Водный баланс растений Непрерывно идущие. Водный баланс растений

Водный баланс растений

Водообмен растений включает три процесса:

Соотношение между поступлением и расходом воды представляет собой водный баланс растения. В умеренно влажные и не слишком жаркие дни транс­пнрация хорошо согласована с поступлением воды, т. е. складывается благоприят­ным ВБ. В жаркие летние дни усиление транспирации нарушает это относительное равновесие, что вы­зывает водный дефицит (ВД), достигающий даже при достаточной влажности почвы 5-10 %, а при недостатке влаги в почве - 25 %. Это объясняется тем, что корни не успевают покрывать расход воды на транспирацию, интенсивность которой, особенно в полуденные часы, сильно возрастает. Полуденный водный дефицит представляет собой нормальное явление и не причиняет растению особого вреда. Значительному увеличению ВД препят­ствует способность растений снижать транспирацию за счет возрастания водоудерживающей способ­ности тканей и закрывания устьичных щелей.

Однако регулирование транспирации небеспредельно. В условиях жаркого летнего дня и при недостатке воды в почве происходит значительное нарушение ВБ, которое проявляется в потере тургора растением - завядании. При обеспечении растений водой тургор восстанавливается и их нор­мальная жизнедеятельность возобновляется. Но завядание не проходит для растения бесследно: чем оно было глубже и дли­тельнее, тем серьезнее его последствия. Различают временное и длительное завядание.

Временное завядание(ВЗ)наблюдается обычно в полуденные часы. При этом органы, сильнее всего расходующие воду, а именно листья, теряют тургор и вянут, остальные части растения сохраняют тургесцентность. При ослаблении транспирации к вечеру водный дефицит снижается, а в ночные часы ВБ полностью восстанавливается. Большого вреда временное завядание не причиняет, хотя возможно снижение урожая из-за депрессии фотосинтеза и приостановки ростовых процессов. ВЗ нередко наблюдается у сахарной свеклы, подсолнечника, огурца, тыквы и других сельскохозяйственных растений.

Длительное завядание (ДЗ)наступает, когда в почве почти не остается доступной для растения влаги. К этих условиях ВБ растения за ночь не восстанавливается (такой ВД получил название остаточного дефицита). Завядающие листья оттягивают воду из других частей растения: молодых растущих верхушек корней, плодов. Проис­ходит отмирание корневых волосков, поглотительная деятель­ность корней значительно снижается. Поэтому даже после поли­ва ВБ растения восстанавливается лишь через не­сколько дней. Последствия такого завядания могут быть необратимыми и губительными.

7. Влияние на растения избытка влаги в почве

Постоянное или временное переувлажнение характерно для многих районов земного шара. Оно нередко наблюдается также и при орошении, особенно проводимом методом затопления. Избыток воды в почве может быть для растения так же вреден, как и ее недостаток. Вред от заболачивания, а также от временного затоп­ления заключается в ухудшении аэрации почвы, что приводит к серьезным неблагоприятным последствиям. Главный вред состоит в уменьшении или прекращении обеспечения корней кислородом, т. е. в возникновении гипоксии или аноксии. Наиболее часто в условиях кислородной недостаточности оказываются озимые хлеба, соя, рис, хлопчатник, плодовые культуры. Состояния гипоксии и аноксии для разных растении и их отдельных органов до сих пор не имеют четкого количествен­ного выражения, поскольку отсутствуют надежные методы опре­деления парциального давления кислорода в клетке. Особенно неблагоприятно недостаток кислорода сказывается на активно функционирующих органах. Различные потребности в кислороде характерны не только для разных по устойчивости растений или их органов, но и для разных процессов жизнедеятельности. Так, рост корней тормозится (корни укорачиваются, утолщаются, не образуют корневых волосков) обычно при более высоком содержании кислорода, чем процесс дыхания.

Выяснение причин и механизмов устойчивости растений к недостатку кислорода представляет не только теоретический ин­терес, но имеет большое значение для разработки технологии выращивания растений на затопляемых почвах, в водной культу­ре, программирования урожая растений, различающихся по чувствительности к кислородному дефициту и для совершенствова­ния методов отбора селекционного материала.

Как и при других неблагоприятных условиях, стратегия адап­тации к кислородному голоданию включает комплекс различных приспособительных реакций (См. рисунок!). Для того чтобы избежать повреждающего фактора, необходима доставка в корни атмосферного кислорода. Этому способствуют разнообразные морфо­лого-анатомические и физиологические свойства растений.

1. Деревья тропических мангровых лесов имеют воздушные корни-подпорки, покры­тые многочисленными порами, через которые воздух поступает в растение.

1. Для гигрофитов типичным является образование не­прерывной системы воздухоносных полостей от надземной части растений до корней.

1. Возникновение аэренхимы при ограниче­нии доступа кислорода происходит и у мезофитов: кукурузы. ячменя, пшеницы.

1. У листопадных растений снабжение корневой системы кислородом осуществля­ется также через чечевички ветвей.

