Взаимосвязь между потоками ионов и воды в корне. Вода и растения взаимосвязь
Взаимодействие воды и растения
В данной статье мы рассмотрим основу процесса полива - это взаимодействие воды и растения.
Растительные клетки и межклеточное пространство поглощают воду осмосом и впитыванием. Процесс впитывания означает соединение атомов водорода в молекулах воды с целлюлозой в межклеточном пространстве растения. Процесс осмоса или осмос – это когда вода перемещается из областей с более низкой концентрацией солей через водопроницаемую мембрану в область с более высокой соленой концентрацией.
Корневые волоски - единственные клетки слоя эпидермы с большой площадью поверхности и каждый обладает значительной вакуолью, таким образом, ускоряя осмотический процесс. Вода обычно проникает из почвы во внутреннюю часть клетки через водопроницаемые мембраны клеточных стенок. Растение перемещает воду и питательные вещества вверх к листьям по ксилеме, где вода снова попадает в атмосферу. Растение способно управлять концентрацией молекул воды в клетках и стимулировать движение воды в клетки.
Энергия для корневой системы поступает в виде сахарозы, которая формируется в листьях в процессе фотосинтеза. Сахароза транспортируется вниз к корням через флоэмы. Активные клетки корневой системы дышат так же, как и клетки животных, то есть используют кислород. Поэтому растения задыхаются и вянут, если в почве недостаток кислорода. Энергия, которая накапливается в корневой системе, необходима для впитывания воды из почвы.
Если давление воды в почве увеличивается, тогда растение тратит больше энергии, чтобы впитать воду. Капиллярная вода медленно движется в почве, и чем меньше такой воды в почве, тем тяжелее ее растению получить. В таком случае растение расширяет свои корни, чтобы достать дополнительную воду, а значит, меньше энергии идет на рост самого растения и его плодов. Негативное влияние на рост растения влияет также избыток воды в почве. Эти факты объясняют, почему для получения высокого и качественного урожая необходимо поддерживать требуемый уровень воды в почве на протяжении всего периода созревания плодов. Правильно установленная система капельного орошения обеспечивает растение необходимым уровнем воды, питательных веществ и кислорода.
Вернуться назад Экспериментальное определение характера проникновения воды в почву
Читать далее Анализ образцов воды
Вернуться на главную страницу
agrostimul.com.ua
Биология для студентов - 07. Взаимосвязь между водными организмами и светом
На водные организмы большое влияние оказывают световой режим и прозрачность воды. Интенсивность света в воде сильно ослаблена, так как часть падающей радиации отражается от поверхности воды, другая поглощается ее толщей. Ослабление света связано с прозрачностью воды. В океанах, например, с большой прозрачностью на глубину 140 м еще падает около 1 % радиации, а в небольших озерах с несколько замкнутой водой уже на глубину 2м — всего лишь десятые доли процента.
В связи с тем, что лучи разных участков солнечного спектра неодинаково поглощаются водой, с глубиной изменяется и спектральный состав света, ослабляются красные лучи. Сине-зеленые лучи проникают на значительные глубины. Сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют вначале зеленый, затем голубой, синий, сине-фиолетовый цвет, сменяясь в дальнейшем постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной и живые организмы.
Так, растения, живущие на поверхности воды, не испытывают недостатка света, а погруженные и особенно глубоководные относят к «теневой флоре». Им приходится адаптироваться не только к недостатку света, но и к изменению его состава выработкой дополнительных пигментов. Это прослеживается на известной закономерности окраски у водорослей, обитающих на разных глубинах. В мелководных зонах, где растениям еще доступны красные лучи, которые в наибольшей степени поглощаются хлорофиллом, как правило, преобладают зеленые водоросли. В более глубоких зонах встречаются бурые водоросли, имеющие кроме хлорофилла бурые пигменты фикофеин, фукоксантин и др. Еще глубже обитают красные водоросли, содержащие пигмент фикоэритрин. Здесь четко прослеживается способность к улавливанию солнечных лучей с разной длиной волны. Данное явление получило название хроматической адаптации.
Глубоководные виды имеют ряд физических черт, свойственных теневым растениям. Среди них следует отметить низкую точку компенсации фотосинтеза (30-100 лк. Для использования слабого света в процессе фотосинтеза требуется увеличенная площадь ассимилирующих органов. Так, стрелолист (Sagittaria sagittifolia) формирует разные по форме листья при развитии на суше и в воде.
В наследственной программе закодирована возможность развития в том и другом направлении. «Пусковым механизмом» для развития «водных» форм листьев служит затенение, а не непосредственное действие воды.
Нередко листья водных растений, погруженные в воду, сильно рассечены на узкие нитевидные доли, как, например, у роголистника, урути, пузырчаток, или имеют тонкую просвечивающую пластинку — подводные листья кубышек, кувшинок, листья погруженных рдестов. Данные черты характерны и для водорослей, таких, как нитчатые водоросли, рассеченные талломы харовых, тонкие прозрачные талломы многих глубоководных видов. Это дает возможность гидрофитам увеличить отношение площади тела к объему, а, следовательно, развивать большую поверхность при сравнительно небольших затратах органической массы.
