Видеоурок «Передвижение воды по растению. Движение воды в растении

Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и по сосудам разносится по всей его надземной части. В вакуолях растительных клеток растворены различные вещества. Частицы этих веществ давят на протоплазму, которая хорошо пропускает воду, но препятствует прохождению через нее растворенных в воде частиц. Давление растворенных веществ на протоплазму называется осмотическим давлением. Вода, поглощенная растворенными веществами, растягивает до известного предела эластичную оболочку клетки. Как только растворенных веществ становится меньше в растворе, содержание воды уменьшается, оболочка сокращается и принимает минимальный размер. Осмотическое давление постоянно поддерживает растительную ткань в напряженном состоянии, и лишь при большой потере воды, при завядании, это напряжение - тургор - в растении прекращается.

Когда осмотическое давление уравновешено растянувшейся оболочкой, вода не может поступать в клетку. Но стоит клетке потерять часть воды, как оболочка сокращается, находящийся в клетке клеточный сок становится более концентрированным, а вода начинает поступать в клетку, пока оболочка снова не растянется и не уравновесит осмотическое давление. Чем больше воды потеряло растение, тем с большей силой вода поступает в клетки. Осмотическое давление в растительных клетках довольно велико, и его измеряют, подобно давлению в паровых котлах, атмосферами. Силу, с которой растение всасывает воду, - сосущую силу - также выражают в атмосферах. Сосущая сила у растений часто достигает 15 атмосфер и выше.

Растение непрерывно испаряет воду через находящиеся в листьях устьица. Устьица могут раскрываться и закрываться, образовывать то широкую, то узкую щель. На свету устьица раскрываются, а в темноте и при слишком большой потере воды закрываются. В зависимости от этого испарение воды идет то - интенсивно, то почти совсем прекращается.
Если срезать растение под корень, из пенька начинает сочиться сок. Это показывает, что корень и сам нагнетает воду в стебель. Следовательно, поступление воды в растение зависит не только от испарения воды через листья, но и от корневого давления. Оно перегоняет воду из живых клеток корня в полые трубки омертвевших сосудов. Так как в клетках этих сосудов нет живой протоплазмы, вода беспрепятственно движется по ним к листьям, где испаряется через устьица.

Испарение очень важно для растения. С передвигающейся водой разносятся по всему растению поглощенные корнем минеральные вещества.
Испарение снижает температуру тела растения и тем самым предохраняет его от перегрева. Растение усваивает лишь 2-3 части поглощенной им из почвы воды, остальные 997 - 998 частей испаряются в атмосферу. Чтобы образовать один грамм сухого вещества, растение в нашем климате испаряет от 300 г до килограмма воды.

Вода, поступившая в клетки корня, под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации и корневого давления, передвигается до проводящих элементов ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе передвигается не только по живым клеткам. Еще в 1932г. немецкий физиолог Мюнх развил представление о существовании в корневой системе двух относительно независимых друг от друга объемов, по которым передвигается вода, - апопласта и симпласта.

Апопласт - это свободное пространство корня, в которое входят межклетные промежутки, оболочки клеток, а также сосуды ксилемы. Симпласт - это совокупность протопластов всех клеток, отграниченных полупроницаемой мембраной. Благодаря многочисленным плазмодесмам, соединяющим между собой протопласт отдельных клеток, симпласт представляет единую систему. Апопласт не непрерывен, а разделен на два объема. Первая часть апопласта расположена в коре корня до клеток эндодермы, вторая - по другую сторону клеток эндодермы и включает в себя сосуды ксилемы. Клетки эндодермы благодаря пояскам. Каспари представляют как бы барьер для передвижения воды по свободному пространству (межклетникам и клеточным оболочкам). Передвижение воды по коре корня идет главным образом по апопласту, где она встречает меньшее сопротивление, и лишь частично по симпласту.

Однако, для того, чтобы попасть в сосуды ксилемы, вода должна пройти через полупроницаемую мембрану клеток эндодермы. Таким образом, мы имеем дело как бы с осмометром, у которого полупроницаемая мембрана расположена в клетках эндодермы. Вода устремляется через эту мембрану в сторону меньшего (более отрицательного) водного потенциала. Далее вода поступает в сосуды ксилемы. Как уже упоминалось, по вопросу о причинах, вызывающих секрецию воды в сосуды ксилемы, имеются различные суждения. Согласно гипотезе Крафтса, это следствие выброса солей в сосуды ксилемы, в результате чего там создается повышенная их концентрация, и водный потенциал становится более отрицательным. Предполагается, что в результате активного (с затратой энергии) поступления соли накапливаются в клетках корня. Однако интенсивность дыхания в клетках, окружающих сосуды ксилемы (перицикла), очень низкая, и они не удерживают соли, которые благодаря этому десорбируются в сосуды. Дальнейшее передвижение воды идет по сосудистой системе корня, стебля и листа. Проводящие элементы ксилемы состоят из сосудов и трахеид.

