GOSPODARKA WODNA ROŚLIN

Tkanka przewodząca wodę i sole mineralne u roślin to drewno.

Drewno (ksylem) – tkanka martwa; odpowiedzialna za przewodzenie wody z solami mineralnymi; przewodzi zawsze w górę; komórki są zdrewniałe, czyli silnie inkrustowane drzewnikiem; jest również tkanką wzmacniającą. Elementy drewna:

·         cewki –elementy ewolucyjnie starsze; występują u paprotników i nagonasienny; stykają się ze sobą klinowato; w ścianach komórkowych tworzą się jamki dzięki którym przekazywana jest woda; u okrytonasiennych pełnią to rolę naczynia.

·         naczynia – tworzą się przez całkowity zanik ścian poprzecznych u komórek ułożonych w pionowe szeregi – tworzą się duże rurki; początkowo są żywe, a następnie są silnie zdrewniałe; występują u okrytonasiennych:

         pierścieniowate (obrączkowe)

                  spiralne (drabinkowate)

                  siatkowate

    jamkowate (najsilniej zdrewniałe )

·         miękisz drzewny – jako jedyny jest żywy w drewnie, ale cała tkankę traktujemy jako martwą; pełni funkcje magazynujące.

Rośliny wodne pobierają wodę z otoczenia całą powierzchnią. Pobierają wodę liśćmi, korzeniami, łodygą. Zanikają u nich na korzeniach włośniki.

U roślin lądowych powierzchnie chłonna stanowi korzeń i pobierają wodę z gleby.

Hydroponika – hodowla roślin na pożywkach wodnych (hydroponicznych). Pożywka wodna musi mieć odpowiedni skład i wymaga ciągłego uzupełniania.

Korzeń mocuje roślinę do gleby; pobiera wodę z solami mineralnymi, magazynuje.

Korzeń pobiera wodę z roztworu glebowego. Musi on mieć stężenie niższe niż w korzeniach.

Rodzaje suszy:

·         susza glebowa – brak wody w podłożu

·         susza fizjologiczna – woda w podłożu występuje, ale korzeń rośliny nie może jej pobrać. Przyczyny: zbyt wysokie stężenie roztworu glebowego, zmiana stanu skupienia wody, związki toksyczne w podłożu uszkadzające włośniki korzeniowe.

Woda w glebie w litosferze występuje w różnych postaciach:

·         woda kapilarna – rodzaj wody z której rośliny korzystają najłatwiej; zalega wąskie kanaliki (kapilary) pomiędzy gruzełkami gleby, bo prawdziwa struktura gleby jest gruzełkowata. Średnica kapilar jest mała i korzeń pobierając wodę pokonuje nie wielkie siły.

·         woda higroskopowa – pochłonięta jest przez glebę w postaci pary wodnej i tak mocno związana jest z gruzełkami gleby, że korzeń rośliny nie może jej pobrać.

·         woda błonkowata – woda jest ciepła i mocno związana z gruzełkami gleby.

·         woda grawitacyjna – woda opadowa, która wsiąka wgłąb gleby i może się w niej gromadzić:

- płytko (woda podskórna) – woda nieczysta pod względem biologicznym i chemicznym, nie powinna być używana przez człowieka.

- głęboko (woda głębinowa) – zalegająca bardzo nisko, przenikając przez warstwy skorupy ziemskiej oczyszcza się pod względem biologicznym i chemicznym. Pobierana przez rośliny o długich korzeniach np. sosnę.

Woda pobierana jest biernie w drodze osmozy. Jony pobierana są na drodze transportu aktywnego, często jest to transport wymienny. Polega na tym, że w miejsce jonu w korzeniu wprowadzany jest jon z roztworu, a włośnik pozbywa się drugiego jonu np. pobieranie kationu sodowego może być związane z usuwaniem kationu wodorowego do gleby.

BUDOWA KORZENIA

    

Włośniki korzeniowe chłoną wodę i musi ona dostać się do walca osiowego, gdzie mieszczą się wiązki przewodzące. Zachodzi transport poziomy wody, a w walcu będzie transportowana do góry. Droga do walca jest apoplastyczna i symplastyczna:

·         droga apoplastyczna – po przestrzeniach międzykomórkowych i poprzez błony i ściany komórkowe.

·         Droga symplastyczna – poprzez protoplasty żywych komórek.

Gdy woda dotrze do walca osiowego ma do pokonania śródskórnie (endodermę).

Śródskórnia – utworzona z komórek martwych których ściany są zdrewniałe lub zkorkowaciałe, gdzie niegdzie są żywe komórki tzw. przepustowe. Wobec tego kiedy woda płynie wzdłuż korzenia śródskórnia reguluje napływ wody do walca osiowego.

Kiedy woda płynie w poprzek korzenia pokonuje śródskórnię – reguluje napływ wody, w walcu osiowym są wiązki przewodzące: drewno – tkanka naczyniowa (ksylem), martwa, zbudowana z cewek i naczyń – odpowiada za przewodzenie; miękiszu drzewnego – magazyn; włókien drzewnych – wzmacnianie. Cewki występują u paprotników i nagonasiennych, naczynia u okrytonasiennych – zanik błon i ścian poprzecznych pomiędzy komórkami.

Zdrewnienia występują tylko w miejscach, gdzie były ściany. Zdrewnienia mogą być pierścieniowate, obrączkowe, spiralne, drabinkowate i jamkowate – najsilniej zdrewniałe.    

