Читайте также:
|
Водные растения не испытывают недостатка в воде. Растения суши приспособились к наземному образу жизни благодаря приобретению способности создавать внутри своего тела непрерывный восходящий ток воды. Этот ток начинается с поверхности корней, поглощающей воду, пронизывает все растение и заканчивается на поверхности листьев. Причем испарение воды поверхностью листьев должно быть компенсировано поглощением воды корнями. Водообмен у растений складывается из трех этапов: 1) поглощения воды корнями, 2) передвижение ее по сосудам, 3) транспирации, то есть испарение воды листьями.
Практически вся вода и минеральные соли в организм растений поступают через корневую систему из почвы. Следует отметить, что незначительные количества воды могут поглощаться и надземными частями растений.
Почва - многофазное тело, которое состоит из четырех главных компонентов: твердых минеральных частиц, органического вещества (гумуса), почвенного раствора и почвенного воздуха. Минеральные частицы и гумус образуют почвенную структуру, а вода и воздух заполняют полости этой структуры.
Способность почвы удерживать воду зависит от ее состава и свойств. Относительно крупные кристаллы силикатов (песок) связывают воду в значительной степени. Разнообразные глинистые материалы (алюмосиликаты) и гетерогенные гумусные вещества, будучи коллоидами, могут удерживать значительные количества гидратационной воды. Такая вода условно называется связанной. Вода, содержащаяся в капиллярах почвы, может условно считаться свободной. Определенное количество входит в состав минеральных компонентов почвы. Эта вода химически связана и практически недоступна для растений.
Существуют различные термины, применяемые для обозначения доступности почвенной влаги. При поступлении воды в сухую почву она вначале впитывается очень быстро. Затем скорость просачивания воды уменьшается. Когда скорость нисходящего движения воды окажется резко сниженной, влажность почвы достигает уровня, называемого полевой влагоемкостью. Если понятие "полевая влагоемкость" используется для характеристики максимального запаса почвенной влаги, которая може быть использована для роста растений, то понятие " влажность устойчивого завядания" является показателем минимального запаса почвенной влаги. Это такая влажность почвы, при которой растения остаются увядшими до тех пор, пока в почву не поступит влага. Влажность почвы, при которой наступает завядание различных растений, варьирует незначительно. Влажность устойчивого завядания представляет собой нижнюю границу влажности почвы, при которой возможен рост растений.
Под доступной для растений почвенной влагой понимается то количество воды, которое накапливается в почве от уровня влажности устойчивого завядания до полевой влагоемкости. В среднем легкодоступная для растений влага удерживается в почве силой до 0,5 МПа, среднедоступная - до 1,0 - 1,2 МПа, а труднодоступная - до 2,5 - 3,0 МПа. Определение доступной почвенной влаги имеет важное практическое значение для выяснения сельскохозяйственной ценности почв, так как известно, что в умеренной зоне за вегетационный период растения испаряют воды больше, чем ее выпадает в виде атмосферных осадков. При этом они используют ту доступную воду, которая накопилась с весны. Вода в почве передвигается благодаря разности водных потенциалов между различными частями системы (от более высокого к более низкому потенциалу). По мере иссушения почвы скорость движения воды в ней значительно замедляется.
Воду и минеральные вещества из почвы поглощает корневая система. Для выполнения свой функции корень должен прежде всего обладать способностью ориентироваться в пространстве, реагировать на градиенты жизненно необходимых факторов, продвигаться в соответствии с этим в почвенном слое и создавать максимальную поверхность для контакта с почвой.
При прорастании семян корень первоначально ориентируется в гравитационном поле, направляя свой рост к центру Земли, то есть проявляя положительный геотропизм. Чувствительность к направлению действия силы тяжести находится в корневом чехлике, об этом свидетельствуют опыты Ч. Дарвина и Н. Г. Холодного. Действие гравитационного поля принимается статолитами (амилопластами). Это оказывает влияние на транспорт АБК из кончика корня в зону растяжения. Увеличение содержания АБК в зоне растяжения тормозит рост и приводит к целесообразным ростовым изгибам. Избыток ИУК, которая поступает из надземной части растения, также тормозит удлинение клеток в зоне растяжения, но способствует образованию боковых и придаточных корней.
