Механизмы корневого давления.

В сосуды ксилемы вода поступает, как и на первых этапах поглощения, благодаря осмотическому механизму. Существование таких механизмов в транспорте воды доказывается тем, что если во внешней среде создать осмотическую концентрацию, равную внутриклеточной, то вода в клетки поступать не будет; если осмотическая концентрация в среде выше, вода выходит из клеток, если ниже – идет ее поглощение. Осмотически активными веществами в сосудах и их клеточных стенках служат минеральные вещества и метаболиты, выделяемые активными ионными насосами, функционирующими в плазмалемме паренхимных клеток, окружающих сосуды. Накопление этих осмотически активных веществ в сосудах создает сосущую силу, способствующую осмотическому транспорту воды в ксилему.

Сосущая сила сосудов может оказаться выше, чем у окружающих их живых клеток, не только из-за повышающейся концентрали ксилемного сока, но также из-за отсутствия противодавления со сгороны клеточных стенок, которые в сосудах лигнифицированы и, следовательно, не эластичны.

Таким образом, в результате активной работы ионных насосов в корне и осмотическому (пассивному) поступлению воды в сосуды ксилемы в сосудах развивается гидростатическое давление получившее название корневого давления. Оно обеспечивает поднятие ксилемного раствора по сосудам ксилемы из корня в надземные части.

Механизм передвижения воды по растению в следствие развивающегося корневого давления называется нижним концевым двигателем.

Плач и гуттация – примеры работы нижнего концевого двигателя.

Гуттация (от лат. gutta — капля), выделение листьями растений капельножидкой воды. Происходит, когда корнями поглощается воды больше, чем испаряется листьями. Гуттация наблюдается большей частью ночью, рано утром или при помещении растений во влажную атмосферу; часто отмечается у молодых проростков, например злаков, развитие корневой системы у которых обгоняет развитие испаряющей поверхности листьев. Капельки воды выделяются через водяные устьица (гидатоды) под воздействием корневого давления, с силой нагнетающего воду в стебли и листья. Гуттация — физиологический процесс, связанный с жизнедеятельностью растения: если проростки пшеницы поместить под колпак, внутри которого находятся пары хлороформа, то гуттация прекращается.

Под названием «плача растений» известно выделение водянистого сока из древесины растений при поранении их, например, при просверливании отверстий в стволе или при отрезании ветвей или целого стебля. В последнем случае сок выделяется из оставшегося в почве пенька.

Явление это было замечено еще в древнем мире, но более обстоятельно изучено Гельзом (1748). Первые физиологи видели в "плаче" растений процесс, аналогичный кровоизлиянию у животных, но ближайшее знакомство с жизнью растений показало, что "плач" находится в связи с током почвенной воды, поднимающимся по древесине, и представляет, таким образом, вполне своеобразное явление, присущее лишь растениям.

Особенно энергично плач происходит весною, до распускания почек. В это время с пробуждением жизни в растении начинается поднятие воды, а между тем, при отсутствии листьев испарение ее еще очень слабо. Растение наполнено водою, и если в это время просверлить в стволе березы или клена, отверстие, то из него в изобилии будет выделяться водянистый сок — пасока.

По химическому составу пасока представляет водный раствор различных органических (плодовый или тростниковый сахар, белки, органические кислоты) и минеральных веществ. Особенно много сахара в пасоке сахарного клена и северно-американских агав.

Если же удалить всю облиственную (испаряющую) часть растения, срезав его под корень, то пенек сначала всасывает воду, но через некоторое время, если почва достаточно влажна, начинает выделять ее. Это так называемый, летний плач, который иногда удается наблюдать и на целых растениях из отверстия в стволе. Летняя пасока не содержит органических веществ и представляет чистый раствор почвенных минеральных солей.

Формы воды в почве.

Вода может находиться в почве в разных состояниях и в зависимости от этого имеет неодинаковое значение для питания растений. Различают следующие главные формы воды в почве.

Гравитационная вода занимает в почве крупные поры (некапиллярные), передвигается сверху вниз под собственной тяжестью. Это самая доступная для растений вода. Однако если она заполняет все поры, то наступает переувлажнение почвы. На песчаных почвах гравитационная вода легко уходит вглубь, в зону, недоступную для корней.

Капиллярная вода занимает капилляры почвы. По ним она продвигается от более влажного слоя к более сухому. По мере испарения воды с поверхности почвы такой восходящий ток ее может иссушить почвы. Капиллярная вода вполне доступна растениям.

Гигроскопическая вода находится в почве в виде молекул в поглощенном состоянии, удерживается поверхностью почвенных частиц, почти недоступна растениям, передвигается между частицами почвы в форме пара.

Названные формы воды не являются постоянными. Вода может из одной категории переходить в другую. При переувлажнении почвы все промежутки между ее частицами заняты водой. При подсыхании почвы расходуется в первую очередь свободная (некапиллярная) вода, а затем капиллярная. Если запасы капиллярной и некапиллярной воды исчерпаны, то растения уже почти не могут получать ее из почвы через корневую систему, так как в почве остается только вода, малодоступная растениям. Степень увлажнения почвы, при которой растения начинают завядать, от недостатка влаги, называется влажностью завядания.

Количество воды, которую почва прочно удерживает, а растения не могут использовать, составляет мертвый запас воды, обычно равный полуторной максимальной гигроскопичности.

Воду, которая содержится в почве сверх влажности завядания (некоторые считают сверх мертвого запаса), т.е. больше двойной максимальной гигроскопичности, называют продуктивной (или доступной) влагой. Процент продуктивной влаги в почве равен приблизительно влажности почвы, выраженной в процентах, за вычетом двойной максимальной гигроскопичности.

В почву вода попадает прежде всего с осадками, а также из атмосферы в виде водяных паров. Наибольшее количество воды, которое может удержать (вместить) почва при заполнении всех пор, называется общей, или полной влагоемкостью (ПВ), Она зависит от механического состава почвы, содержания в ней перегноя и от общей пористости. Например, глинистые почвы отличаются высокой влагоемкостью (60—80 г воды на 100 г почвы), а песчаные – низкой (15—25 г). Особенно велика она в торфяных почвах. При полном насыщении торфа масса ее в несколько раз превышает массу воздушно-сухого торфа. Наиболее благоприятный для растений водный режим создается в минеральных почвах при насыщении их водой на 60—80% полной влагоемкости.

Способность почвы пропускать через себя воду носит название водопроницаемости. При плохой водопроницаемости вода осадков стекает по поверхности почвы. В то же время при очень высокой водопроницаемости, какой, например, обладают песчаные почвы, осадки очень быстро проникают через почву и не используются растениями. Наиболее благоприятны условия для водопроницаемости в структурных почвах.

В некоторых климатических условиях, вода может содержаться в почве в достаточном количестве, но растение физиологически не может ее получить, например, из-за низкой температуры почвы, которая отмечается в районах вечной мерзлоты. Такая почва называется физиологически сухой.

К физиологически сухим можно так же отнести почвы с высоким засолением, на которых могут расти только растения, выработавшие специальные приспособления для преодоления высокого осмотического давления почвенного раствора.

Date: 2016-07-05; view: 3746; Нарушение авторских прав