Каким образом растение поднимает воду по сосудам от корней до листьев против силы гравитации?
Содержание:
Механизм подъема воды: закон осмоса и концентрация растворенных веществ.
Транспирация и тургор: функции испарения воды листьями и поддержание клеточного давления.
Роль воды.
Немного эволюции.
Факторы нарушения водно-солевого обмена: сухой воздух, засоление субстрата, избыточный полив
Методы восстановления водного баланса: применение теплиц для реанимации растений.
Алло, тургор? Да‑да, транспирация.
Такое, казалось бы, нарушение законов физики объясняется другим законом физики: законом осмоса. У тех, кто помнит школьную программу, читаю по губам: вода стремится в место наибольшей концентрации растворенного вещества. На деле вода, конечно, никуда не стремится, скорее задерживается, однако не будем так углубляться.
Клетки растения содержат большую концентрацию растворенных веществ (органические и неорганические вещества) относительно объёма своего растворителя (свободная вода в клетках). Эта концентрация в норме всегда выше концентрации солей и растворимой органики в почве (обратная ситуация приводит к нарушению водного баланса растения и неспособности втягивать воду). Соответственно, вода из внешней среды (почва) без затрат энергии по закону осмоса стремится попасть в клетку. Таким образом, мы знакомимся с понятием «корневое давление». Теперь мы понимаем, что вода «сама по себе»* заходит в клетки растения и далее перемещается по остальным органам по проводящим пучкам.


Плазмолиз — процесс отделения протопласта от клеточной стенки в гипертоническом растворе.
Ладно, заходит — и бог бы с ней. Но что тянет воду вверх?
Листья растений имеют структуры, благодаря которым они активно испаряют воду (устьица). Испарение происходит для терморегуляции, а также для поддержания тургора — клеточного давления, благодаря которому ваше растение стоит такое красивое, упругое, а не волочится по подоконнику в надежде на скорую смерть.
Забавный факт: чем больше растение испаряет влаги, тем больше оно этой влаги всасывает корнями. Почему? Вернёмся к осмотическому потенциалу. При испарении влаги клетка, сюрприз‑сюрприз, теряет свободную воду. Воды стало меньше, а концентрация растворенных в ней веществ стала выше, значит, её осмотический потенциал тоже стал выше! Таким образом, клетка «тянет» воду из соседней клетки. И так по цепочке (хотя, скорее, нитью) клетки тянут друг из друга воду, приближаясь к клеткам корней. Их осмотический потенциал, соответственно, от всей этой движухи тоже увеличивается, а значит, клетки корня активнее всасывают воду из почвы. Отсюда принцип: чем активнее испаряется вода, тем активнее она всасывается.
А зачем вообще растению поддерживать этот водный баланс?
Тут разгадка куда проще:
Вода необходима для фотосинтеза. Без фотосинтеза растение будет плаки‑палки и сдохнет. Кстати, именно посредством фотолиза воды растение «добывает» для нас кислород.
Вода является средой ферментативных реакций.
Вода является растворителем различных веществ.
Вода необходима для терморегуляции.
Посредством водных растворов осуществляется транспорт веществ между клетками и многие другие функции.
В целом, слышали про зарождение жизни на Земле и эволюцию? Жизнь появилась в чём‑то жидком, похожем на лужу грязи, но если переместиться сразу к более организованным её формам, то мы придём к выводу, что жизнь на Земле тесно связана с водной средой. Дальнейшие повышения уровня организации обязательно сопровождаются адаптациями к безводной среде.
Такую закономерность можно проследить и у животных, и у растений. Например, оплодотворение (наружное) у земноводных всё ещё происходит в воде, у человеческих же эмбрионов водная среда создаётся уже в организме матери благодаря околоплодным водам. У растений же менее организованными считаются водоросли (для примера подойдёт обычная ламинария). Всё их тело не содержит вообще проводящих тканей (а х*ли там проводить, если вода и так повсюду), у них даже корней нет.
Более организованные отделы типа хвощей, плаунов и папоротников уже способны жить на суше, но оплодотворение происходит обязательно в капельно‑жидкой среде (как и у мхов). Покрытосеменные и голосеменные шагнули дальше: им водная среда непосредственно для опыления и оплодотворения не нужна, они научились создавать зародыши (семена), которые «активируются» водой, а без неё просто ждут своего часа (до поры до времени, конечно). В случае благоприятных условий, обязательным из которых является вода, создаётся среда для протекания биохимических реакций, клетки зародыша начинают делиться, и растение прорастает.
Хочу сказать, что перечислила не все ароморфозы, да и вообще шаги между разными классами и отделами вышли достаточно широкими, но это лишь для примера.
Что на практике?
Так вот, возвращаемся к зелёным братьям нашим меньшим. В домашних условиях наши растения тоже активно осуществляют транспирацию. И чем оптимальнее для них условия, тем в целом лучше будут выглядеть растения. Нарушение водно‑солевого баланса — это одна из причин угнетённого роста или гибели растений. Пройдёмся кратко, так как некоторые причины многим уже известны, а множество уточнений и нюансов ещё больше утяжелит этот текст:
1. Сухой воздух. Чем суше воздух (при нормальной или повышенной температуре), тем выше интенсивность транспирации. У растений есть разные механизмы для переживания стрессовых условий типа дефицита влаги, но чем дольше в помещении критически сухой воздух (10–30 %), тем выше вероятность, что растение потеряет свой вид (сбросит пару листов, избавится от корней, остановит рост и т. д.). Корни в таком случае рискуют высохнуть, отмереть, а потом сгнить.
2. Засоление субстрата. Помните про осмотический потенциал? Благодаря ему растение всасывает воду. Если осмотический потенциал станет ниже (разница между концентрацией веществ между клетками растения и субстратом станет меньше), растению будет труднее всасывать воду. Это снова приводит нас к негативным последствиям (их выраженность зависит от того, какие именно соли преобладают в почве): сброс листьев и корней, остановка роста. Если осмотический потенциал субстрата станет выше, чем у корня, растение погибнет. Причём очень легко достичь угнетения роста растения: достаточно использовать торфяной субстрат, водопроводную воду, почаще удобрять (особенно разводя минералку в водопроводной воде), можно даже плюсом ко всему использовать удобрения пролонгированного действия, да побольше! Сорвёте джекпот, если у вас при этом ещё и влажность воздуха около 20 % и высокая температура дома — тут даже у кактуса появятся сомнения, а не свалить ли ему куда подальше.
3. Перелив. Если растение вдруг поникло, но влажность в порядке, а субстрат на 100 % не засолен, то, скорее всего, это залив. Чаще всего картина прозаичная: новичок просто заливает растение, из‑за чего у корней больше нет доступа к кислороду, клетки отмирают, запускаются процессы гниения. Чтобы этого не допустить, необходима хорошо дренированная почва (дренажные отверстия, разрыхлители), оптимальная температура (25–30 градусов). Проливать растение нужно обильно, но не слишком часто. В целом частота полива меняется не только в зависимости от вида растения (этот показатель можно посмотреть в интернете для каждого вида), но и между разными экземплярами может отличаться. Следите за степенью просыхания грунта — со временем вы приноровитесь именно к вашим условиям.
Важно понимать, что перечисленные факторы на разные растения будут влиять по‑разному: у суккулентных, например, есть различные адаптации к таким условиям, и они будут переживать их проще, чем те же алоказии. У суккулентных в целом много примечательных адаптаций, возможно, когда‑нибудь напишу простыню и о них.
Как восстановить этот ваш баланс?
Тут всё просто: если растение находится в дефиците влаги, нужно поместить его туда, где оно её испытывать не будет — в тепличку. Перед этим удалить среду, в которой растению плохо (засолённая почва, например), удалить всё гнилое и сухое, использовать новый субстрат (часто используют мох, перлит, вермикулит и т. д.) и поместить в тепличку. Суть теплички в том, что там тепло и влажно, а значит, там не может быть интенсивной транспирации, и растение будет спокойно восстанавливать свой тургор. Тепличка в целом часто спасает, когда у растения стрессы, вызванные различными факторами, которые в том числе приводят к закрытию устьиц (через них осуществляется испарение воды и не только). Важно не забыть проделать в тепличке отверстия. Держать растение в теплице необходимо, пока оно полностью не адаптируется: появилось много новых корней (адекватно размеру субстрата, в котором растение находится), готовятся новые листья, стебель и листья упругие, не болтаются «тряпочкой».
Но здесь, в 7 тысячах символов текста, я лишь подсветила один из нескольких факторов, которые необходимо учитывать при выращивании комнатных растений. Помните, что всегда эти факторы работают в комплексе!
*упомяну еще кое-что, чтобы не складывалось ложное впечатление, что растение - это какой-то сосуд в который вода хочет - заходит, не хочет - гуляет мимо. У растения помимо работы устьиц есть также различные механизмы, которые эту работу контролируют. Растение может пытаться спастись от высыхания посредством активного транспорта ионов, "переворачивания" градиента концентрации так, чтобы не потерять еще больше влаги и тд, но для общего понимания процесса "всасывания" воды эта информация будет лишней. комнатные растения растениеводство
























