Дәріс тақырыбы: Өсімдіктегі су қозғалысының механизмдері Дәріс жоспары: 1. Тамыр - суды сіңіру мүшесі ретінде 2. Өсімдіктегі су қозғалысына қатысты терминдер 3. Су қозғалысының механизмдері 4. Тамыр қысымы – төменгі қозғаушы күш 5. Транспирация – жоғарғы қозғаушы күш
1. Тамыр - суды сіңіру мүшесі ретінде Тамыр жүйесі - суды сіңіретін негізгі, алайда, жалғыз емес мүшесі, жаңбыр жауғанда, тұман мен шық түскен кезде судың шамалы мөлшері өсімдіктің жерүсті бөліктерімен сіңіріледі. Негізінде сумен қанықпаған кез келген клетка суды сіңіре алады, тіпті кутикула да бөртуге қабілетті. Өсімдіктердің тамыр жүйелерінің көлемі үлкен. Астық дақылдарының тамыр жүйесі 1, 5 -2 м тереңдікке жетеді және жан-жаққа кең тарайды. Ағаш өсімдіктерінің (жыңғыл, құм қараған) тамырлары 20 м дейін тереңдікке жету мүмкін. Жүзжылдық шыршада 5 млн жуық тамыр ұштары болады, ал тамыр жүйесінің жалпы ұзындығы (тамыр түктерін қоспағанда) 50 км жетеді. Тамыр морфологиясы мен анатомиясының ерекшеліктері топырақтан су мен минеральдық заттарды сіңіру қажеттілігіне байланысты.
Тамырдың алғашқы құрылысында бірнеше ұлпаны ажыратады: тамыр оймақшасы, апикальдық меристема, ризодерма, алғашқы қабық, эндодерма, перицикл және өткізгіш ұлпалар орналасқан орталық цилиндр. Тамыр ұшындағы өскелен бөлігінің ұзындығы 1 см аспайды және ұшынан 1, 5 -2 мм қашықтықта орналасқан меристемадан және созылу аймағынан (2 -7 мм) тұрады. Тамыр меристемасындағы әр клетка 6 -7 рет бөлінеді. Клетка саны тамыр осінің бойымен ұлғаяды, нәтижесінде бойлық орналасқан қабаттар пайда болады. Меристеманың өзінде тамыр ұлпалары дифференцияланады да, перицикл қалыптасады, клетка қабықшаларында Каспари белдеушелері жоқ эндодерма айқындалады, флоэма элементтері пайда бола бастайды. Эндодерма — орталық цилиндрмен шектесетін қабықтың ішкі клетка қабаты. Оның клетка қабықшалары суды өткізбейтін, Каспари белдеушесі деп аталатын суберин мен лигнин қабатынан тұрады.
Бұл қабат апопласт арқылы су мен тұздардың тасымалына кедергі жасайды, сондықтан заттар эндодерма клеткаларын симпласт бойымен өтеді. Орталық цилиндрге эндодермамен қоршалған ұлпалар кешені жатады. Оның құрамына перицикл және өткізгіш элементтердің екі жүйесі: ксилема мен флоэма кіреді. Перицикл клеткалары бүйір тамырларды беретін түзуші үлпа қызметін атқарады, қосжарнақтылардың көпшілігінде олар камбий мен паренхиманы қалыптастырады. Тамыр түктерінің аймағында ксилема өткізгіш клеткаларында тірі заты жоқ метаксилема түрінде болады. Ксилема сосудтары – бірінің үстінен бірі тік қатарласа орналасқан клетка қабықшаларынан құралған іші қуыс түтіктер. Клетка арасындағы көлденең қабықшалары біртіндеп ыдырайды. Сосудтардың орташа ұзындығы 10 см жуық (еменде – ұзындығы 2 м дейін, ені 0. 3 -0. 5 мм дейін). Ксилема сосудтары бір-бірімен жиектелген тесіктер арқылы байланысады.
2. Өсімдіктегі су қозғалысына қатысты терминдер Симпласт – 1) Қабық саңылаулары арқылы плазмодесмаларымен өзара байланысқан барлық тірі клеткаларының протопласттары жиынтығы. Басқа сөзбен айтқанда, көрші клеткалары протопласттарының өзара қатынасын қамтамасыз ететін протоплазмалық жіпшелер торы. Осы торлар арқылы заттар бір клеткадан екінші клеткаға тасымалданады. Симпласттық тасымалдау – заттардың клетка сыртына шықпай, клетка цитоплазмасынан плазмодесмалар арқылы клеткадан клеткаға ауысуы. Каспари белдеушесі – бірқатар өсімдіктердің тамыр клеткасы қабықшаларының дөңгелек белдеуше сияқты болып тоздануы немесе сүректенуі. Ксилема – су мен басқа да заттарды тасымалдауға бейімделген, өткізгіш түтіктерден тұратын ұлпа. Қозғаушы күш – суды өсімдік бойымен жүргізетін күш.
3. Су қозғалысының механизмдері Өсімдіктердің су алмасуы – тұтас өсімдіктің қызметі. Ол судың енуі, тасымалдануы және оның өсімдікпен буландыру үдерістерінен тұрады. Суды сіңіруге тамыр жүйесінің тек жас тамыр ұштары қабілетті. Су тамыр түктері аймағы мен созылу аймағының клеткаларымен сіңіріледі. Сіңіруші тамырларға алғашқы құрылыс тән, камбиальдық қабат болмайды. Су қозғалысының 3 бөледі: 1. Жақын аралыққа тасымалы (судың клеткаға енуішығуы); 2. Орташа қашықтыққа тасымалы (тамыр түктерінен орталық цилиндрге дейін радиалдік тасымалы); 3. Алыс аралыққа тасымал (тамыр жүйесінен жапыраққа дейін)
Өсімдіктің тамыр жүйесіне судың келуі негізінен өсімдіктің өсуіне байланысты. Судың сіңіріліп, оның өсімдік бойымен жылжуы су потенциалының градиенті бойынша топырақөсімдік-атмосфера жүйесінде жүреді. Тамыр клеткаларының осмостық қысымы топырақ ерітіндісіне қарағанда айтарлықтай жоғары, сондықтан су тамырларға кіреді. Тамыр клеткаларымен осмостық сіңірілген су тамыр бойындағы апопласт пен симпласт арқылы радиальдік жолмен ксилемаға дейін жылжиды. Эндодермаға жеткен соң барлық су симпласт арқылы жүреді. Ксилема элементтеріне жеткен су тік бағытта алыс қашықтыққа тасымалданады.
Су мен иондардың тамыр арқылы ксилема сосудтарына дейін радиалдік тасымалдану сызбасы
4. Тамыр қысымы – төменгі қозғаушы күш Ксилема арқылы су тасымалы тамыр қысымы арқасында (төменгі қозғаушы күш) және транспирация (жоғарғы қозғаушы күш) көмегімен жүреді. Ксилема бойымен судың өрлеуші ағынын тасымалдайтын күш – топырақтан бастап атмосфераға дейін өсімдік арқылы су потенциалының градиенті, яғни айырмашылығы. Сонымен, су ксилема сосудтарына су потенциалының градиенті бойынша енеді. Ксилема сосудтарының осмостық потенциалы сораптар көмегімен паренхималық клеткалардан минералдық заттар мен кейбір метаболиттерді қарқынды сору арқылы туындайды. Осының нәтижесінде гидростатикалық тамыр қысымы туындап, ерітіндіні ксилема сосудтарының бойымен жоғарыға көтереді. Тамыр қысымы – тамыр жүйесінің сіңіргіштік қасиетінен және тамыр клеткаларындағы заттарды жартылай өткізгіш мембрана көмегімен әрқилы бөлуінен туындайтын қысым.
Тамыр қысымының мәні әдетте 1 атм төңірегінде өзгереді, сирек жағдайда 2, 5 -3 атм байқалады. Тамыр қысымын кесілген өсімдіктің түбіне бекітілген манометрдің көмегімен өлшеуге болады. А - Сынап манометрдің көмегімен тамыр қысымын анықтау
Тамыр қысымы - судың сабақ арқылы өсімдік бойымен жоғары қарай тасымалдайтын бірден-бір қозғаушы күші. Тамыр қысымын гуттация және “жылау” құбылыстарынан байқауға болады. Гуттация – өсімдік жапырақтарының устьицаларынан судың тамшылай бөлінуі. Гуттация атмосфера ылғалдығы жоғары болғандықтан транспирацияның өте бәсеңдеуінен өсімдіктердің жер үстілік мүшелерінің шамадан тыс сулануына байланысты. Бұл тамырдың су сіңіргіш қабілеті жоғары кезде байқалатын құбылыс. Гуттация мүктердің жынысты көбеюін жеңілдетеді. Гуттация астық тұқымдастар өскіндерінде, қырықбуындыларда өте жиі байқалады. Гуттация сөлі – гуттация кезінде бөлінетін сұйықтық. Өсімдіктердің “жылауы” – сабақ жарақаттанғанда немесе кесілгенде тамыр қысымының әсерінен су ерітіндісінің (“жылау” шырыны немесе пасоканың) бөлінуі. Пасока – өсімдіктің жерүсті бөлігін кесіп алған соң түбірден бөлініп шығатын шырын. Бөлініп шыққан шырынның мөлшері мен құрамы өсімдік тамыр жүйесінің қызметін сипаттайды.
Б – Теңгежапырақтарының ұшындағы гуттация
Өсімдіктің “жылауы”
5. Транспирация – жоғарғы қозғаушы күш Устьице, лептесік – көбінесе өсімдіктердің хлорофилді мүшелерінің эпидермис қабатында болатын саңылаулар. Олар мүшелердің ішкі клетка аралықтарының газ алмасуы мен су булануын реттеп, сыртқы ортамен байланыстырады. Қабықтарының қалыңдығы әр түрлі екі тұйықтаушы клеткадан құралған. Қос жарнақты өсімдіктерде устьицелер көбінесе жапырақтың астыңғы, ал дара жарнақтыларда – екі жағында да біркелкі орналасады. Устьице саңылауы – устьицені тұйықтап тұратын қос клетканың арасындағы саңылау. Тұйықтаушы клеткалар – арасында устьицелердің саңылауы деп аталатын қуыстары бар қос клеткалар. Ішкі және сыртқы қабықтарының қалыңдығы біркелкі емес, тұйықтаушы клеткалардың зат алмасуы және осмостық өзгешелігі устьице саңылауының ашылып-жабылуына әсер етеді. Кутин – май тәрізді заттардан тұратын күрделі қосылыс. Өсімдіктен бөлініп, жапырақ пен сабақты сырттай қоршап, жұқа, түссіз қабық – кутикула түзеді.
Кутикула тек устьице саңылауын ғана қаптамайды, судың булануын реттеп, өсімдікті ауру қоздырғыш микроорганизмдерден қорғайды. Транспирация – өсімдіктен тіршілік әрекеттеріне байланысты судың жапырақ арқылы буланып бөлінуі. Транспирация – сорғыш әсері бар жоғарғы қозғаушы күш. Судың тартылуы (ксилемада транспирациядан туындайтын теріс қысымы) арқасында, су молекулаларының өзара ілінісу және сосуд қабырғаларына жабысу күштері есебінен тұрақты, тамырдан жапыраққа бағытталатын, су мен онда еріген заттарды кез келген биіктікке көтеретін ағыс байқалады. Маңызды физиологиялық үдеріс. Сіңген судың басым бөлігі транспирация барысында буланады, ал 0, 2% жуығы клеткалардың тургорын қамтамасыз ету үшін, зат алмасуға, флоэма арқылы органикалық заттарды тасымалдауға жұмсалынады. Транспирация түрлері: Устьицелік транспирация Кутикулалық транспирация
Устьицелік транспирация кезінде су клеткааралықтармен шектесетін клетка беттерінен буланады, судың буы устьица саңылаулары арқылы атмосфераға диффузияланады және су буы жапырақ бетінен қозғалады. Сондықтан үдерістің қарқыны устьица саңылауының еніне, жапырақ іші мен сыртындағы су потенциалының айырмашылығына және ауаның турбуленттігіне байланысты. Осы үдерістер сыртқы мен ішкі факторларға байланысты. Транспирацияның устьицелік реттелуі – тұйықтаушы клеткалардың көлемдері өзгеруінен устьице саңылауларының ашылып-жабылуына байланысты транспирацияның өзгеруі. Устьицелердің гидроактивтік қимылы – күндіз ең ыстық мерзімде жапырақтың суға қанығуы жеткіліксіздіктен устьицелердің жабылуы.
