Как вода перемещается по стеблю

§ 19. Передвижение воды и питательных веществ в растении — Пасечник. 6 класс. Учебник

Вопросы в начале параграфа

1. Какие типы проводящей ткани в стебле вы знаете?

К проводящей ткани относятся ситовидные трудки луба стебля, по которым перемещаются растворы органических веществ, а также клетки сосудов древесины.

2. Каковы особенности строения клеток этих тканей?

Ситовидные клетки — это вертикальный ряд вытянутых живых клеток, у которых поперечные стенки пронизаны отверстиями словно у сита. Ядра в этих ситовидных клетках разрушены, а цитоплазма примыкает к оболочке.

Сосуды древесины представляют собой длинные трубки, созданные из ряда слившихся воедино клеток.

3. Что такое корневое давление?

Корневое давление — это процесс, происходящий в проводящих сосудах корней растений. Благодаря корневому давлению вода и растворённые в ней минеральные вещества поднимаются вверх от корны к другим частям растения.

Лабораторные работы

Лабораторная работа: Передвижение воды и минеральных веществ по стеблю

1. Рассмотрите поперечный срез побега липы или какого-либо другого древесного растения, простоявшего 2—4 суток в подкрашенной воде. Установите, какой слой стебля окрасился.

Окрасилась древесина стебля

2. Рассмотрите продольный срез этого побега. Укажите, какой слой стебля окрасился. На основании проведённых наблюдений сделайте вывод.

Окрасилась древесина стебля, а точнее сосуды древесины, по которым перемещаются вода и растворённые в ней минеральные вещества. То есть в данном опыте краситель, растворенный в воде прошел теми же путями, что и минеральные вещества, перемещающиеся по стеблю.

3. Прочитайте в учебнике, в чём особенности клеток, по которым передвигаются вода и минеральные соли.

Сосуды стебля состоят из длинных тонкостенных трубок. Эти трубки формируются из длинного вертикального ряда коротких клеток — члеников сосуда, которые соединяются за счёт растворения перегородок между ними.

4. Зарисуйте срезы.

5. Сделайте выводы об особенностях передвижения воды и минеральных веществ по стеблю.

Вода и минеральные вещества поднимаются от корня вверх к другим частям растения по сосудам, расположенным в древесине стебля растения.

Вопросы в конце параграфа

1. Что такое сосудистые пучки? Какую функцию они выполняют?

Сосудистые пучки, или сосудисто-волокнистые пучки, это группа проходящих рядом сосудов и окруженных прочными волокнами механической ткани.

По сосудисто-волокнистым пучкам вода с растворёнными в ней минеральными солями поднимается от корня вверх к другим частым растения.

2. Какой опыт доказывает, что вода с минеральными веществами передвигается по сосудам древесины?

Опыт, подтверждающий что вода с минеральными веществами передвигается по сосудам древесины проводится следующим образом:

• Возьмём сосуд с водой и подкрасим воду в нём цветными чернилами.
• Поставим в сосуд с подкрашенной водой побег какого-либо растения.
• Посмотрим поперечный срез поставленного в воду побега через 2 — 4 суток.

Результат опыта: древесина ствола побега окрасилась в цвет использованных чернил.

Вывод: Растворы веществ, как и подкрашенная вода поднимаются от корня вверх внутри стебля по сосудам древесины.

3. Почему вода непрерывно поднимается вверх по сосудам стебля?

Вода поднимается вверх по сосудам стебля непрерывно благодаря процессу корневого давления и испарению: корневое давление подталкивает воду от корней вверх, а в процессе испарения в листьях и стеблях освобождается пространство для новых порций воды.

4. На каком опыте можно убедиться, что органические вещества передвигаются по ситовидным трубкам луба?

Опыт, подтверждающий, что органические вещества передвигаются по ситовидным трубкам луба проводится следующим образом:

• На стебле комнатного растения (фикуса, драцены и т.д.) сделать кольцевой надрез.
• Удалить с поверхности стебля кольцо коры и обнажить древесину.
• На стебле укрепить стеклянный цилиндр с водой.