Опыты с кольцеванием показали, что восходящий ток воды по растению движется в основном по ксилеме. В проводящих элементах ксилемы вода встречает незначительное сопротивление, что, естественно, облегчает передвижение воды на большие расстояния. Правда, некоторое количество воды передвигается и вне сосудистой системы. Однако по сравнению с ксилемой сопротивление движению воды других тканей значительно больше (не менее чем на три порядка). Это приводит к тому, что вне ксилемы движется всего от 1 до 10% общего потока воды. Из сосудов стебля вода попадает в сосуды листа. Вода движется из стебля через черешок или листовое влагалище в лист. В листовой пластинке водопроводящие сосуды расположены в жилках. Жилки, постепенно разветвляясь, становятся все более мелкими. Чем гуще сеть жилок, тем меньшее сопротивление встречает вода при передвижении к клеткам мезофилла листа. Именно поэтому густота жилкования листа считается одним из важнейших признаков ксероморфной структуры - отличительной чертой растений, устойчивых к засухе.

Иногда мелких ответвлений жилок листа так много, что они подводят воду почти к каждой клетке. Вся вода в клетке находится в равновесном состоянии. Иначе говоря, в смысле насыщенности водой имеется равновесие между вакуолью, цитоплазмой и клеточной оболочкой, их водные потенциалы равны. В связи с этим, как только в силу процесса транспирации возникает ненасыщенность водой клеточных стенок паренхимных клеток, она сейчас же передается внутрь клетки, водный потенциал которой падает. Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту водного потенциала. По-видимому, передвижение воды от клетки к клетке в листовой паренхиме идет не по симпласту, а в основном по клеточным стенкам, где сопротивление значительно меньше.

По сосудам вода движется благодаря создающемуся в силу транспирации градиенту водного потенциала, градиенту свободной энергии (от системы с большей свободой энергии к системе с меньшей). Можно привести примерное распределение водных потенциалов, которое и вызывает передвижение воды: водный потенциал почвы (0,5 бара), корня (2 бара), стебля (5 бар), листьев (15 бар), воздуха при относительной влажности 50% (1000 бар).

Однако ни один всасывающий насос не может поднять воду на высоту больше 10м. Между тем есть деревья, у которых вода поднимается на высоту более 100м. Объяснение этому дает теория сцепления, выдвинутая русским ученым Е. Ф. Вотчалом и английским физиологом Е. Диксоном. Для лучшего понимания рассмотрим следующий опыт. В чашку с ртутью помещают заполненную водой трубку, которая заканчивается воронкой из пористого фарфора. Вся система лишена пузырьков воздуха. По мере испарения воды ртуть поднимается по трубке. При этом высота подъема ртути превышает 760мм. Это объясняется наличием сил сцепления между молекулами воды и ртути, которые в полной мере проявляются при отсутствии воздуха. Сходное положение, только еще более ярко выраженное, имеется в сосудах у растений.

Вся вода в растении представляет единую взаимосвязанную систему. Поскольку между молекулами воды имеются силы сцепления (когезия), вода поднимается на высоту, значительно большую 10м. Расчеты показали, что благодаря наличию сродства между молекулами воды силы сцепления достигают величины - 30 бар. Это такая сила, которая позволяет поднять воду на высоту, равную 120м, без разрыва водных нитей, что примерно и составляет максимальную высоту деревьев. 120м, без разрыва водных нитей, что примерно и составляет максимальную высоту деревьев. Силы сцепления существуют и между водой и стенками сосудов (адгезия). Стенки проводящих элементов ксилемы эластичны. В силу этих двух обстоятельств даже при недостатке воды связь между молекулами воды и стенками сосудов не нарушается. Это подтверждается исследованиями по изменению толщины стебля травянистых растений. Определения показали, что в полуденные часы толщина стебля растений уменьшается. Если перерезать стебель, то сосуды сразу расширяются и воздух врывается в них. Из этого опыта видно, что при сильном испарении сосуды сужаются и это приводит к появлению отрицательного давления. Благодаря этому

Ψ в.сосуда = Ψ осм.+ Ψ давл.

