Перемещение воды в корне покрытосеменных растений
Обновлено: 08.07.2024
На рисунке показано первичное строение корня типичного двудольного растения.
Основная масса воды поглощается более молодыми частями корня в зоне корневых волосков. По мере роста корня в почве на нем постоянно образуются новые корневые волоски, а старые отмирают. Новые корневые волоски возникают на некотором расстоянии позади зоны растяжения. Эти волоски представляют собой трубчатые выросты эпидермальных клеток (рис. 13.17), существенно увеличивающие поверхность, способную поглощать воду и минеральные соли. Они вступают в тесный контакт с частицами почвы.
На рисунке схематично показаны пути движения воды по корню. В корне существует градиент водного потенциала — от более высокого в клетках, образующих корневые волоски, к более низкому в клетках, примыкающих к ксилеме. Этот градиент поддерживается двумя способами:
1) за счет движения воды вверх по ксилеме, при котором, как мы уже говорили, в ксилеме создается натяжение (отрицательное давление) и тем самым понижается водный потенциал ксилемного сока;
2) за счет того, что осмотический потенциал ксилемного сока более низкий (более отрицательный) по сравнению с осмотическим потенциалом разбавленного почвенного раствора.
Вода движется через корень по тем же путям, что и в листьях, а именно по апопласту, симпласту и через вакуоли.
По мере того как вода поднимается вверх по корневой ксилеме, ее замещает вода из окружающих паренхимных клеток, например из клетки 1 на рисунке. В результате водный потенциал этой клетки снижается и в нее устремляется вода из соседней клетки 2 благодаря осмосу или просто по симпласту, как описано в разд. 13.3.2 для мезофилла листа. Тогда в свою очередь снижается и водный потенциал клетки 2, в нее начинает поступать вода из клетки 3 и так далее через весь корень до самого эпидермиса, образующего волоски.
Водный потенциал почвенного раствора выше, чем в клетках эпидермиса и в корневых волосках. Следовательно, вода проникает в корень извне путем осмоса.
Апопластный транспорт в корне
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Вода и питательные вещества должны поступать во все органы растения, поэтому всё растение пронизано проводящими тканями .
Вода с растворёнными солями поднимается из почвы по сосудам древесины , а органические вещества перемещаются из листьев ко всем органам по ситовидным трубкам луба .
Проводящие ткани вместе с волокнами механической ткани в образуют сосудисто-волокнистые пучки. Эти пучки проходят по всему стеблю, доставляя растворы минеральных солей и органических веществ из одной части растения в другую.
Вода и растворённые в ней минеральными соли в растении поднимаются по сосудам древесины снизу вверх — от корней к листьям. Восходящий ток определяется силой всасывания воды корневыми волосками и скоростью её испарения листьями.
Корни добывают из почвы и снабжают другие части растения водой и минеральными солями. Вода испаряется листьями, а соли остаются в клетках и вместе с продуктами фотосинтеза составляют сухое вещество .
Восходящий ток веществ имеет важное значение для объединения всех частей растения в единый целостный организм. Кроме того, он нужен для обеспечения всех клеток водой. Особенно важно достаточное поступление воды для зелёных листьев, в которых происходит фотосинтез.
Органические вещества, образовавшиеся в листьях, поступают во все органы растения по ситовидным клеткам луба. По лубу вещества могут передвигаться вверх и вниз .
Знания о передвижении питательных веществ помогают людям управлять развитием растений. Так, у некоторых культурных растений проводят обрезку боковых побегов. В результате питательные вещества, которые пошли бы на их развитие, направляются к плодам. Такой приём позволяет значительно увеличить урожайность помидоров, винограда и других культур.
В уроке проводятся опыты, доказывающие то, что от корня к листьям по ксилеме (древесине) передвигаются вода и растворенные в ней минеральные вещества. А по флоэме (лубу) осуществляется транспорт продуктов фотосинтеза (сахара) от листьев к местам их использования или отложения. Вы узнаете, что не все органические вещества используются для питания растения и роста его молодых органов сразу. В данном уроке приводятся следующие понятия: покровная ткань, основная ткани, проводящая ткань, камбий, сердцевина, запасающие питательные вещества.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Передвижение воды и питательных веществ в растении"
Стебли растений снаружи покрыты кожицей, образующей наружный слой.
Со временем кожица превращается в пробку. Пробка состоит из мёртвых клеток, заполненных воздухом. Кожица и пробка — это покровные ткани.
Под кожицей и пробкой находятся клетки коры, которые могут содержать хлорофилл, ― это основная ткань.
В жизни растения важную роль играют проводящие ткани, которые обеспечивают транспорт веществ в растении.
Различают два типа проводящих тканей — ксилема (или древесина) и флоэма (или луб).
По ксилеме (древесине) вода и растворенные в ней минеральные вещества передвигаются от корня к листьям — это восходящий ток.
