Корневая система как орган потребления воды

Bio-Lessons

Значение воды в жизни растений. Испарение воды листьями.

Значение воды в жизни растений. Вода имеет очень важное значение для растительного организма. Ее недостаток приводит к замедлению роста и в конечном счете приводит к его гибели. Вода участвует и влияет на следующие процессы:

1. Образование органических веществ в ходе фотосинтеза невозможно без участия воды. Недостаток влаги приводит к полному прекращению фотосинтеза в листьях и других зеленых частях растения.

2. Вода осуществляет транспорт растворенных веществ — сахаров, минеральных солей и т. д. Вещества в организме растений не могут перемещаться в сухом виде. Поэтому транспорт любых веществ по организму растений осуществляется в виде растворов. Как вы помните, растворенные минеральные (неорганические) вещества переносятся по сосудам ксилемы — древесины, а органические вещества по ситовидным трубкам луба — флоэмы.

3. Если бы листья не испаряли воду, то растворы перестали бы подниматься по стеблям на большие расстояния. Это особенно важно для высоких древесных растений. Поскольку силы, с которой клетки корня выталкивают водные растворы в стебель, не хватает для того, чтобы вода достигла листьев. Процесс испарения способствует продвижению воды по стеблю, как бы подгоняя ее вверх.

4. Вода составляет значительную часть массы живых клеток. Значит, при росте, размножении и формировании новых клеток необходимо достаточное количество воды. Нужны и другие вещества, из которых состоят клетки. Это белки, жиры, углеводы и минеральные соли. Но в целом их нужно меньше, чем воды.

5. В жаркие дни испарение защищает листья от перегрева солнечными лучами.

Испарение воды (транспирация) происходит в основном в листьях. Чем больше пластинка листа, тем больше испаряется влаги. В испарении воды растением можно убедиться, поставив следующие опыты (рис. 1, а-б).

Рис.1 Опыты по определению испарения воды листьями растений

Опыт №1. Возьмем комнатное растение и на один из его побегов наденем колбу. Горлышко колбы закроем ватой. Через несколько дней на внутренней стороне колбы появятся капельки воды. Они образовались из паров, которые выделяются листьями.(рис. 1, а)

Для проведения опыта №2 возьмем 3 пробирки, наполненные водой (рис. 1, б).
В первую пробирку наливается вода, при этом она ничем не прикрывается. Во вторую пробирку приливаем такой же объем воды и сверху наливается масло тонким слоев (0,5-0,6 см). В третью пробирку помещается веточка с листьями, приливается вода по уровню, равному с первыми двумя пробирками. Сверху приливаем растительное масло. Через 2-3 дня можно обнаружить, что воды в первой пробирке стало меньше, поскольку ничто не препятствовало ее испарению с поверхности.Уровень воды во второй пробирке не изменился, так как слой масла препятствовал испарению. В третьей пробирке количество воды также уменьшилось, потому что идет процесс испарения листьями.

Вода испаряется даже в плотно закупоренном сосуде, если в него через маленькое отверстие вставлена веточка растения, (рис.1, в).

Испарение воды осуществляется через устьица. Если растению не хватает воды, устьица закрываются (рис.2).

Рис.2 Закрытое и открытое устьице

Приспособление листьев к влажному и сухому климату. В районах с повышенной влажностью листья у растений крупные и темно-зеленые, на них очень много устьиц. Насыщенность воздуха и почвы влагой способствует увеличению размера листьев.

Листья растений, произрастающих в засушливых местах, приспособлены к замедленному испарению. У одних растений они мелкие, у других преобразовались в колючки, чешуйки. Иногда они покрыты восковым налетом или густыми волосками.

Листья саксаула, растущего в южных областях Казахстана, из-за недостатка влаги видоизменены в мелкие чешуйки (рис. 3). Устьица находятся в молодых побегах, поэтому процесс фотосинтеза происходит в молодых зеленых побегах, а не в листьях.

У песчаной акации и чингиля, растущих на засоленных и песчаных почвах, листья мелкие, узкоконусовидной формы. Снаружи они покрыты небольшими короткими густыми волосками — серебристым пушком, поэтому воду они испаряют в очень незначительном количестве. Обычно, если влаги достаточно, то устьица растений открываются, и лишняя вода испаряется. Когда наступает дефицит влаги, устьица закрываются и испарение прекращается.

Испарение воды листьями — обязательный процесс, без него вода не поднималась бы : по стеблю, а вместе с ней не транспортировались бы по растению растворенные вещества. Вода всасывается корнем, а испаряется листьями через устьица. Фотосинтез без воды тоже невозможен. Испарение воды — защита от перегрева. Чтобы растениям хватало воды, они приспособились к разному климату. У растений засушливых мест листья мелкие с толстой оболочкой, видоизмененные в колючки или чешуйки (саксаул), У растений влажных мест листья широкие, большие, с большим количеством устьиц.

Значение воды в жизни растений. Испарение воды листьями. Внешнее и внутреннее строение листа

Значение воды в жизни растений. Испарение воды листьями. Видоизменения листа

Источник



Вода как основа жизни

Нет ни одного вещества в мире, которое бы хранило столько тайн, сколько хранит в себе вода. Она влияет на все процессы, которые происходят на планете. Жизнь человека и всего живого на земле зависит от воды. Поэтому надо беречь и ценить эту уникальную жидкость.

Вода – источник жизни на Земле

Нет более важного вещества на планете, чем вода. Почти ¾ поверхности Земли покрыто океанами и морями. Именно круговорот воды в природе определяет глобальный климат планеты.

Тело человека более, чем на половину состоит из воды. Эта жидкость доставляет в клетки органов и тканей питательные вещества и выводит из них продукты распада.

Всю жизнь человек ежедневно сталкивается с водой: пьет, умывается, использует в технологических и других процессах, а также для отопления.

Вода способствует терморегуляции тела человека и совершенно необходима для его дыхания. Пять дней, проведенных без воды, ведут к неминуемой смерти человеческого организма.

Регулярное потребление достаточного количества жидкости улучшает мышление и координационные действия мозга человека.

Роль воды в жизни растений

Вода составляет около 95% массы растений. Одного этого факта достаточно, чтобы понять, насколько она необходима для их роста и развития. Каждый процесс жизнедеятельности растений происходит с присутствием воды и зависит от нее. Недостаток жидкости обычно приводит к гибели растения.

Вода служит средством связи растения с внешней средой, так как в ней растворяются минеральные соли, которые впоследствии поступают через корневую систему внутрь растения. С помощью этой же воды минеральные вещества перемещаются внутри растения.

Вещества, попадающие с водой в растение, не теряют своих полезных свойств и не изменяю химический состав.

Вкратце вода выполняет такие функции в жизни растения:

  • организует поток питательных и минеральных веществ по проводящей системе;
  • произрастание семени невозможно без воды;
  • участвует в процессе фотосинтеза посредством подачи необходимого водорода;
  • наполняет клетки, которые придают растению упругость и поддерживают форму;
  • обеспечивает терморегулирование, предотвращающее разрушение тканей и белков.

Вода является определенной управляющей системой жизни растения в целом. Жидкость обладает свойством энергоинформационной памяти, благодаря чему регулирует физиологические функции растения и всю его жизнедеятельность.

Значение воды для растений невероятно. Ни одно растение, даже растущее в засушливых регионах и не требующее постоянных поливов, не выживет.

Особенности поглощения воды растением

Качество питания растения зависит от влажности почвы. Хорошо увлажненный грунт обеспечивает быстрое поглощение корневой системой воды. Скорость проникновения воды внутрь растения в условиях влажной почвы зависит нескольких факторов:

  • Почвенной влаги, а точнее – крутизны градиента водного потенциала от грунта к корням растения. При снижении уровня влаги в почве этот показатель уменьшается, а сопротивление движению к корням увеличивается.
  • Аэрации почвы. Насыщение корневой системы кислородом крайне важно. Без О2 растение прекращает расти, снижается его физиологическая активность. Пониженное содержание кислорода наблюдается на затопленных и тяжелых глинистых почвах.
  • Температуры грунта. Холодные почвы доставляют меньше воды к корням растений. Это происходит вследствие снижения проницаемости поверхности корней для воды и повышении вязкости жидкости, которая обеспечивает скорость движения ее через почву и корни.
  • Протяженности корней и эффективности их работы. Величина корней не может не влиять на скорость впитывания в них воды. Огромные и порой очень длинные корни деревьев поглощают жидкость медленно. Мелкие и разветвленные корешки впитывают воду быстрее. Эффективность работы корневой системы зависит от площади контактной поверхности и проницаемости.

Пересыхание грунта негативно сказывается на развитии растения и постепенно ведет к его гибели. Не менее важно качество воды, выбираемой для полива. Лучше всего для питания подходят грунтовые воды, а в домашних условиях – очищенная или настоявшаяся вода.

Состояние воды в растении

Для нормальной физиологической деятельности клетка растения должна быть максимально насыщена водой. Содержание воды в растении постоянно колеблется.

В разных растениях и их элементах содержится разный объем воды:

  • в водорослях – 96…98%;
  • в листьях травянистых растений – 83…86%;
  • в листьях древесной растительности – 79…82%;
  • в стволах деревьев – 40…55%;
  • в злаковых зерновках – 12…14%.

Вода в растении может находиться в нескольких формах:

  • Свободная вода, которая легко перемещается по растению и испаряется. Располагается чаще всего в межклетниках, то есть в свободном пространстве.
  • Связанная вода, которая трудно передвигается и испаряется. Находится в основном внутри клетки. Бывает осмотически и коллоидно связанной. Первая – не очень прочная и размещается в вакуоли. Вторая находится в цитоплазме и отличается высокой прочностью. Коллоидно связанная вода выходит из клетки только в условиях сильного обезвоживания растения.

Привычная вода управляет жизнью планеты. Растения питаются водой и дают человеку кислород, чтобы он мог дышать.

Жесткость воды: влияние на растение

Жесткость воде придают растворенные ионы магния и кальция, вернее – повышенное их количество. Такая вода оставляет налет в чайнике при кипячении и очень сушит и раздражает кожу.

При этом показатель рН не указывает напрямую о степени жесткости воды. Жидкость, которая течет из кранов, обладает преднамеренно повышенным рН. Это делается для предотвращения коррозии трубопроводов.

Полив растений жесткой водой приводит к плохому поглощению корневой системой фосфора, железа и других не менее важных веществ. В итоге растение начинает болеть, чаще всего – хлорозом.

Способы смягчения жесткой воды

Оптимальный способ подпитывать растение хорошей водой – смягчить ее. Оказывается, это не трудно и можно сделать несколькими методами:

  1. Кипячением. Этот способ возможно использовать при поливе домашних растений, когда не требуется использование большого объема жидкости. Однако в кипяченой воде нет кислорода, и она не сможет полноценно «насытить» растение.
  2. Замораживанием и последующим размораживанием. Эффективный способ избавления воды от ненужных солей, но также применим только в домашних условиях.
  3. Отстаиванием. Самый популярный метод смягчения воды. Причем используют его и для домашних растений, отстаивая воду в бутылках, и для огородов, оставляя жидкость в большой емкости на несколько дней. Достаточно поставить на участке старую ванную или другую большую тару с водой и в течение 2 – 3 дней не трогать эту воду. Потом ей можно спокойно поливать огородные и садовые растения.
  4. Добавлением щавелевой или ортофосфорной кислоты, а также древесной золы или торфа. Этот способ не всегда удобен и требует знания точного количества необходимого вещества.

Для полива растений лучшей водой считается дождевая. Она насыщена кислородом и обеспечивает быстрый рост и активную жизнедеятельность растений.

Для сбора дождевой воды желательно оставить на улице объемную емкость, в которую напрямую будут попадать осадки. Собирать такую воду с крыш можно примерно через полчаса после окончания дождя, так как в первой «партии» скапливается грязь и пыль.

Источник

Функции воды для организма растений

Вода является одной из главных составных частей растений. Ее содержание неодинаково в разных органах растения (так, в листьях салата она составляет 95 %, а в сухих семенах — не более 10 % от массы ткани) и зависит от условий внешней среды, вида и возраста растения. Для своего нормального существования растение должно содержать определенное количество воды, в среднем 75-80 % массы растительной ткани.

Функции воды: 1 — среда, в которой протекают процессы обмена веществ; 2 — субстрат и продукт биохимических процессов (реакции гидролиза, окислительно-восстановительные реакции); 3 — источник кислорода, выделяемого при фотосинтезе, и водорода, используемого для восстановления углекислого газа; 4 — поддерживает конформацию молекул белка; 5 — обеспечивает устойчивость структур цитоплазмы и оболочки клеток в упругом состоянии; 6- обеспечивает «тургорные» движения частей растений; 7 — осуществляет терморегуляцию растительного организма.

