Фізіологія рослин - Мусієнко М.М. 2001
Водний режим рослин
Роль води в життєдіяльності рослин
В останній період розвитку фізіології водного режиму уявлення про водообмін зазнали кардинальних змін, з’явились нові положення, розроблено нові підходи та методи досліджень. Всю історію водообміну, яка бере свій початок від джерел фітофізіолої як науки, Л.Г. Ємельянов (1992) поділяє на п’ять етапів — осмотичний, колоїдно-хімічний, термодинамічний, біохімічний та біофізичний — кожен із своїми уявленнями та методами досліджена. Пильна увага дослідників до вивчення водообміну зумовлена важливістю та багатогранністю функцій, які він виконує, адже він найважливіший регулятор водного статусу клітин та невід’ємна частина метаболізму їх. Це провідна ланка взаємозв’язку рослин з водною фазою грунту та атмосферою, один з головних керованих факторів продуктивності, прямий індикатор життєдіяльності рослинного організму.
Вода — первинна ніша життя, лише в процесі еволюції суша та атмосфера стали вторинною екологічною нішею. Серед хімічних сполук живих організмів вода в кількісному відношенні займає домінуюче положення, її вміст в листках мезофітів — до 85%, а в корені — до 99% сирої маси. Активний прояв життєдіяльності без води взагалі неможливий. Що ж до стану сухого Насіння, спор, де вміст води 3-15%, то вони знаходяться в стані анабіозу, коли інтенсивність метаболізму зведено до мінімуму.
Висока оводненість характерна не лише рослинам, а й взагалі всім живим організмам, причому не лише наземним, а і водним. Зроблено спробу визначити те порогове (тобто мінімальне) значення вмісту води в клітинах, нижче якого рослинний організм гине. Ця вода дістала назву гомеостатична. Як виявилось, вміст такої води для різних представників неоднаковий, але завжди досить значний. Так, для гігрофітів він становить 65-70%, мезофітів — 45-60%, ксерофітів — 25-27%.
Виникає закономірне запитання, чому вода потрібна організмам в таких значних кількостях? Можливо вона потрібна для перебігу біохімічних реакцій? Зовсім не так, адже в біохімічні перетворення включається не більше 1% тієї кількості води, яка проходить крізь рослину в процесі водообміну. В чому ж тоді полягає значення основної маси води в рослині? Значення її насамперед у тому, що саме вода через свої унікальні фізико-хімічні властивості становить те внутрішнє середовище, де відбуваються всі життєві процеси, за образним визначенням Сент-Дьєрді вода — «матриця життя». Тільки у водному середовищі можливе виникнення специфічних для біологічних систем протоплазматичних структурних формувань (подібних структур немає в неживій природі), тільки у воді можливе функціонування їх, причому сама вода є невід’ємною частиною таких структур. Характерно, що всі взаємодії з водою носять не біохімічний характер, а біофізичний, а можливо, навіть і фізико-хімічний, саме тому вода при цьому як така не зникає.
А.Л. Курсанов проводить паралель між структурою живої клітини та залізобетонною конструкцією, в якій макромолекули виконують роль арматури, тоді як вода виконує функцію бетонної маси Зрозуміло, така аналогія досить віддалена у зв’язку з тим, що структура клітини динамічна, а не статична. Однак в такій аналогії досить глибокий зміст: без води ніякої функціонуючої біологічної структури бути не може.
Підкреслюючи структурну роль води в рослині, доречно нагадати, що саме за рахунок води створюється гідростатичний тиск (тургор), від якого залежить характерна форма рослинних тканин, органів. Вода — терморегулюючий фактор, адже вона захищає рослину від різких коливань температур зовнішнього середовища завдяки своїй високій теплоємності. Отже, факт, що вода являє собою внутрішнє середовище організму, нібито пояснює необхідність високого рівня оводненості тканин. Разом з тим стає незрозумілим, чому вода, яка не вступає в, біохімічні процеси, все-таки постійно кудись зникає, що потребує постійного надходження її ззовні? Причому це характерно не лише для рослин. Адже людина без харчування витримує близько місяця і більше, а без води лише кілька днів.
Пояснюється це тим, що згідно з основними положеннями загальної біології активний прояв життєдіяльності можливий лише в такому водному середовищі, яке постійно поновлюється.
Безперервно циркулюючи по організму, вода постачає клітинам субстрати та метаболіти, а також одночасно виносить продукти життєдіяльності їх, в тому числі й токсичні відходи. Все це за-
безпечує гомеостаз та функціонування організму як єдиного цілого. Цілком очевидно, що ця об’єднуюча транспортна функція води має першочергове значення для життєдіяльності як рослин, так і інших організмів, тому механізм транспортування води в системі грунт — рослина — атмосфера не зводиться до простої ультрафільтрації води через рослину до атмосфери.
Не варто забувати про те, що існує не лише висхідний, а й нисхідний потік по флоемі, який аж ніяк не пов’язаний з випаровуванням води за рахунок сонячної енергії. Саме тому слід пам’ятати, що в регуляції таких потоків значна роль відводиться ендогенному контролю з боку рослинного організму.
Отже, вода — це специфічне середовище, в якому лише і відбувається життєдіяльність рослинних організмів,
· зв’язуюча транспортна ланка між різними клітинами, тканинами, органами, яка забезпечує гомеостаз та функціонування організму як єдиного цілого;
· невід’ємний компонент протоплазматичних структур;
· обов'язковий компонент, учасник цілого ряду біохімічних процесів;
· фактор, який забезпечує тургор, а значить, і форму тканин, органів, цілісних рослин;
· фактор, який стабілізує температуру тіла, стає перепоною до перегрівання.
І, як підкреслював Антуан де Сент-Екзюпері, не можна сказати, що вода необхідна для життя, адже вона саме життя, саме більше багатство в світі.