У частично погруженных в воду растений хорошо выражена гетерофилия, т. е. различие строения надводных и подводных листьев у одного и того же растения: Это хорошо просматривается у водного лютика разнолистного. Надводные имеют черты, обычные для листьев надземных растений (дорзовентральное строение, хорошо развитые покровные ткани и устьичный аппарат), подводные — очень тонкие или рассеченные листовые пластинки. Гетерофилия отмечена также у кувшинок и кубышек, стрелолиста и других видов.
Глубина водной среды оказывает влияние и на животных, их окраску, видовой состав и т. д., например, в озерной экосистеме основная жизнь сосредоточена в слое воды, куда проникает количество света, достаточное для фотосинтеза. Нижняя граница данного слоя носит название компенсационного уровня. Выше этой глубины растения выделяют больше кислорода, чем потребляют, то избыточный кислород могут использовать другие организмы. Ниже этой глубины фотосинтез не может обеспечить дыхание, в связи с этим организмам доступен только кислород, который поступает с водой из более поверхностных слоев озера.
В светлых, поверхностных слоях воды обитают ярко и разнообразно окрашенные животные, глубоководные же виды обычно лишены пигментов. В сумеречной зоне океана обитают животные, окрашенные в цвета с красноватым оттенком, что помогает им скрываться от врагов, так как красный цвет в сине-фиолетовых лучах воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.
Поглощение света в воде тем сильнее, чем меньше ее прозрачность, что обусловлено наличием в ней частиц минеральных веществ (глина, ил). Уменьшается прозрачность воды и при бурном разрастании водной растительности в летний период или при массовом размножении мелких организмов, находящихся в поверхностных слоях во взвешенном состоянии. Прозрачность характеризуется предельной глубиной, где еще виден специально опускаемый диск Секки (белый диск диаметром 20 см). В Саргассовом море (самые прозрачные воды) диск Секки виден до глубины 66,5 м, в Тихом океане — до 59, в Индийском — до 50, в мелких морях — до 5-15 м. Прозрачность рек не превышает 1 -1,5 м, а в среднеазиатских реках Амударье и Сырдарье — нескольких сантиметров. Отсюда и границы зон фотосинтеза сильно колеблются в разных водоемах. В самых чистых водах зона фотосинтеза, или эуфотическая зона, достигает глубины не свыше 200 м, сумеречная (дисфотическая) простирается до 1000-1500 м, а глубже, в афотическую зону, солнечный свет совсем не проникает.
Световой день в воде значительно короче (особенно в глубоких слоях), чем на суше. Количество света в верхних слоях водоемов меняется и от широты местности, и от времени года. Так, длинные полярные ночи сильно ограничивают время, пригодное для фотосинтеза в арктических и приантарктических бассейнах, а ледовый покров затрудняет доступ света зимой во все замерзающие водоемы.
vseobiology.ru
Взаимосвязь воды и почвы
Система капельного орошения – это, по существу, система транспортировки, которая поставляет воду и питательные вещества в корневую систему растений. Финальным звеном в этой цепочке является почва. Часто начинающие пользователи капельных систем не уделяют должное внимание почве, ошибочно полагая, что будет достаточно иметь только качественную систему полива. Физические и химические свойства почвы определяют ее способность транспортировать, а также сохранять воду и питательные вещества. Таким образом, понимание типа почвы и ее взаимодействия с водой является ключевым фактором при разработке капельного полива в каждом отдельно случае. Ниже приведены термины и их определения, которые помогут понять механизмы движения и накопления влаги в почве.
ГИГРОСКОПИЧЕСКАЯ ВОДА – это когда вода сильно/плотно удерживается в почве. Вода не перемещается по капиллярам благодаря силе тяжести и обычно не доступна для корней растений.
КАПИЛЛЯРНАЯ ВОДА– это когда вода удерживается в порах благодаря поверхностному напряжению между водой и частицами почвы. Капиллярная влажность является основным источником воды для растений.
ГРАВИТАЦИОННАЯ ВОДА - свободная вода в почве, которая беспрепятственно опускается к корням растения под действием силы гравитации. После того, как земля будет полностью полита, гравитационная вода будет просачиваться вниз, оставляя почву выше под собой увлажненной.
ВЛАГОЕМКОСТЬ – этот показатель определяет способность почвы удерживать воду в противовес силе гравитации. Если почва полностью насыщается водой, а затем высыхает в течение 24 часов, тогда она достаточно влагоемкая. Для большинства культур поддержание идеального уровня влажности положительно сказывается при вегетативном росте, так как обеспечен баланс между достаточным уровнем влаги в почве и ее вентилированием.
ТОЧКА УВЯДАНИЯ – это уровень содержания влаги в почве, при котором растение начинает увядать, прекращая нормальный рост.
