Водный обмен растений - Жолкепич В.Н.
ISBN 5-02-003977-2
Скачать (прямая ссылка):
Излагая материал, авторы стремились избегать односторонних и упрощенных толкований, неизменно пытаясь вскрыть физиологическую сущность изучаемых явлений. При этом свою задачу авторы видели не в том, чтобы досконально описать решительно все факты и представления, имеющие то или иное отношение к водообмену растений (данная книга ведь не является учебником), а в том, чтобы привлечь внимание читателя к наиболее актуальным, узловым вопросам, к «горячим точкам» в изучении водообмена на современном этапе и тем самым помочь разрешению существующих проблем в обозримом будущем.
Доктор биологических наук
В. Н. Жолкевич
ВВЕДЕНИЕ
Среди химических соединений, содержащихся в живых организмах, в количественном отношении вода занимает доминирующее положение. Ее содержание в листьях мезофитов доходит до 85 % и более, а в корнях — до 99 % от сырой массы. Активное проявление жизнедеятельности без воды вообще невозможно; что же касается семян, спор, высушенных пойкилоксе-рофитов, то они пребывают в состоянии, называемом анабиозом, или криптобиозом, когда метаболические процессы сведены к минимуму и практически не улавливаются доступными для измерения методами. Но это особое состояние, природа которого пока еще не раскрыта; оно качественно отличается от состояния активной жизнедеятельности.
Высокая оводненность свойственна не только растениям, но также животным, человеку и вообще всем организмам, причем не только наземным, но и водным.
Сделана попытка определить то минимальное (пороговое) содержание в клетках воды, ниже которого растение уже не в состоянии поддерживать основные физиологические функции, повреждается и погибает. Эта вода получила название гомеостатической [1]. Оказалось, что содержание гомеостатической воды (в % от сырой массы) неодинаково у растений различных экологических групп [1]: у гигрофитов — 65—70; мезофитов — 45—60; ксерофитов — 25—27. Однако независимо от колебаний, связанных с принадлежностью растения к определенной экологической группе и тесно коррелирующих с его устойчивостью к обезвоживанию, содержание гомеостатической воды следует признать высоким, особенно нмер в виду, что это пороговое содержание.
Возникает вполне закономерный вопрос — зачем вода нужна растению (как, впрочем, и любому другому организму) в таком обильном количестве? Может быть, вся эта вода расходуется в ходе биохимических реакций? Отнюдь нет. В биохимических превращениях, приводящих к прекращению существования воды как таковой (фотосинтез, гидролитические и другие реакции), участвует не более 1 % того количества воды, которое проходит через растение в процессе водообмена. Следовательно, подавляющая часть мощного водного потока, непрерывно проходящего через растение, потока, пронизывающего все его клетки, ткани и органы, непосредственно в биохимических пре-
вращениях не участвует. В чем же тогда заключается значение основной массы содержащейся в растении воды?
Значение воды, непосредственно не расходующейся в биохимических превращениях, прежде всего заключается в том, что именно она в силу своих уникальных физико-химических свойств (о которых речь пойдет в главе I) составляет ту внутреннюю среду, только в которой и разыгрываются все жизненные процессы, она является, по образному выражению А. Сент-Дьердьи [2], «матрицей» жизни. Только в водной среде возможно возникновение и поддержание специфических для биологии протоплазматических структурных образований (эти образования не имеют аналогии в неживой природе), только в водной среде возможно их функционирование, причем сама вода является неотъемлемым компонентом этих структур [3—7]. Но все эти взаимодействия носят характер не биохимических, а биофизических, в каком-то отношении, может быть, даже физико-химических, поэтому вода как таковая при этом не исчезает.
А. Л. Курсанов [4] проводит аналогию между структурой живой клетки и железобетонной конструкцией, в которой макромолекулы биополимеров играют роль арматуры, а вода — бетонирующей массы, формирующей опорную основу железобетонной конструкции. Разумеется, эта аналогия — весьма отдаленная, ибо железобетонная конструкция — образование сугубо статическое, тогда как структура живой клетки исключительно динамична: она возникает и поддерживается только за счет безостановочного притока энергии и непрерывно обновляется. Несмотря на столь принципиальное различие между структурой живой клетки и железобетонной конструкцией, в приведенной выше аналогии заложен глубокий смысл: без воды никакой функционирующей биологической структуры вообще не будет. Говоря о структурообразующей роли воды в растении, уместно, вероятно, упомянуть и о том, что именно за счет воды создается внутреннее гидростатическое (тургорное) давление, от которого зависит характерная форма растительных клеток, тканей, органов и характерный внешний вид растения в целом. При падении тургора растение завядает и эта форма утрачивается.
Тот факт, что вода составляет внутреннюю среду организма, как будто удовлетворительно объясняет столь высокий уровень оводненности клеток и тканей. Вместе с тем остается неясным, почему не участвующая в биохимических превращениях вода все-таки непрерывно куда-то расходуется и должна возобновляться, причем перебои в водоснабжении недопустимы. Это касается не только растений с их специфическими условиями существования, но и всех других организмов. Например, человек способен оставаться без пищи больше месяца, но без воды — всего лишь несколько дней. Таким образом, живой организм подобен не изолированному водоему со стоячей водой, а проточному водоему, в котором вода непрерывно обменивается.
