Выявление передвижения воды и минеральных веществ в...

Для того чтобы опытным путём определить, как происходит передвижение воды и минеральных веществ в растении, сперва вспомним, что передвижение воды с растворёнными минеральными веществами в растении происходит по восходящему току от корней к листьям, а передвижение образовавшихся в процессе фотосинтеза органических веществ от листьев к корням по нисходящему току.

Восходящий ток осуществляется по сосудам и трахеидам проводящей ткани ксилемы (древесины).

Нисходящий ток осуществляется по ситовидным трубкам проводящей ткани флоэмы (луба).

Каким же путём воды и минеральные вещества попадают из корня к другим органам растения?

Проводящие ткани представляют в теле растения непрерывную разветвлённую систему, которая соединяет все органы растения.

Строение ксилемы (древесины)

Проводящие ткани восходящего тока древесины состоят из трахеид, сосудов и древесинной паренхимы.

Трахеиды являются основными водопроводящими элементами. Они представлены сильно вытянутыми одревесневавшими клетками, которые сужены на концах.

Транспорт растворов из одной трахеиды в другую происходит через поры в клеточных стенках, путём фильтрации.

Сосуды представлены полыми длинными трубками, которые состоят из отдельных клеток-члеников, расположенных друг над другом.

Передвижение жидкости, которое идёт от нижележащих отделов в верхние, происходит не через поры, как у трахеид, а между клетками через сквозные отверстия (перфорации).

Паренхимные живые клетки окружают сосуд. В них откладывается запасной крахмал и аккумулируются ионы солей. Также паренхимные клетки участвуют в радиальном транспорте веществ.

Строение флоэмы

Органические вещества, образованные в процессе фотосинтеза (раствор сахарозы, аминокислоты, органические кислоты, фитогормоны, витамины и др.), передвигаются по флоэме. И если по ксилеме движение однонаправленное только вверх, то по флоэме вещества могут передвигаться как вверх, так и вниз.

Флоэма состоит из проводящих элементов ситовидных трубок и ситовидными клетками, а также из механических и паренхимных клеток.

Ситовидные трубки представлены длинными живыми клетками-члениками, которые расположены друг над другом, с заострёнными концами, заполненными цитоплазмой.

У клеток отсутствуют большинство других органелл (ядра, пластиды, митохондрии, аппарат Гольджи и рибосомы), что способствует беспрепятственному току органических веществ.

Клеточные стенки ситовидных клеток тонкие, пронизанные плазмодесменными канальцами, через которые происходит транспорт воды.

Между ситовидными трубками имеются поперечные перегородки — ситовидные пластинки, похожие на сито с порами.

К боковым стенкам ситовидных трубок примыкают клетки-спутницы (сопровождающие клетки).

Клетки-спутницы участвуют в нисходящем токе, участвуя в передаче продуктов фотосинтеза из клеток мякоти листа в ситовидные трубки, из которых затем происходит поступление веществ в места их потребления растением, а также в нефотосинтезирующие части растения.

Клетки-спутницы — это живые клетки с целлюлозной оболочкой и протопластом со всеми органеллами. Особенно много в этих клетках митохондрий.

У некоторых растений диаметр клеток-спутниц может быть больше диаметра ситовидных трубок.

В состав флоэмы входят и механические волокна. Их обычно называют лубяные. Они представлены длинными, толстостенными клетками, часто с одревесневшими стенками, которые придают опору флоэме, пронизывая её.

У некоторых растений лубяные волокна не одревесневшие, их часто используют в текстильной промышленности. Например, волокна льна используют для изготовления льняных тканей.

У большинства растений ксилема и флоэма располагаются рядом, образуя сосудисто-волокнистые пучки (жилки), которые располагаются в центральном осевом цилиндре.

Проводящие пучки бывают открытые и закрытые. Открытые жилки имеют слой камбия между ксилемой и флоэмой. Такие жилки встречаются у двудольных растений. В закрытых жилках слой камбия отсутствует. Такие жилки встречаются у однодольных растений.