ДОСТУПНОСТЬ ВОДЫ В ПОЧВЕ рассчитывается как разница количества воды между нормальной влагоемкостью и точкой увядания. Существует значительный разброс в значениях влагоемкости, точки увядания и доступности воды для разных типов почв. Песок имеет низкие значения по всем трем показателям, в то время как глина имеет высокие значения влагоемкости и точки увядания, а также умеренно высокой доступной воды в почве. Суглинка, которая содержит в равных пропорциях песок, ил и глину, находится между песком и глиной по показателям влагоемкости и точки увядания, но показатель доступности воды в почве для суглинки самый высокий среди всех типов почв. Количество воды, которое находится в почве можно измерить с помощью взвешивания, электрического сопротивления, напряженностью воды, визуальным наблюдением за ростом растений или просто на ощупь.
В таблице 1 приведены некоторые цифры, которые могут быть использованы как приблизительное руководство для понимания изменений показателя удержания воды в различных почвах. Поскольку различают большое количество различных видов почв, величина удержания воды также должна быть определена экспериментально.
| Строение почвы | Уровень содержания воды в почве | ||
| Влагоемкость, % | Точка увядания, % | Доступность воды в почве, % | |
| Песок | 9 | 2 | 7 |
| Глинистый песок (супесчаный) | 14 | 4 | 10 |
| Песчаный суглинок | 23 | 9 | 14 |
| Песчаный суглинок + органические вещества | 29 | 10 | 19 |
| Суглинок | 34 | 12 | 22 |
| Суглинок, с повышенным содержанием глины | 30 | 16 | 14 |
| Глина | 38 | 24 | 14 |
| Хорошо структурированная глина | 50 | 30 | 20 |
Таблица 1 содержание воды в зависимости от типа почвы.
Вернуться назад Почва
Читать далее Движение воды в почве
Вернуться на главную страницу
agrostimul.com.ua
Взаимодействие воды и растения
В данной статье мы рассмотрим основу процесса полива - это взаимодействие воды и растения.
Растительные клетки и межклеточное пространство поглощают воду осмосом и впитыванием. Процесс впитывания означает соединение атомов водорода в молекулах воды с целлюлозой в межклеточном пространстве растения. Процесс осмоса или осмос – это когда вода перемещается из областей с более низкой концентрацией солей через водопроницаемую мембрану в область с более высокой соленой концентрацией.
Корневые волоски - единственные клетки слоя эпидермы с большой площадью поверхности и каждый обладает значительной вакуолью, таким образом, ускоряя осмотический процесс. Вода обычно проникает из почвы во внутреннюю часть клетки через водопроницаемые мембраны клеточных стенок. Растение перемещает воду и питательные вещества вверх к листьям по ксилеме, где вода снова попадает в атмосферу. Растение способно управлять концентрацией молекул воды в клетках и стимулировать движение воды в клетки.
Энергия для корневой системы поступает в виде сахарозы, которая формируется в листьях в процессе фотосинтеза. Сахароза транспортируется вниз к корням через флоэмы. Активные клетки корневой системы дышат так же, как и клетки животных, то есть используют кислород. Поэтому растения задыхаются и вянут, если в почве недостаток кислорода. Энергия, которая накапливается в корневой системе, необходима для впитывания воды из почвы.
Если давление воды в почве увеличивается, тогда растение тратит больше энергии, чтобы впитать воду. Капиллярная вода медленно движется в почве, и чем меньше такой воды в почве, тем тяжелее ее растению получить. В таком случае растение расширяет свои корни, чтобы достать дополнительную воду, а значит, меньше энергии идет на рост самого растения и его плодов. Негативное влияние на рост растения влияет также избыток воды в почве. Эти факты объясняют, почему для получения высокого и качественного урожая необходимо поддерживать требуемый уровень воды в почве на протяжении всего периода созревания плодов. Правильно установленная система капельного орошения обеспечивает растение необходимым уровнем воды, питательных веществ и кислорода.
