Пересування води по рослині, біологія

Подана коренем вода швидко переміщається по рослині до листя. Виникає питання, як пересувається вода по рослині. Поглинена кореневими волосками вода проходить відстань в декілька міліметрів по живих клітин, а потім вже надходить в мертві судини ксилеми.

Пересування води по живих клітин можливо завдяки наявності сили, що смокче. зростаючої від кореневого волоска до живих клітин, прилеглих до судин ксилеми. Таке ж розподіл сили, що смокче є і в живих клітинах листа (рис. 124).

При пересуванні води по живих клітин листа сосущая сила кожної наступної клітини повинна відрізнятися на 0,1 атм. В одному з дослідів вдалося встановити, що в листі плюща в третій клітці від жилки була сосущая сила, рівна 12,1 атм, а в 210-й клітці - 32,6 атм. Таким чином, на подолання опору 207 клітин різниця в сосущей силі склала 20,5 атм, т. Е. Як раз близько 0,1 атм на кожну клітину. З цих даних випливає, що опір осмотическому пересуванню води по живих клітин дорівнює близько 1 атм на 1 мм прохідного водою шляху. Звідси стає зрозумілим, чому рослини, що не мають судин (мохи, лишайники), не досягають великих розмірів. Тільки в зв'язку з появою трахеид (папоротеподібні і голонасінні) і судин (покритонасінні) в процесі еволюції створилася можливість для рослини досягати висоти в кілька десятків і навіть понад сотні метрів (евкаліпти. Секвої).

Тільки невелику частину свого шляху в рослині вода проходить по живих клітин - в коренях, а потім в листі. Більшу частину шляху вода проходить по судинах кореня, стебла і листа. Випаровування води з поверхні листя створює наявність сили, що смокче в клітинах листа і кореня і підтримує постійне пересування води по рослині. Тому листя рослин і отримали назву верхнього кінцевого двигуна. на відміну від кореневої системи рослини, - нижнього кінцевого двигуна. який нагнітає воду в рослину.

Мал. 124. Схема перес-вання води по парен-Хімея

Про значення пересування води по мертвим клітинам деревини - судинах і трахеїдів - можна судити з такого досвіду.

Якщо ми зріжемо гілку будь-якого трав'янистої рослини і поставимо її в воду, то вода буде надходити до листя, пересуваючись по судинах завдяки випаровуванню з їх поверхні. Якщо закупорити порожнини судин зануренням гілки в розплавлену желатину, а потім, коли желатину втягнеться в судини і застигне, зішкребти її з поверхні зрізу і опустити гілку в воду, то листя швидко зів'януть. Цей досвід показує, що по живих клітин паренхіми вода не може швидко переміщатися до листя.

Мал. 125. присмоктуються дію листя

Присмоктує сила листя настільки велика, що якщо перерізати облиственими гілку, то спостерігається не витікання, а засмоктування води. У високих деревах це смоктання води листям передається вниз на десятки метрів. У той же час відомо, що будь-який всмоктує насос не може підняти воду на висоту, що перевищує 10 м, так як вага цього водяного стовпа буде відповідати атмосферному тиску і їм врівноважуватися. Спостережуване відмінність між всмоктуючим насосом і стеблом рослини залежить від зчеплення води зі стінками судин. Досліди з кільцем спорангия папороті показали, що сила зчеплення води тут становить 300-350 атм. Як відомо, кільце на спорангії папороті складається з мертвих клітин, у яких внутрішні і бічні стінки потовщені, а зовнішні тонкі. При дозріванні спорангіев клітини ці, наповнені водою, втрачають її і зменшуються в розмірах. При цьому відбувається втягування всередину тонкої стінки і зближення кінців товстих стінок між собою. Виходить як би натягнута пружина, яка прагне відірвати від стінок воду. Коли відбувається відрив води, то пружина розпрямляється і суперечки з силою розкидаються з спорангия, як з метальної машини. Викликати цей відрив води можна зануренням спорангиев концентровані розчини деяких солей. Вимірювання показали, що сила, яка виробляє відрив води, виявилася рівною приблизно 350 атм. З викладеного зрозуміло, що суцільні водяні стовпи, що заповнюють судини, міцно спаяні завдяки силі зчеплення. Вага стовпа води в 100 м висоти відповідає всього лише 10 атм. Таким чином, величезна сила зчеплення дозволяє воді в стеблах рослин підніматися на висоту, що значно перевищує барометрическую. Кореневе тиск і присмоктуються дію листя рухають водяний струм на значну висоту. Велике значення при цьому мають також поперечні перегородки в судинах, так як повітря, потрапляючи в судини, ізолюється і із загальної системи водопостачання виключаються лише невеликі ділянки.

Швидкість руху води по судинах порівняно невелика. Для листяних деревних порід вона становить в середньому 20 см 3 на годину на 1 см 2 поперечного перерізу деревини, а для хвойних всього 5 см 3 на годину. У той же час кров по артеріях рухається зі швидкістю 40-50 см 3 в секунду, а вода по водопровідних магістралях 100 см 3 на 1 см 2 перерізу в секунду.