Jak przebiega wymiana wody w roślinach: procesy i ruch wody przez rośliny
Bez wody nie mogłaby istnieć żadna roślina. Jak woda dostaje się do rośliny i z jaką siłą przenika do każdej komórki ciała?
Treść:
Procesy w środowisku wodnym
Nauka nie stoi w miejscu, dlatego dane dotyczące wymiany wody roślin są stale uzupełniane o nowe fakty. LG Emelyanov, na podstawie dostępnych danych, opracował kluczowe podejście do zrozumienia wymiany wody w roślinach.
Wszystkie procesy podzielił na 5 etapów:
- Osmotyczny
- Koloidalna-chemiczna
- Termodynamiczny
- Biochemiczne
- Biofizyczny
Zagadnienie to jest nadal aktywnie badane, ponieważ wymiana wody jest bezpośrednio związana ze stanem wody w komórkach. Ten z kolei jest wskaźnikiem normalne życie roślin... Niektóre organizmy roślinne składają się w 95% z wody. Suszone nasiona i zarodniki zawierają 10% wody, co powoduje minimalny metabolizm.
Bez wody w żywym organizmie nie zajdzie ani jedna reakcja wymiany, woda jest niezbędna do połączenia wszystkich części rośliny i koordynacji pracy organizmu.
Woda znajduje się we wszystkich częściach komórki, w szczególności w ścianach i błonach komórkowych, stanowiąc większość cytoplazmy. Koloidy i cząsteczki białek nie mogłyby istnieć bez wody. Ruchliwość cytoplazmy odbywa się dzięki wysokiej zawartości wody. Ponadto płynne podłoże pomaga rozpuszczać substancje dostające się do rośliny i przenosi je do wszystkich części ciała.
Woda jest wymagana w następujących procesach:
- Hydroliza
- Oddech
- Fotosynteza
- Inne reakcje redoks
To właśnie woda pomaga roślinie przystosować się do środowiska zewnętrznego, powstrzymuje negatywne skutki zmian temperatury. Ponadto bez wody rośliny zielne nie byłyby w stanie utrzymać pozycji pionowej.
Płynny silnik
Woda przedostaje się do rośliny z gleby i jest wchłaniana przez system korzeniowy. Aby mógł wystąpić prąd wody, uruchamiają się silniki dolny i górny.
Energia zużywana na ruch wody jest równa sile ssania. Im więcej roślina wchłonie płyny, tym wyższy będzie potencjał wody. Jeśli nie ma wystarczającej ilości wody, komórki żywego organizmu są odwodnione, potencjał wodny maleje, a siła ssania wzrasta. Kiedy pojawia się gradient potencjału wody, woda zaczyna krążyć w roślinie. Jest to spowodowane mocą górnego silnika.
Silnik górnego końca działa niezależnie od systemu korzeniowego. Mechanizm działania silnika dolnego końca można zobaczyć badając proces patroszenia.
Jeśli liść rośliny jest nasycony wodą, a wilgotność powietrza otoczenia wzrasta, wtedy parowanie nie nastąpi. W takim przypadku z powierzchni zostanie uwolniona ciecz z rozpuszczonymi w niej substancjami, nastąpi proces gutacji. Jest to możliwe, jeśli korzenie wchłaniają więcej wody niż liście mają czas na odparowanie. Każdy człowiek widział guttę, często pojawia się ona w nocy lub rano, kiedy wilgotność powietrza jest wysoka.
Patroszenie jest typowe dla młodych roślin, których system korzeniowy rozwija się szybciej niż część nadziemna.
Kropelki wydostają się przez aparaty szparkowe, wspomagane przez nacisk korzeni. Po wypatroszeniu roślina traci minerały. W ten sposób pozbywa się nadmiaru soli lub wapnia.
Drugim takim zjawiskiem jest płacz roślin. Jeśli do świeżego fragmentu pędu przyczepisz szklaną rurkę, popłynie po niej płyn z rozpuszczonymi minerałami. Dzieje się tak, ponieważ woda przemieszcza się z systemu korzeniowego tylko w jednym kierunku, zjawisko to nazywane jest naciskiem korzeniowym.
Ruch wody przez roślinę
W pierwszym etapie system korzeniowy pobiera wodę z gleby. Potencjały wody działają pod różnymi znakami, co prowadzi do ruchu wody w określonym kierunku. Różnica potencjałów jest spowodowana transpiracją i uciskiem korzeni.
W korzeniach roślin znajdują się dwie niezależne od siebie przestrzenie. Nazywane są apoplastami i symplastami.
Apoplast to wolna przestrzeń w korzeniu, na którą składają się naczynia ksylemu, błony komórkowe i przestrzeń międzykomórkowa. Apoplast z kolei dzieli się na dwie kolejne przestrzenie, pierwsza znajduje się przed endodermą, druga za nią i składa się z naczyń ksylemu. Endodrema działa jak bariera, dzięki której woda nie przedostaje się do granic jej przestrzeni. Symplast - protoplasty wszystkich komórek połączonych częściowo przepuszczalną błoną.
Woda przechodzi przez następujące etapy:
- Membrana półprzepuszczalna
- Apoplast, częściowo siplast
- Naczynia z ksylemem
- Układ naczyniowy wszystkich części roślin
- Ogonki i pochwy liściowe
Porusza się wzdłuż żył wzdłuż tafli wody, mają one układ rozgałęziony. Im więcej żyłek na liściu, tym łatwiej woda przemieszcza się w kierunku komórek mezofilu. w tym przypadku ilość wody w klatce jest zrównoważona. Siła ssania umożliwia przepływ wody z jednej komórki do drugiej.
Roślina umrze, jeśli zabraknie jej płynu i to nie dlatego, że zachodzą w niej reakcje biochemiczne. Liczy się skład fizyczny i chemiczny wody, w której zachodzą procesy życiowe. Płyn sprzyja pojawianiu się struktur cytoplazmatycznych, które nie mogą istnieć poza tym środowiskiem.
Woda tworzy turgor roślin, utrzymuje stały kształt organów, tkanek i komórek. Woda to podstawa środowisko wewnętrzne roślin i innych organizmów żywych.
Więcej informacji można znaleźć w filmie.