Биология за студенти - 35

Абсорбцията на вода и нейните разтворени хранителни вещества е една от най-важните и предизвикателни функции на корена.

Корените могат да усвояват само течна вода, която присъства в почвата в различни форми: гравитационна, капилярна, филмова и хигроскопична, парообразна.

Водата се задържа в почвата с различна сила. Водозадържащият капацитет на почвата зависи от наличието на колоидни и осмотично активни вещества в нея. За да се преодолеят водозадържащите сили на почвата, корените развиват всмукваща сила в нея, която трябва да надвишава осмотичното налягане на почвения разтвор. Най-достъпната форма на почвена влага е гравитацията и капилярната вода. Филмовата вода е трудно достъпна за растенията. Хигроскопичната вода се задържа от почвата със сила 101 300 kPa (1000 атм), тя е практически недостъпна за растенията.

Разграничете пасивното и активното усвояване на водата от корена. При пасивна абсорбция се формират силите, които осигуряват притока на вода в кореновите тъкани поради липсата на вода в растителните тъкани и нейното присъствие в свободно състояние в околната почвена среда. В този случай корените играят пасивна роля на пренасяне на вода от почвата към дехидратираните растителни тъкани. Механизмът на пасивното абсорбиране на вода се обяснява с транспирацията на надземните части на растенията, главно с листа и игли. В същото време капилярите на съдово-фиброзните снопове на ксилема осигуряват по-голяма якост на опън на затворените в тях водни нишки. В резултат на транспирация в листата и иглите се създава дефицит на дифузионно налягане, което води до намаляване на водното налягане в тъканите на ксилемата. Това намаляване на налягането, съгласно законите на единната хидростатична система, се предава до най-тънките коренови краища. Силата, която повдига нишките на водата в ксилемата, е толкова голяма, че през периода на най-високата интензивност на транспирацията, обикновено ограничена до летния следобед, може да се наблюдава намаляване на диаметъра на багажника до такава степен, че да е свободно записани от повече или по-малко точни измервателни уреди.

При относително достатъчно присъствие на вода в почвата, пасивното усвояване може да се осъществи и през стари корени и то в доста големи количества.

С активното поглъщане на водата силите, осигуряващи този процес, се формират и развиват в самия корен и се проявяват под формата на активна смучеща сила. Смукателната сила осигурява подаването на вода към кореновите тъкани не само когато влагата в почвата надвишава влажността на растителната тъкан, но дори когато влагата на корена е по-висока от относителната влажност на почвата.

Наличието на активно усвояване на водата от корените се потвърждава от явлението кореново налягане. Коренно налягане се нарича сила, която повдига водата нагоре по съдовете. В резултат на натиск на корена от живи пънове или увреждане на ствола на дървото, сокът може да се освободи обилно. Това явление се използва широко при добива на сок от бреза и клен. Наличието и състоянието на водата в почвата оказват значително влияние. При излишък на влага жизнената активност на корените се инхибира в резултат на липса на кислород, което причинява намаляване на абсорбционната активност на корените. Ако има твърде малко влага в почвата, всмукващата сила на корените може да не е достатъчна, за да се преодолеят силите на сцепление, които задържат водата в близост до почвените частици. Силата на засмукване на корените с намаляване на насищането на почвата с вода от полевия капацитет до влага влага се увеличава от 0,1 до 15 атм (10,1 и 1519,5 kPa, съответно).

Факторът, който намалява интензивността на водопоглъщането от корените, е високата концентрация на соли в почвения разтвор. Силно забавяне на растежа на растенията в резултат на липса на влага се проявява, когато осмотичното налягане на почвения разтвор достигне ниво от 2-3 атм (до 303,9 kPa). Освен това, дори почвената влага да съответства на полевата влажност, поглъщането на вода от корените може почти напълно да спре. Наличието на хлоридни и сулфатни соли, токсични за младите корени, има особено отрицателен ефект.

Температурата на почвата оказва пряко влияние върху интензивността на абсорбцията на вода от корените. Ниските температури го намаляват значително. В същото време отрицателният ефект от ниските температури върху корените на дървесни видове - местни жители на северните ширини е малко по-слаб.

Високите почвени температури също директно намаляват интензивността на смукателната повърхност на корена. Отрицателният ефект от високите почвени температури обикновено се проявява чрез изсушаване на почвата, както и в резултат на това увеличаване на концентрацията на соли в почвения разтвор.

За повечето растения оптималната температура, която съответства на най-високите стойности на кореновото налягане, е температура в диапазона 15-30 ° C. Намаляването на температурата до 12 ° С значително намалява кореновото налягане, а повишението над 30 ° С предизвиква рязкото му повишаване с постепенно последващо намаляване. Когато температурата на кореновата система падне до 0 ° C, потокът от вода в растенията намалява толкова много, че дори ако надземната част на растението е с температура 20-22 ° C, тя изсъхва. При дървесни видове, през определени вегетационни сезони, това явление води до проливането на зелени листа, които не са повредени от измръзване през есента.

Основният доставчик на вода за растителния организъм са тънките смучещи корени, концентрирани в кореновите дялове. Във връзка с това всички фактори, които влияят отрицателно върху жизнената активност на смучещите корени, причиняват нарушение на влагата на растенията. Натрупването на определено количество вода в дебели корени, ствол и клони на дървета при неблагоприятни ситуации може да служи като вид биологичен буфер, позволяващ да се смекчи за определен период отрицателното въздействие на прекомерния дефицит на влага в почвата или временната загуба на част от абсорбиращите корени.

Поради бавната миграция на водата в почвата, някои зони в зоната на местоположението на кореновите дялове се оказват пресъхнали в по-голяма степен в сравнение със зоните, по-малко наситени с корени. В такива случаи напредването на аксиалните растежни корени осигурява развитието на по-влажни почвени зони от кореновата система.

При силно изсъхване на почвата, смукателната сила на корените се увеличава леко в резултат на повишаване на осмотичното налягане в кореновите клетки поради натрупването на захари и натрупването на соли.

В корена има градиент на водния потенциал - от по-висок в клетките, които образуват коренови косми, до по-нисък в клетките, съседни на ксилемата. Този градиент се поддържа по два начина:

  • поради движението на водата нагоре по ксилемата, при което, както вече казахме, в ксилемата се създава напрежение (отрицателно налягане) и по този начин водният потенциал на сока на ксилемата намалява;
  • поради факта, че осмотичният потенциал на ксилемния сок е по-нисък (по-отрицателен) в сравнение с осмотичния потенциал на разреден почвен разтвор.

Водата се движи през корена по същите пътища, както в листата, а именно по апопласта, симпласта и през вакуоли. Когато водата се издига нагоре по ксилема на корена, водата от околните паренхимни клетки я замества. В резултат водният потенциал на тази клетка намалява и водата се влива в нея от съседната клетка 2 поради осмоза или просто чрез симпласт. Тогава от своя страна водният потенциал на клетка 2 също намалява, водата от клетка 3 започва да се влива в нея и така през целия корен до самия епидермис, който образува космите. Водният потенциал на почвения разтвор е по-висок, отколкото в клетките на епидермиса и в кореновите власинки. Следователно, водата навлиза в корена отвън чрез осмоза.