Тема Водный обмен растений лекция 1 Цель

Тема: «Водный обмен растений» лекция 1 • Цель: раскрыть механизмы, обеспечивающие поступление, усвоение, постоянное содержание и выделение воды в растительном организме

вопросы для обсуждения 1. Структура и свойства воды 2. Значение воды для растения 3. Формы воды в клетке 4. Содержание воды в растениях 5. Распределение воды в клетке и организме 6. Поступление воды в растение и её выделение

Физические свойства воды Агрегатные состояния воды: газообразное, жидкое и твёрдое Кристаллическое(лёд) и аморфное (стеклообразное) Плотность воды – максимальная при 40 С (масса 1 см 3 – 1 г) При давлении 0, 1013 МПа (1 атм) точка замерзания - 00, точка кипения – 1000 С При замерзании объём воды возрастает на 11% Теплоёмкость воды в 5 – 30 раз выше, чем у других веществ Поверхностное натяжение (результат когезии) при 180 С – равно 0, 72 м. Н/см Адгезия – прилипание молекул воды к стенкам сосуда

Гексагональная структура льда

Схема расположения атомов и избыточных зарядов в молекуле воды

Модель структуры воды

Значение воды для растений • • Водная среда объединяет все части растения в единое целое Вода – универсальный растворитель Участвует в упорядочении структур в клетках Участник метаболических процессов Обеспечивает транспорт веществ Способствует терморегуляции Амортизатор при механических воздействиях Обеспечивает упругость и насыщенность клеток водой, необходимой для биохимических превращений

Формы воды в клетке • • • Свободная Связанная, в том числе: осмотически связанная. коллоидно связанная. капиллярно связанная

Гидратация ионов (Вода в растворе электролитов)

Гидратация коллоидной мицеллы

Содержание воды в растительных организмах • • • Водоросли 96 -98% Листья и плоды овощей 92 -95% Корнеплоды 87 -91% Листья трав 83 -86% Листья деревьев 79 -82% Клубни картофеля 74 -80% Стволы деревьев 40 -55% Зерно злаков 12 -14% Мхи и лишайники 5 -7%

Содержание воды в частях клетки • В вакуолях • В цитоплазме • В клеточной оболочке 98% 95% 30 -50%

Поступление воды в растение • Механизм поступления воды в клетку • Поступление воды в корень

Явление осмоса. Осмометр Дютроше

Осмометр Пфеффера и растительная клетка P = RTC P = i. RCT

Клетка как осмотическая система

Зависимость между сосущей силой, осмотическим и тургорным давлением

Корень как орган поглощения воды

Корневые волоски в зоне всасывания корня

Морфология корневых систем (по Дитмеру) • Надземная часть из 80 побегов овса имеет площадь 4, 5 м 2 • Корневая система: 14 млн корней, 15 млрд. корневых волосков общей длиной 10 тыс. км и площадью 400 м 2

Корневое давление

Корневое давление и гуттация

гуттация

Радиальный транспорт воды в корне

Поясок Каспари

Пути движения воды

Транспирация - это процесс испарения воды с поверхности надземных органов растения, связанный с передвижением её от корней к листьям

Анатомическое строение листа

Ход транспирации • • Транспорт воды к испаряющим поверхностям осуществляется главным образом по клеточным стенкам в следующем порядке: Передвижение воды из листовых жилок в поверхностный слой клеток мезофилла; Испарение воды из клеточных стенок в межклетники и подустьичные полости; Диффузия водяного пара в окружающую атмосферу через устьица (устьичная транспирация) или испарение воды из клеточных стенок эпидермиса (кутикулярная транспирация)

Устьичная транспирация Число устьиц на площади 1 мм 2 в среднем от 50 до 500, это составляет от 0, 5 до 2% от площади листа Механизмы работы устьичных замыкающих клеток: гидропассивные движения гидроактивные движения фотоактивные движения

Транспирация с открытой поверхности и через мелкие отверстия

Когезия и адгезия

Кутикулярная транспирация У молодых листьев составляет до 50% от общего испарения воды, у взрослых – 3 -5% При закрытых устьицах – до 10% Транспирацию осуществляют также почки, цветки и плоды, поверхности ветвей и стволов древесных растений через чечевички и слои пробки (перидермальная транспирация), особенно в зимнее время

Единицы измерения транспирации Интенсивность транспирации – количество воды, испаряемой с 1 м 2 листовой поверхности за 1 час. У большинства растений – 15 -250 г/м 2 днем и 1 – 20 г/м 2 в час ночью. Транспирационный коэффициент – количество воды, расходуемое на построение 1 г сухих веществ ( у разных растений – от 125 до 1000 (в среднем около 300) г на 1 г сухих веществ). Продуктивность транспирации – количество сухих веществ, образующихся при расходовании 1000 г воды. У разных растений – от 1 до 8 г, в среднем – 3 г, а 997 г (99, 8%) испаряется. Относительная транспирация – отношение количества воды, испаряемой листом, к воде, испаряемой открытой поверхностью за одинаковое время. Экономность транспирации – количество испаряемой воды (в мг ) на 1 кг воды, содержащейся в растении.

Суточный ход транспирации А – гидростабильные виды Б – гидролабильные виды

Значение транспирации 1. Транспорт воды для нормального насыщения клеток и поддержания тургора 2. Транспорт питательных веществ 3. Защита растения от перегрева надземных органов 4. Регуляция дыхания и фотосинтеза ( через устьичные отверстия)

Когезия и адгезия