Степень натяжения водных нитей в сосудах зависит от соотношения процессов поглощения и испарения воды. Все это позволяет растительному организму поддерживать единую водную систему и не обязательно восполнять каждую каплю испаряемой воды. Таким образом, при нормальном водоснабжении создается непрерывность воды в почве, растении и атмосфере. В том случае, если в отдельные членики сосудов попадает воздух, они, по-видимому, выключаются из общего тока проведения воды. Таков путь воды по растению и его основные движущие силы. Современные методы исследования позволяют определить скорость передвижения воды по растению. Скорость передвижения воды определяется разностью водных потенциалов в начале и конце пути, а также сопротивлением, которое она встречает. Согласно полученным данным, скорость движения воды в течение суток изменяется. В дневные часы она значительно больше. При этом разные виды растений отличаются по скорости передвижения воды. Если скорость передвижения у хвойных пород обычно 0,5-1,2 м/ч, то у лиственных она значительно выше. У дуба, например, скорость передвижения составляет 27 - 40 м/ч. Скорость передвижения воды мало зависит от напряженности обмена веществ. Изменение температуры, введение метаболических ингибиторов не влияют на передвижение воды. Вместе с тем этот процесс, как и следовало ожидать, очень сильно зависит от скорости транспирации и от диаметра водопроводящих сосудов. В более широких сосудах вода встречает меньшее сопротивление. Однако надо учитывать, что в более широкие сосуды скорее могут попасть пузырьки воздуха или произойти какие-либо иные нарушения тока воды.

Высшее растение расчленено на органы, которые выполняют разные функции, но имеют много общих свойств, в числе которых можно назвать необходимость питательных, веществ и воды для протекания физиологических процессов. Так как вода поглощается не всеми органами, а в основном корневой системой, возникает необходимость ее передвижения по растению. Этот процесс составляет так называемый восходящий ток. Следует отметить, что это название отражает не направление, а характер передвижения и его локализацию в растении. Он проходит главным образом по мертвым тканям стебля или черешка - сосудам или трахеям у покрытосеменных растений и трахеидам у голосеменных. Однако эта локализация не абсолютна: вода способна перемещаться и по другим анатомическим элементам, например по флоэмной системе.

Вода с растворенным и в ней минеральным и веществами поднимается по сосудам древесины.

Если принять во внимание всю протяженность пути восходящего тока, то его можно будет разбить на два не равных по длине участка.

1. Мертвые гистологические элементы в середине проводящего пути сосуды или трахеиды. Протяженность этого участка значительна, но вода проходит по нему сравнительно легко, так как двигается пассивно по мертвым элементам, не испытывая с их стороны значительного сопротивления.

2. Живые клетки корня и листа, находящиеся в начале и в конце пути передвижения. Этот путь пространственно короток, но преодолевается он с большим трудом, так как клеточные мембраны препятствуют передвижению воды.

Передвижение воды в восходящем токе имеет важное значение в жизни растения. Этот ток снабжает водой все органы и ткани, приводя их в состояние тургора. Восходящий ток воды захватывает минеральные ионы, поглощенные корнем, переносит их и тем самым облегчает распределение (но не поглощение!) по растению.

Для того чтобы вода двигалась по растению (и не просто двигалась, а поднималась вверх), необходимы затраты некоторого количества энергии, точки приложения которой располагаются по концам тока, вследствие чего они получили название концевых двигателей.

Нижний концевой двигатель, или корневое давление. Его роль проявляется в основном при активном поглощении - нагнетании воды. При участии сократительных белков он не только подает воду в корневую систему, но и проталкивает ее дальше в сосуды корня и вверх по стеблю. Нагнетание воды

Активный энергозависимый процесс, который сильнее всего выражен в коре корня. Сила, развиваемая концевым двигателем, невелика (около 0,15 МПа), она может обеспечить подъем воды на высоту не более одного метра, т. е. достаточна для травянистых растений и небольших кустарников.

Симпласт - это система взаимосвязанных протопластов растения. Протопласты соседних клеток соединяются между собой плазмодесмами - цитоплазматическими тяжами, проходящими через поры в клеточных стенках. Вода с любыми растворенными в ней веществами, попав в протопласт одной клетки, может двигаться дальше по симпласту, не пересекая никаких мембран. Это движение иногда облегчается благодаря упорядоченному току цитоплазмы.

Апопласт - это система соприкасающихся клеточных стенок, образующая непрерывную сеть по всему растению. До 50% такого целлюлозного каркаса представляет собой как бы « свободное пространство», которое может быть занято водой. При ее испарении в межклетники с поверхности клеток мезофилла в непрерывном апопластном слое воды возникает натяжение, и весь он по механизму объемного потока подтягивается к месту убывания благодаря когезии (« сцеплению») водных молекул. В апопласт вода поступает из ксилемы.

