§ 30. Передвижение веществ у растений

Определения и обозначения

Корневое давление — сила, с которой корень поглощает и проталкивает воду с растворёнными минеральными веществами в проводящие ткани растения. Оно помогает воде поступать из корня в стебель. Благодаря этому корневое давление участвует в снабжении надземных частей растения.

Испарение воды — переход воды из растения в окружающую среду, главным образом через устьица листьев. Устьица — маленькие отверстия на поверхности листа, через которые проходит водяной пар. Испарение помогает воде двигаться от корней к листьям.

Транспирация — испарение воды листьями растения. Когда вода уходит из листьев, на смену ей поступает новая вода из стебля. Поэтому транспирация помогает поддерживать движение воды по всему растению.

Проводящие ткани — ткани растения, по которым перемещаются вода, минеральные и органические вещества. Вода с минеральными солями проходит по сосудам древесины, а органические вещества — по ситовидным трубкам луба. Такое разделение путей позволяет доставлять разные вещества к нужным органам.

Как это устроено

На корнях есть тонкие выросты — корневые волоски, которые соприкасаются с почвой. Через них вода поступает в корень вместе с растворёнными минеральными солями. Вокруг волосков вода обычно находится в почвенных промежутках, поэтому она переходит в клетки корня, где её меньше. Корневые волоски увеличивают площадь соприкосновения корня с почвой, и поглощение становится эффективнее.

Из корня вода с минеральными веществами перемещается вверх по сосудам древесины. Эти длинные проводящие пути проходят через корень и стебель и доходят до листьев. Раствор движется вверх, потому что его подталкивает корневое давление, а потере воды листьями сопутствует поступление новой порции снизу. Древесина тем самым доставляет клеткам воду и минеральные соли, необходимые для их работы.

В листьях часть воды испаряется и выходит наружу через устьица. Из-за потери воды в лист поступает следующая порция из сосудов стебля, а за ней — вода из корня. Так создаётся сила, которая способствует подъёму воды по растению; этот процесс называют транспирацией. В жаркую и сухую погоду вода испаряется быстрее, поэтому растение может терять её особенно интенсивно.

В листьях при фотосинтезе из воды и углекислого газа образуются органические вещества — питание растения. Листья передают их по ситовидным трубкам луба к органам, которым они нужны. К таким органам относятся растущие корни и побеги, плоды и семена, а также части растения, где вещества запасаются. Направление зависит от того, где находятся источник вещества и орган-потребитель, поэтому органические вещества не обязательно движутся только вниз.

Движение веществ можно обнаружить опытами. Если поставить растение в подкрашенную воду, окрашенные участки стебля покажут путь воды; обычно это сосуды древесины. Повреждение стебля тоже помогает выяснить, где проходят проводящие пути: если нарушить ткань, по которой идёт определённое вещество, его поступление к органам изменится. Сопоставляя, какая часть стебля окрашена или повреждена и что произошло с растением, можно установить ткань и направление движения.

Передвижение веществ в растении

Сравнивай вещества по одной строке таблицы: так проще увидеть, где они появляются, по какой ткани идут и зачем нужны. Обрати особое внимание на проводящие ткани и направления движения. Таблица показывает основные пути, а не исключает перемещение органических веществ от места их запаса к растущим органам.

Разбор задач

Задача 1. На срезе стебля растения, поставленного в подкрашенную воду, через несколько часов появились окрашенные участки. Определите, по какой ткани двигалась вода.

1. Окраска появилась потому, что вода с красителем поступила в стебель и прошла по проводящим путям.
2. Вспомним, что воду и растворённые минеральные вещества переносят сосуды древесины.
3. Значит, окрашенные участки указывают на сосуды древесины, по которым поднималась подкрашенная вода.

Ответ: вода двигалась по сосудам древесины.

Задача 2. Почему в жаркий и сухой день растение теряет больше воды, чем в прохладный и влажный? Укажите значение устьиц.

1. В жарком воздухе вода испаряется быстрее, а сухой воздух содержит мало водяного пара и способствует дальнейшему испарению.
2. Основная часть воды выходит из листьев через устьица. Они могут открываться и закрываться, поэтому влияют на интенсивность испарения.
3. При усиленной потере воды транспирация возрастает, и растению приходится восполнять её поступлением воды из корней.

Ответ: в жаркий сухой день транспирация сильнее, а устьица служат путём выхода водяного пара и помогают регулировать потерю воды.

Задача 3. У растения удалили листья, а затем сравнили скорость поступления воды в стебель с обычным растением. Объясните, как отсутствие листьев повлияет на движение воды.

1. Листья — главное место испарения воды, поэтому после их удаления транспирация резко ослабнет.
2. Меньшее испарение означает, что сила, которая помогает тянуть воду вверх по сосудам древесины, станет слабее.
3. Корневое давление не исчезнет, так как корень остался, но одного его действия обычно недостаточно для прежней скорости движения.

Ответ: вода будет поступать в стебель медленнее, хотя корневое давление продолжит помогать её подъёму.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все вещества движутся только от корня вверх. Так думают, потому что хорошо заметен восходящий ток воды. Но органические вещества из листьев доставляются к корням, плодам, семенам и другим потребляющим органам. Проверь себя: укажи для каждого вещества его источник и направление движения.

Ошибка: путать сосуды древесины и ситовидные трубки. Обе ткани проводят вещества, поэтому их назначение легко смешать. Сосуды древесины переносят воду и минеральные соли, а ситовидные трубки луба — органические вещества. Проверь себя вопросом: что именно движется по названной ткани?

Ошибка: объяснять подъём воды только корневым давлением. Корень действительно подталкивает воду, но такой ответ забывает о силе, возникающей при испарении с листьев. Транспирация тоже помогает воде подниматься по растению. Проверь себя: назвал ли ты обе причины восходящего движения?

Ошибка: считать, что растение поглощает из почвы готовые органические вещества для фотосинтеза. Такое представление возникает, если путать минеральное питание с образованием пищи. Органические вещества растение создаёт главным образом в листьях из воды и углекислого газа при фотосинтезе. Проверь себя: вспомни, где образуются продукты фотосинтеза и откуда поступают вода с минеральными солями.

Связь с другими темами

Чтобы понять движение веществ, нужно знать строение корня, стебля и листа, работу корневых волосков и устьиц. Тема связана с фотосинтезом: органические вещества, возникшие в листьях, должны попасть к другим органам. Эти знания пригодятся при изучении испарения, дыхания растений и минерального питания. Они также помогают понять, как растения приспосабливаются к засухе и уменьшают потерю воды.

Что запомнить

• Вода и минеральные соли поступают в растение через корень.
• Восходящий ток воды проходит по сосудам древесины.
• Испарение воды листьями называется транспирацией.
• Корневое давление и транспирация участвуют в подъёме воды по растению.
• Органические вещества образуются в листьях при фотосинтезе.
• Органические вещества перемещаются по ситовидным трубкам луба.
• Передвижение веществ обеспечивает все органы растения необходимыми веществами.