Увеличение объемов воздухоносных полостей наблюдается обычно в дополнительно образующихся адвентивных корнях. Наибольшую роль в снабжении корневой системы кислородом играют листья.

Существует не только анатома-морфологическая, но и метаболическая адаптация растений (изменения в обмене веществ).

Ведущими являются изменения процесса дыхания. Одним из них может быть

• низкая интенсивность дыхания устойчивых растений или отдельных их органов даже в нормальных условиях аэрации, что позволяет растениям сохранять его почти без изменений в условиях недо­статка кислорода.

• Происходит также качественная перестройка дыхания. Основным путем распада углеводов у всех растений в ана­эробных условиях является гликолиз. У неустойчивых растений резкое увеличение доли и активности гликолитического распада глюкозы наблюдается уже в первые часы анаэробного воздейст­вия, но бывает весьма кратковременным, и растение оказывается на пороге гибели. Усиление гликолиза сопровождается накоплением конечных продуктов брожения, прежде всего этанола, обладающего токси­ческим действием. У приспособленных же объектов при меньшей интенсивности этот процесс может происходить в течение про­должительного времени, что обеспечивает более надежную по­ставку энергии.

• У приспособленных растений положительную роль также играет включение пентозофосфатного пути (ПФП), поставляющего восстановители и необходимые для биосинтеза промежуточные продукты.

Физиолого-биохимическая стратегия избавле­ния от высоких концентраций этанола и других неблагоприятных продуктов обмена является разносторонней.

При корневой гипоксии происходят

• экссудация продуктов анаэробного обмен (этанола, ацетальдегида, молочной кислоты) в ризосферу,

• подъем с транспирационным током в надземную часть (выброс их в атмосферу или включение в обмен веществ листа),

• частич­ное предотвращение накопления этанола путем обращения ко­нечных этапов брожения и дикарбоновой части цикла Кребса.

• у устойчивых растений вместо этанола накапливаются нетоксичные соединения - малат и сук­цинат.

• При аноксии роль кислорода как акцептора электронов временно могут выполнять нитраты. Обычно использование рас­тением нитратов в анаэробных условиях называют нитратным дыханием и относят к эндогенному аноксическому окислению.

Кроме прямого воздействия недостатка кислорода на корни, существует и ряд косвенных неблагоприятных последствий:

• прекра­щение нормальных окислительных процессов в почве (вызываемых деятельностью аэробных почвенных бактерий), преобладание анаэробных (преимущественно маслянокислое и других) видов брожения. При этом в почве накапливаются органи­ческие кислоты, а также восстановленные органические и неор­ганические соединения, многие из которых чрезвычайно ядови­ты для корней растений, например соли закиси железа (гемиоксида). Такие продукты называются болотными токсинами. К числу вредных для растений последствий анаэробных условии относится и чрезмерное накопление водородных ионов, делаю­щих почвы сильно кислыми.

Неблагоприятное воздействие избыточного увлажнения почвы сказывается на протяжении всей жизни растений.

• Семена, по­павшие в переувлажненную почву, плохо и медленно всходят, что связано с затруднением их дыхания и ухудшением энергетического обеспечения ростовых процессов.

• При временном чрезмерном повышении влажности почвы, например весной при таянии снега или при затяжных дождях, вызывающих на пониженных местах пашни застаивание воды, наблюдается вымокание растений.

• Непродолжительное застаивание воды вызывает повреждение и задержку роста растений и снижает эффективность борьбы с сорняками, обычно особенно буйно развивающимися на вымочках.

• Длительное же застаивание воды приводит к полной гибели культурных растений. Наиболее часто от вымокания страдают озимые культуры и земляника.

У любого растения имеется комплекс защитных реакций независимо от степени приспособленности. Различие состоит в том, что у устойчивых объектов переход на новый режим происходит постепенно и сопровождается изменением состава и свойств мембран, а также синтезом белков адаптивных фермен­тов. Это обеспечивает сохранение целостности мембранных структур и их нормальное функционирование, т. е. поддержание гомеостаза в новых условиях. У неустойчивых растений защит­ные реакции, включаясь быстро, оказываются краткосрочными,и как следствие истощения приспособительных возможностей возникают необратимые повреждения.

Водный баланс растений

Водообмен растений включает три процесса:

Соотношение между поступлением и расходом воды представляет собой водный баланс растения. В умеренно влажные и не слишком жаркие дни транс­пнрация хорошо согласована с поступлением воды, т. е. складывается благоприят­ным ВБ. В жаркие летние дни усиление транспирации нарушает это относительное равновесие, что вы­зывает водный дефицит (ВД), достигающий даже при достаточной влажности почвы 5-10 %, а при недостатке влаги в почве - 25 %. Это объясняется тем, что корни не успевают покрывать расход воды на транспирацию, интенсивность которой, особенно в полуденные часы, сильно возрастает. Полуденный водный дефицит представляет собой нормальное явление и не причиняет растению особого вреда. Значительному увеличению ВД препят­ствует способность растений снижать транспирацию за счет возрастания водоудерживающей способ­ности тканей и закрывания устьичных щелей.

