Водный баланс растения водный дефицит закон заленского

Структура и свойства воды

Водный режим (водообмен) растений представляет собой совокупность ряда процессов:

1. Поглощение воды растением.

2. Проведение воды по растению.

3. Потери воды в процессе транспирации.

Водный баланс растения – это сравнение прихода воды и ее расхода.

Водный дефицит в растении – это когда расход воды растением превышает ее приход.

Водный дефицит – отношение недостатка насыщения клеток водой к количеству воды при полном насыщении.

В растениях поддерживается постоянный ток воды, обеспечивающий водой живые клетки. Водообмен растений сложен и многообразен: корневая система поглощает воду из почвы, затем вода движется по растению, затем испаряется через листья в атмосферу, часть воды принимает участие в процессе гидратации белковых молекул и в метаболизме клеток (фотосинтез, дыхание).

Содержание воды в разных частях растения сильно варьирует. В молодых листьях и сочных плодах содержится до 95 %, в корневых окончаниях – до 90 %, а в сухих семенах – всего 6-4 %. В коре стебля наибольше содержание воды отмечается во флоэмной части коры. В начале вегетация наибольшая влажность у листьев, в конце она уменьшается.

1. Физические свойства воды.

Вода – самое аномальное и уникальное по своим свойствам вещество на планете. Основные ее физические свойства:

1.Плотность. Все вещества увеличивают объем при нагревании, уменьшая при этом свою плотность. А у воды при давлении в 1 атм в интервале от 0 до +4 град. С при увеличении температуры объем уменьшается и максимальная плотность наблюдается при +4 град. С То есть, при замерзании воды ее объем резко возрастает, а при таянии резко уменьшается. С увеличением давления температура замерзания воды понижается, поэтому на глубине при минусовых температурах вода не замерзает.

2.Теплоемкость. Величина теплоемкости воды в 5-30 раз выше, чем у других веществ, из-за сильного притяжения между соседними молекулами и большим внутренним сцеплением.

3.Поверхностное натяжение и прилипание. На поверхности воды создается поверхностное натяжение. Вода обладает свойством адгезии прилипания, которое определяет подъем жидкости против сил гравитации на большую высоту.

4. Для водных растений важно отсутствие у воды цвета – за счет высокой светопропускающей способности воды возможен фотосинтез под водой.

5.Имеет три агрегатных состояния – жидкое, твердое, газообразное.

11. Химические свойства воды.

1.В молекуле воды (Н2О) отмечается распределение зарядов (двух положительных и двух отрицательных) ассиметрично. Сама молекула воды электронейтральна, но имеет на одной стороне отрицательный, а на другой положительный заряды. Такие молекулы называют диполями:

Наличие дипольного момента определяет ориентацию молекул воды вокруг ионов (молекул белков) в клетке: у катионов молекулы воды располагаются ближе к поверхности иона своими отрицательными концами (атомами кислорода), а вокруг анионов — положительными (атомами водорода). Связывание молекул воды в электрическом поле называется электростатической гидратацией ионов.

2. Молекулы воды способны образовывать водородные связи между собой и с полярными группами органических веществ: кислород при образовании ковалентной связи притягивает электрон водорода, а такой оголенный водород способен притягивать соседние молекулы воды. Наличие в молекуле воды двух протонов и двух одинаковых пар электронов обеспечивает формирование четырех водородных связей с окружающими молекулами воды с образование особой решетчатой структуры.

3.Вода способна диссоциировать на водород и гидроксильный ион:

4.Чистая вода имеет величину рН = 7,0.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Раздел 5 Водный обмен растений

1. Водный баланс растений. 2. Влияние на растения недостатка и избытка влаги в почве. 3. Особенности водообмена у растений разных экологических групп (ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, галофитов). 4. Особенности адаптационных реакций на влияние внешних факторов у растений разных экологических групп. 5. Орошение как путь повышения продуктивности растений; его физиологические основы.

1. Водный баланс растений.

Развитие и выживание растений в любых условиях гораздо сильнее зависит от доступности воды, чем от какого-либо ино­го фактора внешней среды.

На протяжении многих лет считалось доказанным, что в пересыхающей почве вода доступна растениям до тех пор, пока содержание влаги в ней не достигнет коэффициента устой­чивого завядания, когда в почве остается недоступная расте­нию вода. Согласно этой точке зрения физиологические про­цессы, рост и развитие растений на почве, подвергающейся иссушению, протекают нормально до достижения коэффи­циента завядания. Однако накоплено много данных, по­казывающих, что на обмен веществ, а следовательно, на рост и развитие растений влияет даже слабый водный дефицит. Та­кой внутренний водный дефицит возникает в тканях задолго до того, как содержание влаги в почве приблизится к уровню коэффициента завядания. Растения, перенесшие только однократную сильную кратко­временную засуху, так и не возвращаются к нормальному об­мену веществ. Внутренний водный баланс растения зависит от комплекса факторов, связанных а) с самим растением (засухо­устойчивость, глубина проникновения и ветвление корней, фаза развития); б) с количеством растений на данной площади; в) с климатическими факторами (потери воды на испарение и транспирацию, температура и влажность воздуха, туман, ве­тер и свет, количество осадков и т. д.); г) с почвенными факто­рами (количество воды в почве, осмотическое давление почвен­ного раствора, структура и влагоемкость почвы и др.).

2. Влияние на растения недостатка и избытка влаги в почве.

Дефицит влаги в растениях действует на такие процессы, как поглощение воды, корневое давление, прорастание семян, устьичные движения, транспирация, фотосинтез, дыхание, фер­ментативная активность растений, рост и развитие, соотноше­ние минеральных веществ и др. Изменяя обмен веществ, недо­статок воды влияет на продуктивность, вкус плодов, плотность древесины, длину и прочность волокна у хлопчатника и т. д.

Степень оводненности, необходимая для начала прораста­ния семян, сильно варьирует у разных видов. Между ско­ростью прорастания семян и скоростью поглощения воды су­ществует определенная корреляция. На скорость прорастания влияют также свойства семян и водоудерживающая способ­ность почвы.

Влияние водного дефицита на метаболические процессы в значительной мере зависит от длительности его действия. При устойчивом завядании растений увеличивается скорость распада РНК, белков и одновременно возрастает количество небелковых азотсодержащих соединений и отток их в стебель и колос (у злаков). В результате в условиях засухи содержание белков в листьях относительно уменьшается, а в семенах — уве­личивается.

Влияние водного дефицита на углеводный обмен выражает­ся вначале в снижении содержания моно- и дисахаридов в фо-тосинтезирующих листьях из-за снижения интенсивности фото­синтеза, затем количество моносахаридов может возрастать как следствие гидролиза полисахаридов листьев нижних яру­сов. При длительном водном дефиците наблюдается уменьше­ние количества всех форм Сахаров»».

Длительный водный дефицит снижает интенсивность фото­синтеза и, как следствие, уменьшает образование АТР в про­цессе фотосинтетического фосфорилирования. Под влиянием почвенной и атмосферной засухи тормозится также отток про­дуктов фотосинтеза из листьев в другие органы.

В условиях оптимального водоснабжения наблюдается по­ложительная корреляция между интенсивностью дыхания и ко­личеством фосфорилированных продуктов. Водный дефицит по-разному сказывается на дыхании листьев разного возраста: в молодых листьях содержание фосфорилированных продуктов резко падает, как и интенсивность дыхания, а у листьев, закон­чивших рост, эта разница четко не проявляется. При дефиците воды снижается дыхательный коэффициент.

Необходимо отметить, что в условиях водного дефицита верхние листья, в которых за счет некоторого усиления гидро­литических процессов увеличивается содержание осмотически активных веществ, оттягивают воду от нижних листьев и дольше сохраняют ненарушенными синтетические процессы, а нижние листья в этих условиях засыхают раньше верхних.

Источник

16 Водный баланс и водный дефицит раст. Завядание растений.

Растение постоянно поглощает воду и так же постоянно ее расходует. Соотношение поглощения и расходования воды называется водным балансом. Он имеет различные формы: Уравновешенным водным балансом называется состояние, когда приход и расход воды количественно близки, а содержание ее в растении постоянно. Он создается при благоприятных для растения условиях — в умеренно влажные и теплые дни при влажной почве. Неуравновешенный водный баланс характеризуется состоянием, когда приход и расход воды не равны. Обычно преобладает расход влаги и содержание воды изменяется в сторону уменьшения. Это наблюдается при неблагоприятных для растения условиях — в жаркую сухую погоду и при сухой почве, когда в растениях образуется недостаток воды, или водный дефицит. Водный баланс растения имеет внешнюю и внутреннюю регулировку. Внешняя — это изменение условий увлажнения. При достаточном количестве воды в среде обитания (в почве) водный баланс будет уравновешенным, а при недостаточном — неуравновешенным. Внутренняя физиологическая регулировка заключается в изменении содержания воды при перемене физиол. состояния растения. Примером этого может служить колебание тургора сочленений листа и выброс воды у мимозы при раздражении, что является результатом деятельности сократительных белков.

Водный дефицит и завядание растений

При нормальном водоснабжении утром растения находятся в состоянии полного насыщения водой, или полного тургора. По мере усиления транспирации вода даже при влажной почве не успевает поступать в растение, и содержание ее падает. Возникает водный дефицит, т. е. недостаток воды в растении. В предвечернее время, когда транспирация уменьшается, содержание воды в растении вновь увеличивается и водный дефицит исчезает. Такой водный дефицит, продолжающийся в растении в течение нескольких дневных часов, называется полуденным. Он не оказывает вреда, если не превышает 20 %. Если же погода очень жаркая, а транспирация сильная, водный дефицит может возрасти до 30 — 50 %, что для растений уже вредно. При таком водном дефиците останавливается рост, замедляется фотосинтез и накопление орг. в-в в урожае не происходит. При недостатке воды в почве (почвенная засуха) ее содержание в растении к следующему утру не восстанавливается, так как растению ее негде взять. Уже через сутки в растении обнаруживается некоторый водный дефицит, к-ый может увеличиваться день ото дня и наблюдается до тех пор, пока в почву не поступит вода. Такой дефицит называют остаточным. Он часто приводит растение к повреждению или гибели. При недостатке воды клетки растения могут перейти в состояние плазмолиза. Это явление носит название за-вядания. Завядание бывает временным — при очень сильном полуденном водном дефиците, когда оно продолжается несколько часов и затем проходит. Но при остаточном водном дефиците отмечается длительное завядание, которое продолжается в течение нескольких дней. Степень завядания зависит от величины водного дефицита. У светолюбивых растений завядание происходит при водном дефиците, равном 30 %, а тенелюбивые завядают уже при потере воды в 3 %. Основной причиной этих различий служат особенности анатомического строения тех и других растений. Так, светолюбивые имеют мелкие клетки с толстыми оболочками; у них хорошо развиты механические ткани. Эти особенности позволяют поддерживать расположение в пространстве даже при значительной потере воды. У тенелюбивых растений противоположные черты анатомического строения, поэтому при незначительной потере воды их органы завядают.

Источник