Транспорт воды, минеральных солей и ассимилятов по растению. Транспирация

Май 2014
Транспорт воды, минеральных солей и ассимилятов по растению. Транспирация Автор: © ООО «Селекционно-семеноводческая фирма «Манул»
Почти вся вода, поглощаемая растением, поступает в него через корневые волоски (выросты эпидермальных клеток кончиков корней) под действием осмотических сил, а также за счет активных механизмов, протекающих с затратами энергии дыхания. Пройдя в радиальном направлении через апопласт (совокупность клеточных стенок и межклетников) или симпласт (совокупность протопластов клеток, соединенных цитоплазматическими мостиками – плазмодесмами) и эндодерму, вода поступает в ксилемные проводящие пучки (состоящие из сосудов и трахеид), расположенные по всей длине корня и стебля. Далее по сосудам черешков вода в жидкой фазе поступает в листья. В листьях ксилемные и флоэмные жилки образуют такую густую сеть, что любая клетка оказывается очень близко от поступающей воды. Из ксилемы вода диффундирует в стенки клеток мезофилла (основной ткани) листа. Из межклетников листа через устьица молекулы воды выходят в атмосферу (транспирация). У огурца, мезофитного растения, устьиц много – 300-650 шт. на 1 мм2 на нижней поверхности листа, и 200-350 шт. на 1 мм 2 на верхней поверхности листа.
При участии воды происходят все жизненные процессы. В процессе фотосинтеза из диоксида углерода и воды образуются органические вещества и высвобождается молекулярный кислород. Вода в растениях находится в свободном и связанном состоянии. В процессе транспирации расходуется прежде всего свободная вода.
Из почвы растворенные в воде вещества растения поглощают избирательно (активный транспорт ионов). Минеральные вещества в виде ионов вместе с водой также поглощаются растением через корневые волоски и другие эпидермальные клетки кончика корня и далее по апопласту и симпласту поступают в ксилемные сосуды. В симпласте происходит метаболизация поступаемых элементов – включение их в процессы обмена веществ.
По ксилеме ионный поток направляется в растущие органы растений и включается в процессы метаболизма.
Продукты фотосинтеза из листьев в различные органы растения проходят по другой транспортной сосудистой системе, называемой флоэмой, состоящей из ситовидных трубок и клеток-спутниц. В отличие от мертвых клеток ксилемных сосудов ситовидные клетки являются живыми.
Ксилема и флоэма – две зоны единых проводящих пучков растений. Система проводящих пучков пронизывает все органы растения снизу доверху и представляет собой сложно сплетенную сеть внутри растения, т.к. пучки образуют между собой массу перемычек. Проводящая система стебля огурца представлена девятью открытыми биколлатеральными пучками, расположенными в два круга.
Значение транспирации для растения
Транспирация – испарение воды надземными частями растений. У огурца транспирация происходит через устьица листьев. Биологическое значение транспирации:
- обеспечение работы верхнего концевого двигателя тока воды, благодаря которому происходит поступление в растение питательных веществ;
- поддержание и регулирование насыщенности клеток водой, создавая таким образом оптимальные условия для процессов жизнедеятельности;
- терморегуляция растения.
В солнечные дни температура листа может быть на 10°С выше температуры воздуха. Из-за такой разности температур транспирация усиливается. Усиливается она также и в результате турбулентности воздуха (движение воздуха в теплице, когда форточки открыты). В таких условиях вода из растения может испаряться быстрее, чем корневая система может ее подавать. В растении возникает водный дефицит. (У растений выработаны защитные механизмы экономного расходования воды: так, в жаркие полуденные часы происходит снижение транспирации за счет закрывания устьиц и возрастания водоудерживающей способности тканей). Когда потеря воды листьями в течение определенного времени превышает ее поступление через корни, растения начинают привядать. Первыми начинают привядать нижние листья. Ближе к вечеру транспирация ослабевает, и за счет поглощения воды корнями водный баланс растений восстанавливается. Клетки растений восстанавливают свой тургор – признаки увядания исчезают. В жаркий период такое дневное обратимое увядание может происходить каждый день, даже несмотря на то, что в почве содержится оптимальное количество воды. Такое явление можно наблюдать на тяжелых плотных тепличных грунтах в период интенсивного плодообразования, или при сильном перегреве воздуха в теплице. Если наступает пасмурная погода, признаки увядания исчезают.
Первые признаки увядания – симптом того, что сильно нарушена агротехника, или растения заражены патогенами, поражающими корни, прикорневую часть стебля, или вызывающими закупоривание ксилемных сосудов.
В случае ослабленного роста корней или их поражения и отмирания под действием внезапного сильного стресса или патогенов интенсивность ежедневного увядания листьев будет усиливаться, т.к. надземная часть (в начале угнетения корней) еще продолжает расти, а деятельность корневой системы ослаблена. В дальнейшем и рост стеблей и листьев приостанавливается, урожайность резко снижается. Через некоторое время может произойти необратимое полное увядание – растение погибает.