Функции корня растений поглощение воды

Корень [растения]

Таким образом, корни выполня­ют три важнейших функции:

  • по­глощение воды с минеральными ве­ществами из почвы и проведение ее в стебель и листья;
  • закрепление рас­тения в почве;
  • запасание питатель­ных веществ.

Типы корней (виды)

Главный корень

У растений выделяют главный ко­рень, который толще и длиннее других корней. Главный корень развивается из корешка зародыша се­мени и растет вертикально вниз (рис. 97), углубляется в поч­ву и ветвится.

Боковой корень

На главном корне образуются боковые корни (рис. 98).

Придаточный корень

Корни могут отрастать от стебля или листьев. Их называ­ют придаточными (рис. 99).

Корневая система

Совокупность всех корней растения составляет корневую систему (рис. 100). Различают стержневую и мочковатую корневые системы.

Стержневая корневая система

Стержневая корневая система имеет хо­рошо выраженный главный корень. Такая корневая система характерна для капусты, люцерны, одуванчика, петрушки, полыни, редьки и других растений.

Длина главного корня различна: у капусты он проникает в почву на глубину до 1,5 м, у люцерны — до 10 м, а у верблюжьей колючки, обитающей в пустыне, он достигает 30 м.

У многих растений, для которых характерна стержневая корневая система, образуются и придаточные корни. Укоре­нение усов земляники, веток ивы, тополя, черенков комнат­ных растений происходит при помощи придаточных корней.

Мочковатая корневая система

Мочковатая корневая система образована придаточ­ными корнями, которые отходят от нижней части стебля (см. рис. 99, 100). Главный корень при этом или совсем не развивается, или развивается слабо. Система придаточных корней характерна для овса, пшеницы, ржи. ячменя и других растений.

Строение корня

Рост корня

Клеткам кор­ней для нормального функционирования нужна энергия. Из листьев в клетки корня по клеткам луба поступает питатель­ное вещество — углевод глюкоза. В клетках корня она посте­пенно превращается в углекислый газ и воду. При этом вы­свобождается энергия. Этот процесс идет с участием кислоро­да, поэтому для нормального роста корня в почве его должно быть достаточно.

Чтобы улучшить снабжение клеток корней кислородом, почву необходимо регулярно рыхлить. В природных усло­виях эту работу выполняют почвенные животные — дожде­вые черви, роющие насекомые. В рыхлой, хороню увлаж­ненной и прогретой почве корни растут быстро, обильно ветвятся и образуют мощную корневую систему. При засу­хе, низкой температуре и недостатке кислорода рост корней замедляется.

Источник



Корневая система как орган поглощения воды

Наземные растения, в основном, поглощают воду из почвы. Однако некоторое количество воды может попадать в листья из воздуха. Есть даже растения, для которых атмосфера является главным источником влаги. Это эпифиты, живущие на поверхности других растений, но не являющиеся паразитами. Они обладают воздушными корнями с полыми тонкостенными клетками и впитывают парообразную влагу и воду осадков подобно губке. У некоторых эпифитов дождевая вода собирается листьями и затем всасывается с помощью листовых волосков.

Корневая система является органом поглощения воды из почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной структурой. Подсчитано, что общая поверхность корневой системы может превышать поверхность надземных органов примерно в 150 раз. Рост корня и его ветвление продолжаются в течение всей жизни растения.

Поглощение воды и питательных веществ осуществляется корневыми волосками ризодермы. Ризодерма — это однослойная ткань, покрывающая корень снаружи. У одних видов растений каждая клетка ризодермы формирует корневой волосок, у других она состоит из двух типов клеток: трихобластов, образующих корневые волоски, а атрихобластов, не способных к образованию волосков.

Из ризодермы вода попадает в клетки коры. У травянистых растений кора корня обычно представляет собой несколько слоев живых паренхимных клеток. Между клетками имеются крупные межклетники, обеспечивающие аэрацию корня. Через клетки коры возможны два пути транспорта воды и растворов минеральных солей: по симпласту и апопласту. Более быстрый транспорт воды происходит по апопласту, так как в цитоплазме вода отвлекается на нужды клетки.

