Поиск сообщества

Всем известно, что растения не могут жить без воды. Без нее растение чахнет и через некоторое время высыхает и умирает. Ни для кого не секрет, что растения поглощают воду и растворенные в ней питательные вещества через корни. Хоть это и звучит довольно просто, на деле - процесс достаточно сложен. При ближайшем рассмотрении мы видим, что все факторы среды выращивания, будь то свет, световой режим, влажность или температура влияют на поглощение воды растением. В этой статье мы рассмотрим несколько вопросов, касающихся транспортных путей растения от корня до листа, каждый раз подробно изучая один из участков. Растение состоит из 3 частей: корень, стебель и лист. Вместе они составляют транспортную систему, которая работает следующим образом: Корни поглощают воду из почвы. Вода и содержащиеся в ней питательные вещества (например, минералы) перемещаются вверх по стеблю. В листьях растений происходит превращение неорганических веществ (углекислого газа и воды) в органические (крахмал, белок, сахар). Эти органические вещества - биологически активные строительные блоки - требуются в любой части растения. Движущей силой трансформации неорганических веществ в органические является реакция зеленых листьев на свет - фотосинтез. Вода непрерывно течет вверх, в то время как производимые в листьях компоненты транспортируются во всех направлениях и, в крайних случаях, обратно в корень. Как это работает, и почему в растении не образуются «пробки», мы рассмотрим в статье «Транспортные пути в растении» автора Сеглинде Уилсон. Начнем с корней. Транспортировка воды в корнях Корень имеет различные функции. Помимо поглощения воды, он обеспечивает закрепление растения на месте. Корень постоянно растет, и делает это в балансе с верхней частью растения, которая развивается над землей. Кроме того, корни могут хранить запас богатого энергией питания (крахмала) на случай "тяжелых времен". Итак, корень обеспечивает устойчивость растений. Корни крепко удерживают растения в субстрате. Они хорошо справляются с этой задачей благодаря своей структуре. Корни очень эластичны и поэтому адаптируются практически к любой среде. Центральная ветвь в корневой структуре является главным корнем, который проникает в почву, когда семя прорастает. Главный корень – это корень, развивающийся из зародышевого корешка. Для него характерен неограниченный рост. Только когда главный корень достаточно закрепился в субстрате и в должном объеме обеспечен «водоснабжением», семядоли могут развиваться, а первые листья - разворачиваться в направлении света, становясь точками фотосинтеза. Плохо закрепленная рассада будет слабо развиваться, если, например, субстрат слишком рыхлый. Как только семядольные листья получают световую энергию, корень начинает формировать боковые отростки, которые обеспечивают оптимальное закрепление растения на месте. Боковые корни – это корни, развивающиеся на другом корне любого происхождения и являющиеся образованиями второго и последующих порядков ветвления Зоны молодого корня – это разные части корня по длине, выполняющие различные функции и характеризующиеся определенными морфологическими особенностями. У корня, как правило, различают 4 зоны. Верхушка корня иначе называется зоной деления, ее длина – 1-2 мм. Здесь находится фабрика по созданию новых клеток (меристема). Корень растет в своей верхней части (на кончике). Далее следует зона роста или зона растяжения. Ее протяженность – несколько миллиметров. В этой зоне клеточное деление практически отсутствует, зато именно здесь молодые клетки растягиваются, наполняясь всасываемой водой. За счет растягивания и удлинения кончик корня проникает глубже в среду. Так как корень растет только в кончике, он не гнется при проникновении вглубь субстрата, даже если это твердая почва. Далее находится зона корневых волосков – зона всасывания. Только здесь, в зоне корневых волосков, растение может поглощать воду и питательные вещества. Все остальные части корня покрыты водонепроницаемой корневой корой. Длина корневых волосков до 8 мм. В среднем на 1 мм поверхности корня образуется от 100 до 300 корневых волосков. В результате суммарная площадь зоны всасывания больше площади поверхности надземных органов (у растения озимой пшеницы в 130 раз, например). Поверхность корневых волосков ослизняется и склеивается с частицами почвы, что облегчает поступление воды и минеральных веществ в растение. Поглощению способствует и выделение корневыми волосками кислот, растворяющих минеральные соли. Корневые волоски недолговечны, отмирают через 10-20 дней. На смену отмерших (в верхней части зоны) приходят новые (в нижней части зоны). За счет этого зона всасывания всегда находится на одинаковом расстоянии от кончика корня, и все время перемещается на новые участки почвы. Зона проведения находится выше зоны всасывания. В этой зоне вода и минеральные соли, извлеченные из почвы, передвигаются от корней вверх к стеблю и листьям. Здесь же за счет образования боковых корней происходит ветвление корня. Важно помнить, что растение продолжает производить корневые волоски, даже когда выросло. После пересадки или переноса в новый субстрат корни получают двойную загрузку: они должны как можно скорее "закрепиться" (образуя новые боковые побеги) и сразу же обеспечивать зеленые части растения водой. В этих стрессовых ситуациях использование корневых стимуляторов не будет излишней роскошью, и, напротив, поможет растению быстрее оправиться от стресса. Поглощение воды и питательных веществ в корневых волосках происходит почти без сопротивления. В то время как остальная часть корня покрыта водонепроницаемой внешней корой, корневые волоски окружены только тонкой мембраной, через которую может проходить вода и растворенные в ней вещества. Наибольшее сопротивление вода получает при прохождении от корневых волосков к центральному цилиндру через смежные клетки, потому что здесь ей нужно пройти сквозь несколько клеточных мембран (шлюзов). Всасывающая способность корня: Корень поглощает воду из окружающей его среды. Этот процесс транспортировки является полностью пассивным, без каких-либо затрат энергии. Величина сосущей силы определяется разностью осмотического и тургорного давления. Различие в концентрации солей создает осмотическое давление, которое обусловливает диффузию веществ через клеточную оболочку. Тургорное давление — это давление, которое оказывает живое содержимое клетки на ее оболочку. Движение раствора минеральных солей от корня вверх по сосудам обеспечивается корневым давлением, которое с силой выталкивает раствор из клеток корня в сосуды, и испарением воды листьями. В очень засушливые времена (или при небрежном уходе за растением) растительный субстрат может обладать большей впитывающей способностью, нежели корни, и вода буквально выплескивается из корней наружу. Это разрушительно для большинства растений, если они не были генетически подготовлены для таких воздействий, как, например, пустынные растения. Сила всасывания корня зависит от сопротивления воды, которое должно быть преодолено при проникновении в корневые клетки. Сопротивление воды в значительной степени зависит от ее температуры. Для человеческого глаза, вода, температура которой 15 градусов, - это такая же жидкость, как и вода температуры 25 градусов. Однако, на самом деле, плотность (вязкость) воды увеличивается с понижением температуры. Мы должны учесть, что изучаем микрокосм и рассматриваем все на клеточном уровне. В масштабе клетки вода температуры 10 градусов уже очень вязкая материя, и чем теплее она становится, тем ниже сопротивление при проходе к центральному цилиндру. Движущей силой поглощения воды в корнях является испарение воды с поверхности листьев или, проще говоря, пот. Так чем больше растений потеет, тем больше сила всасывания корней. Этот процесс носит название «Транспирация». Транспирация (oт латинских слов trans — сквозь, через и spiro — дышу) — это испарение растением воды, которая поступает из почвы в корневые волоски. Благодаря транспирации в растении сохраняется непрерывный ток воды и солей, а листья не перегреваются на солнце. Скорость поступления воды через корни и скорость ее испарения примерно одинаковы. Однако водопоглощающая способность воздуха, окружающего листья, намного выше сосущей силы корней. Почему же растение не теряет всю воду? Проводящая (сосудистая) система растения, а также система устьиц составляют механизм, регулирующий скорость потери воды. Большая часть воды, поступающей в растение через корни, теряется при транспирации. Процесс ускоряется на свету, в тепле и сухости. Движение воды от корней к порам листьев (устьицам) называется потоком транспирации. Этим потоком управляют определенные силы. По мере того, как влага испаряется из устьиц, ОСМОТИЧЕСКИЙ процесс подает воду из соседних клеток к поверхности листа. Таким образом, поддерживается движение воды внутри листа, от трубочек КСИЛЕМЫ к устьицам. Осмотические силы вытягивают влагу из ксилемы. Сила притяжения между молекулами воды, текущей по каналам ксилемы, затрудняет прерывание потока. К тому же эти каналы очень узкие, так что вода поднимается по ним силой капиллярного давления. Поскольку вода вытягивается из корней в ксилему, в примыкающих клетках корней создается низкая концентрация воды. Тогда осмотические силы вытягивают влагу из околокорневого пространства через корневые волоски. На рисунке растения (А) показаны полые трубчатые клетки, по которым переносится вода и растворенные в ней питательные вещества. Клетки образуют сосудистые пучки, которые начинаются у самых кончиков корней и тянутся вдоль по стволу, заканчиваясь в листьях. Сосудистые пучки состоят из двух основных элементов — ксилемы и флоэмы. Ксилема разносит воду и растворенные минеральные соли по всему растению, заканчиваясь в ткани листьев, а флоэма переносит сахар. Листья двудольных растений состоят из двух частей — черешка, который не дает листьям тесно группироваться на стебле, и листовой пластинки. На разрезе листа (В) видно, как жилки, они же сосудистые пучки, помимо снабжения водой и питательными веществами, также поддерживают остальную часть листовой пластинки — мезофилл, содержащий хлорофилловые зерна (хлоропласты), необходимые для D фотосинтеза. Стебель, поддерживающий растение, содержит множество сосудистых пучков (С). На корнях (D) имеются тысячи тонких корневых волосков. В процессе укоренения растения корневые волоски проникают в почву и увеличивают площадь поверхности корневой системы. От этого зависит способность растения впитывать как можно больше влаги и минеральных солей. Молодой корешок (Е) разделяется на три части. Корневой чехлик защищает кончик корня и дает ему возможность беспрепятственно проникать в почву. Кроме того, эта часть корня ощущает силу тяжести, и, таким образом, управляет направлением роста корня. Зона делящихся клеток добавляет новые клетки в корневой чехлик, клетки которого постоянно слущиваются, и в находящуюся над ней зону роста, за счет которой корень постоянно растет в длину. Практические выводы: И испарение, и поглощение корней зависят от температуры, поэтому мы можем влиять на них непосредственно. Чем выше температура в помещении, тем больше воды растение поглощает из почвы. В зонах с холодной почвой, но высокой температурой воздуха (например, под лампами), растения могут получить водный стресс. Температура на листьях провоцирует обильное испарение, но, так как почва холодная, структура воды слишком вязкая, чтобы всасываться корнями достаточно быстро. А значит листья не получают достаточного количества воды. Как результат мы имеем вялые или сухие листья при мокрой почве и следующие за этим грибковые поражения и гниль. В такой ситуации лекарством является прогревание субстрата соответствующими тепловыми элементами. Таким образом, уменьшается сопротивление воды для прохождения через корневую зону. - Абсолютно неверно поливать растения ледяной водой из-под крана. Пока вода в земле не нагреется, корень сможет поглощать ее только с большим сопротивлением, излишне при этом напрягаясь. - Растительная среда не должна быть постоянно слишком влажной или слишком сухой. Растение не может поглощать воды больше, чем могут испарить листья, поэтому не выйдет «полить растение впрок». Из этого следует, что субстрат (почва) должна быть в состоянии поглощать и удерживать воду (можно, например, добавить перлит=водный буфер). - Растительная среда должна иметь достаточную плотность для оптимальной фиксации опорных корней. Слишком пористый (недостаточно неплотный) субстрат не развивает никакого реального контакта с корневыми волосками, что затрудняет поглощение воды, в то время как как следует спрессованный субстрат развивает силы капилляров, и те буквально всасывают и направляют оросительную воду к корню и далее по транспортной системе растения. Продолжение следует... Благодарим компанию Hesi за помощь в подготовке материала