Проводящая система растений
Проводящая система растений включает в себя такие понятия, как поступление, движение воды в растениях и испарение ее.
Проводящая система растений
Передвигается вода в растениях по клеткам коровой паренхимы до центрального цилиндра корня, затем по проводящей системе до листовой паренхимы и, наконец, по клеткам листовой паренхимы. На первом участке пути вода передвигается осмотически благодаря повышению сосущей силы клеток корня.
Этот отрезок пути очень небольшой (доли миллиметра), но передвижение воды по этому участку очень затруднено, так как воде приходится преодолевать сопротивление слоев живой протоплазмы. Это сопротивление примерно равно 1 атм на 1 мм пути, поэтому передвижение воды по живым клеткам на более значительные расстояния не обеспечивало бы потребности растения в воде.
Действительно, растения, у которых не развита проводящая система, например мхи, (подробнее: Как образуется болото) имеют незначительные размеры и приспособлены к жизни только во влажных условиях. У наземных растений в процессе эволюции образовалась проводящая ткань, которая устанавливает сообщение между всасывающими воду корнями и испаряющими воду листьями.
Проводящая воду ткань
Проводящая воду ткань состоит из сосудов, или трахей, и трахеидов; она начинается в центральном цилиндре корня, проходит через весь корень и стебель и заканчивается в виде тончайших разветвлений - жилок, пронизывающих всю листовую паренхиму.
Сосуды представляют собой мертвые трубки, образовавшиеся из живых клеток. В сосудах сохраняются поперечные перегородки на разном расстоянии (от нескольких миллиметров до метра в зависимости от вида растения) одна от другой. Исчезновение перегородок даже на небольшом расстоянии в тысячи раз ускоряет передвижение воды. Трахеиды это длинные мертвые клетки с заостренными концами.
При образовании сосудов и трахеид происходит утолщение и одревеснение их оболочек, вследствие чего они не сдавливаются под давлением окружающих их живых паренхимных клеток.
Одревеснение, однако, никогда не бывает сплошным: на стенке сосудов остаются тонкие места - поры, по которым вода может перемещаться не только вверх по сосудам, но и в радиальном направлении.
Подъем воды по сосудам
Подъем воды по сосудам можно доказать следующим опытом. Если у срезанной и поставленной в воду ветки снять кольцо коры выше уровня воды, листья ее не завянут, так как сосуды расположены в древесине. Движение воды по сосудам чаще всего направлено снизу вверх и называется поэтому восходящим током.
Последний отрезок пути водного тока по листовой паренхиме идет по живым клеткам. Вода передвигается осмотическим путем по клеткам мезофилла листа до последних клеток, граничащих с межклеточниками. Этот отрезок пути, так же как и первый, очень короткий.
Если срезанную ветку растения герметически закрепить в стеклянной трубке, заполненной водой, и нижний конец ее опустить в сосуд со ртутью, то при испарении веткой воды ртуть в трубке будет подниматься. Из этого опыта ясно, что передвижение воды по растению обусловлено главным образом транспирацией, (подробнее: Транспирация у растений), а не только корневым давлением.
При испарении воды с поверхности листьев в клетках возникает сосущая сила. Величина ее тем больше, чем меньше воды остается в клетках листа. Эта возникающая сосущая сила поддерживает постоянное передвижение воды в растении.
Силы, приводящие воду в движение
Таким образом, силы, приводящие воду в движение, находятся по концам проводящей системы: нагнетающий воду корень, работа которого получила название нижнего концевого двигателя, и сила присасывания воды листьями - верхний концевой двигатель. Оба двигателя действуют в одном направлении и могут заменять и дополнять друг друга.
Во время сильной инсоляции летом и при, засухе водоснабжение растения идет за счет присасывающего действия транспирации.
Корневое давление
Когда же почва богата водой, а воздух водяными парами, подъем воды обеспечивается силой корневого давления, (подробнее: Корни обеспечивают растение водой). Следовательно, в зависимости от условий внешней среды главная роль принадлежит то одному, то другому концевому двигателю. Водные нити не рвутся под влиянием своей тяжести, несмотря на то, что при сильной транспирации они находятся в состоянии натяжения.
Это объясняется силой сцепления молекул воды, достигающей 300-350 атм, а так как в сосудах нет воздуха, то целостность водного тока не прерывается.
Скорость водного тока
Скорость водного тока зависит от строения проводящих воду элементов. Вода быстрее передвигается по сосудам, причем скорость движения ее зависит от диаметра сосудов: чем он меньше, тем медленнее будет передвигаться вода. Движение воды в растениях происходит благодаря работе двух концевых двигателей, верхнего и нижнего, и сил сцепления, обеспечивающих целостность водных нитей.