Затем вода попадает в клетки эндодермы. Эндодерма — это внутренний слой клеток коры, граничащий с центральным цилиндром. Их клеточные стенки водонепроницаемы из-за отложения суберина и лигнина (пояски Каспари). Поэтому вода и соли проходят через клетки эндодермы по симпласту и транспорт воды в эндодерме замедляется. Это необходимо, так как диаметр стели (центрального цилиндра), куда попадает вода из эндодермы, меньше всасывающей поверхности корня.

Центральный цилиндр корня содержит перицикл и две системы проводящих элементов: ксилему и флоэму. Клетки перицикла представляют собой одно- или многослойную обкладку проводящих сосудов. Его клетки регулируют транспорт веществ как из наружных слоев в ксилему, так и из флоэмы в кору. Кроме того, клетки перицикла выполняют функцию образовательной ткани, способной продуцировать боковые корни. Паренхимные клетки перицикла активно транспортируют ионы в проводящие элементы ксилемы. Контакт осуществляется через поры во вторичных клеточных стенках сосудов и клеток. Между ними нет плазмодесм. Затем вода и растворенные вещества диффундируют в полость сосуда через первичную клеточную стенку. Для некоторых паренхимных клеток сосудистого пучка характерны выросты — лабиринты стенок, выстланные плазмалеммой, что значительно увеличивает ее площадь. Эти клетки активно участвуют в транспорте веществ в сосуды и обратно и называются передаточными или переходными. Они могут граничить одновременно с сосудами ксилемы и ситовидными трубками флоэмы. По сосудам флоэмы транспортируются органические вещества из надземной части растения в корни.

Вода пассивно диффундирует в сосуды ксилемы благодаря осмотическому механизму. Осмотически активными веществами в сосудах являются минеральные ионы и метаболиты, выделяемые насосами плазмалеммы паренхимных клеток, окружающих сосуды. Сосущая сила сосудов выше, чем у окружающих клеток из-за повышающейся концентрации ксилемного сока и отсутствия значительного противодавления со стороны малоэластичных клеточных стенок. В результате поступления воды в сосудах ксилемы развивается гидростатическое давление, получившее название корневого давления. Оно участвует в поднятии ксилемного раствора по сосудам ксилемы из корня в надземную часть растения. Поднятие воды по растению вследствие развивающегося корневого давления называют нижним концевым двигателем.

Примером работы нижнего концевого двигателя служат плач растений. Весной у кустарников и деревьев с еще нераспустившимися листьями можно наблюдать интенсивный ксилемный ток снизу вверх через надрезы ствола и веток. У травянистых растений при отрезании стебля из пенька выделяется ксилемный сок, называемый пасокой.

Поступление воды через корневую систему сокращается с понижением температуры. Это происходит по следующим причинам: 1) повышается вязкость воды и поэтому снижается ее подвижность, 2) уменьшается проницаемость протоплазмы для воды, 3) тормозится рост корней, 4) уменьшается скорость метаболических процессов. Поступление воды снижается при ухудшении аэрации почвы. Это можно наблюдать, когда после сильного дождя почва залита водой, но при ярком солнце из-за сильного испарения растения завядают. Большое значение имеет концентрация почвенного раствора. Вода поступает в корень только тогда, когда водный потенциал корня меньше водного потенциала почвы. Если почвенный раствор имеет более отрицательный потенциал, вода не будет поступать в корень, а выходить из него.

Дата добавления: 2018-05-09 ; просмотров: 1479 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Функции корня растений поглощение воды

Поглощение воды и растворенных в ней питательных веществ является одной из наиболее важных и сложных функций корня.

Корни могут усваивать только жидкую воду, которая присутствует в почве в различных формах: гравитационную, капиллярную, пленочную и гигроскопическую, парообразную.