Верхний концевой двигатель, или присасывающая сила транспирации. При постоянном испарении воды в листьях растений разбивается сосущая сила (1 - 1,5 МПа), отсасывающая воду от ближайших клеток и передающаяся последующим клеткам, по которым передвигается вода, вплоть до сосудов. В сосудах нет цитоплазмы, поэтому нет и осмотического давления, и всасывание жидкости происходит при участии всей величины сосущей силы. Она позволяет поднять воду на несколько метров, действуя подобно гидравлическому насосу. Этой силы достаточно для обеспечения водой кустарников и сравнительно небольших деревьев.

Поднятие воды по стволу дерева

Концевые двигатели могут поднять воду на высоту до 10 м. Но многие древесные растения имеют гораздо большую протяженность ствола, и тогда оба концевых двигателя не могут обеспечить подъем воды. У таких растений на помощь приходят силы сцепления между молекулами воды, которые очень велики и могут достигать 30 - 35 МПа. Этой силы достаточно для того, чтобы поднять воду на 1 - 2 км, что значительно превышает высоту любого дерева.

Силы сцепления молекул воды действуют только при определенных условиях: водные струи в сосудах должны идти непрерывно, без пузырьков воздуха. Если же в них попадает воздух, что возможно при их поранении или перерезке, передвижение воды прерывается. Этим объясняется завядание побегов древесных растений с листьями и цветками (например сирени), когда их после срезания помещают в воду не сразу, а спустя некоторое время.

Включает в себя такие понятия, как поступление, движение воды в растениях и испарение ее.

Вода необходима растениям

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 благодаря повышению сосущей силы клеток корня.

Движение воды от корневого волоска в сторону центральных сосудов

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: ) 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.

Движение воды в древесных растениях

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: ), 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.

Транспорт веществ в растениях

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: ). 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 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.

Если срезать растение под корень, из пенька начинает сочиться сок. Это показывает, что корень и сам нагнетает воду в стебель. Следовательно, поступление воды в растение зависит не только от испарения воды через листья, но и от корневого давления. Оно перегоняет воду из живых клеток корня в полые трубки омертвевших сосудов. Так как в клетках этих сосудов нет живой протоплазмы, вода беспрепятственно движется по ним к листьям, где испаряется через устьица.

Испарение очень важно для растения. С передвигающейся водой разносятся по всему растению поглощенные корнем минеральные вещества.

Испарение снижает температуру тела растения и тем самым предохраняет его от перегрева. Растение усваивает лишь 2-3 части поглощенной им из почвы воды, остальные 997 - 998 частей испаряются в атмосферу. Чтобы образовать один грамм сухого вещества, растение в нашем климате испаряет от 300 г до килограмма воды.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Вода -- самое распространенное в биосфере вещество, играющее исключительно важную роль в жизни живой природы и в частности растений. Вода входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. Потеря большого количества воды живым организмом может привести к его смерти. В последнее время в связи с быстрым ростом населения и его производственной деятельностью потребность в воде значительно возросла. В настоящее время она достигла таких масштабов, что во многих местах планеты и особенно в развитых промышленных районах возникла острая проблема нехватки пресной воды. В настоящее время водный голод ощущается даже в тех местах, где раньше его не было. На 70% всех обрабатываемых земель царит засуха. При этом в нетронутых степях содержание влаги в почве в 1,5 - 3 раза больше, чем в пашне. В настоящее время основным источником пресной воды продолжают оставаться воды рек, озер, артезианских скважин и опреснение морской воды. В то же время, если во всех речных руслах находится 1,2 тыс. км 3 , то количество воды находящееся в каждый данный момент в атмосфере равно 14 тыс. км 3 . Парадоксально, но факт: самый крупный источник - вода в атмосфере - почти не используется.

Вода, всасываемая растениями из почвы, проходя через корень, стебель и лист, испаряется в атмосферу, увеличивая влажность воздуха. Растения способствуют более быстрому водному обмену почвы и воздуха. Вода, испаряемая растениями, гораздо чище воды из рек и озер.

Моя тема актуальна: в ней изучаются этапы движения воды от жидкого состояния в почве, через растение, до водяного пара в атмосфере. Это может подсказать новые пути решения вопроса с нехваткой пресной воды.

Цель работы : исследовать движение воды из почвы в корень, стебель, цветок и лист растения. Пронаблюдать выделение водяного пара растением. Исследовать влияние растений на влажность в помещении.

Задачи работы : изучить литературу, описывающую строение растения и его проводящие воду ткани. Изучить литературу о роли воды и водяного пара на планете.

Провести опыты, связанные с движением воды по растению, изучить испарение воды растением.

