Поглинання коренями іонів мінеральних солей

Іони солей надходять у клітини кореневих волосків за рахунок дифузії і активного транспорту. До провідних елементів ксилеми рухаються симпластним, апопластним і вакуолярним шляхами. Вивільнення іонів у ксилему кореня відбувається шляхом дифузії або активного транспорту.

Транслокація – пересування речовин по провідних тканинах рослини.

Транслокація по провідних елементах ксилеми (висхідний транспорт)

По трахеях і трахеїдах пересуваються вода, іони мінеральних солей, деякі органічні сполуки (синтезовані або відкладені про запас коренями).

Діаметр трахей – 0,01-0,2 мм. Швидкість пересування речовин – 1-8 м/год.

Фактори, що забезпечують висхідний транспорт:

- дія капілярних сил;

- випаровування води листками («верхній водяний насос») – оскільки вода у листках виходить із судин, у стовпчику води створюється натяг, який передається вниз до кореня завдяки зчепленню молекул води між собою (теорія «зчеплення-натягу»);

- кореневий тиск («нижній водяний насос») – у ксилемний сік кореня із прилеглих клітин активно транспортуються іони солей і шляхом осмосу надходить вода (створюється тиск води).

Транслокація по провідних елементах флоеми (низхідний транспорт)

По ситоподібних трубках пересуваються вода, органічні речовини (90% з них становить сахароза), деякі іони мінеральних солей.

Діаметр ситоподібних трубок – 30 мкм. Швидкість пересування речовин – 0,2-1 м/год (речовини переносяться по тоненьких живих клітинах ситоподібних трубок на великі відстані з відносно великою швидкістю).

Механізм транслокації по флоемі до кінця не з’ясований. Щодо цього існує кілька гіпотез, але найбільш прийнятною є гіпотеза Мюнха про пересування під тиском: у тканинах листків утворюється цукор, відтак підвищується осмотичний тиск і тургорний тиск; у тканинах кореня цукор використовується, відтак знижується осмотичний тиск і тургорний тиск; між листками і коренем створюється градієнт гідростатичного тиску, що і зумовлює рух води і розчинених речовин.

При завантаженні і розвантаженні ситоподібних трубок має місце активний транспорт речовин (здійснюється за допомогою клітин-супутників).

 

Транспірація – випаровування води рослиною (захищає листки від перегрівання, сприяє надходженню води в корінь, підніманню її по стеблу).

До листків вода надходить по ксилемі. Там переходить до мезофілу і рухається симпластним, апопластним і вакуолярним шляхами. Потім випаровується у міжклітинні простори (для переходу води із рідкого стану в пару потрібна додаткова енергія – її дає Сонце).

Близько 90% водяної пари дифундує через продихи, біля 10% – через кутикулу, дуже мало – через сочевички.

Соняшник щодня випаровує 1-2 л води, старий дуб – 600 л.

Механізм роботи продихів:

- відкривання – вдень (на світлі) у продихових клітинах в результаті фотосинтезу зростає кількість цукру та органічних кислот типу малату, а також накопичуються іони К⁺ (активно транспортуються із сусідніх клітин); відтак підвищується осмотичний тиск і тургорний тиск – клітини набухають, їх потовщені внутрішні стінки втягуються досередини, продихова щілина відкривається;

- закривання – вночі (в темряві) у продихових клітинах цукор і малат перетворюються на крохмаль, іони К⁺ пасивно виходять у сусідні клітини; відтак знижується осмотичний тиск і тургорний тиск – вода виходить із клітин, продихова щілина закривається.

 

Фактори, які впливають на транспірацію

1. Освітленість. Прискорює транспірацію, оскільки на світлі відкриваються продихи.
2. Вологість. Підвищення вологості сповільнює транспірацію (повільніше дифундує водяна пара), зниження – прискорює.
3. Температура. Підвищення температури прискорює транспірацію (зменшується відносна вологість повітря), зниження – сповільнює.
4. Вітер. Прискорює транспірацію, оскільки забирає з поверхні листка шар повітря, насичений водяною парою.
5. Розміри листків. Чим більша поверхня листків, тим інтенсивніша транспірація, і навпаки.
6. Кількість продихів. Чим більша кількість продихів, тим інтенсивніша транспірація, і навпаки.
7. Розміщення продихів. Якщо продихи заглиблені в товщу листка, то це сповільнює транспірацію, оскільки над продихами затримується шар повітря, насичений водяною парою.
8. Опушеність листків. Сповільнює транспірацію, оскільки трихоми затримують шар повітря, насичений водяною парою.
9. Товщина кутикули. Чим менша товщина кутикули, тим інтенсивніша транспірація, і навпаки.

Групи рослин за пристосованістю до умов із різним забезпеченням вологою:

- гідрофіти – водні рослини; у них інтенсивно транспірують листки, що лежать на поверхні води, або знаходяться над водою (гідатофіти – гідрофіти, більша частина яких знаходиться у воді);

- мезофіти – рослини, що ростуть у місцях із достатнім забезпеченням вологою і нормально транспірують;

- ксерофіти – рослини, що ростуть у посушливих місцях і мають ксероморфні пристосування (пристосування до зменшення транспірації):

o запасання води листками чи стеблами;

o малий розмір або сильна розсіченість листків;

o значна опушеність листків;

o видозмінювання листків у колючки, волоски, лусочки тощо;

o відносно мала кількість продихів;

o заглибленість продихів у товщу листка;

o товста кутикула.

Ксероморфним пристосуванням є також листопад – масове опадання листків на холодний або жаркий (сухий) період року. Перед листопадом у листках нагромаджуються непотрібні продукти життєдіяльності, руйнується хлорофіл, біля основи черешка утворюється відокремлюючий шар із відмерлих клітин. У вічнозелених рослин листки опадають неодночасно, у листопадних – майже одночасно (із настанням несприятливих умов).

 

Гутація – виділення рослинами крапель води через водяні продихи – гідатоди, розміщені на листках (спричиняється кореневим тиском; спостерігається при низькому рівні транспірації).

Газообмін

Гази (О₂, СО₂) проникають в рослину і видаляються із неї через продихи, кутикулу, сочевички, ризодерму за рахунок дифузії. В організмі рослини пересуваються по міжклітинних просторах і по клітинах також шляхом дифузії.

 

 

Подразливість (координація) у рослин

 

Оскільки у рослин немає нервової системи, вони відповідають на подразнення повільними рухами, використовуючи хімічні координаційні фактори.

Категорії рухів рослин

1. Тропізми – ростові рухи органів, які зумовлюються і направляються зовнішніми чинниками:

- позитивні тропізми (+) – переміщення, направлені до чинника;

- негативні тропізми (–) – переміщення, направлені в протилежний бік від чинника.

Види тропізмів за природою подразника:

- фототропізм (подразник – світло) – у пагона +, у кореня –;

- геотропізм (подразник – сила земного тяжіння) – у кореня +, у пагона –;

- гідротропізм (подразник – вода) – у кореня +, у пагона –;

- аеротропізм (подразник – повітря) – у пилкової трубки –;

- хемотропізм (подразник – специфічні хімічні речовини) – у пилкової трубки + (на речовини, які виділяє яйцеклітина зародкового мішка).

- гапторотропізм (подразник – тверда поверхня) – у вусиків гороху +.

2. Настії – рухи органів, пов’язані зі зміною тургору або нерівномірним ростом клітин, які зумовлюються зовнішніми чинниками.

Види настій за природою подразника:

- фотонастії (подразник – світло) – повертання листків до світла;

- термонастії (подразник – зміна температури) – розкривання квіток при підвищенні температури;

- ніктинастії (подразник – зміна світлого і темного періодів доби) – розкривання квіток зранку і закривання на ніч або навпаки;

- сейсмонастії (подразник – механічне доторкання) – рухи листків комахоїдних рослин.

3. Таксиси – рухи цілого організму або деяких його клітин, які зумовлюються і направляються зовнішніми чинниками (характерні для багатьох дрібних організмів (у рослин – для одноклітинних водоростей), а також для зооспор, сперматозоїдів):

- позитивні таксиси (+) – переміщення, направлені до чинника;

- негативні таксиси (–) – переміщення, направлені в протилежний бік від чинника.

Види таксисів за природою подразника:

- фототаксис (подразник – світло) – у хламідомонади +;

- геотаксис (подразник – сила земного тяжіння) – у зооспор улотрикса +;

- гідротаксис (подразник – вода) –;

- аеротаксис (подразник – повітря) – у аеробних бактерій +, у анаеробних бактерій –;

- хемотаксис (подразник – специфічні хімічні речовини) – у сперматозоїдів + (на речовини, які виділяє яйцеклітина).