Transportem wody rządzą dwa mechanizmy:

    1.       Aktywny – związany z funkcjonowaniem korzenia, z parciem korzeniowym przy udziale energii z ATP. Do komórek tkanki naczyniowej w sposób aktywny transportowane są substancje czynne – związki organiczne. Ten transport powoduje, że rośnie stężenie jonów  tkance naczyniowej. W miarę wzrostu stężenia w tkance naczyniowej maleje potencjał wodny, a siła ssąca rośnie. Jeśli rośnie siła ssąca to z komórek otaczających naczynia wnika do nich woda, która w miarę jak wpływa będzie popychana ku górze. Działa on wtedy, gdy rośliny pozbawione są liści np. wczesną wiosną.

Transportowi wody towarzyszą zjawiska ułatwiające:

·         Siły Kohezji – siły którymi powiązane są w naczyniach cząsteczki wody, ułatwia to transport, bo woda tworzy jednolity nieprzerywalny słup.

·         Kapilarność naczyń – naczynia to rureczki o bardzo małej średnicy o rozmiarach mikroskopijnych. Im średnica naczyń jest mniejsza tym ciecz w nim płynie szybciej i łatwiej.

    2.       Pasywny – (siła ssąca liści) – liście w stosunku do tkanki naczyniowej wykazują siłę ssącą, bo to liście tracą wodę. Od wiązek przewodzących wodę odbierają liście. Liście tracą wodę w procesie transpiracji:

·         Transpiracja szparkowa – zamykanie szparek, gdy poziom wody jest niski – niski turgor – szparka zamknięta.

Szparki – wtór skórki kształtu fasolowatego (u jednoliściennych kształtu hantli) otaczają je komórki przy szparkowe. Komórki aparatów szparkowych są wyposażone w chloroplasty, przy szparce ściany są grubsze i sztywne – nierównomierna grubość ścian. Kiedy zwiększają turgor szparka się otwiera dzięki oddziaływaniu wody na cienkie ściany. Szparki w dolnej stronie liścia służą też do wymiany gazowej.            

·         Transpiracja kutykularna – całą powierzchnią liścia; ograniczają ją martwe włoski kutnerowate. Grubą kutikulę no powierzchni tworzy warstwa wosku i kutyny.

·         Transpiracja przetchlinkowa – zachodzi przez przetchlinki – mechaniczne pęknięcia warstw korka wypełnione luźnym miękiszem – nie można jej regulować.

Są inne sposoby tracenia wody:

·         Gutacja – zachodzi przez szparki wodne = hydatody przez które może wyciekać woda, zjawisko to ma miejsce tylko wtedy, gdy bilans wodny rośliny jest dodatni.

·         Płacz rośliny – wyciekanie wody z mechaniczne uszkodzonych wiązek przewodzących.

Rośliny ze względu na gospodarkę wodną dzielimy na:

·         Hydrostabilne – odporne na niedostatek wody: kaktusy i inne sukulenty, wilczomlecze, drzewa krzewy, niektóre trawy.

·         Hydrolabilne – niedobór wody w podłożu demonstrują przez więdnięcie np. ziemniak, burak

TKANKA PRZEWODZĄCA – ŁYKO

Tkanka sitowa należy do tkanek przewodzących. Jest to tkanka niejednorodna zbudowana z kilku typów komórek.

Komórki sitowe – u roślin ewolucyjnie starszych, dłuższe od rurek, kształtu wrzecionowatego, które mają liczne pola sitowe na całej powierzchni; występują u paprotników i nagonasiennych.

Rurki sitowe – występują u okrytonasiennych, są krótsze pola sitowe występują tylko na błonach poprzecznych łączących rurki. Zanika jądro w komórkach sitowych i tonoplast – błona na wakuoli i dzięki temu wakuola się rozlewa, nie zajmuje centralnej części komórki.

Obok rurek sitowych są komórki przyrurkowe (1 – 4 w zależności od ilości podziału ), kierują metabolizmem rurek sitowych.

Miękisz łykowy to magazyn.

Włókna łykowe – pełnią rolę wzmacniającą, jedyne martwe, ogólnie tkankę traktujemy jako żywą

Łyko przewodzi  obie strony w górę i w dół.

W rurkach sitowych płynie najwięcej sacharozy, w niewielkiej ilości glukoza, aminokwasy.

W liściach jest odwrotny układ łyko – drewno  wiązkach.

Wiązka jest otwarta, gry łyko od drewna oddziela kambium – dwuliścienne i nagonasienne.

Transport we floemie odbywa się w sposób bierny, energia z ATP konieczna jest tylko do:

·         Załadunku floemu – z komórek miękiszu asymilacyjnego sacharoza przenika do komórek przy rurkowych. Do tego transportu potrzebne jest ATP. Następnie poprzez plazmodesmy sacharoza wnika do rurek sitowych. Rośnie stężenie sacharozy w komórkach rurek sitowych, maleje potencjał wodny, rośnie siła ssąca. Woda wnika do drobnych naczyń do rurek sitowych i wzrost ilości wody w rurkach sitowych powoduje przemieszczenie tych składników do części, która ich potrzebuje. Kiedy substancje potrzebują do wymaganej części konieczny jest rozładunek.

·         Rozładunek floemu – kosztem ATP sacharoza wychodziło komórek miękiszowych korzenia, stężenie w rurkach sitowych maleje, rośnie potencjał wodny , woda przepływa z rurek sitowych do drobnych naczyń tkanki naczyniowej. Na koniec sacharoza kondensowana jest do skrobi, bo skoro cukier ma stać się substancją zapasową to musi nastąpić jego przekształcenie w formę nierozpuszczalną w wodzie. Substancje osmotycznie czynne (rozpuszczalne w wodzie) nie mogą stać się materiałem zapasowym, bo wpływały by ciągle na stężenie komórkowe komórek w których byłyby gromadzone (powodowałoby to ciągły napływ wody).