Вернуться назад Экспериментальное определение характера проникновения воды в почву
Читать далее Анализ образцов воды
Вернуться на главную страницу
agrostimul.com.ua
Еще раз о свободной и связанной воде в растении
Связанная вода обладает особыми свойствами большой плотностью, пониженной температурой замерзания и т. д. Связанная вода студней играет большую роль ее присутствие в почве, растениях, во всех живых организмах обеспечивает морозоустойчивость, поддерживает водные запасы , определяет морфологические структуры клеток и тканей. В человеческом организме доля связанной воды у младенцев составляет примерно 70%, а у пожилых людей — до 40%, что обусловливает появление морщин, дряблость кожи и т. д. Синерезис, таким образом, в человеческом организме идет достаточно медленно и его скорость индивидуальна. Следует отметить, что при синерезисе вначале выделяется свободная вода, а затем, частично, связанная. [c.192]
Лабораторные сахариметры широко используются также для определения свободной и связанной воды в растениях по изменению концентрации стандартного" раствора сахарозы после взаимодействия его с исследуемым объектом. [c.345]Под влиянием дефолиантов нарушается водообмен растений. В первые дни воздействия не наблюдается значительного уменьшения воды в листьях, но сильно меняется соотношение различных форм воды. В частности, увеличивается количество связанной воды и уменьшается количество свободной. Такой характер водообмена свидетельствует о том, что дефолианты сильно нарушают нормальный ход обмена веществ в листьях растений. В последующие дни происходит постепенное снижение содержания общей воды во всех органах растений, которое завершается опадением листьев и высушиванием растений. [c.273]
Физически связанная вода имеет большую плотность, чем свободная. В прочносвязанной воде концентрация растворенных веществ ниже, чем в свободной возможно даже, что она равна нулю. Физически связанная вода недоступна растениям. Предельное количество такой воды принимают равным примерно удвоенной величине максимальной гигроскопической влажности. Мак- [c.23]
Подвижность, активность воды непосредственно зависят от ее состояния в клетке. С этой точки зрения в физиологии растений принято различать свободную и связанную воду. Связанной считают воду, которая удерживается с той или иной силой коллоидами протоплазмы, а также воду, удерживаемую осмотически активными веществами. Содержание коллоидно-связанной воды зависит от содержания гидрофильных биоколлоидов и степени их гидратации, которая в свою очередь связана с их водоудерживающей силой. На содержание осмотически связанной воды влияет, соответственно, количество находящихся в клетке растворенных веществ. [c.46]
Во-первых, появились так называемые физические методы — ядерный магнитный резонанс (ЯМР), диэлектрическая спектроскопия, инфракрасная спектроскопия. Эти методы были разработаны применительно к сравнительно простым системам с известным исследователю составом (например, для работы с несложными растворами или же кристаллами). Одиако без особой предварительной подготовки их с ходу применили к анализу сложнейших биологических систем, обладающих массой не поддающихся учету факторов, сказывающихся иа конечном результате, и сразу же пришли к парадоксальному выводу сначала о том, что вся вода в растении связана и свободной воды вообще нет [56], а вслед затем, работая почти с теми же самыми объектами, но чуть изменив настройку прибора,— к диаметрально противоположному, но не менее парадоксальному выводу чуть ли не о полном отсутствии в клетках связанной воды [57]. Отрицательную роль сыграли и первые результаты опытов с меченой водой, обнаружившие быструю и практически полную обмениваемость всей содержащейся в растении воды на воду наружной среды [58—60]. Эти результаты были истолкованы первоначально не в пользу существования в растении связанной воды (как будто связанная вода — это непременно какая-то статичная, неизменяемая, а не динамичная категория, способная к непрерывному обновлению, как и любой другой ингредиент живой системы). [c.29]
ЕЩЕ РАЗ О СВОБОДНОЙ И СВЯЗАННОЙ ВОДЕ В РАСТЕНИИ [c.38]
Как мы уже отмечали, физические методы исследования, первоначально перевернувшие все наши представления о свободной н связанной воде в растении, не были специально предназначены для исследования столь сложных систем, как биологические. Эти методы были разработаны применительно к сравнительно простым физическим или физико-химическим системам с известным исследователю составом, так что вклад каждого из ингредиентов в измеряемые параметры можно было бы учесть. Поэтому вполне естественно, что при работе с биологическими объектами, обладающими несметным количеством трудно поддающихся учету факторов, необходимо было соблюдать чрезвычайную осторожность как в отношении получаемых результатов, так (и особенно) их интерпретации. Требовалась длительная, кропотливая, но совершенно неизбежная подготовительная работа. Кроме того, один и тот же изучаемый параметр желательно было измерить разными методами и лишь в случае по- [c.38]
Пока мы говорили о так называемой свободной воде. Бывает вода и в связанном состоянии, когда молекулы НгО жестко соединены с другими химическими веществами и приобретают свободу передвижения лишь при термическом разложении соединения. Так, при плавлении 1м гранита выделяется 26 кг воды. В некоторых солях вода составляет более половины массы, например в фосфате натрия (в форме кристаллогидрата) 60 % приходится на воду. Растения, животные, человек — все они содержат много связанной воды. В костях, например, до 20 % воды, в нервных клетках — свыше 80 %. [c.8]
