Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Высшие, растения имеют специальные органы для всасывания воды — тончайшие окончания корней, так называемую корневую мочку. Они имеют тонкие неопробковевшие оболочки и корневые волоски, благодаря которым сильно увеличивается всасывающая поверхность корневой системы растения, постоянно испаряющего > воду. Поэтому растение можно представить как сложный саморегулирующийся механизм: с одной стороны, испаряет огромное количество воды, а с другой — поглощает ее с помощью корневой системы.
Корневая система растений способна активно передвигать воду корневыми клетками в определенном направлении — через корневые волоски, клетки коровой паренхимы корня, эндодерму, перицикл и паренхиму осевого цилиндра в сосуды корня (рис. 13). Самый внутренний слой первичной коры, облекающий
Рис.. 13. Путь воды от корневого волоска (/) к сосудам корня (12) через клетки паренхимы коры (2—6), эндодерму (7), перицикл (S) и паренхиму осевого цилиндра (9—11).
Рис. 14. Схема одностороннего тока воды через клетку:
Л— жиние клетки; В—сосуд; С— клетки сосудистой системы,
центральный цилиндр, — эндодерма — имеет часть тонкостенных клеток, которые называются пропускными клетками. Через них, как через микроскопические шлюзы, вода под давлением проникает из клеток коры корня в центральную часть. Пропускные клетки расположены против элементов ксилемы, что сокращает путь воды.
Активное движение'воды в корнях можно наблюдать невооруженным глазом. При перерезании (или повреждении) стебля на поверхности среза появляются капельки сока (пасоки). Это явление получило название плача растений. Сила, обусловливающая направленное движение водного раствора в живых клетках и выделение его в сосуды, называется корпев ы м давлением.
Кроме плача растений, отмечается выделение воды листьями— гуттация. Это явление легко наблюдать в естественных и искусственных условиях. Так, в пасмурный день осенью пли весной, когда испарение незначительно, а подача воды достаточна, ив копчиках листьев пшеницы, ячменя, овса можно видеть капельки воды в результате направленного движения ее в клетках корневой системы и выделение на поверхность через особые клетки на кончиках листьев (гидатоды). Явление гуттации можно искусственно воспроизвести в лабораторных условиях. Для этого проростки злаков обильно поливают и накрывают колпаком или стаканом.
Существуют ,различные гипотезы, объясняющие механизм явлений плача и гуттации, обусловленных корневым давлением.
По схеме Д. Пристли (рис. 14), А — живые клетки, С — клетки сосудистой системы, в которых нет тургорного давления, следовательно, S = P. При полном насыщении водой группы клеток /1, которые погружены в сосуд В, сосущая сила вскоре будет равна 0. Пока Р>Т, вода поступает в клетку, но когда осмотическое давление уравновесится тургорным давлением, сосущая сила равна 0, воду будут всасывать клетки сосудистой системы с силой, равной величине их осмотического давления. Таким образом, клетки С будут всасывать воду из сосуда В, фильтруя се через живые клетки А.
Иначе механизм плача и гуттации объясняет Д. А. Сабинин. Представим себе, что в клетке поддерживается такое состояние,
Рис. 15. Схема активного выдавливания воды корневой системой:
1 и 2 ¦— противолежащие стороны клетки.
когда в одной части про- ~у топласта А (рис. 15) не- 5 >0 прерывно проходят реак- 2 дии синтеза, образования
веществ, вследствие чего увеличивается осмотическое давление, а в другой части протопласта В происходит постоянное превращение этих осмотически активных веществ в осмотически неактивные, например сахара в крахмал, вследствие чего осмотическое давление здесь меньше. Движущей силой возникающего тока воды может быть разница значений сосущей силы иа противоположных (/ и 2) сторонах клетки. Создается разница в концентрации осмотически действующих веществ в различных участках клеткн. Предположим, что клетка соприкасается с водой, В тех ее участках, где больше осмотически активных веществ, вода будет насасываться в клетку с большей силой, В части клетки В, где образуются осмотически неактивные вещества, сосущая сила равна 0, тогда как в части А вода все время поступает в клетку. Здесь S2>0. Вода, поступающая в клетку, благодаря гидростатической силе равномерно давит на оболочку. Все соотношения, которые создаются в клетке, можно записать как Р2>Т>Ри
Вода вследствие преобладания тургорного давления над осмотическим будет выделяться из клеток, и наступит равновесие осмотического и тургорного давлений.
Опыты Д. А. Сабинина показали, что при ухудшении аэрации •среды, в которой находится корневая система, интенсивность плача резко снижается. При световом голодании, если растение выдерживать в темноте один или несколько дней, также будет наблюдаться потеря способности к плачу. Следовательно, нормальное дыхание корней и поступление в них пластических веществ из надземных органов — необходимое условие для поддержания активного поглощения воды корневой системой.
Доказательством того, что плач и гуттация являются физиологическими процессами, может быть плазмолиз. При погружении среза живой ткани в какой-либо плазмолитик (изотонический или гипертонический раствор) обычно в клетках в начале плазмолиза наблюдается отставание протопласта от оболочки в одном месте. Это явление свидетельствует о том, что коиси--стенция и структура протопласта не везде одинаковы. Следовательно, .и проницаемость протопласта была разной, что обусловливается неодинаковым содержанием органических и минеральных веществ в цитоплазме.
