БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

13. ТРАНСПОРТ У РАСТЕНИЙ

13.5. Поглощение воды корнями

На рис. 13.17 показано первичное строение корня типичного двудольного растения.

Рис. 13.17. А. Анатомия молодого корня типичного двудольного растения — лютика (Ranunculus sp.). Б. Поперечный срез корня лютика в световом микроскопе при слабом увеличении.

Основная масса воды поглощается более молодыми частями корня в зоне корневых волосков. По мере роста корня в почве на нем постоянно образуются новые корневые волоски, а старые отмирают. Новые корневые волоски возникают на некотором расстоянии позади зоны растяжения. Эти волоски представляют собой трубчатые выросты эпидермальных клеток (рис. 13.17), существенно увеличивающие поверхность, способную поглощать воду и минеральные соли. Они вступают в тесный контакт с частицами почвы.

На рис. 13.18, А схематично показаны пути движения воды по корню. В корне существует градиент водного потенциала — от более высокого в клетках, образующих корневые волоски, к более низкому в клетках, примыкающих к ксилеме. Этот градиент поддерживается двумя способами:

1) за счет движения воды вверх по ксилеме, при котором, как мы уже говорили, в ксилеме создается натяжение (отрицательное давление) и тем самым понижается водный потенциал ксилемного сока;

2) за счет того, что осмотический потенциал ксилемного сока более низкий (более отрицательный) по сравнению с осмотическим потенциалом разбавленного почвенного раствора.

Вода движется через корень по тем же путям, что и в листьях, а именно по апопласту, симпласту и через вакуоли.

Рис. 13.18. А. Схема движения воды и ионов в корне (корень изображен в поперечном разрезе). Для наглядности толщина клеточных стенок увеличена. Клетки 1, 2 и 3 упоминаются в тексте. И для воды, и для растворенных в ней веществ главным является апопластный путь; симпластный путь не столь важен и необходим только на уровне эндодермы; передвижение по вакуолярному пути ничтожно мало. Б. Строение и функция корневой эндодермы. Для ее молодых клеток характерны пояски Каспари, а для старых (за исключением пропускных) — отложение в стенке дополнительного суберина. В. Обозначения клеточных стенок: поперечные и радиальные стенки расположены антиклинально, т. е. перпендикулярно поверхности корня, а тангентальная стенка — периклинально, т. е. параллельно поверхности корня.

13.5.1. Симпластный и вакуолярный пути

По мере того как вода поднимается вверх по корневой ксилеме, ее замещает вода из окружающих паренхимных клеток, например из клетки 1 на рис. 13.18, А. В результате водный потенциал этой клетки снижается и в нее устремляется вода из соседней клетки 2 благодаря осмосу или просто по симпласту, как описано в разд. 13.3.2 для мезофилла листа. Тогда в свою очередь снижается и водный потенциал клетки 2, в нее начинает поступать вода из клетки 3 и так далее через весь корень до самого эпидермиса, образующего волоски.

Водный потенциал почвенного раствора выше, чем в клетках эпидермиса и в корневых волосках. Следовательно, вода проникает в корень извне путем осмоса.

13.17. Расположите следующие элементы в порядке убывания водного потенциала (используя значок >): почвенный раствор, ксилемный сок, клетки 1,2 и 3, клетка с корневым волоском.