Вода удерживается в почве с различной силой. Водоудерживающая способность почвы зависит от наличия в ней коллоидных и осмотически активных веществ. Для того чтобы преодолеть водоудерживающие силы почвы, корни развивают в ней сосущую силу, которая должна превышать осмотическое давление почвенного раствора. Наиболее корнедоступной формой почвенной влаги является гравитационная и капиллярная вода. Труднодоступна для растений пленочная вода. Гигроскопическая вода удерживается почвой с силой 101 300 кПа (1000 атм), для растений она практически недоступна.

Различают пассивное и активное поглощение воды корнем. При пассивном поглощении силы, обеспечивающие поступление воды в ткани корня, формируются за счет дефицита воды в тканях растения и наличия ее в свободном состоянии в окружающей почвенной среде. В этом случае корни выполняют пассивную роль передачи воды из почвы в обезвоженные ткани растения. Механизм пассивного поглощения воды объясняется транспирацией надземных частей растений в основном листьями и хвоей. При этом капилляры сосудисто-волокнистых пучков ксилемы обеспечивают большую прочность на разрыв заключенных в них нитей воды. В результате транспирации в листьях и хвое создается дефицит диффузионного давления, что приводит к снижению давления воды в тканях ксилемы. Это снижение давления по законам единой гидростатической системы передается до самых тонких окончаний корней. Сила, поднимающая нити воды в ксилеме, бывает настолько велика, что в период наибольшей интенсивности транспирации, обычно приуроченной к летнему полдню, может наблюдаться уменьшение диаметра ствола до такой степени, что это свободно фиксируется более или менее точными измерительными приборами.

При относительно достаточном наличии воды в почве пассивное поглощение может осуществляться и через старые корни, причем в довольно больших количествах.

При активном поглощении воды силы, обеспечивающие этот процесс, формируются и развиваются в самом корне и проявляются в виде активной сосущей силы. Сосущая сила обеспечивает подачу воды в ткани корня не только при влажности почвы, превышающей влажность тканей растения, но даже тогда, когда степень увлажненности корня выше, чем относительная влажность почвы.

Наличие активного поглощения воды корнями подтверждается явлением корневого давления. Корневым давлением называется сила, которая поднимает воду вверх по сосудам. В результате корневого давления из живых пней или повреждений на стволе дерева может обильно выделяться пасока. Это явление широко используется при добыче сока березы, клена. Существенное влияние при этом имеют наличие и состояние воды в почве. При избытке увлажненности жизнедеятельность корней угнетается в результате недостатка кислорода, что вызывает снижение всасывающей активности корней. При слишком малом количестве почвенной влаги, сосущей силы корней может быть недостаточно для того, чтобы преодолеть силы сцепления, удерживающие воду около почвенных частиц. Сосущая сила корней с уменьшением насыщенности почвы водой от полевой влагоемкости до влажности увядания увеличивается от 0,1 до 15 атм (соответственно 10,1 и 1519,5 кПа).

Фактором, уменьшающим интенсивность поглощения воды корнями, является высокая концентрация солей в почвенном растворе. Сильная задержка в росте растений в результате недостатка влаги проявляется, когда осмотическое давление почвенного раствора достигает уровня 2—3 атм (до 303,9 кПа). При этом даже если влажность почвы соответствует полевой влагоемкости, всасывание воды корнями может почти полностью прекратиться. Особенно отрицательно влияет наличие токсичных для молодых корней солей хлоридов и сульфатов.

Непосредственное влияние на интенсивность поглощения воды корнями имеет температура почвы. Низкие температуры значительно ее снижают. При этом на корни древесных пород — выходцев из северных широт отрицательное влияние низких температур проявляется несколько слабее.

Высокие температуры почвы также непосредственно снижают интенсивность всасывающей поверхности корней. Отрицательное влияние высоких температур почвы обычно проявляется через иссушение почвы, а также обусловленное этим повышение концентраций солей в почвенном растворе.

