МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №85
ОРДЖОНИКИДЗЕВСКОГО РАЙОНА ГОРОДСКОГО ОКРУГА ГОРОД УФА
РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Секция: «Окружающий мир»
Тема: Движение воды в растениях
ученица 2 «Б» класса
Научный руководитель : Сафарова Л.М
учитель начальных классов
Уфа -2013
Оглавление
Введение…………………………………………………..с.3
Глава I. Основы поглощения воды……………………..с. 4-6
1.1 Корневая система как орган поглощения воды
1.2 Основные двигатели водного тока
Глава II . Транспирация………………………………….. с.7-9
2.1 Назначение транспирации
Глава III . Адаптация к дефициту воды…………………с.10-11
Заключение……………………………………………….с.12
Список литературы………………………………………с.13
Введение
Если посмотреть на фотографию нашей планеты, полученную из космоса, сразу видно обилие голубого цвета на земном шаре. Это - вода, занимающая три четверти поверхности Земли. Вода - все знают, как она проста. Но за этой кажущейся простотой - свойства самого удивительного и замечательного вещества на Земле.
Данная тема достаточно актуальна , так как за последние десятилетия возросла скорость изменений, относящихся к различным явлениям жизни всего мирового сообщества, в том числе и по отношению к воде.
Цель работы: изучить движение воды в растениях.
Постановка указанной цели определяет круг задач:
Сбор и анализ литературы по данному исследованию;
Провести анализ литературы;
Провести опытно – экспериментальную работу.
Объект исследования : вода
Предмет исследования : движение воды в растениях
Практическая ценность работы состоит в широких возможностях применения основных выводов настоящего исследования на уроках, классных часах, внеклассных мероприятиях.
Глава I. Основы поглощения воды
Живые растительные клетки на 80-90 процентов состоят из воды. Даже клетки сухих семян, в которых приостановлена жизнь, содержат 10 процентов воды. Листья растений постоянно испаряют воду, особенно днем. Это происходит потому, что их поверхность усеяна многочисленными микроскопическими отверстиями - устьицами. Причем на нижней поверхности листа, их значительно больше, чем на верхней. Днем устьица открыты и водяные пары выходят из листа. Ночью же они закрываются, и испарение воды практически прекращается. Но и ночью растение медленно теряет воду. Она уходит, минуя устьица, через тонкую кожицу листа.
Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой обеспечивает прочность тканей и сохранение структуры травянистых растений. Рост клеток идет главным образом за счет накопления воды в определенных ее частях.
Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой.
Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органом поглощения воды является корневая система. Роль этого органа, прежде всего, заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы.
Корневая система как орган поглощения воды
Водную проблему растение решает с помощью хорошо развитой водопроводящей системы, которая начинается в корнях, поглощающих влагу из почвы, продолжается в трубках, подающих ее ко всем частям растения, и заканчивается испарением из листьев в воздух. Кажется, все просто. Однако механизм передвижения воды на самом деле сложен и не до конца еще изучен.
Рост корня, его ветвление продолжается в течение всей жизни растительного организма, то есть практически он не ограничен. Определение размеров корневых систем требует специальных методов. Оказалось, что общая поверхность корней обычно превышает поверхность надземных органов в 104-150 раз. При выращивании одиночного растения ржи было установлено, что общая длинна его корней достигает 600 км при этом на них образуется 15 миллиардов корневых волосков. Эти данные говорят об огромной потенциальной способности к росту корневых систем. Однако эта способность не всегда проявляется. При росте растений с достаточно большой густотой размеры корневых систем заметно уменьшаются.
Корневые волоски проникают в самые мелкие трещины почвы и, обнаружив хоть немного влаги, поглощают ее.
Важное значение для развития корневых систем имеет кислород. Именно недостаток кислорода является причиной плохого развития корневых систем на заболоченных почвах. Растения, приспособленные к росту на плохо продуваемых почвах, имеют в корнях систему межклетников, которые вместе с межклетниками в стеблях и листьях составляют единую вентиляционную систему.