Однако регулирование транспирации небеспредельно. В условиях жаркого летнего дня и при недостатке воды в почве происходит значительное нарушение ВБ, которое проявляется в потере тургора растением - завядании. При обеспечении растений водой тургор восстанавливается и их нор­мальная жизнедеятельность возобновляется. Но завядание не проходит для растения бесследно: чем оно было глубже и дли­тельнее, тем серьезнее его последствия. Различают временное и длительное завядание.

Временное завядание(ВЗ)наблюдается обычно в полуденные часы. При этом органы, сильнее всего расходующие воду, а именно листья, теряют тургор и вянут, остальные части растения сохраняют тургесцентность. При ослаблении транспирации к вечеру водный дефицит снижается, а в ночные часы ВБ полностью восстанавливается. Большого вреда временное завядание не причиняет, хотя возможно снижение урожая из-за депрессии фотосинтеза и приостановки ростовых процессов. ВЗ нередко наблюдается у сахарной свеклы, подсолнечника, огурца, тыквы и других сельскохозяйственных растений.

Длительное завядание (ДЗ)наступает, когда в почве почти не остается доступной для растения влаги. К этих условиях ВБ растения за ночь не восстанавливается (такой ВД получил название остаточного дефицита). Завядающие листья оттягивают воду из других частей растения: молодых растущих верхушек корней, плодов. Проис­ходит отмирание корневых волосков, поглотительная деятель­ность корней значительно снижается. Поэтому даже после поли­ва ВБ растения восстанавливается лишь через не­сколько дней. Последствия такого завядания могут быть необратимыми и губительными.

7. Влияние на растения избытка влаги в почве

Постоянное или временное переувлажнение характерно для многих районов земного шара. Оно нередко наблюдается также и при орошении, особенно проводимом методом затопления. Избыток воды в почве может быть для растения так же вреден, как и ее недостаток. Вред от заболачивания, а также от временного затоп­ления заключается в ухудшении аэрации почвы, что приводит к серьезным неблагоприятным последствиям. Главный вред состоит в уменьшении или прекращении обеспечения корней кислородом, т. е. в возникновении гипоксии или аноксии. Наиболее часто в условиях кислородной недостаточности оказываются озимые хлеба, соя, рис, хлопчатник, плодовые культуры. Состояния гипоксии и аноксии для разных растении и их отдельных органов до сих пор не имеют четкого количествен­ного выражения, поскольку отсутствуют надежные методы опре­деления парциального давления кислорода в клетке. Особенно неблагоприятно недостаток кислорода сказывается на активно функционирующих органах. Различные потребности в кислороде характерны не только для разных по устойчивости растений или их органов, но и для разных процессов жизнедеятельности. Так, рост корней тормозится (корни укорачиваются, утолщаются, не образуют корневых волосков) обычно при более высоком содержании кислорода, чем процесс дыхания.

Выяснение причин и механизмов устойчивости растений к недостатку кислорода представляет не только теоретический ин­терес, но имеет большое значение для разработки технологии выращивания растений на затопляемых почвах, в водной культу­ре, программирования урожая растений, различающихся по чувствительности к кислородному дефициту и для совершенствова­ния методов отбора селекционного материала.

Как и при других неблагоприятных условиях, стратегия адап­тации к кислородному голоданию включает комплекс различных приспособительных реакций (См. рисунок!). Для того чтобы избежать повреждающего фактора, необходима доставка в корни атмосферного кислорода. Этому способствуют разнообразные морфо­лого-анатомические и физиологические свойства растений.

1. Деревья тропических мангровых лесов имеют воздушные корни-подпорки, покры­тые многочисленными порами, через которые воздух поступает в растение.

2. Для гигрофитов типичным является образование не­прерывной системы воздухоносных полостей от надземной части растений до корней.

3. Возникновение аэренхимы при ограниче­нии доступа кислорода происходит и у мезофитов: кукурузы. ячменя, пшеницы.

4. У листопадных растений снабжение корневой системы кислородом осуществля­ется также через чечевички ветвей.

Увеличение объемов воздухоносных полостей наблюдается обычно в дополнительно образующихся адвентивных корнях. Наибольшую роль в снабжении корневой системы кислородом играют листья.

Существует не только анатома-морфологическая, но и метаболическая адаптация растений (изменения в обмене веществ).

Ведущими являются изменения процесса дыхания. Одним из них может быть

• низкая интенсивность дыхания устойчивых растений или отдельных их органов даже в нормальных условиях аэрации, что позволяет растениям сохранять его почти без изменений в условиях недо­статка кислорода.