Для большинства растений оптимальной температурой, которой соответствуют наивысшие показатели корневого давления, является температура в пределах 15—30 °С. Снижение температуры до 12°С значительно снижает корневое давление, а повышение более 30 °С вызывает его скачкообразное увеличение с постепенным последующим снижением. При снижении температуры корневой системы до 0°С поступление воды в растения снижается настолько, что даже если надземная часть растения при этом находится при температуре 20—22 °С, то оно завядает. У древесных пород в отдельные вегетационные периоды — это явление приводит к сбрасыванию осенью еще зеленых листьев, не поврежденных морозом.

Основным поставщиком воды в растительный организм являются тонкие сосущие корни, сосредоточенные в корневых мочках. В связи с этим все факторы, отрицательно влияющие на жизнедеятельность сосущих корней, вызывают нарушение влагоснабжения растений. Накопление определенного запаса воды в толстых корнях, стволе и ветвях деревьев в неблагоприятных ситуациях может служить своего рода биологическим буфером, позволяющим смягчить на некоторый период отрицательное воздействие чрезмерного дефицита влаги в почве или временную потерю части всасывающих корней.

В силу медленной миграции воды в почве отдельные участки в зоне расположения корневых мочек оказываются иссушенными в большей степени по сравнению с зонами, менее насыщенными корнями. В таких случаях продвижение осевых ростовых корней обеспечивает освоение корневой системой более увлажненных зон почвы.

При сильном иссушении почвы сосущая сила корней несколько увеличивается в результате повышения осмотического давления в клетках корня за счет накопления сахаров и аккумуляции солей.

В корне существует градиент водного потенциала — от более высокого в клетках, образующих корневые волоски, к более низкому в клетках, примыкающих к ксилеме. Этот градиент поддерживается двумя способами:

  • за счет движения воды вверх по ксилеме, при котором, как мы уже говорили, в ксилеме создается натяжение (отрицательное давление) и тем самым понижается водный потенциал ксилемного сока;
  • за счет того, что осмотический потенциал ксилемного сока более низкий (более отрицательный) по сравнению с осмотическим потенциалом разбавленного почвенного раствора.

Вода движется через корень по тем же путям, что и в листьях, а именно по апопласту, симпласту и через вакуоли. По мере того как вода поднимается вверх по корневой ксилеме, ее замещает вода из окружающих паренхимных клеток. В результате водный потенциал этой клетки снижается и в нее устремляется вода из соседней клетки 2 благодаря осмосу или просто по симпласту. Тогда в свою очередь снижается и водный потенциал клетки 2, в нее начинает поступать вода из клетки 3 и так далее через весь корень до самого эпидермиса, образующего волоски. Водный потенциал почвенного раствора выше, чем в клетках эпидермиса и в корневых волосках. Следовательно, вода проникает в корень извне путем осмоса.

Уважаемые друзья биологи!

Данный сайт я создавал не для заработка. Я на нем не размещаю никакой рекламы и делаю это не из-за этических соображений, а просто потому что биология пока тема не особо доходная. К тому же у меня есть другие проекты на которых я хорошо зарабатываю.

Наверное у вас возник вопрос, а зачем вообще мне все это нужно?

Я еще не так давно учился на биофаке и конечно же возлагал надежды на то, что после окончания буду работать по специальности и заниматься научно исследовательской работой. Однако в аспирантуру не поступил и работу биологом по специальности, которая нормально оплачивается не нашел. После провала вступительных экзаменов в аспирантуру я пошел получать второе высшее образование и теперь занимаюсь программированием.

На данный момент биология это моё хобби. Данный сайт можно назвать сайтом для своих. Если у вас есть идеи о том, как сделать данный проект более серьезным и более полезным вы можете написать мне.

Источник

35. Поглощение воды растением. Корень как орган поглощения воды. Влияние внешних условий на процесс

Поглощение воды и растворенных в ней питательных веществ является одной из наиболее важных и сложных функций корня.

