Creșterea apei în xylemul plantelor.
Xylem de plante cu flori conține două tipuri de structuri de conducere a apei - traheide și vase. În articol am vorbit deja despre modul în care aceste structuri arată într-un microscop de lumină, precum și pe micrografe obținute cu ajutorul unui microscop cu scanare electronică. Structura xylemului secundar (lemn) este discutată în articol. Xylem și phloemul formează un țesut conductiv al plantelor superioare sau vasculare. Această țesătură constă în așa-numitele grinzi de conducere, structura și distribuția acestora în tulpinile dicotiledonelor cu o structură primară este prezentată în figură.
Faptul că apa se ridică tocmai în xilem. Nu este dificil să se demonstreze prin imersarea filmului cu un capăt tăiat într-o soluție apoasă diluată a colorantului, de exemplu, eozina. Lichidul colorat, răspândind tulpina, va umple rețeaua de vene piercinguri. Dacă apoi facem secțiuni subțiri și le considerăm într-un microscop luminos, atunci se pare că vopseaua este în xilem.
Dovezi mai eficiente ale creșterii apei în xilem sunt date de experimente cu "sunet". Astfel de experimente s-au desfășurat cu mult înainte de utilizarea izotopilor radioactivi, ceea ce a făcut foarte ușor să se urmărească calea substanțelor într-un organism viu. Într-una din variantele experimentului, un inel îngust al cortexului este îndepărtat din tulpina lignificată, împreună cu fruntea, adică, phloemul. Timp de mult timp după aceea, lăstarii localizați deasupra inelului tăiat continuă să crească în mod normal: prin urmare, acest sunet nu afectează creșterea apei de-a lungul tulpinii. Cu toate acestea, dacă, ridicând clapeta scoarței, se taie de sub ea un segment de lemn, adică xylem, planta va dispărea rapid. Astfel, apa se deplasează la lăstari de pe sol chiar de-a lungul acestui țesut conductiv.
Orice teorie care explică transportul apei în xilem. nu pot să nu ia în considerare următoarele observații.
1. Elemente anatomice ale xylemului - tuburi moarte subțiri, a căror diametru variază de la 0,01 mm în lemn "de vară" la 0,2 mm în lemn "de primăvară".
2. Cantități mari de apă se deplasează de-a lungul xilemului cu o viteză relativ mare: în copaci înalți este de până la 8 m / h, iar în alte plante - aproximativ 1 m / h.
3. Pentru a ridica apa prin astfel de țevi, este necesară o presiune de ordinul a 4000 kPa în partea superioară a copacului înalt. Cei mai înalți copaci - sequoia în California și eucaliptul în Australia - ajunge la o înălțime mai mare de 100 m de apă este capabil de a urca tuburi hidrofile subțiri, datorită tensiunii superficiale ridicate (un fenomen numit capilaritate), dar numai în detrimentul forței chiar și cele mai bune vase xylem. apa nu se ridică peste 3 m.
O explicație satisfăcătoare a acestor fapte este dată de teoria coeziunii (coeziunea) sau de teoria tensiunilor. Conform acestei teorii, creșterea apei din rădăcini se datorează evaporării sale de către celulele frunzelor. Așa cum am spus în articol, evaporarea reduce potențialul de apă al celulelor mezofil adiacente xylem, și curge în celulele seva xylem, potențialul de apă este mai mare de apă; în timp ce trece prin pereții celulelor umede la capetele venei, așa cum se arată în figură.
Vasele Xylem umple o coloană solidă de apă; Pe măsură ce apa părăsește vasele, în această coloană se formează tensiune; Acesta este trecut în jos de tulpina la rădăcină în sine, datorită coeziunii de molecule de apă. Aceste molecule tind să se „lipesc“ unul de altul, pentru că sunt polari și sunt atrași unul de celălalt prin forțe electrice și menținute împreună prin legături de hidrogen. În plus, ele sunt atrase de pereții vaselor de xileme, adică de aderarea (aderența) lor. Coeziunea puternică a moleculelor de apă înseamnă că coloana sa este dificil de rupt - are o rezistență ridicată la tracțiune. Stresul de întindere în celulele xilem duce la generarea unei forțe capabile să transfere întreaga coloană de apă în sus de-a lungul mecanismului de debit al volumului. De jos, apa intră în xylem din celulele rădăcinilor vecine. Este foarte important ca pereții elementelor Xylem rigide și nu colaps atunci când presiunea din interiorul, așa cum se întâmplă atunci când suge o băutură răcoritoare printr-un pai. Rigiditatea pereților este asigurată de lignină. Dovada că lichidul din interiorul vaselor xylem puternic tensionate (alungite) servesc variații ca diurn cu un diametru de trunchiuri de copaci, așa cum este măsurată printr-un instrument numit dendrograf.
Diametrul minim este notat în ziua în care rata de transpirație este cea mai mare. Tensiunea a coloanei de apă în vasul xylem retractează ușor spre interiorul peretelui său (datorită aderenței), precum și o combinație a acestor contracții microscopice conferă dispozitivului comun indurat „contracție“ a butoiului.
Estimările rezistenței la rupere a coloanei de suc de xilem au variat de la 3000 doze la 000 la Pa, cu valori mai scăzute obținute ulterior. În frunze, se înregistrează un potențial de apă de aproximativ -4000 kPa, iar rezistența coloanei de suc de xileme este probabil suficientă pentru a rezista tensiunii create. Este posibil, desigur, că coloana de apă poate exploda uneori, în special în vase cu diametru mare.
A doua forță care asigură mișcarea apei de-a lungul xilemului. - presiunea rădăcinii. Acesta poate fi detectat și măsurat în momentul în care coroana este tăiată, iar tulpina cu rădăcini de ceva timp continuă să secrete sucul din vasele de xilem. Acest proces este inhibat de inhibitori respiratori, de exemplu cianura, și se oprește atunci când există o lipsă de oxigen și o scădere a temperaturii. Munca unui astfel de mecanism se pare că se datorează secreției active a sărurilor și a altor substanțe solubile în apă în sucul de xilen. Ca urmare, potențialul său de apă scade, iar apa pătrunde în xylem din celulele radiculare învecinate prin osmoză.
Acest mecanism creează o presiune hidrostatică de ordinul a 100-200 kPa (în cazuri excepționale, 800 kPa); una dintre ele nu este de obicei suficientă pentru a ridica apa în xilem, dar în multe plante contribuie, fără îndoială, la menținerea curentului xylemului. În formele erbacee care transpiră lent, această presiune este suficientă pentru a provoca o mutație în ele. Acesta este numele pentru alocarea apei pe suprafața plantei1 sub formă de picături de lichid, nu de abur. Toate condițiile care inhibă transpirația, cum ar fi iluminarea scăzută și umiditatea ridicată, contribuie la guttare. Este frecvent întâlnită în multe specii de păduri tropicale și este adesea observată la vârfurile frunzelor la lăstarii de iarbă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: