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

3. Водний обмін рослин. Дифузія, осмос, хімічний і водний потенціали, осмотичний тиск
3.8 Фізіологічні особливості водного режиму різних екологічних груп рослин

Дефіцит вологи в рослинах діє на такі процеси як: поглинання води, транспірацію, кореневий тиск, проростання насіння, Фотосинтез, Дихання, ферментативна активність, РІСТ І РОЗВИТОК, співвідношення мінеральних речовин.

Змінюючи обмін речовин, нестача вологи впливає на продуктивність рослин, смак плодів, щільність деревини, довжину й міцність волокна тощо. Вміст вологи, необхідної для проростання, різний для різних видів. Вплив водного дефіциту на метаболічні процеси залежить від його тривалості. У разі тривалого в’янення збільшується швидкість розпаду білків, нуклеїнових кислот. При цьому вміст білка у листках падає, а в насінні - збільшується. За умови водного дефіциту вміст цукру спочатку зменшується через зниження інтенсивності фотосинтезу, потім дещо зростає внаслідок гідролізу полісахаридів листків нижніх ярусів і далі знову зменшується (усі форми).

Водний дефіцит знижує інтенсивність фотосинтезу й утворення АТФ, а також гальмує відтік продуктів фотосинтезу з листків.

У разі водного дефіциту знижується дихальний коефіцієнт, інтенсивність дихання різко падає, особливо у молодих листків.

В умовах водного дефіциту верхні листки збільшують вміст осмотично активних речовин, відтягують воду від нижніх листків і довше зберігають синтетичні процеси в нормі.

В арідних зонах важливо знати всі фізіологічні особливості рослин та їхні зміни у разі водного дефіциту, щоб правильно визначити строки поливу та їхню тривалість.

Рослини, які живуть у воді, регулюють постійність складу внутрішнього середовища за допомогою механізмів захисту від надлишкового постійного надходження води, яку вони поглинають всією поверхнею.

У наземних рослин механізми регуляції водного балансу направлені на захист від значних втрат води. Вони різні у рослин різних екологічних груп. За здатністю пристосовувати водний обмін до коливань водопостачання розрізняють дві групи рослин.

Розрізняють дві ЕКОЛОГІЧНІ ГРУПИ РОСЛИН залежно від їхніх пристосувань до перенесення нестачі води в середовищі існування:

Пойкілогідричні рослини (бактерії, синьо-зелені водорості, зелені водорості порядку Protococcales, гриби, Лишайники, злаки сухих степів, пилкові зерна та насіння покритонасінних) пристосувалися переносити значну нестачу води без втрати життєздатності. При цьому у них знижується інтенсивність обміну речовин. За сукупністю змін усіх показників водного режиму (осмотичний тиск, інтенсивність транспірації, вміст води) упродовж доби вони належать до гідролабільних рослин.

Гомойогідричні рослини (наземні папоротеподібні, голонасінні, квіткові) мають тонкі механізми регуляції продихової та кутикулярної транспірації, а також діяльності кореневої системи. У їхніх клітинах розвинена вакуольна система та вони не здатні до зворотного висихання. Показники водного режиму характеризують гідростабільний тип.

Усі рослини відносно до вологи поділяють на такі екологічні групи - ксерофіти, мезофіти, гігрофіти й гідрофіти.

Ксерофіти - рослини посушливих місцезростань, здатні витримувати тривалу атмосферну і ґрунтову посуху, зберігаючи фізіологічну активність.

Для них характерні тверді й жорсткі листки з товстою кутикулою, багатошаровим товстостінним епідермісом. Часто листки сильно опушені, вкриті восковим нальотом і відзначаються здатністю до редукції. Коренева система добре розвинена, що дає змогу їм використовувати вологу глибинних шарів ґрунту. До ксерофітів належать молочаї, алое, кактуси, полин, ковила та інші.

Мезофіти - рослини, які ростуть на середньозволожених добре аерованих ґрунтах і за вимогливістю до вологи займають проміжне становище між ксерофітами та гігрофітами. За своєю морфологією та фізіологією мезофіти поєднують різні ксероморфні і гігроморфні риси. Тканини листків диференційовані на палісадну та губчату паренхіму, клітини й міжклітинники середніх розмірів. До мезофітів належать листові дерева, лісові та лугові трави, більшість культурних рослин.

Гігрофіти - рослини, що ростуть в умовах високої вологості повітря та значного зволоження ґрунту. Властиві болотам і заболоченим землям, приозерним і прирічковим місцезростанням. Листки мають гігроморфну структуру: великі листкові пластинки, клітини та міжклітинники. Вони складаються з рихлої губчатої паренхіми, палісадна паренхіма розвинена слабко або взагалі відсутня, зовнішні Покривні тканини (епідерміс і кутикула) також слаборозвинені. Осмотичний тиск у клітинах низький. Коренева система розташована у поверхневих горизонтах ґрунту, розвинена слабо. Їм притаманні відкриті продихи, гідатоди для видалення води, погано переносять будь-яку засуху. Представниками гігрофітів є тонколисті папороті, деякі фіалки, калюжниця та інші - рослини високої вологи і/або затінення.

Гідрофіти - рослини, що живуть у воді, занурені у воду повністю або частково. Вони регулюють сталість складу внутрішнього середовища за допомогою механізмів захисту від надлишкового надходження води. У монадних форм зелених водоростей, що заселяють переважно прісні води, клітинні стінки замкнуті не повністю через наявність виростів цитоплазми - джгутиків, за допомогою яких вони пересуваються. У всіх монадних форм є пульсувальні вакуолі, за допомогою яких з клітин видаляються надлишок води та відходи життєдіяльності. У гідрофітів із замкнутою клітинною стінкою її протитиску достатньо для запобігання надходження надлишків води в клітину. Первинними гідрофітами є водорості. Водні квіткові рослини - це вторинні гідрофіти, що походять від наземних форм.