57. Поступление воды в растение. Водный баланс растений.

Ответ. Водообмен растений включает три процесса: поглощение, передвижение и испарение воды листьями. Соотношение между поступлением и расходом воды представляет собой водный баланс растения. В умеренно влажные и не слишком жаркие дни транспнрация хорошо согласована с поступлением воды, т. е. складывается благоприятным ВБ. В жаркие летние дни усиление транспирации нарушает это относительное равновесие, что вызывает водный дефицит (ВД), достигающий даже при достаточной влажности почвы 5-10 %, а при недостатке влаги в почве - 25 %. Это объясняется тем, что корни не успевают покрывать расход воды на транспирацию, интенсивность которой, особенно в полуденные часы, сильно возрастает. Полуденный водный дефицит представляет собой нормальное явление и не причиняет растению особого вреда. Значительному увеличению ВД препятствует способность растений снижать транспирацию за счет возрастания водоудерживающей способности тканей и закрывания устьичных щелей. Однако регулирование транспирации небеспредельно. В условиях жаркого летнего дня и при недостатке воды в почве происходит значительное нарушение ВБ, которое проявляется в потере тургора растением - завядании. При обеспечении растений водой тургор восстанавливается и их нор­мальная жизнедеятельность возобновляется. Но завядание не проходит для растения бесследно: чем оно было глубже и дли­тельнее, тем серьезнее его последствия. Различают временное и длительное завядание. Временное завядание(ВЗ)наблюдается обычно в полуденные часы. При этом органы, сильнее всего расходующие воду, а именно листья, теряют тургор и вянут, остальные части растения сохраняют тургесцентность. При ослаблении транспирации к вечеру водный дефицит снижается, а в ночные часы ВБ полностью восстанавливается. Большого вреда временное завядание не причиняет, хотя возможно снижение урожая из-за депрессии фотосинтеза и приостановки ростовых процессов. ВЗ нередко наблюдается у сахарной свеклы, подсолнечника, огурца, тыквы и других сельскохозяйственных растений. Длительное завядание (ДЗ)наступает, когда в почве почти не остается доступной для растения влаги. К этих условиях ВБ растения за ночь не восстанавливается (такой ВД получил название остаточного дефицита). Завядающие листья оттягивают воду из других частей растения: молодых растущих верхушек корней, плодов. Происходит отмирание корневых волосков, поглотительная деятельность корней значительно снижается. Поэтому даже после поли­ва ВБ растения восстанавливается лишь через несколько дней. Последствия такого завядания могут быть необратимыми и губительными.

58. Градиент водного потенциала - движущая сила поступления и передвижения воды в клетках, тканях и растении.

Ответ. Вода, поступившая в клетки корня под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации и корневого давления, передвигается до проводящих элементов ксилемы. Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту водного потенциала. По-видимому, передвижение воды от клетки к клетке в листовой паренхиме идет не по симпласту, а в основном по клеточным стенкам, где сопротивление значительно меньше. По сосудам вода движется благодаря создающемуся в силу транспирации градиенту водного потенциала, градиенту свободной энергии (от системы с большей свободой энергии к системе с меньшей). Можно привести примерное распределение водных потенциалов, которое и вызывает передвижение воды: водный потенциал почвы (—0,5 бар), корня (—2 бар), стебля (—5 бар), листьев (—15 бар), воздуха при относительной влажности 50% (-1000 бар). Восходящий ток воды может осуществляться и при отсутствии транспирации. К этому же выводу приводят опыты, показывающие ритмическое секретирование устьичными клетками жидкой воды, а также зависимость передвижения воды от эндогенной энергии, поставляемых процессом дыхания. Это позволяет считать, что движущая сила транспорта воды в растении является суммой двух весьма различных по своей природе составляющих, условно названных метаболической и осмотической.