• Происходит также качественная перестройка дыхания. Основным путем распада углеводов у всех растений в ана­эробных условиях является гликолиз. У неустойчивых растений резкое увеличение доли и активности гликолитического распада глюкозы наблюдается уже в первые часы анаэробного воздейст­вия, но бывает весьма кратковременным, и растение оказывается на пороге гибели. Усиление гликолиза сопровождается накоплением конечных продуктов брожения, прежде всего этанола, обладающего токси­ческим действием. У приспособленных же объектов при меньшей интенсивности этот процесс может происходить в течение про­должительного времени, что обеспечивает более надежную по­ставку энергии.

• У приспособленных растений положительную роль также играет включение пентозофосфатного пути (ПФП), поставляющего восстановители и необходимые для биосинтеза промежуточные продукты.

Физиолого-биохимическая стратегия избавле­ния от высоких концентраций этанола и других неблагоприятных продуктов обмена является разносторонней.

При корневой гипоксии происходят

• экссудация продуктов анаэробного обмен (этанола, ацетальдегида, молочной кислоты) в ризосферу,

• подъем с транспирационным током в надземную часть (выброс их в атмосферу или включение в обмен веществ листа),

• частич­ное предотвращение накопления этанола путем обращения ко­нечных этапов брожения и дикарбоновой части цикла Кребса.

• у устойчивых растений вместо этанола накапливаются нетоксичные соединения - малат и сук­цинат.

• При аноксии роль кислорода как акцептора электронов временно могут выполнять нитраты. Обычно использование рас­тением нитратов в анаэробных условиях называют нитратным дыханием и относят к эндогенному аноксическому окислению.

Кроме прямого воздействия недостатка кислорода на корни, существует и ряд косвенных неблагоприятных последствий:

• прекра­щение нормальных окислительных процессов в почве (вызываемых деятельностью аэробных почвенных бактерий), преобладание анаэробных (преимущественно маслянокислое и других) видов брожения. При этом в почве накапливаются органи­ческие кислоты, а также восстановленные органические и неор­ганические соединения, многие из которых чрезвычайно ядови­ты для корней растений, например соли закиси железа (гемиоксида). Такие продукты называются болотными токсинами. К числу вредных для растений последствий анаэробных условии относится и чрезмерное накопление водородных ионов, делаю­щих почвы сильно кислыми.

Неблагоприятное воздействие избыточного увлажнения почвы сказывается на протяжении всей жизни растений.

• Семена, по­павшие в переувлажненную почву, плохо и медленно всходят, что связано с затруднением их дыхания и ухудшением энергетического обеспечения ростовых процессов.

• При временном чрезмерном повышении влажности почвы, например весной при таянии снега или при затяжных дождях, вызывающих на пониженных местах пашни застаивание воды, наблюдается вымокание растений.

• Непродолжительное застаивание воды вызывает повреждение и задержку роста растений и снижает эффективность борьбы с сорняками, обычно особенно буйно развивающимися на вымочках.

• Длительное же застаивание воды приводит к полной гибели культурных растений. Наиболее часто от вымокания страдают озимые культуры и земляника.

У любого растения имеется комплекс защитных реакций независимо от степени приспособленности. Различие состоит в том, что у устойчивых объектов переход на новый режим происходит постепенно и сопровождается изменением состава и свойств мембран, а также синтезом белков адаптивных фермен­тов. Это обеспечивает сохранение целостности мембранных структур и их нормальное функционирование, т. е. поддержание гомеостаза в новых условиях. У неустойчивых растений защит­ные реакции, включаясь быстро, оказываются краткосрочными,и как следствие истощения приспособительных возможностей возникают необратимые повреждения.

studfiles.net

16 Водный баланс и водный дефицит раст. Завядание растений.

Растение постоянно поглощает воду и так же постоянно ее расходует. Соотношение поглощения и расходования воды называется водным балансом. Он имеет различные формы: Уравновешенным водным балансом называется состояние, когда приход и расход воды количественно близки, а содержание ее в растении постоянно. Он создается при благоприятных для растения условиях — в умеренно влажные и теплые дни при влажной почве. Неуравновешенный водный баланс характеризуется состоянием, когда приход и расход воды не равны. Обычно преобладает расход влаги и содержание воды изменяется в сторону уменьшения. Это наблюдается при неблагоприятных для растения условиях — в жаркую сухую погоду и при сухой почве, когда в растениях образуется недостаток воды, или водный дефицит. Водный баланс растения имеет внешнюю и внутреннюю регулировку. Внешняя — это изменение условий увлажнения. При достаточном количестве воды в среде обитания (в почве) водный баланс будет уравновешенным, а при недостаточном — неуравновешенным. Внутренняя физиологическая регулировка заключается в изменении содержания воды при перемене физиол. состояния растения. Примером этого может служить колебание тургора сочленений листа и выброс воды у мимозы при раздражении, что является результатом деятельности сократительных белков.

Водный дефицит и завядание растений

При нормальном водоснабжении утром растения находятся в состоянии полного насыщения водой, или полного тургора. По мере усиления транспирации вода даже при влажной почве не успевает поступать в растение, и содержание ее падает. Возникает водный дефицит, т. е. недостаток воды в растении. В предвечернее время, когда транспирация уменьшается, содержание воды в растении вновь увеличивается и водный дефицит исчезает. Такой водный дефицит, продолжающийся в растении в течение нескольких дневных часов, называется полуденным. Он не оказывает вреда, если не превышает 20 %. Если же погода очень жаркая, а транспирация сильная, водный дефицит может возрасти до 30 - 50 %, что для растений уже вредно. При таком водном дефиците останавливается рост, замедляется фотосинтез и накопление орг. в-в в урожае не происходит. При недостатке воды в почве (почвенная засуха) ее содержание в растении к следующему утру не восстанавливается, так как растению ее негде взять. Уже через сутки в растении обнаруживается некоторый водный дефицит, к-ый может увеличиваться день ото дня и наблюдается до тех пор, пока в почву не поступит вода. Такой дефицит называют остаточным. Он часто приводит растение к повреждению или гибели. При недостатке воды клетки растения могут перейти в состояние плазмолиза. Это явление носит название за-вядания. Завядание бывает временным — при очень сильном полуденном водном дефиците, когда оно продолжается несколько часов и затем проходит. Но при остаточном водном дефиците отмечается длительное завядание, которое продолжается в течение нескольких дней. Степень завядания зависит от величины водного дефицита. У светолюбивых растений завядание происходит при водном дефиците, равном 30 %, а тенелюбивые завядают уже при потере воды в 3 %. Основной причиной этих различий служат особенности анатомического строения тех и других растений. Так, светолюбивые имеют мелкие клетки с толстыми оболочками; у них хорошо развиты механические ткани. Эти особенности позволяют поддерживать расположение в пространстве даже при значительной потере воды. У тенелюбивых растений противоположные черты анатомического строения, поэтому при незначительной потере воды их органы завядают.

studfiles.net

Водный баланс в растениях

fizrast.ru

Водный баланс растения | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Поступление, передвижение и расходование воды растением составляет водный баланс растений. Водный баланс может складываться у растения различно. Здесь теоретически могут иметь место три случая:

1. когда поступление воды превышает ее расходова­ние,
2. когда поступление равно расходованию,
3. когда расходование воды больше, чем поступление.

Первый случай может наблюдаться тогда, когда растение бесперебойно снабжается водой, как это имеет место у некоторых растений, растущих по берегам водоемов, или в ночные часы, когда многие растения гуттируют.

Второй случай — бездефицитного баланса — является наиболее желательным.

Третий случай ведет к возникновению водного дефицита, иначе, к обезвоживанию клеток растений.

Недостаток насы­щения клеток водой, или водный дефицит, приводит у ряда растений к заметной потере тургора. В жаркий летний день можно легко наблюдать, как вянут листья у тыквы или дурмана. Вечером, когда интенсивность транспирации падает, они опять восполняют свой водный дефицит и вос­станавливают нормальный тургор своих листьев. Однако далеко не все растения дают такую яркую картину водного дефицита, наблюдаемую не­посредственно глазом. У большинства растений благодаря наличию меха­нической ткани потеря тургора внешне не заметна, несмотря на большие вод­ные дефициты. Возникший водный дефицит влечет за собой определенные последствия. Растение начинает защищаться от обезвоживания прежде всего изменением своего обмена. В нем начинается расход крахмала с пре­вращением его в сахар и очень усиливается дыхание. Как известно, при дыхании выделяется вода, которая несколько уменьшает нарастающий вод­ный дефицит. Таким образом, обезвоживание вызывает значительные из­менения во всей физиологии растения. Растение начинает приспособлять­ся к обезвоживанию своих клеток. Небольшое обезвоживание может внача­ле стимулировать и процесс фотосинтеза, но затем начинается резкое его падение.

Помимо дневного дефицита, отличают еще остаточный водный дефицит, т. е. тот дефицит, который не выравнивается даже за ночное время суток. Возникновение остаточного водного дефицита связано с ухуд­шением водоснабжения растения, с недостатком воды в почве. Материал с сайта http://worldofschool.ru

При водном дефиците реакция растения на обезвоживание усиливается, обмен изменяется. Если растение в течение длитель­ного времени испытывает водный дефицит, то это резко сказывается прежде всего на ростовых процессах, а затем и на урожае. Ростовые процессы осо­бенно чутко реагируют на обезвоживание коллоидов плазмы, поэтому расте­ния, например, пшеницы, перенесшие сильную засуху, имеют низкую соло­му, плохо развитой колос и щуплое зерно. Нарастание остаточного водного дефицита говорит о наличии почвенной засухи.

• Реферат на тему " водный баланс растений

• Водный баланс растений реферат

• Водный баланс растения.

