+7 (3822) 609-826
От корней и до листьев
Давайте проследим путь воды в растениях от корней к листьям!
Почему листья летом зеленые, а осенью красные и оранжевые?
В этом разделе мы узнаем, почему листья меняют окраску в зависимости от времени года, разберем процесс фотосинтеза. А также проведем несколько опытов по получению пигментов
Фотосинтетические пигменты растений
Все растения содержат внутри клеток пигменты. Главными из них являются хлорофилл и каротиноиды. В зелёных листьях каротиноиды обычно незаметны из-за наличия в листьях зеленого хлорофилла. Но при разрушении хлорофилла осенью именно каротиноиды придают листьям характерную жёлто-оранжевую окраску.
Для чего нужен хлорофилл?
В отличие от животных, большинство растений ведут "сидячий" образ жизни, поэтому в качестве источника энергии использую солнечный свет. Все клетки растения, содержащие хлорофилл, под действием энергии света образуют органические вещества из неорганических. Данный процесс называется фотосинтезом
Каротиноиды — это жёлтые, оранжевые или красные пигменты.
За восприятие электромагнитного излучения «видимого диапазона», лежащее в основе зрения, отвечает особый белок-рецептор — родопсин. Однако сам по себе он находится в неактивной форме, неспособной передавать сигналы в мозг. Поэтому природа придумала сложный биохимический процесс, в котором молекула ретиналя (одна из форм вит А) "активирует" данный белок. И так мы видим даже в темноте
NB! недостаток вит А приводит к такому заболеванию, как "куриная слепота"
NB! недостаток вит А приводит к такому заболеванию, как "куриная слепота"
Как растение поглощает воду?
Высшие сосудистые растения поглощают воду из почвы при помощи корневой системы.
Огромную поверхность всасывания создают корневые волоски – выросты клеток первичной покровной ткани, ризодермы.
Знаете ли вы?
На одном корне ржи может находиться 14 млрд корневых волосков, общая площадь которых составляет 400 квадратных метров.
На одном корне ржи может находиться 14 млрд корневых волосков, общая площадь которых составляет 400 квадратных метров.
Перенос воды в корне возможен двумя путями: через цитоплазму клеток (симпластнический поток) либо по клеточным стенкам (апопластический поток).
Задание: рассмотрите рисунок и обсудите, в чём различие этих двух путей.
Один из путей: вода может поступать через цитоплазму корневых клеток, а также через мембрану. Это так называемый внутриклеточный симпластический путь. Помимо этого, вода транспортируется по клеточным стенкам и по межклеточным пространствам – межклетникам. Это апопластический путь.
Как транспортируется вода в корневой системе?
Из почвы вода поступает в корни в процессе осмоса.
Что такое осмос?
Осмос – это диффузия растворителя через полупроницаемую мебрану с одной её стороны на другую (растворителем может быть и вода). Важно, что через полупроницаемую мембрану проходит только растворитель, а частицы растворённого вещества она не пропускает (напр., сахар, белки и т. д.). Растворитель диффундирует через полупроницаемую мембрану из разбавленного раствора к более концентированному. Возникающее при этом гидростатическое давление на раствор, при котором диффузия прекращается, называется осмотическим давлением. Чем больше концентрация раствора, тем выше осмотическое давление.
Что такое осмос?
Осмос – это диффузия растворителя через полупроницаемую мебрану с одной её стороны на другую (растворителем может быть и вода). Важно, что через полупроницаемую мембрану проходит только растворитель, а частицы растворённого вещества она не пропускает (напр., сахар, белки и т. д.). Растворитель диффундирует через полупроницаемую мембрану из разбавленного раствора к более концентированному. Возникающее при этом гидростатическое давление на раствор, при котором диффузия прекращается, называется осмотическим давлением. Чем больше концентрация раствора, тем выше осмотическое давление.
Проведите домашний эксперимент!
Разрежьте огурец вдоль пополам и посыпьте разрезанные поверхности солью. Наблюдайте, что происходит. Хотя огурец не корень, а плод, но пригоден для показа явления осмоса, поскольку тоже состоит из клеток.
Под действием соли на разрезе появляются капли жидкости. Вода, содержащаяся в огурце, переходит к кристаллам соли, то есть к большей концентрации.
В корне растения в направлении от внешней стенки к центру цитоплазма клеток всё концентрированнее. Под действием возникающей при этом разности осмотического давления вода поднимается в проводящую ткань, ксилему, состоящую из клеток трахеид, с утолщёнными стенками, и сосудов (длинных трубок).
Как правильно поливать растения дома?
Существует два основных метода полива — верхний и нижний. Верхний: медленно поливайте растение из лейки, чтобы дать влаге впитаться. Затем слейте лишнюю воду, которая стекла в блюдце. Нижний: налейте воду в поддон и оставьте на 15 минут, позволив растению впитать влагу через отверстия в горшке.
Что такое корневое давление?
Корневое давление создается за счет движения воды в тканях корня. Вода поступает от корня к листьям, где ее часть испаряется через устьица листа.
Корневое давление проявляется в любопытном явлении. Тёплым, сырым утром, когда после обильного летнего дождя почва пропитана водой, у многих растений на кончиках листьев появляются капли воды. Это явление называется гуттацией.
Для понимания процесса нужно знать, что в ночное время испарение воды с поверхности листьев не происходит, поскольку газообменные отверстия, устьица, закрыты. В это время вода накапливается в корне, и может выделяться через особые щели, так называемые гидатоды, которые действуют подобно клапанам безопасности в кофеварках. Гидатоды у большинства растений расположены на вершине листьев.
Корневое давление проявляется в любопытном явлении. Тёплым, сырым утром, когда после обильного летнего дождя почва пропитана водой, у многих растений на кончиках листьев появляются капли воды. Это явление называется гуттацией.
Для понимания процесса нужно знать, что в ночное время испарение воды с поверхности листьев не происходит, поскольку газообменные отверстия, устьица, закрыты. В это время вода накапливается в корне, и может выделяться через особые щели, так называемые гидатоды, которые действуют подобно клапанам безопасности в кофеварках. Гидатоды у большинства растений расположены на вершине листьев.
Посмотрите фотогалерею о гуттации!
Кто особенно заинтересовался этой темой, может подготовить художественные фотографии о гуттации. Это явление можно увидеть после дождя и на обильно политых балконных, а также комнатных растениях.
Существование корневого давления подтверждает и появление капли воды на срезе побега, сделанного ближе к земле.
Как транспортируется вода в стебле растения?
Вода поднимается по стеблю под действием корневого давления и всасывающего эффекта от испарения воды с листьев, то есть транспирации.
Для возникновения всасывающего эффекта необходим постоянный столб воды в ксилеме. Это происходит вследствие когезии между молекулами воды. И эта же сила держит вместе дождевые капли.
Для возникновения всасывающего эффекта необходим постоянный столб воды в ксилеме. Это происходит вследствие когезии между молекулами воды. И эта же сила держит вместе дождевые капли.
Возьмите на заметку!
Когезия – это сцепление между одинаковыми молекулами внутри тела.
Продвижение воды в стебле можно сделать видимым.
Проведите эксперимент, представленный в следующем видео!
Проведите эксперимент, представленный в следующем видео!
Как идёт процесс испарения (транспирации) у растений?
Транспирация растений происходит через особые газообменные устьица, гидатоды, расположенные на листьях.
Потеря воды с испарениями восполняется за счёт воды в клетках растения, находящихся вблизи газообменных устьиц. Подобно корневой системе между клетками листьев также действует разность осмотического давления.
Сколько воды испаряют растения?
Чтобы ответить на данный вопрос, проведём следующий несложный эксперимент.
Прозрачный, чистый полиэтиленовый пакет натяните на растение либо на какую-нибудь часть растения. Завяжите пакет. Повторите это со многими растениями, можно и с комнатными. Обратите внимание на то, чтобы растения одного вида, на которые размещают полиэтелиновые пакеты, находились бы и в тени, и на солнце. Запишите следующие данные: место проведения эксперимента, дату, название растения и температуру.
При более высокой температуре процесс транспирации идёт быстрее, чем при низкой температуре.