Фізіологія рослин - конспект лекцій - О. М. Тарнопільська 2019

3. Водний обмін рослин. Дифузія, осмос, хімічний і водний потенціали, осмотичний тиск
3.7 Рух води по судинній системі

Методи вимірювання та показники транспірації. Інтенсивність транспірації зазвичай виражають у грамах випаруваної води за одну годину на одиницю площі або на 1 грам сухої маси (удень - 15-250 г/м² за годину; уночі - 1-20 г/м² за годину).

Продуктивність транспірації - кількість грам сухої речовини, яка утворюється внаслідок втрати 1 000 грам води (1-8 г на 1 000 г води).

Транспіраційний коефіцієнт - число грамів води, яка витрачається на утворення одного грама сухої речовини (120-150 г на 1 г сухої речовини).

Висхідний тік води йде переважно по ксилемі - розподільній системі, яка постачає всі Тканини й органи рослини водою. Ксилема формується з прокамбіальних клітин кореня та стебла, спочатку містить цитоплазму, а в стиглому стані - лише здерев’янілі клітинні стінки. 1-10 % води висхідного току здійснюється по клітинних стінках живих клітин і також підтримується градієнтом водного потенціалу, створеного транспірацією. Одночасно з рухом води вверх відбувається обмін молекулами води із усіма клітинами стебла. Існує декілька теорій, які пояснюють механізм висхідного потоку води.

Рушійною силою висхідного току води в провідних елементах ксилеми є Градієнт водного потенціалу через рослину від ґрунту до атмосфери. Він підтримується:

1) градієнтом осмотичного потенціалу в клітинах кореня (від ґрунту до судин ксилеми) унаслідок активного транспорту іонів у живих клітинах, включаючи молоді живі елементи ксилеми;

2) транспірацією.

Підтримання першого градієнту потребує затрати метаболічної енергії, на транспірацію використовується енергія сонячної радіації.

Перше забезпечує поглинання води коренем; друге - головна рушійна сила висхідного потоку води. Ця сила створює великий від’ємний градієнт гідростатичного тиску в ксилемі, який реалізується у натягу води, що виникає у судинах ксилеми.

Згідно з теорією зчеплення (когезійній теорії, ХІХ ст.) Вода в капілярних трубках судин ксилеми піднімається вверх у відповідь на присмоктувальну дію транспірації внаслідок дії сил зчеплення (когезії) молекул води одна з одною та дії сил прилипання (адгезії) стовпа води до гідрофільних стінок судин. Ці сили також перешкоджають утворенню порожнин із повітрям, здатних закупорити 65

судини. У разі закупорювання (емболії) завжди є достатня кількість інтактних ниток води в інших судинах. Крім того, існує механізм відновлення безперервності водних ниток. Показано, що опір води розриву становить 30 МПа. Цього достатньо, щоб забезпечити підйом води на 120-130 метрів.

Абсолютна швидкість руху води по ксилемі невелика: для листяних порід - 20 см³/год на 1 см²; для хвойних - 5 см³/год на 1см² (швидкість руху крові по артеріях - 40-50 см³/с). Проте, така швидкість зменшує опір руху води.

Значення висхідного потоку для рослини:

1. Висхідний потік від кореневої системи до надземних частин слугує засобом транспортування та накопичення в надземних органах мінеральних речовин і хімічних сполук кореня.

2. Транспірація, пов’язана із засвоєнням СО₂. Щоб отримати СО₂, рослина мусить віддавати воду, а зменшення втрат Н₂О (закривання продихів) зменшує і притік СО₂. У сільському й лісовому господарствах для отримання максимальних урожаїв важливо знати співвідношення між продукцією фотосинтезу і втратами води у рослині з метою їх регулювання.

3. Висхідний потік необхідний для нормального водопостачання всіх клітин і підтримання тургору. У разі нестачі води у клітинах відбуваються різноманітні порушення. Тому для отримання високих врожаїв у посушливих районах необхідно розвивати зрошувальне землеробство.

4.  Транспірація може бути способом захисту від перегріву.