• Реферат на тему " водный баланс растений

• Водный баланс растения.

worldofschool.ru

Характеристика водного баланса растений

Вода играет огромную роль в жизни растения. Прямо или косвенно она участвует во всех жизненных процессах, протекающих в клетке. Вода является элементом структуры мембран и цитоплазмы. Для поддержания ультраструктуры органелл необходима гидратация белковых коллоидов. Основа мембран — липидный бислой — образуется в результате взаимодействий гидрофобных хвостов молекул липидов и воды. Вода растворяет вещества лучше, чем другие жидкости. Хорошо растворяются в воде органические соединения, с карбоксильными, гидроксильными, карбонильными и другими группами, в которых вода образует водородные связи. Вода является основной средой, в которой происходят все реакции обмена веществ. Активность ферментов зависит от ее количества в клетке. Она участвует в фотосинтезе, дыхании, гидролитических процессах. При низком содержании воды, например, в семенах, обмен веществ в клетках почти прекращается, хотя в биохимических превращениях участвует не более 1 % воды. Поднимаясь по растению, вода помогает транспорту органических и минеральных веществ, связывает друг с другом клетки, ткани и органы. Пронизывая все тело растения, вода создает в нем непрерывную фазу и координирует работу органов. Насыщенность клеток водой определяет положение органов растения в пространстве, состояние устьиц. Испарение воды регулирует температуру растительных тканей.

Для нормального функционирования клетка должна быть насыщена водой. Хорошо известно, что зеленые части растения содержат 80—95 % воды. Содержание воды сильно варьирует у разных видов, зависит от типа ткани, возраста растения и его физиологического состояния, изменяется в течение суток и в течение сезона. Так, в клетках корня моркови 85 % воды, в молодых листьях салата — 95 %, а в семенах 10—20 %. Даже небольшие изменения в содержании воды вызывают нарушение физиологических функций. То минимальное количество воды, при котором растение способно поддерживать постоянство своей внутренней среды, получило название гомеопатической воды. Для большинства растений — это 45—60 %. Кажущееся постоянным состояние насыщения поддерживается с помощью двух процессов: поступления и выделения воды. Поступление, транспорт и выделение воды составляют водный обмен растения.

Корень представляет собой специализированный орган поступления воды. Однако не только корень, но и клетка любого органа, не насыщенная водой, тоже может ее поглощать. Листья, особенно подвядшие, будучи погружены в воду, довольно энергично поглощают ее, несмотря на кутикулу. Только сухая кутикула почти непроницаема для воды. При смачивании она набухает и становится проницаемой. Поэтому смоченные дождем или росой листья могут поглощать до 25 % падающей на них воды, что необходимо учитывать при орошении растений с помощью дождевания.

Вода может поступать в клетки листьев и непосредственно из окружающего их воздуха, относительная влажность которого 100 %. Эта способность характерна для эпифитов. Эпифитами называются растения, поселяющиеся на других растениях, но не являющиеся паразитами, а использующие их только для прикрепления. Из сельскохозяйственных растений много воды может поглощать листьями сахарный тростник, так как в верхней эпидерме находятся клетки с очень тонкой кутикулой, легко теряющие и поглощающие воду.

Растения выделяют воду в виде жидкости или пара. Физиологический процесс испарения воды надземными органами растения получил название транспирации, а выделение воды в виде жидкости на поверхности листьев, когда воздух насыщен водяными парами, — гуттации. Гуттация происходит через гидатоды. Гидатоды — это специальные водяные устьица, которые не могут открываться и закрываться. Они располагаются по краю и на верхушке листовой пластинки. Полость гидатоды выстлана эпитемой — мелкоклеточной бесхлорофилльной паренхимой.

Любой орган растения, в том числе и корень, выделяет воду. Например, растения сахарного тростника выращивали в огромных герметично закрытых от атмосферных осадков сосудах. Вода не попадала на почву, однако если эти сосуды выставляли под дождь или искусственный полив, то почва на глубине до 15 см становилась влажной. Следовательно, побеги поглощали, а корни выделяли воду в сухую почву.

Растения расходуют огромные количества воды. Большая потеря воды растением обусловлена его громадной листовой поверхностью, которую растение вынуждено формировать, чтобы иметь возможность поглощать достаточное количество углекислого газа из воздуха. Например, 8-летняя яблоня может ассимилировать за день до 50 г СО2. Это количество СО2 она поглощает из 300 000 л воздуха. Кроме того, необходимость расходовать большое количество воды для транспирации связана и с необходимостью понижать температуру тканей, которая может сильно повыситься при поглощении солнечных лучей. Испаряя воду, растение понижает свою температуру.

Для большинства растений подсыхание клеток смертельно, поэтому расход воды должен соответствовать ее поступлению. Лишь лишайники и мхи выдерживают сильное высыхание. Даже пролежав несколько лет в гербарии, они оживают, попав в воду. Жизнь возникла в мировом океане, поэтому, как только растения в процессе эволюции вышли на сушу, начался длительный процесс выработки приспособлений, во-первых, для ускоренного поступления воды в корневую систему и, во-вторых, для торможения ее расходования надземными органами.