Растущий дистальный конец корня очень чувствителен к механическим давлениям. Поэтому корень проникает лишь в рыхлые участки почвы. При сильном механическом сопротивлении рост корня в длину тормозится и в зоне растяжения появляется утолщение (из-за образования стрессового этилена). Это способствует расширению пор в почве и дальнейшему росту корня. Продвижению корня в почве благоприятствует корневой чехлик. Клетки корневого чехлика постоянно выделяют слизистые вещества полисахаридной природы, кроме того, клетки чехлика легко отделяются и разрушаются. Все это способствует продвижению корня в почве и защищает его от повреждений.
При недостатке воды в почве корень начинает реагировать не на гравитацию, а на градиент влаги в почве. Об этом свидетельствуют опыты Сакса, проведенные в прошлом веке. При недостатке воды в почве резко увеличивается поверхность поглощающей зоны за счет интенсивного роста корневых волосков. Механизм этого явления еще не изучен.
Таким образом, корни растений удлиняются, чтобы достичь новых участков почвы, и развивают большую поверхность соприкосновения с частицами почвенного поглощающего комплекса благодаря ветвлению, образованию все новых и новых поглощающих зон корней и корневых волосков.
Зона наиболее интенсивного поглощения воды находится в зоне развития корневых волосков. Основная функция корневых волосков заключается в увеличении всасывающей поверхности корня. Например, было подсчитано, что суммарная площадь корней и корневых волосков у 4-х месячного растения ржи составила 631 м2 и они размещались в 0,05 м3 почвы. Общая поверхность все корневой системы в 130 раз превышала поверхность надземных частей того же самого растения.
Способность корневых волосков поглощать воду доказана экспериментально. Показано, что эпидермальные клетки, лишенные волосков, поглощают воды с такой же силой, как и клетки несущие волоски.
Выше зоны корневых волосков скорость всасывания воды снижается из-за опробковения клеток. Если начинается вторичный рост корня, то поглощение воды снижается еще сильнее. Однако и через опробковевшие участки корней вода частично транспортируется. У растений, обладающих микоризой, последняя также выполняет функцию дополнительной поглощающей поверхности, особенно в более старых частях корня.
От поверхности корня чере клетки коры, эндодерму и перицикла вода должна дойти до сосудов ксилемы. Через клетки коры возможны два пути транспорта воды и минеральных веществ. Это через цитоплазму по плазмодесмам (симпластный транспорт) и по клеточным стенкам (апопластный транспорт). Вода поступает в цитоплазму клеток ризодермы и паренхимных клеток коры по законам осмоса.
Более быстрый радиальный транспорт воды осуществляется через корень по апопласту, так как сопротивление клеточных стенок для воды значительно ниже, чем у цитоплазмы. Однако на уровне эндодермы этот тип транспорта становится невозможным из-за непроницаемых для воды поясков Каспари. Поэтому здесь происходит смена быстрого апопластного транспорта на медленный симпластный. Установлено, что непроницаемость клеточных стенок эндодермы для воды не является абсолютной.
Внутри проводящего цилиндра движение воды от эндодермы до сосудов ксилемы встречает небольшое сопротивление и, возможно, осуществляется по клеточным стенкам.
Контрольные вопросы
1. Охарактеризовать плнятие осмос.
2. Кто из ученых впервые изгоьлвил осмометр? Принцип его работы.
3. Кто из ученых предложил более совершенную конструкцию осмометра?
4. Объясните понятие потенциальное осмотическое давление.
5. Кто из ученых установил, что осмотические законы соответствуют газовым законам Бойля – Мариота?
6. Написать формулу с помощью которой можна определить потенциальное давление клеток. Пояснить условные обозначения в формуле.
7. Что такое химический потенциал данного вещества?
8. Что такое водный потенциал, осмотический потенциал и сосущая сила клетки?
9. Охарактеризовать явление плазмолиза и деплазмолиза.
10. Описать явление циторриза.
11. В каких растений наблюдается высокое осмотическое давление?
12. Из каких этапов складывается водообмен у растений?
13. Из каких главных компонентов состоит почва?
14. От чего зависит способность почвы удерживать воду?
15. Какая вода называется связанной. Свободной?
16. Что такоеполевая влагоемкость и влажность устойчивого завядания?
17. Дать объяснение, что понимается под доступной для растений почвенной влагой?
18. С какой силой удерживается в почве легкодоступная вода для растений, среднедоступная и труднодоступная?
19. За счет какого механизма вода в почве передвигается от одних частичек почвы к другим?
20. В каком участке корня идет интенсивное поглощение воды из почвы?
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 234 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |