Восходящий нисходящий ток растения

Теория сцепления

Путь воды по растению распадается на три различные по физиологии, строению и протяженности части:

2. По мертвым элементам ксилемы корня, стебля, черешка и жилок.

3. По живым клеткам листа до устьиц.

(1),(3) — по живым клеткам корня и листьев вода передвигается осмотическим путем с помощью разности сосущих сил соседних клеток. (2) – передвижение воды по сосудам ксилемы и трахеидам проходит довольно легко, как по полым трубкам, подчиняясь гидродинамическим законам. По протяженности эти пути тоже сильно отличаются.

Через растения прокачивается огромные количества воды – за лето с 1га посевов пшениц испаряется до 2000т воды, 1га сосняка испаряет до 5000т воды.

Процесс подъема воды от корней до листьев называется восходящим током. Его основные особенности:

1.Он движется главным образом по ксилеме.

2.Кроме воды по восходящему току передвигаются минеральные вещества из почвы.

3.Большая часть воды восходящего потока испаряется в атмосферу в результате транспирации.

4.Меньшая часть воды восходящего потока (0,2%) используется:

А) на метаболитические реакции;

Б) на поддержания тургора клеток;

В) на транспорт органических веществ вниз по флоэме

5.Движущей силой восходящего тока воды в растении является градиент водного потенциала через растение от почвы до атмосферы, который определяется градиентом осмотического потенциала в клетках корня и транспирацией.

Значение восходящего потока в растении:

1. Служит средством транспортировки минеральных веществ.

2. Участвует в водоснабжении и поддержании тургора клеток.

3. За счет транспирации защищает растение от перегрева.

Нисходящий ток – это движение органических веществ от листьев к корням. Его основные особенности:

1.Это направленный вниз флоэмный поток органических веществ (продуктов фотосинтеза), формирующихся в мезофилле листа.

2.Он доставляет органические соединения к тканям корня, где они используются в метаболизме.

3.Движущей силой нисходящего тока воды в растении является осмотический градиент, возникающий вследствие накопления сахаров и других продуктов фотосинтеза.

У низкорослых травянистых растений механизм перетекания ксилемного сока заключается в том, что корневое давление нагнетает воду в сосуды центрального цилиндра корня, а сосущие силы, возникающие в листьях из-за транспирации, притягивают эту воду, создавая постоянный ток воды по всему растению.

У гигантов растительного мира (эвкалипт, 140м) водный ток испытывает и преодолевает силу земного притяжения. Объясняет подъем на такую высоту воды теория сцепления (когезии), согласно которой вода в капиллярных трубках сосудов ксилемы поднимается вверх в ответ на присасывающее транспирации из-за действия сил сцепления молекул воды друг с другом и действия сил прилипания (адгезии) столба воды к гидрофильным стенкам сосудов. Обе силы препятствуют образованию воздушных полостей в сосудах.

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

Источник

19. Токи веществ в растении. Проводящие ткани: цитологические особенности, происхождение, локализация.

Проводящие ткани. Вода и питательные вещества, поступающие через корни, передвигаются к другим органам и клеткам и образуют восходящий ток, который идет по трахеидам и сосудам (трахей).

Продукты ассимиляции от листьев (стеблей) передвигаются к корням и дру­гим органам и клеткам образуют нисходящий ток, движутся по ситовидным трубкам с клетками-спутницами.

Часть органа (стебля, корня, черешка), где размещены сосуды или трахеиды, называется ксилемой, ситовидные трубки с клетками — спутницами — флоэмой.

В состав ксилемы и флоэмы входят и другие ткани — механические, основ­ные, но наиболее характерными анатомическими элементами их являются про­водящие ткани.

СОСУДЫ — различной толщины трубки, которые состоят из члеников (клеток). Поперечные стенки у толстых сосудов, более или менее горизон­тальны. В узких сосудах — они скошенные, часто под острым углом. Диаметр сосудов — от 0,1-0,2 мм до 0,3-0,7 мм (лианы). Длина их от нескольких сантиметров до нескольких метров (лианы, некоторые деревья).

Сосуды редко расположены в одиночку. Обычно их находится целая пачка. Во время формирования сосудов на их внутренней поверхности образуются целлюлозные утолщения — кольчатые и спиральные, которые не препятствуют удлинению сосудов. Позже возникают (в более широких сосудах) лестничные и сетчатые утолщения. Они занимают большую часть поверхности стенок. Затем наибольшая площадь утолщения занимается у точечных или порис­тых сосудов. Здесь не утолщены лишь поры. Сосуды свойственны высокораз­витым покрытосеменным растениям и относятся к высшей ступени в эволюции проводящих элементов ксилемы.

До сформирования сосудов функции проведения выполняют трахеиды, свойственные высшим споровым и голосеменным растениям. Они сохранились и у большинства покрытосеменных растений в мелких жилках листа.

ТРАХЕИДЫ — отдельные прозенхимные клетки со скошенными концами, которыми они и причленяются друг к другу, образуя проводящую сеть. Ме­жду соседними трахеидами нет сплошных отверстий, как у сосудов. Сообща­ются они посредством округлых окаймленных пор. Трахеидам свойст­венны такие же утолщения стенок.

В сформировавшихся трахеидах протопласт отмирает, и они, как и сосуды, от­носятся к мертвым тканям.

В стадии формирования трахеиды и сосуды состоят их чистой целлюлозы, затем идет одревеснение. Сначала пропитываются лигнином утолщения, а за­тем и вся оболочка клеток, что увеличивает прочность ксилемы.

Сосуды и трахеиды всегда соприкасаются с паренхимной тканью. Клетки паренхимы посредством плазмодесм через поры могут врастать в сосуды. Ино­гда плазмодесмы разрастаются там, образуя тиллы.

С возрастом все большая масса сосудов древесных растений заполняется тиллами и они превращаются в механическую ткань. Ксилема приобретает большую прочность, т.к. тиллы древеснеют и заполняются дубильными и смо­листыми веществами.

СИТОВИДНЫЕ ТРУБКИ флоэмы состоят из живых клеток. Ситовидными они называются потому, что перегородки между клетками пронизаны боль­шим количеством сквозных отверстий (сита), через которые проходят плазмодесмы, соединяющие протопласты соседних клеток. Клетки ситовидных трубок силь­но вакуолизированы. В их протопласте могут содержаться хлоропласты, лей­копласты, крахмал. В клеточном соке растворены белки и углеводы, ядро деге­нерирует. Стенки их состоят из чистой целлюлозы и лишь к концу вегетации растений у некоторых трубок древеснеют.

Размещаются ситовидные трубки в одиночку или пачками. В последнем случае в местах соприкосновения образуются ситовидные отверстия.

Длина клеток ситовидных трубок до 2 мм, толщина — несколько десятков микрометров.

Клетки-спутницы сопутствуют ситовидным трубкам. Они тоньше и короче, менее вакуолизированы, сохранили ядро. Сообщаются с ситовидными трубка­ми через ситовидные отверстия. Они имеются не у всех высших растений. Их нет у хвойных и некоторых покрытосеменных (картофель).

Таким образом, проводящие ткани представлены живыми и мертвыми клетками (элементами). Из этого следует, что функцию проведения они выполняют при помощи различных сил. Если по сосудам и трахеидам вода и рас­творенные в ней вещества передвигаются под действием осмотических сил, корневого давления и сил сцепления, то по живым ситовидным трубкам с уча­стием клеток спутниц — путем обменных процессов (биологических сил). В результате скорость движения продуктов ассимиляции (сахаров) в сотни раз больше, чем воды в сосудах.

Источник

Глава 6. Передвижение питательных веществ по растению

Передвижение минеральных и органических веществ по расте­нию имеет очень большое значение, так как это процесс, с помощью которого осуществляется физиологическая взаимосвязь отдельных органов. В растениях существуют два основных тока питательных веществ — восходящий и нисходящий. Большую роль в выяснении путей передвижения отдельных питательных веществ сыграл прием кольцевания растений. Этот прием заключается в наложении кольцевых вырезок на стебель растения; при этом кора (флоэма) удаля­ется, и древесина (ксилема) остается неповрежденной. С помощью этого приема еще в конце XVII в. итальянским исследователем Мальпиги было показано, что восходящий ток воды с минеральными веществами идёт по ксилеме. Нисходящий ток органических веществ из листьев идет по элементам флоэмы. Вывод этот был сделан Мальпиги на основании того, что над кольцевой вырезкой листья оставались тургесцентными, несмотря на удаление коры, в них продолжа­ла поступить вода. Вместе с тем ток органических веществ приостанавливался и это приводило к образованию под вырезкой утолщений (наплывов).

Передвижение элементов минерального питания (восходящий ток)

Использование меченного фосфора позволило установить, что передвижение солей идет быстрее при усилении транспирации и замедляется при уменьшении этого процесса. Если листья закрыть поли­этиленовыми пикетами, то транспирация задержится и скорость передвижения соответственно уменьшится. Эти опыты позволяют считать, что передвижение питательных веществ в восходящем направлении идет по сосудам ксилемы вместе с водой. Однако скорость передвижения растворённых веществ по ксилеме может быть отличаться от скорости передвижения воды. Это обстоятельство связано с тем, что растворенные вещества могут адсорбироваться стенками сосудов, а также передвигаться в радиальном направлении. Поскольку между ксилемой и флоэмой существует постоянный обмен, часть веществ может передвигаться и по флоэме. Между проводящими элементами ксилемы и флоэмы располагаются живые клетки камбия и растворенные вещества из сосудов ксилемы частично поступают в клетка камбия. Последние оказываются своего рода регуляторами количества и состава растворенных питательных веществ, передвигающихся по ксилеме. Если какого либо элемента слишком много в восходящем токе ксилемы, то он аккумулируется клетками камбия. Они же могут служить и источником недостающих элементов питания, передавая их по мере необходимости в ксилемный сок. Передвижение питательных веществ по ксилеме в восходящем направлении — это пассивный процесс, мало связанный с процессами обмена. Понижение температуры и даже умерщвление стебля горячим паром не прекращает передвижения по ксилеме и мало сказывается на его скорости. Направление и распределение питательных веществ, передвигающихся по сосудам ксилемы, по органам растения определяется интенсивностью транспирации и напряженностью процессов обмена веществ, происходящих в данной органе. Опыты, проведенные с использованием меченого фосфора, показали, что, чем выше расположен лист, чем он моложе, чем интенсивнее в нем процесс обмена, тем больше в него поступает питательных веществ. Одним из факторов, влияющих на распределение питательных веществ, являются фитогормоны. Показано, что удаление верхушек растения вызывает равномерное распределение меченого фосфора по всем листам независимо от их возраста, что коррелирует с содержанием фитогормонов.

Источник