Основные двигатели водного тока
Поглощение воды корневой системой идет благодаря работе двух двигателей водного тока: верхнего двигателя, испарения (транспирации), и нижнего двигателя, или корневого двигателя. Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении, является сила испарения, в результате которой возникает градиент приток водного потенциала. Водный потенциал – это мера энергии, которую использует вода для передвижения. Водный потенциал и сосущая сила одинаковы по значению, но противоположны по знаку. Чем меньше насыщенна водой данная системы, тем меньше ее водный потенциал.
Таким образом, верхний двигатель водного тока в растении – это присасывающая сила листьев, и его работа мало связана с жизнедеятельностью корневой системы. Действительно, опыты показали, что вода может поступать в побеги и через мертвую корневую систему, причем в этом случае поглощение воды даже ускоряется.
Глава II . Транспирация
Транспирация определяется как испарение воды в атмосферу с листьев и стеблей живых растений. Растения впитывают влагу, содержащуюся в почве, через корни, причем эта вода может брать начало глубоко под землей. Так, например, зерновые растения имеют корни длиной до 2.5 метров, а корни некоторых растений пустыни уходят в землю на глубину 20 метров. Вода, которую выкачивают растения из-под земли, доставляет питательные вещества к листьям растений. Эта подкачка регулируется испарением воды через небольшие поры, которые расположены с обратной стороны листьев. Растение испаряет воду, когда влажность окружающего воздуха ниже, чем влажность воздуха в порах; в противном случае растение поглощает водяной пар из воздуха. Транспирация отвечает приблизительно за 10% всей испаряющейся влаги.
Для того чтоб наглядно рассмотреть этот процесс мы провели опыт. Для опыта нам понадобились: белые цветы, пищевые красители, ёмкости для воды, нож, вода.
Согласно плана работы:
Наполнили емкости водой
Всем цветам срезали стебли под углом 45градусов в теплой воде, для большей наглядности эксперимента у одного цветка стебель разрезали на 2 части, не до конца.
Поместили по одному цветку в каждую емкость с красителем, цветок с расщепленным стеблем поместили в 2 емкости с красителями красного и бирюзового цвета.
В течение 24 часов наблюдали за цветами (См. Таблица 1).
Таблица 1
№ п/п
Прошедшее время
Описание наблюдений
1 час
Центр цветка проявил чуть заметную окраску, в основном бирюзовый цвет.
2 часа
Стали проявляться прожилки на других цветах
10 часов
С первого взгляда видно, что цветы приобрели разую окраску (лучше всего проявляется синий и бирюзовый цвет).
18 часов
Хорошо видны прожилки. На кончиках лепестков появляются ярко выраженные пятна.
24 часа
Цветок с расщепленным стеблем окрашен наполовину, бирюзовый цвет видно хорошо, а красный очень плохо
Объяснение опыта:
Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и молодые части корней и по сосудам разносится по всей его надземной части. С передвигающейся водой разносятся по всему растению поглощенные корнем минеральные вещества (в проделанном опыте это видно по окрашенным лепесткам). Цветы, которые мы используем в эксперименте, лишены корней. Тем не менее, растение не теряет возможность поглощать воду. Это возможно благодаря процессу транспирации - испарению воды растением. Основным органом транспирации является лист. В результате потери воды в ходе транспирации в клетках листьев возрастает сосущая сила. Транспирация спасает растение от перегрева. Кроме того, испарение участвует в создании непрерывного тока воды с растворенными минеральными и органическими соединениями из корневой системы к надземным органам растения.
2.1. Назначение транспирации
В обычно протекающих процессах транспирация не является необходимой. Так если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти сознательно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Известно, что большая часть всей поглощенной энергии тратится на транспирацию, которая в определенном объеме полезна растительному организму.
1.Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза. Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.
2.Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.
3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом, чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет процесс передвижения.
Глава III . Адаптация к дефициту воды
Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее, из-за потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их обитания.
Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеснечение наземных организмов зависят, прежде всего, от количества осадков, их распределения по временам года, наличия водоемов, уровня грунтовых вод, запасов почвенной влаги и т.д.
Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации к водному режиму. Высшие наземные растения, ведущие прикрепленный образ жизни, в большей степени, чем животные, зависят от обеспеченности воздуха влагой.
Гигрофиты - растения избыточно увлажненных местообитаний с высокой влажностью воздуха и почвы. Наиболее типичные гигрофиты - травянистые растения влажных тропических лесов и нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (чистотел большой, недотрога обыкновенная, кислица обыкновенная и др.), прибрежные виды (калужница болотная, плакун-трава, рогоз, камыш, тростник), растения сырых и влажных лугов, болот (белокрыльник болотный, сабельник болотный, вахта трехлистная, осоки), некоторые культурные растения.
Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху, оставаясь физиологически активными. Это растения пустынь, сухих степей, саванн, сухих субтропиков, песчаных дюн и сухих, сильно нагреваемых склонов. Структурные и физиологические особенности ксерофитов нацелены на преодоление постоянного или временного недостатка влаги в почве или воздухе. Решение данной проблемы осуществляется тремя способами:
Эффективным добыванием (всасыванием) воды
Экономным ее расходованием
Способностью переносить большие потери воды
К группе ксерофитов относятся - растения с сочными мясистыми листьями или стеблями, содержащими сильно развитую водоносную ткань. Различают листовые суккуленты (агавы, алоэ, молодило, очитки) и стеблевые, у которых листья редуцированы, а надземные части представлены мясистыми стеблями (кактусы, некоторые молочаи и др.).
Корневая система поверхностная, мало - развитая, рассчитана на поглощение воды из верхних слоев почвы, увлажненных редко выпадающими дождями. В засуху корни могут отмирать, но после дождей быстро (за 2-4 дня) отрастают новые.
Мезофиты - занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Они распространены в умеренно влажных зонах с умеренно теплым режимом и достаточно хорошей обеспеченностью минеральным питанием. К мезофитам относятся растения лугов, травянистого покрова лесов, лиственные деревья и кустарники из областей умеренно влажного климата, а также большинство культурных растений и сорняки. Для мезофитов характерна высокая экологическая пластичность, позволяющая им адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды.
Специфичные пути регуляции водообмена позволили растениям занять самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие способов приспособления лежит, таким образом, в основе распространения растений на Земле, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологической адаптации.
Заключение
Из всего выше перечисленного можно вывести общее заключение, что при дефиците влаги растения могут адаптироваться т.е образование корневой системы, которая достигает влажных зон почвы; ограничение расхода воды на транспирацию; запасание воды в тканях растений.
Так как вода является основной составной частью растительных организмов. Вода - это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ.
Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой, обеспечивает прочность тканей, сохранение структуры травянистых растений.
Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой.
Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органом поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы.
Большая детская энциклопедия Том 9 «Растения и животные» [электронный ресурс] – ООО Мастермедиа 2006 г. 1 электронный оптический диск (CD - ROM ).
Вода, поступившая в клетки корня под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации и корневого давления, передвигается до проводящих элементов ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе может перемещаться в радиальном направлении тремя путями: апопластическим, симпластическим, трансмембранным.
При транспорте по апопласту вода передвигается по клеточным стенкам, не проходя через мембраны.
При симпластном транспорте вода проникает в клетку через полупроницаемую мембрану и далее перемещается по протопластам клеток, которые соединены между собой многочисленными плазмодесмами.
При трансмембранном транспорте вода перетекает через клетки и при этом проходит, по крайней мере, две плазматические мембраны.
Передвижение воды по коре корня идет главным образом по апопласту, где она встречает меньшее сопротивление, и лишь частично по симпласту.
Апопластный путь прерывается в эндодерме в связи с наличием поясков Каспари. Вместе с тем в апикальной части суберинизация отсутствует, в связи с этим вода легко проникает через эндодерму. Вместе с тем, в суберинизированных частях корня вода может проходить через пропускные клетки.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, мы имеем дело как бы с осмометром, у которого полупроницаемая мембрана расположена в клетках эндодермы. Вода устремляется через эту мембрану в сторону меньшего (более отрицательного) водного потенциала. Далее вода поступает в сосуды ксилемы. Согласно гипотезе Крафтса, это следствие выброса солей в сосуды ксилемы, благодаря чему там создается повышенная их концентрация, и водный потенциал становится более отрицательным. Предполагается, что в результате активного поступления соли накапливаются в клетках корня. При этом интенсивность дыхания в клетках, окружающих сосуды ксилемы (перицикл), очень низкая, и они не удерживают соли, которые благодаря этому десорбируются в сосуды. Транспорт воды в корне зависит от интенсивности процесса дыхания.
При помещении растений в условия, тормозящие дыхание корней (низкая температура, анаэробиоз или наличие дыхательных ядов), они транспортируют меньше воды. Предполагают, что это должна быть связано с инактивированием аквапоринов. Торможение транспорта воды в корнях в аэробных условиях, возможно, объясняет факт завядания растений в переувлажненной почве. Дальнейшее передвижение воды идет по сосудистой системе корня, стебля и листа. Проводящие элементы ксилемы состоят из сосудов и трахеид. Опыты с кольцеванием показали, что восходящий ток воды по растению движется в основном по ксилеме. В проводящих элементах ксилемы вода встречает незначительное сопротивление, что, естественно, облегчает передвижение воды на большие расстояния. Правда, неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество воды передвигается и вне сосудистой системы. При этом по сравнению с ксилемой сопротивление движению воды других тканей значительно больше. Это приводит к тому, что вне ксилемы движется всего от 1 до 10% общего потока воды.
Из сосудов стебля вода попадает в сосуды листа. Вода движется из стебля через черешок или листовое влагалище в лист. В листовой пластинке водопроводящие сосуды расположены в жилках. Жилки, постепенно разветвляясь, становятся все более мелкими. Чем гуще сеть жилок, тем меньшее сопротивление встречает вода при передвижении к клеткам мезофилла листа. Именно в связи с этим густота жилкования листа считается одним из важнейших признаков ксероморфной структуры - отличительной чертой растений, устойчивых к засухе.
Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту водного потенциала. Передвижение воды от клетки к клетке в листовой паренхиме идет не по симпласту, а в основном по клеточным стенкам, где сопротивление значительно меньше.
По сосудам вода движется благодаря создающемуся в силу транспирации градиенту водного потенциала, градиенту свободной энергии (от системы с большей свободой энергии к системе с меньшей).
При этом получены экспериментальные данные, которые не позволяют рассматривать силу транспирации как единственную, обуславливающую восходящий ток воды по растению. Так, показано, что восходящий ток воды может осуществляться и при отсутствии транспирации. К этому же выводу приводят опыты, показывающие ритмическое секретирование устьичными клетками жидкой воды, а также зависимость передвижения воды от эндогенной энергии, поставляемых процессом дыхания. Это позволяет считать, что движущая сила транспорта воды в растении является суммой двух весьма различных по своей природе составляющих, условно названных метаболической и осмотической
Осмотическая составляющая представлена в корнях сугубо осмотическими явлениями, в стебле и листьях - гидростатической тягой, создаваемой градиентом водного потенциала в системе почва - растение - атмосфера.
Выделение воды вызывает падение тургора и водного потенциала в целом, создавая предпосылку для поглощения следующей порции воды, вновь приводящего к возрастанию водного потенциала вплоть до того, что он из отрицательного становится положительным. После этого происходит новое сокращение. Именно фаза сокращения происходит с участием контрактильных систем и требует затраты энергии. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, вода поглощается и выделяется по градиенту водного потенциала, а не против него, ᴛ.ᴇ. согласно данной схеме, транспорт воды в термодинамическом понимании является пассивным.
Возникающие за счёт ритмической деятельности внутриклеточного сократительного аппарата микроколебания гидростатического давления паренхимных клеток являются механизмом, создающим локальные градиенты водного потенциала на пути водного тока и тем самым регулирующим скорость этого тока. Именно благодаря этому формируется метаболическая составляющая движущей силы транспорта воды в растении, играющая решающую роль в общей системе эндогенной регуляции. Под влиянием ингибиторов контрактильных систем или окислительного фосфорилирования (т. е. при нарушении энергоснабжения) противофазность исчезает, автоколебания затухают и транспорт воды тормозится.
Степень натяжения водных нитей в сосудах зависит от соотношения процессов поглощения и испарения воды. Все это позволяет растительному организму поддерживать единую водную систему и не обязательно восполнять каждую каплю испаряемой воды. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при нормальном водоснабжении создается непрерывность воды в системе почва - растение - атмосфера. В том случае, в случае если в отдельные членики сосудов попадает воздух (эмболия), они выключаются из общего тока проведения воды.
Поступление воды в растение и передвижение её по растению. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Поступление воды в растение и передвижение её по растению." 2017, 2018.
Без воды ни одно растение не смогло бы существовать. Как вода попадает в растение и за счет какой силы проникает в каждую клетку организма?
Наука не стоит на месте, поэтому данные о водном обмене растений постоянно дополняются новыми фактами. Л.Г. Емельянов на основании имеющихся данных разработал ключевой подход к пониманию водного обмена растений.
Он поделил все процессы на 5 этапов:
- Осмотический
- Коллоидно-химический
- Теромодинамический
- Биохимический
- Биофизический
Данный вопрос продолжается активно изучаться, поскольку водный обмен непосредственно связан с водным статусом клеток. Последнее в свою очередь является показателем нормальной жизнедеятельности растения . Некоторые растительные организмы на 95% состоят из воды. В высушенном семени и спорах содержится 10% воды, в этом случае происходит минимальный метаболизм.
Без воды в живой организме не будет протекать ни одной реакции обмена, вода необходима для связи всех частей растения и координации работы организма.
Вода находится во всех частях клетки, в частности, в клеточных стенках и мембранах, составляет большую часть цитоплазмы. Без воды не могли быть существовать коллоиды и молекулы белка. Подвижность цитоплазмы осуществляется за счет большого содержания воды. Также жидкая среда способствует растворению веществ, которые попадают в растение, и разносит их во все части организма.
Вода необходима для следующих процессов:
- Гидролиз
- Дыхание
- Фотосинтез
- Другие окислительно-восстановительные реакции
Именно вода помогает растению адаптироваться к внешней среде, сдерживает негативное воздействие перепадов температуры. Кроме того, без воды травянистые растения не могли бы поддерживать вертикальное положение.
Вода поступает в растение из почвы, ее поглощение осуществляется с помощью корневой системы. Чтобы произошел водный ток, в работу вступают нижний и верхний двигатели.
Энергия, которая тратится на передвижение воды равняется сосущей силе. Чем больше растение поглотило жидкости, тем выше по значению будет водный потенциал. Если воды недостаточно, то клетки живого организма обезвоживаются, водный потенциал уменьшается, а сосущая сила увеличивается. Когда появляется градиент водного потенциала, вода начинает циркулировать по растению. Его возникновению способствует сила верхнего двигателя.
Верхний концевой двигатель работает независимо от корневой системы. Механизм работы нижнего концевого двигателя можно можно увидеть рассмотрев процесс гуттации.
Если лист растения насыщен водой , а влажность воздуха окружающей среды повышена, то испарение происходить не будет. При этом с поверхности будет выделяться жидкость с растворенными в ней веществами, будет происходить процесс гуттации. Такое возможно, если корнями воды поглощается больше, чем успевает испаряться листьями. Гуттацию видел каждый человек, она зачастую происходит ночью или утром, при высокой влажности воздуха.
Гуттация характерна для молодых растений, корневая система которых развивается быстрей, чем надземная часть.
Капли выходят наружу через водяные устьица, чему способствует корневое давление. При гуттации растение теряет минеральные вещества. При этом оно избавляется от лишних солей или кальция.
Второе подобное явление – плач растений. Если к свежему срезу побега приложить стеклянную трубку, по ней будет двигаться жидкость с растворенными минеральными веществами. Происходит это, поскольку от корневой системы вода движется только в одну сторону, такое явление называется корневым давлением.
На первом этапе корневая система поглощает воду из почвы. Водные потенциалы действуют под разными знаками, что приводит к движению воды в определенном направлении. К разности потенциалов приводит транспирация и корневое давление.
В корнях растений есть два пространства, которые не зависят друг от друга. Называются они апопласта и симпласта.
Апопласт – свободное место в корне, которое состоит из сосудов ксилемы, оболочек клеток и межклеточного пространства. Апопласт в свою очередь разделен еще на два пространства, первое располагается до эндодермы, второе после нее и состоит из сосудов ксилемы. Эндодрема выполняет роль барьера, чтобы воды не переходила на пределы своего пространства. Симпласт – протопласты всех клеток объединенные частично проницаемой мембраной.
Вода проходит следующие этапы:
- Полупроницаемая мембрана
- Апопласт, частично сипласт
- Сосуды ксилемы
- Сосудистая система всех частей растений
- Черешки и листовые влагалища
По листу воды двигается по жилкам, они имеют ветвистую систему. Чем больше жилок имеется на листе, тем легче воды двигается по направлению к клеткам мезофилла. в данном случае количество воды в клетке уравновешено. Сосущая сила позволяет передвигаться воде от одной клетки к другой.
Растение погибнет, если ей будет недоставать жидкости и связано это не с тем, что в ней протекают биохимические реакции. Имеет значение физико-химический состав воды, в которой происходят жизненно важные процессы. Жидкость способствует появлению цитоплазматических структур, которые не могут существовать вне этой среды.
Вода образует тургор растений, поддерживает постоянную форму органов, тканей и клеток. Вода является основой внутренней среды растения и других живых организмов.
Больше информации можно узнать из видео.
Вода, поглощенная клетками корня, под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации, а также силе корневого давления, передвигается до проводящих путей ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе передвигается не только по живым клеткам. Еще в 1932 г. немецкий физиолог Мюнх развил представление о существовании в корневой системе двух относительно не зависимых друг от друга объемов, по которым передвигается вода, - апопласта и симпласта. Апопласт – это свободное пространство корня, в которое входят межклетные промежутки, оболочки клеток, а также сосуды ксилемы. Симпласт – это совокупность протопластов всех клеток, отграниченных полупроницаемой мембраной. Благодаря многочисленным плазмодесмам, соединяющим между собой протопласт отдельных клеток, симпласт представляет единую систему. Апопласт, по-видимому, не непрерывен, а разделен на два объема. Первая часть апопласта расположена в коре корня до клеток эндодермы, вторая – по другую сторону клеток эндодермы, и включает в себя сосуды ксилемы. Клетки эндодермы благодаря пояскам Каспари представляют как бы барьер для передвижения воды по свободному пространству (межклетникам и клеточным оболочкам). Для того чтоб попасть в сосуды ксилемы, вода должна пройти через полупроницаемую мембрану и главным образом по апопласту и лишь частично по симпласту. Однако в клетках эндодермы передвижение воды идет, по-видимому, по симпласту. Далее вода поступает в сосуды ксилемы. Затем передвижение воды идет по сосудистой системе корня, стебля и листа.
Из сосудов стебля вода движется через черешок или листовое влагалище в лист. В листовой пластинке водопроводящие сосуды расположены в жилках. Жилки, постепенно разветвляясь, становятся более мелкими. Чем гуще сеть жилок, тем меньшее сопротивление встречает вода при передвижении к клеткам мезофилла листа. Иногда мелких ответвлений жилок листа так много, что они подводят воду почти к каждой клетке. Вся вода в клетке находится в равновесном состоянии. Иначе говоря, в смысле насыщенности водой, имеется равновесие между вакуолью, цитоплазмой и клеточной оболочкой, их водные потенциалы равны. Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту сосущей силы.
Вся вода в растении представляет единую взаимосвязанную систему. Поскольку между молекулами воды имеются силы сцепления (когезия), вода поднимается на высоту значительно большую 10 м. сила сцепления увеличивается, так как молекулы воды обладают большим сродством друг к другу. Силы сцепления обладают и между водой и стенками сосудов.
Степень натяжения водных нитей в сосудах зависит от соотношения процессов поглощения и испарения воды. Все это позволяет растительному организму поддерживать единую водную систему и не обязательно восполнять каждую каплю испаряемой воды.
В том случае, если в отдельные членики сосудов попадает воздух, они, по-видимому, выключается из общего тока проведения воды. Таков путь передвижения воды по растению (рис. 2).
Рис.2. Путь воды в растении.
Скорость перемещения воды по растению в течение суток изменяется. В дневные часы она на много больше. При этом разные виды растений различаются по скорости передвижения воды. Изменение температуры, введение метаболических ингибиторов не влияют на передвижение воды. Вместе с тем этот процесс, как и следовало ожидать, очень сильно зависит от скорости транспирации и от диаметра водопроводящих сосудов. В более широких сосудах вода встречает меньшее сопротивление. Однако надо учитывать, что в более широкие сосуды могут попасть пузырьки воздуха или произойти какие-либо иные нарушения тока воды.