В течение суток содержание воды в клетках растений не остается постоянным. Оно изменяется в зависимости от непрерывно происходящих процессов поступления и отдачи воды. Соотношение между поступлением и расходованием воды называют водным балансом. Возможны три случая: поступление больше расходования, равно ему или меньше. В умеренно влажные и не слишком жаркие дни транспирация хорошо согласована с поступлением воды, оводненность тканей довольно постоянна. В жаркие летние дни расход воды на транспирацию превышает ее поступление, возникает водный дефицит. Водный дефицит — это разница между содержанием воды в период максимального насыщения ею тканей и ее содержанием в растении в данное время; он выражается в процентах от максимального содержания воды в растении.

Рано утром ткани насыщены водой. В полуденные часы в результате усиления транспирации содержание воды может уменьшиться на 5—10 % и даже до 25 % и более в зависимости от влажности почвы. Это объясняется тем, что корни не успевают поглощать то количество воды, которое испарилось во время транспирации, особенно сильно увеличивающейся в полдень. Полуденный водный дефицит — нормальное явление и не причиняет растению особого вреда. К вечеру при ослаблении транспирации водный дефицит снижается, а ночью за счет активной работы корневой системы может полностью исчезнуть, если в почве содержится достаточное количество воды. Одно из условий нормального функционирования наземных растений — отсутствие длительного и сильного дефицита. Для этого, прежде всего, необходима хорошо развитая корневая система, с достаточной быстротой поглощающая воду. На оводненность клеток влияют доступность почвенной влаги для растений, соотношение поступления воды и транспирации.

Водный баланс и завядание

Одним из наиболее динамичных процессов в растении является водный обмен, который находится в тесной корреляций с другими процессами жизнедеятельности растения. Водный баланс -- это поступление и расходование воды растением. При умеренной транспирации и достаточном поступлении воды в растение создается благоприятный водный баланс. В ясный солнечный день это равновесие нарушается и в растении возникает водный дефицит, который обычно составляет 5--10%. Такой дефицит считается вполне нормальным и не приносит особого вреда растению. При интенсивной транспирации или иссушении почвы, когда поступление воды в растение прекращается, происходит значительная потеря растительными клетками воды, которая не пополняется поглощением ее из почвы, в результате чего образуется водный дефицит, часто наблюдаемый в наиболее жаркие часы суток у растений. При водном дефиците листья теряют тургор, завядают, повисают.

Некоторые растения, имеющие в органах большое количестве механических тканей, например бессмертники (род. Helichrysum), не изменяют своего внешнего вида при водном дефиците, при значительной потере воды и даже при гибели. Наблюдения показали, что обычно на рассвете внутренний градиент в растении и почве почти выравнивается, уравновешиваются водные потенциалы растения и почвы. В утренние часы, когда листья начинают транспирировать, водный потенциал становится несколько меньшим, чем на рассвете, однако поступление воды в растение начинается; когда создается необходимый градиент водных потенциалов от листьев к поверхности раздела корень-почва. Завядание бывает временным и длительным.Временное завядание наблюдается обычно при сильной жаре и сухости воздуха. Часто в полдень можно наблюдать потерю тургесцентного состояния листьями многих растений. При временном завядании фотосинтез и рост приостанавливаются. Оно не приносит большого вреда растению: на протяжении ночи растение восстанавливает нормальное состояние.

Длительное завядание бывает, когда почва не содержит доступной для растения влаги. При этом тургесцентное состояние листьев не восстанавливается, создается остаточный водный дефицит, корневые волоски отмирают, вследствие чего даже после полива растений поглощение воды происходит очень медленно, и лишь с появлением новых корневых волосков восстанавливается нормальное водоснабжение. При длительном завядании обезвоживаются эмбриональные клетки тканей, что приводит к глубокому нарушению свойств протопласта и способности клеток к росту. Ферменты, регулирующие превращение крахмала в сахар, подвергаются изменениям необратимого характера. При длительном завядании коллоиды протопласта изменяют свои свойства: увеличивается проницаемость протопласта, и при погружении растения в воду наблюдается значительный экзоосмос электролитов и органических веществ. Плазмолиз в клетках таких тканей проходит быстро, уменьшается дисперсность биоколлоидов. Кроме того, происходит повреждение зеленых пластид, снижается их ассимиляционная способность, приостанавливается фотосинтезирующая активность растений, усиливается дыхание растительных тканей, а в период плодоношения задерживается налив зерна.

Вода растущих частей растения оттягивается клетками к частям, имеющим более высокую концентрацию осмотически активных веществ. Именно этим объясняется явление так называемого захвата зерна, при котором наблюдается перемещение воды от колоса к тканям листьев и стебля. Если растение находится некоторое время в завядшем состоянии в стадии молочной или восковой спелости, то зерно хлебных злаков становится щуплым, а у хлопчатника происходит сбрасывание бутонов и даже завязи. Длительное нарушение водного баланса у растений приводит, к изменениям некоторых физиологических процессов. Завядание растений вследствие недостатка влаги вызывает нарушение нормального обмена веществ; изменяются осмотические свойства, значительно увеличивается проницаемость цитоплазмы, возрастает сосущая сила, интенсивность дыхания, задерживаются процессы роста, уменьшается листовая поверхность и ассимиляционная способность организма - все это приводит к резкому снижению урожайности

biofile.ru

Водный баланс растений Непрерывно идущие

Водный баланс растений

• Непрерывно идущие в растении два процесса — поступление и испарение воды — называют водным балансом растений.