растение вода влажность почва

1.Проводящие «трубопроводы» растения

Без них вода и минеральные соли, поглощенные корнем… останутся в корне. Органических веществ, произведенных в стеблях и листьях, корень не получит. А ведь они ему тоже необходимы! Значит не обойтись без того, чтобы наладить систему «трубопроводов» внутри растения. Причем по одним «трубам» вода и минеральные соли будут подниматься в стебель и листья, по другим «трубам» органические вещества будут опускаться в корень.

Такие ткани растения называются проводящими, у деревьев - это цепочка клеток, а проводящая воду ткань - сосуд - наиболее совершенна у цветковых растений.

Нисходящий ток органических веществ идет гораздо медленнее, ведь растение вырабатывает во много раз меньше органических веществ, чем потребляет воды.

Проводящие пучки растения хорошо видны на листьях растений в виде жилок. Пучки образуют сложную разветвленную сеть внутри растения. Наглядно всю сложность этой сети можно увидеть на примере «растительной губки» - обычной мочалки, которая изготавливается из плода тыквы люффы.

Органы высших растений и их проводящая система

Лист-это та «волшебная фабрика», где под действием солнечных лучей происходит превращение воды и углекислого газа в органические вещества. Помимо этого лист дышит, испаряет воду.

Каждый лист можно сравнить с чутким прибором. Он прекрасно чувствует небольшие изменения освещенности. Пока солнце движется по небосклону, черешки листьев непрерывно «работают», поворачивая каждый лист так, чтобы на него падало как можно больше света. Если комнатное растение развернуть от света, то на следующий день можно будет увидеть, что все его листья дружно «повернулись обратно». Листья «стараются» не затенять друг друга. Это хорошо видно у плюща, который при небольшом количестве листьев может покрывать стену сплошным «зеленым ковром». Ощущают листья и гравитацию (всемирное тяготение).

Природа немало потрудилась, создавая существующее разнообразие форм листьев. Сложный лист состоит из нескольких листочков на общем черешке, главное его отличие - не в сильной рассеченности, а в том, что каждый листочек может опасть отдельно. Листья могут превращаться в колючки, усики, ловчие аппараты.

На каждом листе видны многочисленные жилки. Это «трубопровод» листа, по которому он сообщается со всем растением.

Каков срок жизни листа? У листопадных растений - около полугода. Но и у вечнозеленых растений срок жизни листьев не так уж велик. У сосны лист (хвоинка) в среднем живет 2 года, у ели - до 12 лет.

Сколько листьев может быть на одном дереве? На старом дубе растет около четверти миллиона листьев, а на кипарисе - 50 млн. хвоинок.

Транспортную функцию в листе выполняет проводящая система -- жилки. Жилки -- полифункциональные образования: они снабжают лист водой, минеральными и органическими веществами, притекающими из корня; обеспечивают отток ненужных веществ; выполняют механическую функцию, создавая опорный скелет листа и укрепляя его мякоть. Длина сети жилок зависит от многих внешних и внутренних факторов.

Передвижение веществ в листе происходит по флоэме и ксилеме. В наиболее крупных жилках листьев они образуют один или несколько пучков, располагающихся в виде кольца, полукольца или беспорядочно.

Между корнями и листьями существует «разделение труда». Листья обеспечивают все растение органическими веществами, а корни обеспечивают его водой и минеральными солями. Корень закрепляет растение в почве, помогает противостоять ему ветрам и бурям. В поисках воды и минеральных солей он проникает в толщу земли, порой на большую глубину. Например, корень верблюжьей колючки, уходит на глубину 15м, достигая грунтовых вод. А рекорд проникновения в глубь земли принадлежит корням инжира (120м) и вяза (110м). Растет корень чаще всего прямо вниз.

Воду и минеральные соли - пищу растения - корень впитывает через корневые волоски - мощное орудие всасывания. Каждый из них состоит из одной клетки и очень мал. Проводя опыт биологи измерили длину корней ржи, оказалось, что общая длина волосков почти в 20 раз превышает длину самих корней.

Некоторые растения, например сосну обыкновенную, можно встретить на песках, на голых гранитных скалах, на болотах. Корни у нее в каждом случае разные. На песках у нее будет глубокий стержневой корень, доходящий до грунтовых вод. А на болоте - какой смысл забираться вглубь? Влаги и так хватает. Здесь корни сосны будут ветвиться в верхних слоях почвы.

Проводящая система корня проводит воду и минеральные вещества из корня в стебель (восходящий ток) и органические вещества из стебля в корень (нисходящий ток). Состоит она из сосудисто-волокнистых пучков. Основными слагаемыми частями пучка являются участки флоэмы (по ним вещества передвигаются к корню) и ксилемы (по которым вещества передвигаются от корня).