Кислород в природе. Воздух. Кислород — самый распространенный элемент земной коры. В свободном состоянии он находится в атмосферном воздухе, в связанном виде входит в состав воды, минералов, горных пород и всех веществ, из которых построены организмы растений и животных. Общее количество кислорода в земной коре близко к половине ее массы (около 47%). [c.374]
Открытие и нахождение в природе. Чистый кислород впервые получил шведский химик Карл Шееле в 1772 г. Кислород — самый распространенный в природе элемент. В земной коре содержится 49,13 весовых процентов кислорода. Кислород встречается в природе как в свободном, так и связанном состоянии. В свободном состоянии он содержится в воздухе (23,2% по массе или 20,9% по объему), в связанном — входит в состав воды (88,9%), минералов, растений, животных. [c.163]
В медицине и в сельском хозяйстве серу применяют как в свободном, так и в связанном виде. Сера, как и азот, фосфор, калий и другие элементы, необходима растениям, усваивающим ее из растворимых в воде сульфатов. [c.242]
Кислород самый распространенный элемент земной коры. В свободном состоянии он находится в атмосфере воздуха (23%), в связанном — входит в состав воды, минералов, горных пород и всех веществ, из которых построены организмы растений и животных. [c.79]
Значение денитрификации в природе. Денитрификация-единственный биологический процесс, благодаря которому связанный азот преобразуется в свободный N3. С глобальной точки зрения этот процесс имеет решающее значение для сохранения жизни на земной суше. В нормально аэрируемых почвах и водоемах нитрат представляет собой конечный продукт минерализации. Благодаря своей высокой растворимости в воде и слабому связыванию почвой нитрат-ионы вымывались бы из почвы и накапливались в морской воде содержание молекулярного азота в атмосфере стало бы уменьшаться, и процессы роста растений и продукции биомассы на суше в конце концов прекратились бы. [c.308]
Не менее произвольны критерии, используемые в физиологии растений. В этой области биологии деление воды на свободную и связанную производится на основании ее способности растворять сахд.р или залгерзать при температуре ниже — 20° С. Существование в растении большого разнообразия комплексов воды, отличающихся по степени их связанности, указывалось уже давно [133]. Однако на практике до сих пор еще продолжают употребляться понятия свободной и связанной воды , навеянные простотой эксперимента, но весьма ограниченные по своему физико-химическому содержанию. [c.10]
Понижение степени гидратации коллоидов, увеличение количества свободной и снижение количества коллоидно-связанной воды в листьях в начале вегетации свидетельствует о пониженной устойчивости растений к изменяюп1 имся условиям среды в этот период. Наоборот, повышение чисел гидратации коллоидов, количества коллоидно-связанной воды на более поздних фазах развития уже говорят о повышенной устойчивости растений. [c.574]
Изменения водного режима растений в полуденные часы вызываются в значительной степени повышенными температурами воздуха. Как показали Крафте, Карриер и Стокинг (1951), повышение температуры воздуха должно привести к падению значения относительной влажности воздуха. Еще раньше Оканенко (1940) показал с помощью расчетов, что при изменении температуры листьев может изменяться градиент давления водяных паров от межклетников к наружной воздушной среде. Превышение температуры листьев над температурой окружающей среды на 1° эквивалентно снижению относительной влажности наружного воздуха на 6,4%, превышение на 5° эквивалентно снижению относительной влажности воздуха на 35,5%. Все это должно привести к повышению интенсивности транспирации и уменьшению общего содержаиия воды в листьях растений в полуденные часы. Причиной водного дефицита может быть не только несоответствие между скоростью подачи воды в надземные органы и интенсивностью транспирации, но и переход части связанной воды в свободную, вызванный усилением теплового движения воды под влиянием повышенной температуры. Свободная вода менее прочно удерживается клетками листьев. Обезвоживание листьев и повышение их температуры приводит к депрессии фотосинтеза. [c.131]
Одними из первых, применивших ее к решению практических вопросов — морозо- и засухоустойчивости растений, — были Гортнер и Ньютон У нас этому вопросу были посвящены работы Н, Максимова. Оказалось, что засухо- и морозоустойчивые растения в общем содержат большое количество связанной воды. Исследованы были также животные ткани. Оказалось, что тела молодых животных и молодые ткани содержат больше связанной воды, чем старые. По мере же старения количество связанной воды уменьшается, а свободной воды — растет Аналогичное явление было замечено и у растений. Буйукос , Мак-Коль и, Бейдеман, Трофимов, Думанский рассмотрели с этой точки зрения почвенную воду и указали, что связанная вода — мертвый запас — и почти не используется растениями. [c.402]
Изучение связанной воды в полимерах имеет большое практическое значение. Так, например, оказалось, что засухо- и морозоустойчивые растения содержат в своем составе гораздо большее количество связанной воды, чем обычные растения на зимнее время растения оставляют в своем организме главным образом связанную воду. В молодых живых организмах связанной воды больше, чем в старых, а самое старение организмов связано с относительным уменьшением в тканях связанной воды. В почвах связанная вода не используется растениями в более жаркое время часть этой воды переходит в свободную ее форму и становится доступной для растений. Весьма интересно количественное изменение связанной воды при хлебопечении в свежей пшеничной муке ее 44% (от общего содержания воды), в тесте 53% (от набухания муки в воде), в свежеиспеченном хлебе 83%, но через 5 суток лежания хлеба—уже только - б7% самое черствение хлеба сопряжено с потерей связанной воды и является, таким образом, необратимым процессом старения. [c.189]