Основные функции воды в биологических объектах: 1. Водная среда объединяет все части организма, начиная от молекул в клетках и кончая тканями и органами, в единое целое. 2. Вода — важнейший растворитель и важнейшая среда для биохимических реакций. 3. Вода участвует в упорядочении структур в клетках. 4. Вода — метаболит и непосредственный компонент биохимических процессов. 5. Возможно, существенную роль в жизненных явлениях, особенно в мембранных процессах, играет относительно высокая протонная и электронная проводимость структурированной воды. 6. Вода — главный компонент в транспортной системе высших растений — в сосудах ксилемы и в ситовидных трубках флоэмы, при перемещении веществ по симпласту и апопласту. 7. Вода — терморегулирующий фактор. 8. Вода — хороший амортизатор при механических воздействиях на организм. 9. Благодаря явлениям осмоса и тургора (напряжения) вода обеспечивает упругое состояние клеток и тканей растительных организмов.

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, равной 1 кал/град, что позволяет растению воспринимать изменения температуры окружающей среды в смягченном виде, испарение воды растениями, т. е. транспирация, служит основным средством терморегуляции у растений.

Формы воды в клетке Вода может находиться в клетках и тканях в двух состояниях: свободном и связанном. Свободная вода — это чистая, лишенная каких-либо примесей вода с высокой подвижностью. Под связанной подразумевают содержащуюся в гетерогенных системах воду, которая не может служить растворителем и имеет ограниченную подвижность. Различают три формы связанного состояния воды: 1. осмотически связанную, 2. коллоидносвязанную, 3. капиллярносвязанную.

Корневая система - орган поглощения воды Внутреннее строение корня. А — продольный разрез корня ячменя; Б — поперечный разрез корня (схема): 1 — корневой чехлик, 2 — зона делящихся клеток. 3 — зона растяжения, 4 — зона корневых волосков, 5 — кожица, 6 — корневые волоски, 7 — сосуды. Стрелками показан путь воды от корневых волосков по клеткам мякоти к сосудам

Корневое давление — давление в проводящих сосудах корней растений, в основе которого лежит явление осмоса: клетки корня выделяют минеральные и органические вещества в сосуды, что создаёт более высокое давление, чем в почвенном растворе.

Гуттация

• Транспирация – процесс испарение воды надземными органами растения (от транс… и лат. spiro — дышу, выдыхаю).

Значение транспирации 1. Транспирация спасает растение от перегрева 2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое. 3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества.

Схема строения устьиц листа растений (А - вид на эпидерму сверху, Б - поперечный разрез устьичного аппарата). 1 - замыкающие клетки, 2 - устьичная щель, 3 - побочные клетки, 4 - дыхательная полость, 5 - эпидермальные клетки, 6 - кутикула , 7 - клетки мезофилла , заполненные хлоропластами.

Устьица бегонии

Этапы транспирации • Первый этап — это переход воды из клеточных оболочек в межклетники. • Второй этап — это выход паров воды из межклетников или через кутикулу, или через устьичные щели. • Третий этап транспирации — это диффузия паров воды от поверхности листа в более далекие слои атмосферы.

Влияние внешних условий на степень открытости устьиц Различают три типа реакций устьичного аппарата на условия среды: 1. Гидропассивная реакция — это закрывание устьичных щелей, вызванное тем, что окружающие паренхимные клетки переполнены водой и механически сдавливают замыкающие клетки. 2. Гидроактивная реакция открывания и закрывания — это движения, вызванные изменением в содержании воды в замыкающих клетках устьиц. 3. Фотоактивная реакция.

• Интенсивность транспирации — это количество воды, испаряемой растением (в г) за единицу времени (ч) единицей поверхности листа (в дм 2). • Транспирационный коэффициент—количество воды (в г), испаряемой растением при накоплении им 1 г сухого вещества. • Продуктивность транспирации — величина, обратная транспирационному коэффициенту, — это количество сухого вещества (в г), накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды. • Относительная транспирация — отношение воды, испаряемой листом, к воде, испаряемой со свободной водной поверхности той же площади за один и тот же промежуток времени. • Экономность транспирации — количество испаряемой воды (в мг) на единицу (1 кг) воды, содержащейся в растении.

present5.com

Смотрите также

• 
  Теневыносливые растения леса
• 
  Проект вырастить растение
• Постоянные ткани растений
• 
  Лекарственные растения болотные
• 
  Болотные лекарственные растения
• 
  Лаванда растение комнатное
• 
  Фото растения кизил
• 
  Растения черноземной степи
• 
  Лена растения реки
• 
  Лук строение растения
• 
  Атака зомби растений