Корни могут усваивать только жидкую воду, которая присутствует в почве в различных формах: гравитационную, капиллярную, пленочную и гигроскопическую, парообразную.

Вода удерживается в почве с различной силой. Водоудерживающая способность почвы зависит от наличия в ней коллоидных и осмотически активных веществ. Для того чтобы преодолеть водоудерживающие силы почвы, корни развивают в ней сосущую силу, которая должна превышать осмотическое давление почвенного раствора. Наиболее корнедоступной формой почвенной влаги является гравитационная и капиллярная вода. Труднодоступна для растений пленочная вода. Гигроскопическая вода удерживается почвой с силой 101 300 кПа (1000 атм), для растений она практически недоступна.

Различают пассивное и активное поглощение воды корнем. При пассивном поглощении силы, обеспечивающие поступление воды в ткани корня, формируются за счет дефицита воды в тканях растения и наличия ее в свободном состоянии в окружающей почвенной среде. В этом случае корни выполняют пассивную роль передачи воды из почвы в обезвоженные ткани растения. Механизм пассивного поглощения воды объясняется транспирацией надземных частей растений в основном листьями и хвоей. При этом капилляры сосудисто-волокнистых пучков ксилемы обеспечивают большую прочность на разрыв заключенных в них нитей воды. В результате транспирации в листьях и хвое создается дефицит диффузионного давления, что приводит к снижению давления воды в тканях ксилемы. Это снижение давления по законам единой гидростатической системы передается до самых тонких окончаний корней. Сила, поднимающая нити воды в ксилеме, бывает настолько велика, что в период наибольшей интенсивности транспирации, обычно приуроченной к летнему полдню, может наблюдаться уменьшение диаметра ствола до такой степени, что это свободно фиксируется более или менее точными измерительными приборами.

При относительно достаточном наличии воды в почве пассивное поглощение может осуществляться и через старые корни, причем в довольно больших количествах.

При активном поглощении воды силы, обеспечивающие этот процесс, формируются и развиваются в самом корне и проявляются в виде активной сосущей силы. Сосущая сила обеспечивает подачу воды в ткани корня не только при влажности почвы, превышающей влажность тканей растения, но даже тогда, когда степень увлажненности корня выше, чем относительная влажность почвы.

Наличие активного поглощения воды корнями подтверждается явлением корневого давления. Корневым давлением называется сила, которая поднимает воду вверх по сосудам. В результате корневого давления из живых пней или повреждений на стволе дерева может обильно выделяться пасока. Это явление широко используется при добыче сока березы, клена. Существенное влияние при этом имеют наличие и состояние воды в почве. При избытке увлажненности жизнедеятельность корней угнетается в результате недостатка кислорода, что вызывает снижение всасывающей активности корней. При слишком малом количестве почвенной влаги, сосущей силы корней может быть недостаточно для того, чтобы преодолеть силы сцепления, удерживающие воду около почвенных частиц. Сосущая сила корней с уменьшением насыщенности почвы водой от полевой влагоемкости до влажности увядания увеличивается от 0,1 до 15 атм (соответственно 10,1 и 1519,5 кПа).

Фактором, уменьшающим интенсивность поглощения воды корнями, является высокая концентрация солей в почвенном растворе. Сильная задержка в росте растений в результате недостатка влаги проявляется, когда осмотическое давление почвенного раствора достигает уровня 2—3 атм (до 303,9 кПа). При этом даже если влажность почвы соответствует полевой влагоемкости, всасывание воды корнями может почти полностью прекратиться. Особенно отрицательно влияет наличие токсичных для молодых корней солей хлоридов и сульфатов.

Непосредственное влияние на интенсивность поглощения воды корнями имеет температура почвы. Низкие температуры значительно ее снижают. При этом на корни древесных пород — выходцев из северных широт отрицательное влияние низких температур проявляется несколько слабее.