Ксилема состоит из клеток разной формы и величины: сосудов проводящей ткани, волокон механической ткани и клеток основной ткани.
По флоэме (лубу) осуществляется транспорт продуктов фотосинтеза от листьев к местам их использования или отложения — это нисходящий ток.
Луб состоит из проводящей, основной и механической ткани.
Проводящая ткань флоэмы состоит из ситовидных трубок с сопровождающими их клетками-спутницами.
Ситовидные трубки — это вертикальный ряд вытянутых живых клеток, по которым перемещаются растворы органических веществ. Главной их функцией является транспортировка углеводов (например, из листьев в плоды и корни).
Жизнедеятельность ситовидных трубок, обеспечивают клетки-спутницы. В отличие от ситовидных трубок, каждая клетка содержит ядро, благодаря чему они способны управлять всей деятельностью (особенно транспортной) ситовидных трубок.
Основная ткань флоэмы представлена лубяной мягкой тканью — паренхимой. Её клетки направляют работу проводящих элементов луба и запасают питательные вещества.
Механическая ткань флоэмы представлена лубяными волокнами, вытянутыми клетками с разрушенным содержимым и одревесневшими стенками, которые придают механическую прочность растению.
Сильно разветвлённая сеть проводящих тканей несёт водорастворимые вещества и продукты фотосинтеза ко всем органам растения, начиная от тончайших корневых окончаний до самых молодых побегов.
Проводящие ткани объединяются в сосудистые пучки, часто окружённые прочными волокнами механической ткани. Поэтому такие пучки называют сосудисто-волокнистыми. Они проходят по всему стеблю, соединяя корневую систему с листьями.
Между корой и древесиной залегает камбий ― это образовательная ткань (меристема).
В центре стебля находится более рыхлый слой — сердцевина, в которой откладываются запасные питательные вещества.
Для нормальной жизнедеятельности растениям необходима вода и питательные вещества, которые разносятся по растению благодаря проводящим тканям.
Проведём небольшой опыт чтобы убедится в том, что по ксилеме (древесине) от корня к листьям передвигаются вода и растворенные в ней минеральные вещества.
Рассмотрим поперечный срез побега липы, простоявшего 3-е суток в подкрашенной воде. Мы видим, что окрасилась только древесина.
А теперь рассмотрим продольный срез этого побега. В данном случае мы также видим, что окрасилась только древесина.
В этом опыте чернила заменяли минеральные вещества, растворённые в воде.
Растворы этих веществ, как и подкрашенная вода, поднимаются от корня вверх внутри стебля по сосудам древесины.
Если же в воду, подкрашенную чернилами, поставить веточки комнатного растения бальзамина или цветки подснежника, то можно увидеть, как вода поднимается по стеблю в листья, окрашивая их жилки. Сосуды проходят через стебель в листья и разветвляются там. По этим сосудам вода и поступает в листья.
Передвижению воды и минеральных веществ в растения способствует корневое давление. Сила, которая вызывает одностороннюю подачу влаги от корней к побегам.
Пройдя по ксилеме вода с растворенными минеральными веществами достигает листьев. Участвует в фотосинтезе. И испаряется через устьица. Благодаря чему происходи охлаждение листа и защита его от перегрева.
На место испарившейся воды в листья постоянно поступает новая.
Посмотрим, как происходит передвижение органических веществ по стеблю.
Мы сказали, что по флоэме (лубу) осуществляется транспорт продуктов фотосинтеза (сахара) от листьев к местам их использования или отложения.
Проверим это экспериментально.
На стебле комнатного растения (например, драцены) осторожно сделаем кольцевой надрез. Удалим с поверхности стебля кольцо коры и обнажим древесину. На стебле укрепим стеклянный цилиндр с водой.
Окольцевав ветку, мы перерезали ситовидные трубки луба, поэтому органические вещества, оттекающие из листьев, дойдут до кольцевой вырезки и будут там накапливаться.
На поверхности свежего среза у растения образуется раневая пробка. Клетки, находящиеся под раневой пробкой, энергично делятся. Они используют питательные органические вещества, скопившиеся перед кольцевым надрезом. Вскоре возникает кольцеобразный наплыв, заживляющий рану. Из наплыва развиваются придаточные корни.
Итак, органические вещества передвигаются по лубу. Зная, как передвигаются в растении питательные вещества, можно управлять их движением.
Запасание питательных веществ.
Не все органические вещества используются для питания растений и роста его молодых органов сразу.
Часть веществ откладывается про запас в клетках плодов и семян у однолетних растений, а у двулетних и многолетних растений, кроме того, в клетках корней, стеблей и их видоизменений.
В качестве запасных питательных веществ встречаются основные группы органических соединений белки, липиды и углеводы.
Белковые кристаллы запасаются непосредственно в цитоплазме, в клеточном соке.
Липиды играют роль наиболее эффективной формы запасных питательных веществ в семенах, спорах, зародышах, особенно в зимующих органах растений. Они содержатся в цитоплазме растительных клеток в виде бесцветных или жёлтых шариков.
К основным из запасных углеводов принадлежит крахмал. Это один из самых распространённых полисахаридов, который откладывается чаще всего в корнях растений.
Вы знаете, что корнеплоды моркови, свёклы, репы и некоторых других растений — это своеобразные кладовые питательных веществ. Капуста кольраби образует толстый шаровидный стебель, похожий на репу. В таком стебле растение запасает питательные вещества.
У деревьев и кустарников основные запасы органических веществ откладываются в сердцевине и древесине. Весной эти вещества растворяются в воде и по сосудам растений поднимаются к распускающимся почкам.
Весной часто можно видеть, как из ранок на стволе дерева вытекает сок — пасока. Пасока сладковата на вкус, в ней растворены различные питательные вещества, в том числе сахара и витамины. Она необходима растению для его весеннего роста, набухания и развёртывания почек. Берёзовый сок вкусен и полезен для здоровья человека, его заготавливают в берёзовых лесах, предназначенных к рубке.
Однако, необходимо помнить, что при повреждении коры и большой потере сока деревья слабеют и могут погибнуть. Поэтому следует охранять растения от повреждений.
Одной из главных функций корня растения является всасывание из почвы воды и растворенных в ней минеральных веществ. В связи с этой функций корень имеет особенности как внешнего, так и внутреннего строения. Рассмотрим подробнее. Все типы корней в корневой системе: главные, боковые, придаточные имеют сходство в строении.
Все корни ветвятся, нарастают верхушкой и на них никогда не встречаются листья. Верхушка корня защищена колпачком из нескольких слоев мертвых клеток – корневым чехликом. Его функция состоит в защите зоны деления корня от механических повреждений. Клетки чехлика постоянно обновляются за счёт деления, это клетки образовательной ткани – меристемы. Некоторые клетки меристемы добавляют новые слои как к корню, так и к корневому чехлику.
За зоной деления расположена зона растяжения, где клетки уже не нарастают, а только вытягиваются. В этой зоне корень удлиняется и проталкивает зону деления вперед. Далее от зоны растяжения находится зона всасывания. Она представляет собой участок корня, густо покрытый корневыми волосками. Корневой волосок – это вырост клетки эпидермы корня, то есть покровного слоя. Данные клетки увеличивают поверхность всасывания почвенных растворов. Зона всасывания может постепенно перемещаться по корню: на переднем крае этой зоны появляются новые корневые волоски, а на заднем – постепенно отмирают старые. В результате этого процесса зона всасывания медленно продвигается вглубь почвы. На корне также выделяют еще две зоны: ветвления, где образуются боковые корни, и зону проведения – расположенную выше. Зона проведения отвечает за транспорт воды и минеральных веществ в надземные органы растения и транспорт органических веществ из стебля в корень, а также выполняет функцию опоры.
Как каждая клетка растения получает воду из почвы? Вода впитывается из почвы корневыми волосками, благодаря нагнетанию давления внутри этих клеток. Данное явление называют корневым давлением. Далее из клеток с корневыми волосками водный раствор просачивается в клетки корня и, перемещаясь из клетки в клетку попадает в сосуды. По сосудам корня вода поднимается сначала в стебель, а по сосудам стебля — к листьям растения.
Вода движется вверх по сосудам проводящей ткани (ксилеме), благодаря не только корневому давлению, но и за счет испарения воды в листьях. Недостаток воды в листьях, вызывает поверхностное натяжение в сосудах ксилемы, которое способно тянуть вверх весь столб воды, создавая массовый поток. Далее по ксилеме вода расходится по всему растению и расходуется для процессов обмена, веществ, фотосинтеза и испарения.
Как все клетки, клетки корня нуждаются в дыхании. Они поглощают кислород из почвы и выделяют в нее углекислый газ. Поэтому для многих культурных растений применяют приемы обогащения почвы кислородом – рыхление, вспашка, боронование.
В теплой почве корни лучше усваивают влагу, чем в холодной. Поэтому для теплолюбивых растений нашего огорода мы используем укрытия для грядок – торф или пленку.
А замечали ли вы, что многие садоводы, выращивающие томаты, весной пересаживают саженцы, отщипывая верхушку корня. Зачем они так делают? Чтобы растение быстрее развивалось, необходимо много воды и питания.
Эти процессы обеспечит мощная корневая система. А возникает развитие ветвления корня тогда, когда главный корень не нарастает в длину, поэтому его и прищипывают.
1. Строение корня взаимосвязано с его основной функцией – всасыванием воды и проведением ее к побегу растения.
2. Во внешнем строении корня можно выделить следующие зоны: зона деления (с корневым чехликом), зона растяжения, зона всасывания, зона ветвления и зона проведения.
3. Корень всасывает воду за счет корневого давления и силы испарения с поверхности листьев.
Читайте также: