§ 30. Значение воды в жизнедеятельности растений

Определения и обозначения

Водный режим растения — это поступление, передвижение и расход воды. Корни поглощают воду, она движется по растению, а часть испаряется. Поддерживать этот режим необходимо, потому что без воды нарушаются важные процессы жизнедеятельности и клетки теряют упругость.

Корневое давление — сила, с которой корень способствует продвижению воды вверх по растению. Вода поступает в корень из почвы и создаёт давление внутри проводящих тканей. Благодаря этому она может перемещаться к расположенным выше частям растения.

Транспирация — испарение воды растением, главным образом через листья. Влага, уходящая с поверхности листьев, поддерживает движение новой воды от корней вверх. При испарении листья также охлаждаются, что особенно полезно в жаркую погоду.

Тургор — упругое состояние клеток, возникающее благодаря содержащейся в них воде. Наполненные водой клетки давят на свои оболочки и сохраняют форму. Тургор помогает молодым побегам и листьям оставаться упругими, а при его снижении растение может увянуть.

Как это устроено

Вода поступает в растение из почвы через корни. Затем она проходит по проводящим тканям, которые соединяют корень со стеблем и листьями. Такой путь необходим, потому что вода требуется не только корню: она нужна клеткам во всех частях растения. Корневое давление помогает продвигать её вверх, а испарение листьев поддерживает постоянное движение потока.

Вода служит растворителем: многие минеральные вещества могут перемещаться внутри растения только будучи растворёнными. Корень поглощает их вместе с водой, после чего раствор движется к стеблю и листьям. Благодаря этому вещества достигают клеток, где используются для роста и других процессов. Если бы воды было недостаточно, перенос веществ по растению затруднился бы.

Вода нужна и для фотосинтеза — процесса, при котором растение образует органические вещества, используя свет. Она участвует в превращениях, происходящих в клетках листа, поэтому без неё фотосинтез не может идти нормально. Образованные органические вещества служат растению материалом для роста и источником энергии. Значит, вода необходима для образования веществ самим растением, а не просто смачивает его ткани.

Вода внутри клеток создаёт тургор — их упругое состояние. Клетки с достаточным количеством воды сохраняют форму и поддерживают листья и молодые побеги. Если воды поступает мало, её содержание в клетках уменьшается, тургор падает, и ткани становятся мягкими. Поэтому растение может выглядеть увядшим даже тогда, когда его корни и стебель не повреждены.

Часть воды испаряется с поверхности листьев — это называется транспирацией. Когда вода уходит, к листьям поступает новая порция из корней, поэтому возникает непрерывное движение воды по растению. Растворённые минеральные вещества перемещаются вместе с этим потоком. Испарение требует тепла, которое листья отдают, поэтому они охлаждаются; в жару это помогает избежать перегрева.

Роль воды в жизни растения

В таблице удобно проследить, какую работу выполняет вода и к какому результату она приводит. Например, растворение объясняет перенос минеральных веществ, а тургор — упругость листьев. Сопоставляй роль и её значение, чтобы не сводить пользу воды только к поливу.

Разбор задач

Задача 1. У растения увяли листья после длительного недостатка воды. Нужно объяснить, почему это произошло. Свяжем нехватку воды с состоянием клеток, а затем — с внешним видом листьев.

1. При недостатке влаги корни поглощают меньше воды, чем требуется растению.
2. В клетках листьев становится меньше воды, поэтому снижается тургор — их упругое состояние.
3. Клетки хуже поддерживают форму листа, и он теряет упругость и опускается.

Ответ: листья увяли, потому что из-за нехватки воды снизился тургор клеток.

Задача 2. Почему минеральные вещества из почвы могут перемещаться от корней к листьям? Чтобы ответить, нужно проследить путь веществ и определить, что помогает им двигаться внутри растения.

1. Корни поглощают из почвы воду и минеральные вещества.
2. Минеральные вещества растворяются в воде, поэтому могут перемещаться вместе с ней.
3. Проводящие ткани образуют путь от корней через стебель к листьям, а движущийся поток доставляет раствор к нужным частям растения.

Ответ: минеральные вещества растворяются в воде и переносятся её потоком по проводящим тканям.

Задача 3. В жаркий день растение активно испаряет воду. Объясним, как испарение связано с поступлением воды из корней и температурой листьев. Здесь важно разделить два результата одного процесса: движение воды и охлаждение.

1. Вода испаряется главным образом через листья, поэтому её количество в них уменьшается.
2. К листьям поступает новая вода из корней; её движение поддерживают корневое давление и испарение.
3. Для испарения расходуется тепло листьев, поэтому они охлаждаются и меньше нагреваются в жаркую погоду.

Ответ: испарение поддерживает приток воды от корней к листьям и помогает листьям охлаждаться.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что вода нужна растению только для полива. Так думают, потому что полив заметен, а процессы внутри клеток увидеть нельзя. Но вода участвует в фотосинтезе, переносе веществ и поддержании тургора. Проверь себя: можешь ли ты назвать несколько разных функций воды?

Не путай поглощение воды с её испарением. Корни получают воду из почвы, а большая часть испарения происходит через листья. Путаница возникает, если считать, что вода входит и выходит из растения в одном и том же месте. Чтобы проверить ответ, назови отдельно место поступления воды и место, через которое она преимущественно испаряется.

Неверно считать воду пищей растения. Такое представление возникает потому, что без воды растение не может нормально жить. Однако при фотосинтезе растение образует органические вещества, а вода необходима для этого процесса и для других функций. Проверь себя: различаешь ли ты воду как необходимое условие процессов и органические вещества, которые образуются в растении?

Не думай, что испарение только приводит к потере воды. Можно заметить лишь уход влаги и упустить, что испарение также поддерживает движение воды от корней к листьям и охлаждает листья. Сверь ответ с двумя последствиями процесса: куда направляется новая вода и что происходит с температурой листа. Тогда роль транспирации будет понятна полностью.

Связь с другими темами

Чтобы понять путь воды, нужно знать строение корня, стебля и листа, а также роль проводящих тканей. С фотосинтезом тема связана потому, что вода участвует в образовании органических веществ. Представление о движении воды пригодится при изучении минерального питания: растворённые вещества перемещаются вместе с водным потоком. Эти знания также помогут понять, почему растениям нужны приспособления к засухе.

Что запомнить

• Вода поступает в растение главным образом через корни.
• Вода растворяет и переносит вещества внутри растения.
• Вода необходима для фотосинтеза.
• Вода поддерживает тургор клеток.
• Большая часть испарения воды происходит через листья.
• Испарение помогает движению воды по растению и охлаждает его.