Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
В заключение следует отметить, что природа и механизмы транспорта воды и ионов в живых клетках остаются предметом исследования.
ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ
Коллоидные и осмотические свойства растительной клетки в значительной мере определяют законы проникновения в нее воды из окружающей среды. Рассмотрим, что происходит с сухим; семенем, если его поместить в воду или во влажную почву. Обычно такие семена набухают, увеличиваются в объеме, поскольку клеточные оболочки, протопласт и запасные вещества представляют высохшие коллоидные студни, или мицеллы, с большим содержанием белковых веществ, которые хорошо поглощают воду. Сильнее набухают белковые вещества, меньше— крахмал, ещё слабее — клетчатка. Поэтому сильнее набухают семена, богатые белками, например семена фасоли и гороха при набухании увеличиваются в объеме почти вдвое. Значительно меньше набухают семена злаков.
Сила, с которой воздушно-сухие семена бобовых растений поглощают воду, достигает 1013 кПа и более. Способность сухих семян с огромнейшей силой поглощать воду и отнимать ее от других более влажных тел, например от почвы, имеет большое значение при их прорастании. До начала прорастания семя поглощает воду лишь вследствие набухания имеющихся в нем коллоидов, что приводит к разрыву семенной оболочки. С началом роста корешка и других эмбриональных частей появляются клетки с вакуолями, и далее насасывание воды прорастающим семенем обусловливается не только набуханием коллоидов, но и явлением осмоса. Клеточная оболочка растягивается ограниченно: расширяясь от поступления воды, она проявляет эластичное противодавление на содержимое клетки и уравновешивает ее осмотическое давление. Наступает такой момент, когда противодавление клеточной оболочки уравновешивает гидростатическое давление клеточного сока. Это происходит при полном насыщении клетки водой. Таким образом, благодаря-осмотическому притоку воды в вакуоль в клетке возникает гидростатическое давление клеточного сока, называемое ту prop-
•8 Лебеде» С. И.
на
ным давлением. При полном насыщении клетки водой осмотическое давление (Р) будет равно тургорному (Т):
Р=Т, илн Р—Г = 0.
При испарении воды из клеток объем их уменьшается, а осмотическое давление возрастает, поскольку в меньшем объеме содержится такое же количество растворенных в воде веществ. Следовательно, при испарении воды из клеток осмотическое давление выше тургорного, и в этом случае уравнение можно написать так:
P=T+S.
Величина S — давление, которое обусловливает приток воды в вакуоль, и называется сосущей силой (водный потенциал ij>): .
S = Р—Т.
У растений, находящихся в завядшем состояний, тургор, от--сутствует и S равно Р, т. е. величина S соответствует величине осмотического давления.
Таким образом, уровень сосущей силы клетки определяет поступление воды в нее. Растительную клетку можно рассматривать как саморегулирующийся осмотический механизм, который всасывает воду тем сильнее, чем больше ее требуется. При значительной потере воды осмотическое давление и сосущая сила возрастают и поступление воды становится более интенсивным. Соотношения между тургором, осмотическим давлением и сосущей силой можно изобразить графически (рис. 12). Для этого на оси абсцисс откладывают степень растяжения клетки, & на оси ординат — осмотическое давление. Если растение находится в увядшем состоянии, то степень растяжения оболочки клетки будет наименьшей и равна единице. При насыщении клетки водой оболочка может растягиваться лишь в 1,5 раза. При наименьшем растяжении клеточной оболочки сосущая сила клетки достигает максимального значения и равна осмотическому давлению, т, е. при потере тургора осмотическое давление наивысшее (оно отвечает величине сосущей силы). Далее при увеличении тургора сосущая сила будет уменьшаться. Итак, ¦с увеличением тургорного давления сосущая сила уменьшается, и при максимальном тургоре, т. е. при полном насыщении клетки водой, она будет равна 0.
Однако в отдельных случаях сосущая сила клетки может быть выше осмотического давления. Так, при увядании растений плазмолиза в клетках не наблюдается. Протопласт таких клеток уменьшается в объеме, но не отделяется от оболочки, а тянет ее за собой. Внешне это проявляется в образовании на поверхности клеток волнообразных изгибов. Такое явление называется
Рпс. 12. Схема изменения осмотических це- .0 личин в клетке при переходе от завядания к насыщению водой (rjesu направо) \
Т — тургорное давление: О ¦ осмотическое давле- /*? пне клотонпого оока: S-—сосущая сила.
______________________________________ 10
И ит о р р и з о м. В клетках увядших 5
растений тургорное давление меиь- д _________
ше 0, т. е. становится отрицатель- W 1,1 1,1 1,5 ith- 1,5
ной величиной, так как при цитор-
рнзе действуют силы упругости клеточной оболочки, которые в увядших клетках растягивают протопласт, а не сдавливают его. Поэтому сосущая сила таких клеток равна сумме давлений осмотического и тургорного, т. е. S = P+T, так как в этом случае S = P—(—Т).