3.Стебель

Стебель - это каркас растения, к которому прикреплены различные «лаборатории», обеспечивающие жизнь и размножение растений (например, лист, цветок, плод). Кроме того, стебель - это своеобразный трубопровод, связывающий все органы растения между собой.

Кроме того, стебель может брать на себя роль «кладовой», наполненной на «черный день» самым ценным для растения, без чего невозможна жизнь, - влагой. Это мы видим, в частности, у кактусов.

Стебель с листьями (побег) может превращаться в луковицу, корневище, клубень. В них растение прячет под землей запасенные питательные вещества. С помощью подземных побегов растение может размножаться, как всем известный картофель.

Строение стебля соответствует его главным функциям: проводящей -- в стебле хорошо развита система проводящих тканей, которая связывает все органы растения; опорной -- с помощью механических тканей стебель поддерживает все надземные органы и выносит листья в благоприятные условия освещения и ростовой.

Цветки - органы размножения растений. Части цветка - чашелистики, лепестки, тычинки и пестик - представляют собой не что иное, как видоизмененные листья.

Чашелистики еще сохраняют зеленый цвет, немногим отличаясь от обычных листьев. Венчик, состоящий из лепестков, окружает тычинки и пестик. Человек выводит махровые цветы, у которых тычинки и пестики неотличимы от лепестков.

Проводящие пучки идут в органы цветка из стебля. Проводящие пучки цветка обнаруживают некоторую тенденцию к упрощению и срастанию. Срастание пучков, а, следовательно, уменьшение их количества, вызвано тем, что части цветка располагаются скученно. Упрощение в строении пучков проявляется в том, что очень слабо развивается флоэма. Иногда ее элементы совсем отсутствуют или замещаются специальными клетками.

2. Растения и вода

У разных растений различна потребность в воде - у одних она может быть в 80-90 раз больше, чем у других. Любое растение самое меньшее наполовину, а иногда на 98% состоит из воды. Всего за один летний день подсолнечник «выпивает» 1-2 л воды, а вековой дуб - более 600литров.

Человек испаряет пот, прежде всего для того, чтобы охладиться. Растению так же необходимо охлаждение. Но значительная часть испаряемой влаги расходуется для другой цели. Только через увлажненную поверхность растение может впитывать углекислый газ из воздуха, чтобы расти. Поневоле ему приходится постоянно испарять воду. Поэтому растения засушливых мест, где воды мало, растут так медленно. Такие растения научились по-разному ограничивать свой водный рацион. Одни в ходе эволюции приобрели сочные мясистые стебли или листья (кактусы, алоэ), наполненные влагой, и испаряют её очень экономно. Их называют суккулентами. Полная противоположность им - склерофиты, жесткие сухие растения (например, верблюжья колючка). Засуху они переносят в полузасушенном виде.

Происходит испарение в основном через устьица - «приспособления», созданные природой. Устьица расположены в основном на нижней стороне листа (во избежание чрезмерного испарения). Устьице состоит из двух клеток полулунной формы (похожих на фасолины). Когда клетки эти наполнены влагой, они «надуваются», как два воздушных шарика, и сквозь широкую щель между ними хорошо испаряется влага. А когда воды становится меньше, клетки «вянут», - «воздушные шарики» становятся «полусдутыми», щель между ними исчезает. Испарение не идет. Соответственно и углекислый газ не может поступать в ткани растения.

На каждом квадратном миллиметре поверхности листа - несколько сотен устьиц, иногда даже тысяча, а у алоэ и кактусов - порой всего десятки. Через них растение дышит, получает углекислый газ.

Испарение. Водяной пар в атмосфере.

Наиболее важная переменная составляющая атмосферы -- водяной пар. Изменение его концентрации колеблется в широких пределах: от 3% у земной поверхности на экваторе до 0,2% в полярных широтах. Основная масса его сосредоточена в тропосфере, содержание определяется соотношением процессов испарения, конденсации и горизонтального переноса. В результате конденсации водяного пара образуются облака и выпадают атмосферные осадки (дождь, град, снег, роса, туман).

Воздух нижних слоев атмосферы всегда заключает в себе некоторое количество воды. Вода в атмосфере может находиться в трех состояниях: парообразном (водяной пар), жидком (капельки воды, образующие облака и туманы) и твердом (кристаллики льда и снежинки). Источником воды в атмосфере является водяной пар. Наибольшее количество водяных паров воздух получает с поверхности океанов и морей, меньшее с озер и рек и еще меньшее с поверхности суши. По последним данным с поверхности земного шара в год испаряется 518 600 км 3 воды, из них 447 900 км 3 воды (86%) испаряется с поверхности океанов и 70 700 км 3 (14%)--с поверхности суши.

Испарение. Процесс испарения с поверхности воды связан с непрерывным движением молекул внутри жидкости. Молекулы воды двигаются в различных направлениях и с различной скоростью. При этом некоторые молекулы, находящиеся у поверхности воды и имеющие большую скорость, могут преодолеть силы поверхностного сцепления и выскочить из воды в прилежащие слои воздуха.

Скорость и величина испарения зависят от многих причин, в первую очередь от температуры и ветра, от дефицита влажности и давления. Чем выше температура, тем больше воды может испариться. Роль ветра в испарении понятна. Ветер все время уносит тот воздух, который успел поглотить некоторое количество водяных паров с испаряющей поверхности, и непрерывно приносит новые порции более сухого воздуха. Согласно наблюдениям даже слабый ветер (0,25 м/сек) увеличивает испарение почти в три раза.

Дефицит влажности и давление атмосферы по-разному влияют на испарение. Скорость испарения прямо пропорциональна дефициту влажности и обратно пропорциональна атмосферному давлению.

При испарении с поверхности суши огромную роль играет растительность, так как, кроме испарения с почвы, происходит испарение растительностью (транспирация).

Наблюдения показали, что площадь, покрытая луговой растительностью, испаряет в три с лишним раза больше, чем площадь поля, лишенная растительности. Лес испаряет воды еще больше (почти столько же, сколько поверхность моря в соответствующих широтах).

В результате процесса испарения с поверхности водяной пар поступает в атмосферу. Например, летней ночью при ясной погоде, соприкасаясь с холодной поверхностью, водяной пар оставляет на ней капельки росы, при отрицательной температуре выпадает иней, в воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман, который состоит из мелких капелек или кристалликов, взвешенных в воздухе. В сильно загрязнённом воздухе образуется густой туман с примесью дыма - смог.

Наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%), именно такая влажность поддерживается в космических кораблях. Выявлено, что чем прохладнее воздух, тем ниже его влажность. Свой вклад в обезвоживание и без того сухого зимнего воздуха вносят обогревательные приборы центрального отопления в городских квартирах.

Определить насколько уровень влажности в квартире соответствует нормальному можно без применения специальных приборов, а опираясь на косвенные признаки. Надежным подсказчиком служат комнатные растения. Особенно чувствительны к дефициту атмосферной влаги тропические растения, для которых естественная среда это влажный и теплый климат. Поэтому так часто можно наблюдать, как зимой начинают чахнуть представители теплолюбивой флоры при своевременном и бережном уходе.

Другим, не менее надежным, индикатором является наше самочувствие. При пониженной влажности у человека быстро наступает чувство усталости и общего дискомфорта. Недостаток влаги в воздухе способствует снижению концентрации и внимания.

Недостаток атмосферной влажности способствует высушиванию слизистой оболочки дыхательных путей и полости рта. Это повышает риск возникновения респираторных заболеваний за счет ослабления защитных функций организма. Особенно часто этому подвержены дети.

Огромную роль влажность играет в метеорологии. Её используют для предсказания погоды. Несмотря на то, что количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты, и наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.

1. Цель опыта : пронаблюдать выделение воды из стебля герани, которая поглощается корнем растения из почвы.

Подготовка : для проведения опыта используем: растение герань со срезанным стеблем, прозрачную трубочку.

Опыт .

На срезанный стебель герани плотно надеваем прозрачную трубочку, наливаем немного воды в трубочку, отмечаем уровень воды красной линией, через некоторое время наблюдаем как уровень жидкости в трубочке повышается, отмечаем новый уровень синей линией.

Вывод .

Стебель выделяет жидкость, которая поступает в растение из почвы через корень. В корне и стебле имеются проводящая система, по которой вода поднимается по корню и стеблю.

2. Цель опыта : пронаблюдать, поступает ли вода по стеблю в лепестки цветка.

Подготовка: для проведения опыта используем срезанные цветки белой хризантемы, воду, окрашенную пищевым красителем, прозрачную емкость для цветков.

В окрашенную воду ставим срезанные цветки белой хризантемы. Через несколько часов наблюдаем на лепестках явно выраженные полоски того же цвета, что и используемый краситель.

Вывод.

Вода по стеблю поднимается в лепестки хризантемы. Лепестки,как и стебель имеют проводящую воду систему.

3 . Цел ь: узнать, поступает вода в листья из стебля растения? Могут листья испарять воду?

Подготовка : для проведения опыта используем растение герань, полиэтиленовый пакет, электролампу, скотч.

Опыт: лист растения герани помещаем внутрь полиэтиленового пакета, обматываем вокруг черешка листа скотчем для герметичности. Электролампу включаем и направляем на лист, чтобы повысить температуру внутри пакета и усилить испарение. Через несколько часов наблюдаем капельки влаги внутри пакета.