Устьицелердің гидропассивтік қимылы – жапырақтың суға өте көп қанығуынан устьиценің тұйықтаушы клеткалары көрші клеткалардың қысымымен жабылып қалуы (мысалы, ұзақ жаңбыр кезінде); күн ашылысымен эпидермалық клеткалардың көлемі кішірейіп, устьице саңылаулары баяу ашылады. Устьицелердің жарықтағы ырықты қимылы – өсімдік қараңғыдан жарыққа өткенде устьицелердің ашылуы. Тұйықтаушы клеткалары пластидтерінің фотосинтездік әрекетінің нәтижесінде қанттардың моөлшері артып, су сіңіргіштігі күшейеді де устьицелер ашылады. Сонымен қатар, жарықта тұйықтаушы клеткаларға калий иондарының энергияға байланысты тасымалдауының жеңілдеуі де устьице саңылауларының ашылуына ықпал етеді. Устьицелердің ашылуының ырықсыз реакциясы – устьицелердің ырықсыз жабылуына қарама-қарсы құбылыс. Жаңбыр тоқтаған кезде, транспирацияның жедел жүруіне байланысты эпидерма клеткаларының көлемі кішірейіп, устьицелер ырықсыз жабылады.
Транспирация коэффициенті – өсімдік денесіндегі 1 г құрғақ зат түзілгенде жұмсалған судың граммен есептелінген мөлшері. Транспирация қарқындылығы – жапырақтың белгілі ауданынан немесе салмағынан белгілі уақыт ішінде буланатын судың мөлшері. Ол әртүрлі ішкі және сыртқы факторлардың әсерінен өзгеріп отырады. Мысалы, температураға, атмосфера ылғалдылығына немесе жарыққа тікелей байланысты. Транспирация өнімділігі – өсімдіктің құрғақ салмағының буланған судың мөлшеріне қатынасына тең, транспирациялық коэффициентке кері шама. Когезия күштері – қозғалыстағы су молекулаларының арасындағы өзара ілінісу күштері, соның арқасында су молекулалары бірінің соңынан бірі жылжып отырады. Адгезия күштері – су ксилема сосудтарының қабықшаларын сулайды және соның арқасында жоғарыға өрмелейді. Сонымен, когезия және адгезия күштерінің нәтижесінде су жіпшесі ондаған метр биіктігіне үзілмей көтеріледі.
Тамыр жүйесі суды пассивті және активті түрде сіңіреді. Пассивті сіңіруі траннспирация нәтижесінде судан айырылған жапырақтардың сору күштерінің арқасында іске асады. Активті сіңіруі тамыр клеткаларының метаболизміне тығыз байланысты және “жылау” мен гуттация құбылыстарында байқалады. Түрлі ортаны мекендейтін өсімдіктердің су алмасуының бейімделуі алуан түрлі; мүк пен қыналардың қатты сусыздануына төтеп бере алатын метаболизмнің ерекшеліктері болады. Ксерофиттік формалардың су тапшылығына бейімделуі тамыр жүйесінің суды қарқындылау сіңіру, суды баяу жұмсау және тиімдірек тасымалдау арқасында жүреді. Ұлпалардың су ұстаушылық қабілетін арттыратын жолдары маңызды. Су ұстау қабілеті – өсімдіктердің құрғауына байланысты оның клеткалары мен ұлпаларының судың көп булануына кедергі жасаушылық қабілеті.
Скачать презентацию Дәріс тақырыбы Өсімдіктегі су қозғалысының механизмдері Дәріс жоспары
su_kozgalys.ppt