Результат опыта: На стебле среза образовалась раневая пробка, а потом — кольцеобразный наплыв, заживляющий рану. Затем из наплыва начали образовываться придаточные корни.

Вывод: После срезания колька коры со стебля у растения были перерезаны ситовидные трубки луба и органические вещества, идущие от листьев в нижние части растения, стали накапливаться на кромке надреза. Получив увеличенное количество питательных веществ, клетки стебля со срезанной корой начали активно делиться и образовали наплыв, а затем и новые придаточные корни, позволяющие растению восстановить нормальную жизнедеятельность.

5. Где запасаются органические вещества у разных растений?

Запас органических веществ у разных растений может образовываться:

• в клетках плодов и семян;
• в клетках корней, стеблей и их видоизменений (в корнеплодах, клубнях, луковицах и т.д.);
• в сердцевине и древесине стебля (например, у деревьев и кустарников).

Подумайте

Могут ли знания о передвижении питательных веществ в растениях помочь управлять их развитием? Если да, приведите примеры.

Да, знания о передвижении питательных веществ могут помочь управлять их развитием. Например, если обрезать боковые побеги у винограда или томата, то плоды на оставшихся ветках начинают получать большее количество органических веществ. Это позволяет увеличить урожайность растения и ускорить время созревания плодов.

Задания

Для подготовки к изучению прорастания семян возьмите четыре стакана или небольшие стеклянные банки и поместите в них одинаковое количество семян огурцов, фасоли, зерновок овса или пшеницы. В первом стакане семена оставьте сухими. Во второй на дно налейте немного воды и поставьте в тёплое место. Третий стакан до краёв наполните кипячёной водой и накройте его стеклом. В четвёртый стакан налейте немного воды (как во второй), но поставьте его на холод, например в холодильник, или закопайте в снег. Наблюдайте, что произойдёт с семенами в каждом стакане. Во всех ли стаканах и все ли семена проросли? Сделайте вывод, какие условия необходимы для прорастания семян. Свои наблюдения и вывод запишите.

• В первом стакане (семена оставлены сухими) семена не проросли потому, что у семян не было достаточно влаги.
• Во втором стакане (с малым количеством воды в тёплом месте) семена хорошо проросли потому, что у семян было достаточно и воздуха, и влаги, и тепла.
• В третьем стакане (много воды с крышкой) семена не проросли потому, что у них был переизбыток влаги и недостаток воздуха. Семена задохнулись.
• В четвёртом стакане (немного воды и в холодном месте) семена не проросли потому, что им не хватило тепла. Семена могут прорастать только при определённой температуре воздуха, причем для каждого растения существуют свои идеальные условия.

Вывод: Для успешного прорастания семян необходимо обеспечить их достаточным количеством воздуха, влаги и комфортной температурой окружающей среды.

Задания для любознательных

Наблюдайте за образованием наплыва и придаточных корней на одревесневших побегах комнатных растений, повторив опыт, изображённый на рисунке 83. Посадив побег с корнями в почву, наблюдайте за развитием растения из укоренившегося побега.

Словарик

Сосудистые пучки — это группа сосудов растения (проводящая ткань) окруженная прочными волокнами механической ткани.

Источник

Как вода движется по растениям вверх?

Хотя представители флоры могут абсорбировать воду всеми частями тела, основным её источником является почва. Но как она попадает от корня к вершине дерева, высотой с десятиэтажный дом? У растений нет мышц, они не могут качать жидкость по системе кровообращения. Тем не менее, вода движется по растениям вверх через клеточные стенки между протопластом клеток, через плазмодесмы (цитоплазматические мостики), через плазматические мембраны, а также через соединённые между собой проводящие элементы, распространённые по всему растению.

Сначала вода входит в корни, потом перемещается по ксилеме – внутренней проводящей ткани растения. Она поднимается, преодолевая силу тяжести Земли, благодаря двум двигателям: нижнему – корневому давлению и верхнему – испарению воды, и покидает растение в парообразном состоянии главным образом через устьица листьев (транспирация).

Большую часть пути наверх молекулы воды проходят по ксилеме. Например, по проводящим путям секвойи раствор может подниматься на высоту до 100 м. Главная роль в передвижении воды вверх принадлежит притягивающей силе, возникающей в результате испарения. При этом молекулы воды сцепляются водородными связями и движутся по стенкам трахеид и сосудов ксилемы (адгезия).

Части растения, участвующие в подъёме воды

Осмос усиливается аквапоринами

Вода в корневую систему поступает в зоне всасывания, через корневые волоски. Механизмы проникновения её в клетки подчиняются общим законом транспорта воды через плазмалемму. Если одиночную клетку поместить в воду, то концентрация ионов внутри ячейки будет больше, чем снаружи неё. И вода станет двигаться в клетку путём осмоса.

Однако скорость осмоса через мембрану ограничена. Долгое время учёные не могли понять, как вода может двигаться быстрее, чем предусматривает скорость осмоса. Теперь мы знаем, что осмос усиливается мембранными водными каналами, которые формируют интегральные мембранные протеины, называемые аквапоринами. Эти каналы есть в клетках животных и растений. Они проходят через мембраны вакуолей и клеточные мембраны и обеспечивают объёмный поток жидкостей.

Мембранные водные каналы ускоряют движение воды по ксилеме, обеспечивают постоянство водного баланса клетки, но они не способны изменить направление потока.

Вода движется по растениям вверх благодаря разности собственного потенциала

Направленное движение воды через плазмалемму обеспечивает разность потенциалов воды в корне и на поверхности устьиц. Потенциал воды – это вид свободной энергии. Именно градиент водного потенциала является решающей силой в определении направления движения жидкости. Жидкость движется от места большей концентрации к тому месту, где она меньше. Потенциал воды измеряется в единицах, называемых мегапаскалями (МПа).

Корневое питание растения

Как образуется водный потенциал?

Клеточные стенки сдерживают внутреннее давление клетки, когда вода наполняет её. Если клетку поместить в гипертонический раствор (с очень высокой концентрацией сахарозы), вода будет выходить из клетки, а клеточное давление упадёт. Клеточная мембрана отходит от клеточной стенки по мере уменьшения объёма клетки. Когда давление падает до 0, большинство растений вянут.

Тургор и плазмолиз в клетке растений

Изменение размера тургора можно предсказать путём вычисления потенциала воды в клетке и окружающем растворе. Водный потенциал имеет две составляющие:

• физические силы, такие как гравитация и давление на клеточную стенку;
• концентрация растворённого вещества внутри клетки и снаружи.

Вода всегда движется в направлении более низкого потенциала воды. Например, водопад движется вниз, потому что гравитация является для него основным фактором, а потенциал в нижней части водопада ниже, чем в верхней.

На уровне клетки вклад гравитации в потенциал воды настолько мал, что обычно не входит в расчёты, если не рассматривать очень высокое дерево. Тургорное давление (давление на клеточные стенки) называется потенциалом давления. Как только увеличивается тургор, увеличивается и потенциал давления.

Концентрация растворённых веществ также определяет потенциал воды и называется потенциалом растворённого вещества. В чистой воде он нулевой. Когда в ней растворяют вещества, молекулы воды образуют с ними водородные связи. Становится меньше свободных молекул воды, что уменьшает водный потенциал. Раствор с большей концентрацией веществ имеет меньший потенциал.

Общий водный потенциал растительной клетки – это сумма потенциала её давления и потенциала растворённого вещества. Когда общий потенциал энергии воды внутри и снаружи клетки одинаковый, то вода не движется.

Вам будет интересно

Строение растений очень разнообразно и отличаются даже в пределах одного вида. Древнейшие представители флоры, многие…

Хлопковые, льняные, синтетические — это ткани, из которых люди шьют себе одежду. Она нужна им…

Из всех известных нам веществ только вода может находиться в жидком состоянии при относительно низкой…

Листья – основные фотосинтезирующие органы растений. На развитом побеге они инициируются как листовые примордии в…

Стебель – это осевой вегетативный орган высших растений, часть побега, которая состоит из междоузлий и…

Источник