§ 29. Значение воды в жизнедеятельности растений

Определения и обозначения

Вода — важнейшее неорганическое вещество растения, без которого клетки не могут нормально работать. Она входит в состав клеток, растворяет вещества и создаёт среду, где протекают химические реакции. Поэтому вода нужна не только для увлажнения растения: от неё зависят обмен веществ и работа его органов.

Тургор — внутреннее давление содержимого растительной клетки на её оболочку. Благодаря этому давлению клетки поддерживают упругость тканей, а листья и стебли травянистых растений сохраняют форму. Если воды становится мало, давление ослабевает, и органы могут поникнуть.

Транспирация — испарение воды растением, которое происходит главным образом через устьица листьев. Устьица обеспечивают и газообмен, поэтому растение одновременно обменивается газами и теряет водяной пар. Испарение помогает перемещать воду от корней к листьям.

Корневое давление — сила, с которой корень продвигает воду и растворённые вещества по проводящим тканям. Оно возникает благодаря поступлению воды в корень и помогает ей двигаться по растению. Этот термин описывает действие корня, а не испарение воды листьями.

Как это устроено

Вода поступает из почвы через корневые волоски — тонкие выросты клеток корня, соприкасающиеся с почвой. Они увеличивают площадь поглощения, поэтому корень может получать воду из окружающих его частиц почвы. Затем вода попадает в проводящие ткани и перемещается по ним через стебель к листьям и другим органам.

В клетках вода служит растворителем: многие вещества могут перемещаться и взаимодействовать, только будучи растворёнными. Поэтому минеральные вещества из почвы поступают к разным частям растения вместе с водой, а растворённые органические вещества могут переноситься между органами. В водной среде протекают химические реакции, необходимые клетке для жизни и роста.

Вода необходима и для фотосинтеза — образования органических веществ на свету. При превращениях воды растение получает водород, который используется при образовании органических веществ из углекислого газа. Кислород, образующийся в ходе процесса, выделяется в окружающую среду; значит, вода не просто переносит вещества, но и участвует в самом фотосинтезе.

Вода внутри клеток поддерживает тургор: содержимое клетки давит на её оболочку и помогает ткани сохранять упругость. Пока клетки достаточно обеспечены водой, листья и молодые стебли обычно остаются расправленными. При недостатке воды клетки теряют часть упругости, и травянистые органы увядают.

Вода испаряется с поверхности растения, особенно активно — через устьица листьев. Когда вода уходит из листьев, возникает сосущая сила, которая способствует поступлению новой воды снизу, от корней. Так транспирация помогает поддерживать движение воды по проводящим тканям; её интенсивность меняется в зависимости от условий среды и того, открыты ли устьица.

Роль воды в жизнедеятельности растений

Таблица помогает увидеть, что вода выполняет сразу несколько связанных функций. При разборе примеров сначала определите, какая из них описана в условии, а затем свяжите её с результатом для растения. Некоторые процессы, например испарение и движение воды, действуют совместно.

Разбор задач

Почему поникли листья?

Условие. Растение долго не поливали, и его листья поникли. Нужно объяснить причину. Здесь важно связать внешний признак с изменением внутри клеток, а не считать увядание просто слабостью стебля.

1. Без полива растение получает меньше воды из почвы через корни.
2. Клетки листьев теряют часть воды, поэтому давление их содержимого на оболочки снижается.
3. При уменьшении тургора ткани становятся менее упругими, и листья поникают.

Ответ. Из-за недостатка воды снизился тургор клеток листьев. Ткани потеряли упругость, поэтому листья увяли.

Как вода доходит от корней к листьям?

Условие. Нужно объяснить, почему вода с растворёнными минеральными веществами может перемещаться от корней к листьям. Важно учесть и путь движения, и силу, которая помогает воде двигаться вверх. Не следует представлять минеральные вещества как отдельный поток, не связанный с водой.

1. Корневые волоски поглощают воду из почвы, где минеральные вещества находятся в растворённом виде.
2. Вода с растворёнными веществами поступает в проводящие ткани корня и движется по ним через стебель.
3. Испарение воды листьями создаёт сосущую силу, помогающую подтягивать воду вверх; движению также способствует корневое давление.

Ответ. Раствор с минеральными веществами перемещается по проводящим тканям. Движению от корней к листьям помогает сосущая сила, возникающая при испарении воды листьями.

Как влияет влажность воздуха?

Условие. У двух одинаковых растений повысили влажность воздуха вокруг одного из них. Нужно определить, у какого растения транспирация интенсивнее. Поскольку растения одинаковые, сравниваем именно условия испарения, а не особенности строения или состояния листьев.

1. Транспирация — это испарение воды растением, главным образом через устьица листьев.
2. При более сухом воздухе водяной пар быстрее уходит с поверхности листа, чем при влажном.
3. Значит, у растения, оставшегося в менее влажном воздухе, потеря воды через листья будет интенсивнее, если остальные условия одинаковы.

Ответ. Интенсивнее транспирация у растения в более сухом воздухе. Повышенная влажность вокруг другого растения замедляет испарение воды.

Типичные ошибки

Считать, что вода нужна растению только для полива, — значит упускать её другие функции. Такое представление возникает, если замечать только увядание при засухе. Проверьте себя: назовите ещё хотя бы три роли воды — например, участие в фотосинтезе, перенос веществ и поддержание тургора.

Транспирацию иногда путают с поглощением воды корнями, потому что оба процесса связаны с движением воды. Но корни поглощают воду из почвы, а транспирация — это её испарение надземными органами, главным образом листьями. Чтобы проверить ответ, уточните: речь идёт о поступлении воды в растение или о её выходе в виде пара?

Ошибочно считать, что минеральные вещества движутся по растению независимо от воды. Их путь легче представить как отдельное перемещение, но они поступают и передвигаются преимущественно в растворённом виде. Проверьте себя вопросом: в каком виде вещества из почвы попадают в проводящие ткани?

Увядание объясняют только потерей прочности стебля, не учитывая состояние клеток. Такой вывод описывает внешний вид, но не показывает причину: при нехватке воды снижается тургор, и ткани теряют упругость. Для проверки назовите, что именно меняется внутри клетки и как это влияет на орган.

Связь с другими темами

Чтобы понять движение воды, нужно знать строение корня, корневых волосков, листа, устьиц и проводящих тканей. Тема связана с минеральным питанием: вода помогает доставлять растворённые вещества от корней к другим органам. Она также продолжает изучение фотосинтеза, в котором вода участвует как необходимое вещество. Понимание транспирации пригодится при изучении приспособлений растений к засухе и при выборе способов ухода за растениями.

Что запомнить

• Вода поступает в растение из почвы через корни.
• Вода растворяет и помогает переносить вещества по растению.
• Вода необходима для фотосинтеза.
• Тургор клеток помогает органам растения сохранять упругость.
• Основная часть воды испаряется листьями через устьица.
• Испарение воды листьями способствует её движению от корней вверх.