Физиология растений - Якушкина Н.И.
Скачать (прямая ссылка):
ки, называют коллоидно-связанной, а растворенные вещества (мине-
ральные соли, сахара, органические кислоты и др.) — осмотически
связанной.
Вода обладает исключительно высокой растворяющей способно-
стью. В воде анионы' и катионы какой-либо соли оказываются разъ-
единенными. Гидратпые оболочки, окружающие ионы, ограничивают
их взаимодействие. Положительно заряженные ионы притягивают
полюс молекулы воды с отрицательно заряженными атомами кисло-
рода, тогда как ионы, несущие отрицательный заряд, притягивают
полюс с положительно заряженными атомами водорода. Одновремен-
но нарушается и структура самой воды. При этом, чем крупнее ион,
тем это нарушение сильнее.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ В КЛЕТКЕ И В ОРГАНИЗМЕ
Содержание воды в различных органах растений колеблется в до-
вольно широких пределах. Оно изменяется в зависимости от условий
внешней среды, возраста и вида растений. Так, содержание воды в
листьях салата составляет 95 %, кукурузы — 77 %. Количество воды
неодинаково в разных органах растений: в листьях подсолнечника
воды содержится 81%, в стеблях — 88%, в корнях — 71%. Содержа-
ние воды, равное 6—11%, характерно главным образом для воздуш-
но-сухих семян, в которых процессы жизнедеятельности затормо-
жены.
Вода содержится в живых клетках, в мертвых элементах ксиле-
мы и в межклетниках. В межклетниках вода находится главным об-
разом в парообразном состоянии. Основными испаряющими органами
растения являются листья. В связи с этим естественно, что наиболь-
шее количество наров воды заполняет межклетники листьев. В жид-
ком состоянии вода находится в различных частях клетки: клеточной
оболочке, вакуоли, протоплазме. Вакуоли — наиболее богатая водой
часть клетки, где содержание ее достигает 98%. При наибольшей
оводненности содержание воды в протоплазме составляет 95%. Наи-
меньшее содержание воды характерно для клеточных оболочек. Вода
в клеточных оболочках заполняет промежутки между фибриллами
целлюлозы и удерживается силами поверхностного натяжения в ме-
нисках. Часть молекул воды находится в адсорбированном состоянии
на поверхности фибрилл, составляющих клеточную оболочку. Коли-
чественное определение содержания воды в клеточных оболочках за-
труднено; по-видимому, оно колеблется от 30 до 50%.
Формы воды в разных частях растительной клетки также различ-
ны. В вакуолярном. клеточном соке преобладает вода, удерживаемая
сравнительно низкомолекулярньтми соединениями (осмотически-свя-
занная) и свободная вода. В оболочке растительной клетки вода свя-
запа главным образом высокополимерными соединениями (целлюло-
зой, гемицеллюлозой, пектиновыми веществами), т. е. коллоидно-свя-
занная вода. Кроме того, в оболочке есть и свободная вода в капил-
лярах, которые образуются между микрофибриллами целлюлозы.
В самой цитоплазме имеется вода свободная, коллоидно- и осмо-
тически-связанная. Вода, находящаяся на расстоянии до 1 нм от
поверхности белковой молекулы, связана прочно и имеет льдоподоб-
ную структуру (коллоидно-связанная вода). Кроме того, в протоплаз-
ме имеется определенное количество ионов, а следовательно, часть
воды осмотически связана.
Физиологическое значение свободной и связанной воды различ-
но. Большинство исследователей полагает, что интенсивность физио-
логических процессов, в том числе и темпов роста, зависит в первую
№
очередь от содержания свободной воды. Вместе с тем имеется прямая
корреляция между содержанием связанной воды и устойчивостью
растений против неблагоприятных внешних условий. Однако указан-
ные физиологические корреляции наблюдаются не всегда.
3. ВОДНЫЙ БАЛАНС РАСТЕНИЯ
Для своего нормального существования клетки и растительный
организм в целом должны содержать определенное количество воды.
Однако это легко осуществимо лишь для растений, произрастающих
в воде. Для сухопутных растений эта задача осложняется тем, что
вода в растительном организме непрерывно теряется в процессе ис-
парения. Испарение воды растением достигает огромных размеров.
Можно привести такой пример. Одно растение кукурузы испаряет за
вегетационный период до 180 кг воды, а 1 га леса в Южной Америке
испаряет в среднем за сутки 75 тыс. кг воды. Огромный расход воды
связан с тем, что большинство растений обладает значительной лис-
товой поверхностью, находящейся в атмосфере, не насыщенной пара-
ми воды. Вместе с тем развитие обширной поверхности листьев не-
обходимо, и выработалось в процессе длительной эволюции для обес-
печения нормального питания углекислотой, содержащейся в возду-
хе "в ничтожной концентрации (0,03%). В своей знаменитой книге
«Борьба растений с засухой» К. А. Тимирязев указывал, что проти-
воречие между необходимостью улавливать углекислоту и сокращать
расходование воды наложило отпечаток на строение всего раститель-
ного организма.
Для того чтобы возместить потери воды при испарении, в расте-
ние должно непрерывно поступать большое ее количество. Непре-
рывно идущие в растении два процесса — поступление и испарение
воды — называют водным режимом или водным балансом растений.