Заполним таблицу «Основные элементы проводящих тканей»
Проводящая ткань ксилема (древесина) представлена проводящими тканями (сосудами и трахеидами), механическими тканями (древесинными волокнами) и запасающими (паренхимой).

Проводящие ткань флоэмы (луба) представлены (ситовидными трубками и клетками спутницами), механическими (лубяные волокна) и запасающими (лубяная паренхима).

Силы, участвующие в передвижении воды

Вода и растворенные в ней минеральные соли поступают в растение благодаря гидростатическому давлению и испарению воды листьями.

Передвижение воды и минеральных веществ в растении происходит за сет давлений, которые происходят в корне и листьях.

От корня вверх по стеблю, по сосудам вода с минеральными веществами поднимается за счёт корневого давления. Которое происходит при выделении клетками корня минеральных и органических веществ.

Силу корневого давления можно подтвердить экспериментально.

Например, если взять растение, срезать его побег. На оставленную часть побега надеть стеклянную трубку, полить растение. То через какое-то время можно наблюдать, как вода поднимается вверх по трубке.

Присасывающее листовое давление происходит благодаря транспирации — испарению воды с поверхности листа.

По всему стеблю проходят сосудисто-волокнистые пучки. Они соединяют корневую систему с листьями.

Можно определить, сколько воды испаряет растение. Если срезать ветку с листьями и поставить в бутылку с водой, а на поверхность воды налить растительного масла, которое не даст испаряться воде через горлышко бутылки, то через сутки можно определить количество испарившейся воды листьями срезанной ветки, взвесив бутылку.

Механизм работы корневых двигателей можно изобразить схематично.

Представим, что от корневых волосков до клеток листа проходит длинная трубка. Из её верхнего конца жидкость все время удаляется путём испарения, а соли остаются в клетках вместе с продуктами фотосинтеза. При этом место освобождается, что создаёт притягивающую силу для жидкости, которая расположена ниже, она поднимается наверх, на место испарившейся жидкости.

Экспериментально проверим, как происходит передвижение воды и минеральных веществ в растении к каждому органу растения, и выясним, по каким частям стебля передвигаются в растительном организме минеральные вещества.

Поместим побег липы в сосуд с водой, подкрашенной красными чернилами.

Наблюдаем как вода поднимается по стеблю в листья и цветки.

Через 4 часа сделаем поперечные срезы стебля изучаемого растения.

Изучив продольный и поперечный срезы побега, определяем, что древесина окрасилась в красный цвет.

Это означает, что вода с растворёнными минеральными веществами поднимается по древесине сосудам ксилемы (древесине) стебля.

Красные чернила показывают, как от корня вверх по сосудам ксилемы (древесина) проходят растворённые в воде минеральные вещества.

Передвижение веществ у растений происходит с помощью проводящей системы. Вода с растворёнными минеральными веществами передвигается от корня по сосудам древесины (ксилемы), образуя восходящий ток.

Клетки сосудистых тканей вытянуты и похожи на трубочки.

Проведём опыт, который подтверждает передвижение органических веществ из листьев в другие органы растения, расположенные в лубе.

Сделаем кольцевой надрез на стебле драцены комнатного растения.

С поверхности стебля удалим кольцо коры, так чтобы древесина была видна.

Укрепим стеклянный цилиндр с водой на стебле.

Удалив кольцо коры, мы перерезали лубяные волокна, поэтому органические вещества, оттекающие из листьев, дойдут до кольцевой вырезки и будут там накапливаться.

На поверхности свежего среза возникает наплыв — раневая пробка, которая заживляет рану. Из-за скопления органических веществ в наплыве со временем начнут вырастать придаточные корни.

Этот опыт доказывает передвижение образованных в процессе фотосинтеза веществ по флоэме, которая у большинства растений расположена в коре.