтерлзького перемещенил изото- пл. Относи»пельные количеопвл радио- икпшвкого калия, обнаруженные в кл- ждом сегменте с»лебла, приведены в таблице Корневое давление и гуттацил Когда транспирация очень слаба или отсутствует вообще, например ночью, корневые клетки сщс могут перекачивать ионы в ксилсму. Поскольку проводящая ткань корня окружена эндодсрмой, ионы нс могут выйти из ксилемы.
В Выше надреза СВ 53 47 Св ' ' 11»6. х '»!';,:!,'Влю(,„.' С5 'бйьч, Нюцпнзннзя С4 . 'В,7'::::";:.";-':::йИ4».' ° часть Св ' 'бгд» С1»"л» 30 .. Ниже надреза СН 34 53 результате шздный потенциал (ам, гл, 4) ксилемы становится более отрипдтсдъным и по закону осмоса нада устремляется в ксиламу через окружающие клетки. Таким образом создается положительное давление, называемое корневым давлением, которое заставляет воду и растворенные ионы подниматься вверх по ксилсмс (рис. 27-5). ! <..<7.
"<заметь: ы хм и < е«и Л<т ыг <л весь ь !те«< ан» 27-5. Демонстрация корневого дав- е срезаннол< основании рос<пения. ощение воды корнями вызывает м ртути в трубке. Данный мепюд стрирует давление в 3 — 5 бар Похожие на росу капельки воды на концах травинок демонстрируют ранним утром работу корневого давления (рис. 27-б).
Эти капельки — нс роса, которая конденсируется из водяного пара, находящегося в воздухе; они появляются на листьях в процессе гутпщции (от лат, р<па — капля). Капли выделяются не через устьица, а через гидатоды — специальные отверстия на концах и краях листьев (рис. 27-7). При гуттации вода буквально выжимается из листьев корневым давлением. Корневое давление наименее эффективно днем (когда передвижение воды по растению наиболее интенсивно) н никогда не бывает достаточным для подъема воды к вершине высокого дерева.
Более того„у многих растений, к которым относятся хвойные, например у сосны, корневос давление вообще не развивается. Таким образом, его, повидимому, можно рассматривать как побочный эффект механизма закачивания ионов в ксилему и как дополнительный способ передвижения воды в побеге при особых условиях. Пассивное похлоп(ение воды В периоды интенсивной транспирации ионы, аккумулированные в ксилеме корня„выносятся в транспирационном токе и осмотическое движение через эндодерму уменьшается.
Корни при этом превращаются в пассивную поглощающую поверхность, через которую вода увлекается объемным потоком, образующимся в транспирирующих побегах. Некоторые исследователи считают, что практически все поглон<ение воды корнями транспирирующего растения происходит таким пассивным способом. Вода поступает в растение через корни н выделяется в больших количествах через листья. Каким образом вода перемещается по растению, часто преодолевая большие расстояния Рис.
27-б. Гупипация Капельки воды ни концах листьев ячменя (Но»бент ги)баге) тоже свидетельствуют о наличии корневого давления. Эти капельки не конденсируютсл из водяного пара окружаюи<его воздуха. Они вы»<икаются из лиса<а через специальные отверста»вЂ” гидатоды, нихидящиеся на концах ли- стьев Рис.
27-7. Продольный срез через гид- шподу лиона бах<)тба!!пби)ша. Гид- атода состоит из терминальных тра- »вид окончания провидящего пучки, тонкистею<ой парекгимы (зпитемы) с многочисленными межклетниками и зпидермальных пор. 7рахеиды прямо контактируют с зпитемой. Эпидер- мальные поры обычно предсгпивляют о<бой устьица, лишенные способноспш открывшпгся и зикрьюатьск , зо ь о 20 ч й в ю М О о 6 ч Полдень 1З ч Полночь Испарение Тргнспнрацял Вода дз ~«а Рпт. ЪИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