И, наконец, самым важным, вероятно, фактором, защищающим растения от вымораживания, является наличие неспособной к замерзанию связанной воды, удерживаемой частицами гидрофильных коллоидов и в первую оче1редь белками. От соотношения свободной и [c.294]
Природные высокомолекулярные соединения, входящие в состав растительных и животных организмов, — белки, клетчатка, крахмал и др. — обладают способностью связывать большие или меньшие количества воды. Способностью связывать воду обладает и почва. Изучение проблемы связанпоГг воды представляет значительный теоретический интерес и имеет большое практическое значение. Значение этого вопроса для сельскохозяйственной науки определяется тем, что количество воды, связанной в тканях растений, влияет на такие важные свойства их, как морозоустойчивость и засухоустойчивость. Связанная вода в почвах представ.ляет интерес в том отношении, что она не обладает такой подвижностью и доступностью растениям, как свободная вода. [c.235]
До 1950—1960-х годов физиологи уделяли большое внимание содержанию свободной и связанной воды в растениях, определяя его главным образом с помощью водоотнимающих средств [43]. Были разграничены фракции свободной, коллоидносвязанной и осмотическисвязанной воды (причем на долю связанной воды в среднем приходилось вплоть до 50 % и более [c.28]
Чрезмерно категоричные и безапелляционные выводы, еде- ланные иа первых порах при применении физических методов для определения состояния воды в растении, после их проверки и уточнения потребовали пересмотра. Прежде всего эти выводы противоречат основополагающему для молекулярной биологии представлению об участии воды в формированн нативной конформации биологических макромолекул и в их фуикционирова-пии. Если принять, иа основе данных, полученных с помощью физических методов, что структура воды практически не меняется даже при денатурации, то не может быть и связанного с водой вклада в свободную энергию сворачивания белковой глобулы в компактную структуру и тем более в измеиеиие ее конформации в процессе функционирования. В этой связи были тщательно проанализированы результаты, полученные при применении калориметрии, гравиметрии, диэлектрической спектроскопии, инфракрасной спектроскопии, различных разновидностей метода ЯМ.Р, и показано, что эти методы не учитывают слабосвязанную воду, вклад которой в свободную энергию системы сопоставим с вкладом прочносвязанной воды, либо они приводят вообще к неверным результатам из-за использования при их интерпретации некорректных предпосылок. С учетом динамических характеристик макромолекул показано, что количество связанной воды в биологических объектах значительно превышает ранее приведенные оценки и, в общем, находится в соответствии с представлениями об участии воды в формировании нативной конформации биополимеров и в их функционировании. Согласно этим данным, в живых клетках существуют по крайней мере две фракции прочносвязаиной и две фракции слабосвязанной воды [86—89]. [c.39]
Физиологическая засухоустойчивость складывается из способностей растений переносить обезвоживание и действие высоких температур. Поэтому при изучении засухоустойчивости необходимо исследовать как способность выносить обезвоживание, так и перегрев. Для диагностики засухоустойчивости пр дпочтительиее использовать прямые методы, непосредственно связанные с засухоустойчивостью. К ним относят определение засухоустойчивости в засушниках эксикаторный метод определения способности растений выносить обезвоживание определение водоудерживающей способности метод коагуляции белков определение гидрофильности коллоидов цитоплазмы, содержания свободной и связанной воды, эластичности и вязкости протоплазмы метод крахмальной пробы и др. [c.214]
Кислород в природе. Получение кислорода. Известно более 1400 минералов, содержащих кислород. Важнейшие кислородсодержащие минералы — кварц и его модификации, полевые шпаты, слюды, глины, известняки. Огромное количество кислорода находится в воде как в химически связанном, так и в растворенном состоянии. В свободном состоянии кислород находится в атмосфере (около 10 т). Кислород воздуха расходуется в процессах горения, гниения, ржавления, дыхания и непрерывно регенерируется за счет фотосинтеза. Кроме того, кислород является обязатель(гой составной частью организмов животных и растений. Так, в человеческом теле содержится до 65 мае. долей, % кислорода. [c.312]
Азот широко распространен в природе, он является одним из основных элементов белковых животных и растительных тел. В основном он находится в атмосфере в виде свободных молекул. Подсчитано, что на 1 га поверхности земли находится около 80 тыс. т азота. Но растения не могут непосредственно усваивать атмосферный азот. Для их питания необходимы неорганические соединения, растворимые в воде или слабых кислотах. Главным сырьевым источником производства азотных удобрений является азот атмосферы, так как применение минерального сырья для этой цели очень офаничено, ведь запасы натриевой селитры практически исчерпаны. Перевод азота из свободного (молекулярного) состояния в химически связанную форму определило название области химической технологии — производство (или технология)связанного азота . [c.396]
В дальнейшем проблема, связанная с необходимостью отделения микроорганизмов, будет становиться все более актуальной это связано не только с развитием биологической технологии и расширением применения микробов в промышленности, сельском хозяйстве, очистке биосферы, а также увеличением потребностей в свободной от биологических частиц воде, но и с микробным загрязнением окружающей среды. Дело в том, что возрастающее загрязнение воды, почвы и воздуха органическими и неорганическими веществами стимулирует развитие разнообразных микроорганизмов. В ревультате этого количество микробов в биосфере, видимо, неуклонно увеличивается. Туманы и дымы, испаряющиеся легколетучие органические вещества способствуют более интенсивному размножению микроорганизмов в воздухе. Бесперебойными поставщиками огромных количеств микробов в атмосферу являются, как уже указывалось, аэротенки и другие аэрируемые очистные сооружения [26, 364, 370, 402, 455, 460, 464, 514], а также пыльные бури. Использование воды для технических, сельскохозяйственных, бытовых и транспортных целей, а также эрозия почвы, заиливание, затопление больших территорий при строительстве гидротехнических сооружений, развитие водных растений и фотосинтезирующих организмов и т. д. существенно повышают минеральную и органическую компоненты природных вод, а это не может не отразиться на содержании в них микроорганизмов. [c.186]
Очень мало известно о наличии в растениях соединений кремния иных, че.м свободный кремнезем. Малфитано и Катуаре [72] сообщили, что в золе специально очищенного картофеля и крахмала нашли ЗЮг. Это дает основание предполагать, что кремнезем может присутствовать в форме химического соединения о крахмалом. Энгель [73] изучал природу кремнезема в соломе рж1 и продемонстрировал наличие органических комплексов кремнезема. С горячей водой или метиловым спиртом после подготовки с метанолбензоловой смесью можно получить лабильные органические соединения кремнезе.ма из соломы. Эти составы легко превращаются в неорганические нерастворимые полимерные формь кремнезема. Было также получено небольшое количество эфир-растворимого органического кремнеземистого комплекса, в котором галактоза присутствовала в пропорции две грамм-молекулы кремнезема на грамм-молекулу сахара. Остался неразрешенным вопрос состоял ли кремнеземный комплекс в эфирном экстракте из жирных компонентов и фосфорной кислоты вместе с небольшим количеством пентозы, связанной более тесным образом. После дальнейшего роста ржаная солома содержала другой кремнеземный комплекс, в котором отношение 5102 к галактозе равнялось 1 1. Очевидно, что кремневая кислота соединяется с компонентами сахара, а также и с другими компонентами физиологической структуры. Около 18% кремнезема в структуре ржаной соломы должно соединиться с целлюлозой решетчатой структуры, так как именно такое количество кремнезема отделяется при растворении целлюлозы в медноаммиачном растворе. [c.275]
Специальные исследования извлекаемости фенольных соединений из растений люпина и льна-долгунца показали, что лучшим экстрагентом для большинства фенольных гликозидови эфиров являются горячая вода и водный этанол, для свободных фенолкарбоновых кислот, флавоноидных агликонов и оксикумаринов — этанол [9]. В то же время холодная вода, ацетон, серный эфир и этилацетат практически не извлекают многих связанных фенольных соединений из растительного материала. [c.39]
Kи Jюpoд в природе. Кислород является самым распространенным элементом в природе (см. 14). Он находится в природе как в свободном состоянии — в воздухе (см. 15), так и в связанном виде — в воде (85,8% по весу), в важнейших горных породах и др. В живой природе кислород имеет исключительно важное значение. Он входит в состав тканей всех растений и животных. [c.39]
chem21.info
Капельное орошение. Теория и практика: Взаимодействие воды и растения
Растительные клетки и межклеточное пространство поглощают воду осмосом и впитыванием. Процесс впитывания означает соединение атомов водорода в молекулах воды с целлюлозой в межклеточном пространстве растения. Процесс осмоса или осмос – это когда вода перемещается из областей с более низкой концентрацией солей через водопроницаемую мембрану в область с более высокой соленой концентрацией.
Корневые волоски - единственные клетки слоя эпидермы с большой площадью поверхности, и каждый обладает значительной вакуолью, таким образом, ускоряя осмотический процесс. Вода обычно проникает из почвы во внутреннюю часть клетки через водопроницаемые мембраны клеточных стенок. Растение перемещает воду и питательные вещества вверх к листьям по ксилеме, где вода снова попадает в атмосферу. Растение способно управлять концентрацией молекул воды в клетках и стимулировать движение воды в клетки.
Энергия для корневой системы поступает в виде сахарозы, которая формируется в листьях в процессе фотосинтеза. Сахароза транспортируется вниз к корням через флоэмы. Активные клетки корневой системы дышат так же, как и клетки животных, то есть используют кислород. Поэтому растения задыхаются и вянут, если в почве недостаток кислорода. Энергия, которая накапливается в корневой системе, необходима для впитывания воды из почвы.
Когда давление воды в почве увеличивается, тогда растение тратит больше энергии, чтобы впитать воду. Капиллярная вода медленно движется в почве, и чем меньше такой воды в почве, тем тяжелее ее растению получить. В таком случае растение расширяет свои корни, чтобы достать дополнительную воду, а значит, меньше энергии идет на рост самого растения и его плодов. Негативное влияние на рост растения влияет также избыток воды в почве. Эти факты объясняют, почему для получения высокого и качественного урожая необходимо поддерживать требуемый уровень воды в почве на протяжении всего периода созревания плодов. Правильно установленная система капельного орошения обеспечивает растение необходимым уровнем воды, питательных веществ и кислорода. Другие полезные статьи про капельное орошение и советы садоводам Вы найдете на нашей странице НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ Больше информации про капельное орошение Вы можете узнать на сайте АГРОСТИМУЛ.dripstimul.blogspot.com
Взаимосвязь между потоками ионов и воды в корне
Поступления ионов и воды в корни растений являются самостоятельными процессами, взаимосвязь между которыми в зависимости от условий может быть или ничтожно мала или достаточно существенна.