Высокие температуры почвы также непосредственно снижают интенсивность всасывающей поверхности корней. Отрицательное влияние высоких температур почвы обычно проявляется через иссушение почвы, а также обусловленное этим повышение концентраций солей в почвенном растворе.

Для большинства растений оптимальной температурой, которой соответствуют наивысшие показатели корневого давления, является температура в пределах 15—30 °С. Снижение температуры до 12°С значительно снижает корневое давление, а повышение более 30 °С вызывает его скачкообразное увеличение с постепенным последующим снижением. При снижении температуры корневой системы до 0°С поступление воды в растения снижается настолько, что даже если надземная часть растения при этом находится при температуре 20—22 °С, то оно завядает. У древесных пород в отдельные вегетационные периоды — это явление приводит к сбрасыванию осенью еще зеленых листьев, не поврежденных морозом.

Основным поставщиком воды в растительный организм являются тонкие сосущие корни, сосредоточенные в корневых мочках. В связи с этим все факторы, отрицательно влияющие на жизнедеятельность сосущих корней, вызывают нарушение влагоснабжения растений. Накопление определенного запаса воды в толстых корнях, стволе и ветвях деревьев в неблагоприятных ситуациях может служить своего рода биологическим буфером, позволяющим смягчить на некоторый период отрицательное воздействие чрезмерного дефицита влаги в почве или временную потерю части всасывающих корней.

В силу медленной миграции воды в почве отдельные участки в зоне расположения корневых мочек оказываются иссушенными в большей степени по сравнению с зонами, менее насыщенными корнями. В таких случаях продвижение осевых ростовых корней обеспечивает освоение корневой системой более увлажненных зон почвы.

При сильном иссушении почвы сосущая сила корней несколько увеличивается в результате повышения осмотического давления в клетках корня за счет накопления сахаров и аккумуляции солей.

В корне существует градиент водного потенциала — от более высокого в клетках, образующих корневые волоски, к более низкому в клетках, примыкающих к ксилеме. Этот градиент поддерживается двумя способами:

  • за счет движения воды вверх по ксилеме, при котором, как мы уже говорили, в ксилеме создается натяжение (отрицательное давление) и тем самым понижается водный потенциал ксилемного сока;
  • за счет того, что осмотический потенциал ксилемного сока более низкий (более отрицательный) по сравнению с осмотическим потенциалом разбавленного почвенного раствора.

Вода движется через корень по тем же путям, что и в листьях, а именно по апопласту, симпласту и через вакуоли. По мере того как вода поднимается вверх по корневой ксилеме, ее замещает вода из окружающих паренхимных клеток. В результате водный потенциал этой клетки снижается и в нее устремляется вода из соседней клетки 2 благодаря осмосу или просто по симпласту. Тогда в свою очередь снижается и водный потенциал клетки 2, в нее начинает поступать вода из клетки 3 и так далее через весь корень до самого эпидермиса, образующего волоски. Водный потенциал почвенного раствора выше, чем в клетках эпидермиса и в корневых волосках. Следовательно, вода проникает в корень извне путем осмоса.

Уважаемые друзья биологи!

Данный сайт я создавал не для заработка. Я на нем не размещаю никакой рекламы и делаю это не из-за этических соображений, а просто потому что биология пока тема не особо доходная. К тому же у меня есть другие проекты на которых я хорошо зарабатываю.

Наверное у вас возник вопрос, а зачем вообще мне все это нужно?

Я еще не так давно учился на биофаке и конечно же возлагал надежды на то, что после окончания буду работать по специальности и заниматься научно исследовательской работой. Однако в аспирантуру не поступил и работу биологом по специальности, которая нормально оплачивается не нашел. После провала вступительных экзаменов в аспирантуру я пошел получать второе высшее образование и теперь занимаюсь программированием.

На данный момент биология это моё хобби. Данный сайт можно назвать сайтом для своих. Если у вас есть идеи о том, как сделать данный проект более серьезным и более полезным вы можете написать мне.

Источник

Adblock
detector