За простой формулой, или движение воды в растении (часть 1)
Если посмотреть на фотографию нашей планеты, полученную из космоса, бросится в глаза обилие голубого цвета на земном шаре. Это - вода, занимающая, как помнят многие из уроков географии, три четверти поверхности Земли.
Вода… Все знают ее простую формулу: Н2О. Но за этой кажущейся простотой - свойства самого удивительного и замечательного вещества на Земле. Вода относительно медленно нагревается и остывает, а также медленно испаряется. Молекулы воды благодаря водородным связям взаимно притягиваются и прочно держатся вместе, что очень важно для перемещения воды в растении, для которого она - жизненно необходимое вещество. Живые растительные клетки на 80-90 процентов состоят из воды. Даже клетки сухих семян, в которых приостановлена жизнь, содержат 10 процентов воды.
Листья растений постоянно испаряют воду, особенно днем. Это происходит потому, что их поверхность усеяна многочисленными микроскопическими отверстиями - устьицами. Причем на нижней поверхности листа их значительно больше, чем на верхней. Днем устьица открыты и водяные пары выходят из листа. Ночью же они закрываются и испарение воды практически прекращается. Но и ночью растение медленно теряет воду. Она уходит, минуя устьица, через тонкую кожицу листа.
Испарение воды листьями называется транспирацией. Таким путем растение теряет очень много влаги. По сравнению с животными растения за то же самое время испаряют воды в 100 раз больше на единицу веса, чем млекопитающие! Например, в течение лета подсолнечник испаряет до 200-300 литров воды, кукуруза - до 180, а береза за один только жаркий день может потерять 400 литров. Интересны следующие цифры: пшеница берет за лето из почвы 1,5-3,5 тонны воды с гектара. Однако из всего количества поглощенной воды растение использует ничтожно малую часть - 1-3 грамма на литр, а остальная масса ее испаряется и возвращается в атмосферу. Может показаться, что растение напрасно тратит свои силы. Но это не так. Поступившая вода дает жизнь растительному организму. Все химические реакции в клетке происходят только в воде. Испаряясь с поверхности листа, она предохраняет растение от перегрева, возникающего при избытке поглощенной солнечной радиации.
Движение воды в растении - приспособление к наземной жизни. Когда у первых сухопутных растений появились листья, то платить за жизнь на Земле они стали транспирацией. Именно транспирационный ток перемещает воду в растении.
Водную проблему растение решает с помощью хорошо развитой водопроводящей системы, которая начинается в корнях, поглощающих влагу из почвы, продолжается в трубках, подающих ее ко всем частям растения, и заканчивается испарением из листьев в воздух. Кажется, все просто. Однако механизм передвижения воды на самом деле сложен и не до конца еще изучен.
Первый вопрос, который возникает при знакомстве с водопроводящей системой: "Как вода поступает в корень растения?". Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим сначала строение корня. Кончик его каждого корешка покрыт защитным корневым чехликом - "наконечником", состоящим из клеток. "Не существует образования более удивительного, чем кончик корешка, если иметь в виду его функции",- восхищался в свое время Чарлз Дарвин. Этот корневой чехлик защищает от повреждений точку роста. Она состоит из активно делящихся меристематических клеток, из которых и образуются сам чехлик и все органы корня. 3а точной роста находится зона растяжения, клетки которой, поглощая много воды, быстро растут в длину. Далее расположена зона корневых волосков. Каждый такой волосок представляет собой тонкий, удлиненный боковой отросток, отходящий от поверхности клетки корня и сильно увеличивающий поглощающую поверхность. Был проведен опыт. Растения озимой ржи выращивали по одному экземпляру в ящиках площадью 30 квадратных сантиметров и глубиной 50 сантиметров. Спустя месяц осторожно отмыли всю почву и подсчитали число корней. Длина всех корней одного растения составила 625 километров, а их поверхность - 285 квадратных метров! Общее число корневых волосков достигало 14 миллиардов, их общая длина - 10 тысяч километров, а площадь их поверхности - 400 квадратных метров. Подобный феномен возможен, конечно, лишь в идеальных условиях. В поле, где растения расположены очень густо, длина корней одного растения не превышает обычно одного километра.
Корневые волоски проникают в самые мелкие трещины почвы и, обнаружив хоть немного влаги, поглощают ее.
".