Коренева система як орган поглинання води
Наземні рослини, в основному, поглинають воду з грунту. Однак деяка кількість води може потрапляти в листя з повітря. Є навіть рослини, для яких атмосфера є головним джерелом вологи. Це епіфіти, що живуть на поверхні інших рослин, але не є паразитами. Вони володіють повітряними корінням з порожніми тонкостінними клітинами і вбирають пароподібну вологу і воду опадів подібно до губки. У деяких епіфітів дощова вода збирається листям і потім всмоктується за допомогою листових волосків.
Коренева система є органом поглинання води з ґрунту. Сформована коренева система являє собою складний орган з добре диференційованої структурою. Підраховано, що загальна поверхня кореневої системи може перевищувати поверхню надземних органів приблизно в 150 разів. Зростання кореня і його розгалуження тривають протягом усього життя рослини.
Поглинання води і поживних речовин здійснюється кореневими волосками ризодерма. Ризодерма - це одношарова тканина, що покриває корінь зовні. У одних видів рослин кожна клітина ризодерма формує кореневої волосок, у інших вона складається з двох типів клітин: тріхобластов, що утворюють кореневі волоски, а атріхобластов, нездатних до утворення волосків.
З ризодерма вода потрапляє в клітини кори. У трав`янистих рослин кора кореня зазвичай являє собою кілька шарів живих паренхімних клітин. Між клітинами є великі межклетники, що забезпечують аерацію кореня. Через клітини кори можливі два шляхи транспорту води і розчинів мінеральних солей: по симпласти і апопласту. Більш швидкий транспорт води відбувається по апопласту, так як в цитоплазмі вода відволікається на потреби клітини.
Потім вода потрапляє в клітини ендодерми. Ендодерма - це внутрішній шар клітин кори, що межує з центральним циліндром. Їх клітинні стінки водонепроникні через відкладення суберіна і лігніну (пояски Каспарі). Тому вода і солі проходять через клітини ендодерми по симпласти і транспорт води в ендодерми сповільнюється (рис. 3.1). Це необхідно, тому що діаметр стели (центрального циліндра), куди потрапляє вода з ендодерми, менше всмоктуючої поверхні кореня.
Центральний циліндр кореня містить перицикл і дві системи провідних елементів: ксиліт і флоему. Клітини перициклу представляють собою одне - або багатошарову обкладання провідних судин. Його клітини регулюють транспорт речовин як з зовнішніх шарів в ксилему, так і з флоеми в кору. Крім того, клітини перициклу виконують функцію освітньої тканини, здатної продукувати бічні корені. Паренхімні клітини перициклу активно транспортують іони в провідні елементи ксилеми. Контакт здійснюється через пори у вторинних клітинних стінках судин і клітин. Між ними немає плазмодесм. Потім вода і розчинені речовини дифундують в порожнину судини через первинну клітинну стінку. Для деяких паренхімних клітин судинного пучка характерні вирости - лабіринти стінок, вистелені плазмалеммой, що значно збільшує її площа. Ці клітини активно беруть участь в транспорті речовин в судини і назад і називаються передавальними або перехідними. Вони можуть межувати одночасно з судинами ксилеми і сітовідной трубками флоеми. По судинах флоеми транспортуються органічні речовини з надземної частини рослини в корені.
Вода пасивно дифундує в судини ксилеми завдяки осмотическому механізму. Осмотично активними речовинами в судинах є мінеральні іони і метаболіти, що виділяються насосами плазмалемми паренхімних клітин, що оточують судини. Сисна сила судин вище, ніж у тих, що оточують клітин через що підвищується концентрації ксілемного соку і відсутності значного протитиску з боку малоеластічни клітинних стінок. В результаті надходження води в судинах ксилеми розвивається гідростатичний тиск, що отримало назву кореневого тиску. Воно бере участь у піднятті ксілемного розчину по судинах ксилеми з кореня в надземну частину рослини. Підняття води по рослині внаслідок розвивається кореневого тиску називають нижнім кінцевим двигуном.
Прикладом роботи нижнього кінцевого двигуна служать плач рослин. Навесні у чагарників і дерев з ще розпустилися листям можна спостерігати інтенсивний ксілемного ток від низу до верху через надрізи стовбура і гілок. У трав`янистих рослин при відрізанні стебла з пенька виділяється ксілемного сік, званий ПАСОК.
Надходження води через кореневу систему скорочується зі зниженням температури. Це відбувається з наступних причин: 1) підвищується в`язкість води і тому знижується її рухливість, 2) зменшується проникність протоплазми для води, 3) гальмується ріст коренів, 4) зменшується швидкість метаболічних процесів. Надходження води знижується при погіршенні аерації ґрунту. Це можна спостерігати, коли після сильного дощу грунт залита водою, але при яскравому сонці через сильний випаровування рослини в`януть. Велике значення має концентрація ґрунтового розчину. Вода надходить в корінь тільки тоді, коли водний потенціал кореня менше водного потенціалу грунту. Якщо грунтовий розчин має більш негативний потенціал, вода не буде надходити в корінь, а виходити з нього.