Установлено, что в водных культурах растворы питательных солей никогда не поступают в корни в неизменной концентрации. Из разбавленных растворов энергичнее поступают соли, из концентрированных - вода. Убедительным доказательством независимости поступления ионов и воды является то, что разные соли и даже катионы и анионы одной и той же соли поступают в растение с различной скоростью. Так, у сульфата аммония (Nh5)2SO4 более интенсивно поглощается катион, менее интенсивно - анион, в результате чего происходит подкисление среды. Поэтому такая соль называется физиологически кислой. NaNO3 является физиологически щелочноq солью, из нее растением интенсивнее используется нитрат. Физиологически нейтральной солью может быть нитрат аммонии Nh5NO3, у которого с одинаковой интенсивностью поглощаются катионы и анионы.
Определение электропроводности транспирационного тока воды, поднимающегося по сосудам древесины, показало, что концентрация солей больше ночью, когда транспирация ослаблена и воды в растение поступает меньше. Обычно наблюдается также повышение концентрации пасоки при снижении скорости плача. Все это свидетельствует об отсутствии прямой связи транспорта ионов с током воды в растении.
Тем не менее поглощение ионов корнями может косвенно ускоряться усилением транспирации за счет более быстрого освобождения клеток корня от растворенных солей восходящим током воды. Причем эффект зависит от концентрации солей в среде. У низкосолевых растений (концентрация солей в среде менее 1 мМ) высокая избирательность мембран, поток ионов через плазмалемму определяются в основном деятельностью энергозависимых ионных насосов. Разбавление цитоплазматической фазы током воды слабо сказывается на транспорте ионов через плазмалемму.
У высокосолевых растений (концентрация среды более 10 мМ) более высокие проницаемость плазмалеммы и доля не зависящего от метаболизма диффузионного потока ионов. Поэтому разбавление цитоплазматической фазы усиленным током
У высокосолевых растений (концентрация среды более 10 мм) более высокие проницаемость плазмалеммы и доля не зависящего от метаболизма диффузионного потока ионов. Поэтому разбавление цитоплазматической фазы усиленным током воды способствует поступлению ионов. Таким образом, при высокой концентрации корнеобитаемой среды транспирационный ток может играть решающую роль в поглощении ионов.
Поглощение ионов и потребности в них растения
Многочисленные наблюдения над минеральным питанием целых растений позволяют сделать вывод, что в условиях, когда доставка ионов растению не лимитирована, скорость их поглощения строго регулируется потребностями растения. Показательны в этом отношении данные М. Дру и П. Ная (1969), полученные в опытах с проростками итальянского райграса (рис.). Когда единственным источником K для растения была зона шириной 1 см, скорость поглощения у корня в этой зоне оказалась в 8 раз выше, чем когда вся корневая система могла поглощать K . Это свидетельствует о больших возможностях регулирования активности транспортной системы в растении. Подобное заключение можно сделать также и на основании опыта, в котором у райграса непрерывно удаляли все придаточные корни (*. ***, А. ***. 1965). Побеги были при этом мельче, но растения выглядели вполне здоровыми и росли довольно хорошо, несмотря на то что отношение массы побегов к массе корня было очень большим. Поглощение элементов минерального питания на 1 г оставшихся на растении корней в 5 раз превышало поглощение у контрольных растений, концентрация же ионов в побегах была в контроле и в опыте приблизительно одинаковой.
Поражает способность растений извлекать в необходимых количествах элементы из растворов, сильно различающихся по концентрации. При 5000-кратной разнице концентрации K в растворе сухая масса 11-недельных растений ячменя различалась всего лишь в 1,7 раза, а содержание K в побегах - в 1,5 раза (*. ********, 1961). По данным Ц. Эшера и Дж. Лонерагана (1967), многие ВИДЫ РАСТЕНИЙ ОБЛАДАЮТ собностью расти и поддерживать надлежащую внутреннюю концентрацию P в очень разбавленных растворах, если состав раствора относительно постоянный.
По-видимому, при низких концентрациях P корни можно заставать работать интенсивнее, чтобы обеспечить поступление того же количества фосфата в побег. Естественно, на транспорт того же количества фосфата из разбавленного раствора требуется затратить больше энергии, чем из концентрированного.
Даже когда рост растения лимитируется недостатком какого-либо элемента, содержание этого элемента в тканях растения может оставайся постоянным. Такие результаты обычно получают в опытах с нитратом, который оказывает очень сильное влияние на рост, в особенности у хлебных и кормовых злаков.
Д. Кларксон (1978), работая с проростками ячменя и диапазоном концентрации нитрата в среде от 0,1 до 10,0 мМ, заметил, что рост ячменя заметно ухудшался при концентрации нитрата ниже 1 мМ, но общее содержание N а в побегах оставалось относительно постоянным.
Таким образом, свойства самой транспортной системы растений - не единственный фактор, определяющий скорость поглощения ионов корнями. Эти свойства могут существенно меняться в зависимости от потребности растений в элементах минерального питания.
studfiles.net