Свойства воды, обеспечивающие ее функции в растительной клетке: 1 — молекула воды представляет собой диполь; 2 — благодаря этому молекулы воды могут ассоциировать друг с другом, ионами и белковыми молекулами; 3 — вода участвует в поглощении и транспорте веществ, так как является хорошим растворителем, гидратные оболочки, окружающие ионы, ограничивают их взаимодействие; .4 — вода обладает высокой теплоемкостью — 1кал/град, что позволяет растению воспринимать изменения температуры окружающей среды в смягченном виде, испарение воды растениями — транспирация служит основным средством терморегуляции у растений.

Формы воды в клетке.

В клетках и тканях различают две формы воды – прочно связанную (связанную) и рыхлосвязанную (свободную).

Связанная вода. Осмотически- связанная вода – гидратирует растворенные вещества – ионы и молекулы; коллоидно-связанная вода — гидратирует коллоиды (макромолекулы); капиллярно-связанная вода – связанная со структурами клеточных стенок и сосудов за счет сил адгезии.

Связанная вода выполняет структурную функцию – поддерживая структуру коллоидов и обеспечивая функционирование ферментов, органоидов и клетки в целом. Она мало подвижна, не участвует в растворении и транспорте веществ, отличается более низкой температурой замерзания и более высокой температурой кипения, чем свободная вода.

Свободная вода обладает высокой подвижностью, является растворителем и основным транспортером веществ по растению.

Доля связанной воды в клетке составляет около 40%, доля свободной – около 60%. При недостатке влаги в первую очередь снижается доля свободной воды.

Корневая система как орган потребления воды.

Водный баланс растений складывается из поглощения, использования и потери воды. 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 (слайд 3.2).

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.

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.

Источник

Раздел 3. Водный режим растений Лекция 3. Водный режим растений. Функции и формы воды в растениях.

Вода является одной из главных составных частей растений. Ее содержание неодинаково в разных органах растения (так, в листьях салата она составляет 95 %, а в сухих семенах — не более 10 % от массы ткани) и зависит от условий внешней среды, вида и возраста растения. Для своего нормального существования растение должно содержать определенное количество воды, в среднем 75-80 % массы растительной ткани.

Функции воды: 1 — среда, в которой протекают процессы обмена веществ; 2 — субстрат и продукт биохимических процессов (реакции гидролиза, окислительно-восстановительные реакции); 3 — источник кислорода, выделяемого при фотосинтезе, и водорода, используемого для восстановления углекислого газа; 4 — поддерживает конформацию молекул белка; 5 — обеспечивает устойчивость структур цитоплазмы и оболочки клеток в упругом состоянии; 6- обеспечивает «тургорные» движения частей растений; 7 — осуществляет терморегуляцию растительного организма.

Свойства воды, обеспечивающие ее функции в растительной клетке: 1 — молекула воды представляет собой диполь; 2 — благодаря этому молекулы воды могут ассоциировать друг с другом, ионами и белковыми молекулами; 3 — вода участвует в поглощении и транспорте веществ, так как является хорошим растворителем, гидратные оболочки, окружающие ионы, ограничивают их взаимодействие; .4 — вода обладает высокой теплоемкостью — 1кал/град, что позволяет растению воспринимать изменения температуры окружающей среды в смягченном виде, испарение воды растениями — транспирация служит основным средством терморегуляции у растений.

Формы воды в клетке.

В клетках и тканях различают две формы воды – прочно связанную (связанную) и рыхлосвязанную (свободную).

Связанная вода. Осмотически- связанная вода – гидратирует растворенные вещества – ионы и молекулы; коллоидно-связанная вода — гидратирует коллоиды (макромолекулы); капиллярно-связанная вода – связанная со структурами клеточных стенок и сосудов за счет сил адгезии.

Связанная вода выполняет структурную функцию – поддерживая структуру коллоидов и обеспечивая функционирование ферментов, органоидов и клетки в целом. Она мало подвижна, не участвует в растворении и транспорте веществ, отличается более низкой температурой замерзания и более высокой температурой кипения, чем свободная вода.

Свободная вода обладает высокой подвижностью, является растворителем и основным транспортером веществ по растению.

Доля связанной воды в клетке составляет около 40%, доля свободной – около 60%. При недостатке влаги в первую очередь снижается доля свободной воды.

Корневая система как орган потребления воды.

Водный баланс растений складывается из поглощения, использования и потери воды. 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 (слайд 3.2).

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.

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.

Источник

Adblock
detector