Лабораторная работа № 3

ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ПОСТУПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В РАСТЕНИИ

 

Цель:		получить представление о факторах, которые обуславливают поглощение и движение воды по растению.

Контрольные вопросы

 

1. Содержание воды в растении, её роль в процессах жизнедеятельности растений.

2. Молекулярная структура и физические свойства воды. Взаимодействие молекул воды и биополимеров, гидратация. Свободная и связанная вода. Физиологическое значение различных фракций воды в растении.

3. Основные закономерности поглощения воды клеткой. Набухание биоколлоидов, осмос - явления, лежащие в основе поступления воды в растение. Термодинамические показатели, определяющие поведение воды: активность воды, химический потенциал, водный потенциал.

4. Составляющие водного потенциала: осмотический потенциал, матричный потенциал, потенциал давления. Градиент водного потенциала как движущая сила поступления и передвижения воды в системе "почва-растение-атмосфера", в клетках, тканях и целом растении.

5. Система ближнего и дальнего транспорта воды в растении. Механизм формирования  в растении. Верхний и нижний концевые двигатели. Корневое давление. Натяжение воды в сосудах.

6. Движущие силы тока воды в системе ближнего транспорта.

7. Движущие силы передвижения воды в системе дальнего транспорта.

 

Передвижение воды по растению осуществляется по системе ближнего и дальнего транспорта. Ближний транспорт осуществляется на небольшие расстояния в пределах органа, ткани по неспециализированным тканям. Различают следующие пути ближнего транспорта: 1) по апопласту (совокупности клеточных стенок и межклетников); 2) по симпласту (совокупности протопластов, сообщающихся через плазмодесмы); 3) трансмембранный перенос (через систему мембранных барьеров и дискретных вакуолей клеток). Различают ближний радиальный транспорт (от клеток зоны всасывания до корневых окончаний ксилемы) и ближний транспорт по мякоти (мезофилл листа). Дальний транспорт осуществляется из одного органа растения в другой по специализированным тканям в системе восходящего (ксилемный) и нисходящего (флоэмный) транспорта.

Водные потоки в растении зависят от градиента водного потенциала и от величины гидравлической проводимости тканей (клеток). По аналогии с законом Ома поток воды (J_w) в системе почва - растение - атмосфера, можно представить в виде гидравлической цепи:

 

 

В целом растении можно выделить три основных последовательно соединенных гидравлических сопротивления: R₁ - участок от поверхности клеток эпидермиса до сосудов ксилемы, R₂ - сопротивление элементов ксилемы, R₃ - сопротивление при испарении воды в атмосферу из листьев.

Поскольку , а R (гидравлическое сопротивление) – величина обратная k_w (гидравлическая проводимость), имеем:

,

где  - суммарный градиент водного потенциала всей цепи, R - суммарное сопротивление всех элементов цепи.