Вывод.

Вода из стебля движется в лист герани и затем испаряется. Лист растения имеет проводящую воду систему.

4 . Цель: исследовать влияние зеленых растений на влажность.

Подготовка: для проведения опыта используем растения герани в горшках, куски полиэтилена, прибор для измерения влажности - гигрометр.

Опыт: измеряем в комнате влажность гигрометром, затем вокруг гигрометра устанавливаем горшки с геранью в которых почва предварительно закрыта полиэтиленом,чтобы испарение воды с поверхности почвы не влияло на показания влажности. Через час снова замечаем показание гигрометра.

Влажность без растений - 50%

Влажность возле растений - 60%

Вывод . Растения повышают влажность воздуха.

Заключение

В работе рассмотрено движение воды через органы растений, испарение влаги листьями растения.

Измерена влажность воздуха в помещении и влияние на влажность зеленых растений.

Изучена литература о роли влаги и водяного пара в жизни всего живого.

Рассмотрена роль растений как источника пресной воды из выделенного ими водяного пара. Например, подсолнечник испаряет в день до 4 стаканов воды, береза - до 6 ведер, а старое дерево бука - до 10 ведер. Эксперименты по получению воды из атмосферы проводятся во многих районах мира. В 22 странах на 5 континентах сбор воды данным методом подтвержден экспериментально. Возможно, принудительная конденсация воды из воздуха в приземном слое могла бы со временем решить проблему водоснабжения во многих регионах, страдающих от нехватки пресной воды.

Растения - это уникальные природные системы, позволяющие проводить водный обмен почвы и воздуха, помогающие сохранять и поддерживать влажность воздуха в атмосфере, что имеет одно из главных значений для поддержания жизни на планете.

Необходимо защищать леса от вырубки.

Дома нужно держать комнатные растения для увлажнения воздуха.

Растения могут помочь людям восполнить недостаток пресной воды.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Общее описание царства растений, характеристика их органов: корень, лист, побег, цветок, плод и семя. Отличительные черты водорослей, лишайников, мхов, хвощей, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений, их роль в природных сообществах.

шпаргалка , добавлен 15.03.2011

Изучение вегетативных органов растений. Их видоизменения (колючка, усик, клубни, луковицы), функции и строение. Цветки и соцветия - генеративные органы растения. Описание процесса опыления и оплодотворения растений. Распространение плодов и семян.

реферат , добавлен 29.06.2010

Изучение роли воды в жизни растений. Морфоанотомические основы поглощения и движения воды. Основные двигатели водного тока. Передвижение воды по растению. Строение корневой системы. Транспирация: физиологические механизмы. Адаптация к дефициту воды.

курсовая работа , добавлен 12.01.2015

Основной план строения тела растения и место корня в системе его органов. Особенности строения корня и корневой системы высших растений. Функции коры и ризодермы. Метаморфозы корней, симбиозы с грибницами: эктомикориза и эндомикориза. Значение корня.

реферат , добавлен 18.02.2012

Стебель - удлинённый побег высших растений, служащий механической осью, выполняющий роль производящей и опорной базы для листьев, почек, цветков. Определение строения древесного стебля расположением проводящих пучков. Изучение основ стелярной теории.

презентация , добавлен 30.01.2015

Фитоморфология как наука. Стебель и побег, их роль для растений. Классификация и значение выделительных тканей цветков. Сущность эмбриогенеза растений. Основные типы ветвлений. Виды млечников и устройство смоляных ходов. Форма и строение нектарников.

лекция , добавлен 02.06.2009

Клеточная оболочка, её структура, физические и химические свойства. Характеристика анатомического строения стебля однодольного и двудольного растения, корня первичного строения. Понятие о биосфере, экосистеме и среде обитания. Строение сложного листа.

контрольная работа , добавлен 13.05.2014

История реактивного движения. Анализ принципа передвижения осьминогов, кальмаров, каракатиц, медуз, которые используют для плавания реакцию выбрасываемой струи воды. Исследование строения тела, стадий вылупления и реактивного движения личинки стрекозы.

презентация , добавлен 22.10.2014

Структура и свойства воды. Особенности прорастания семян в случае использования талой воды. Метод приготовления талой воды. Сравнительный анализ влияния талой, тяжелой воды и остаточного солевого раствора на прорастание семян и развитие побегов пшеницы.

курсовая работа , добавлен 18.01.2016

Исследование основных жизненных форм растений. Описание тела низших растений. Характеристика функций вегетативных и генеративных органов. Группы растительных тканей. Морфология и физиология корня. Видоизменения листа. Строение почек. Ветвление побегов.