A víz jelentősége a növények életében. „a víz jelentősége a növények életében A víz jelentősége a növények életében

Tantárgy: „A VÍZ FONTOSSÁGA A NÖVÉNYEK ÉLETÉBEN”

Célok és célkitűzések: fogalmakat alkotni az ökológiai növénycsoportokról; bemutatni a víz fontosságát a növények életében; feltárja a növények vízanyagcseréjének folyamatának lényegét; fejlessze a tanulók ismereteit a növények életfolyamatairól; a kognitív és kreatív tevékenységek iránti érdeklődés, a tudásvágy, a téma iránti érdeklődés és a természet iránti tisztelet kialakítása.

Felszerelés: tankönyv, táblázatok: NH-1 „Műtrágyák osztályozása”, NB-11 „Természetes közösség”, „A levél belső szerkezete”, előadás a tanórához.

Az órák alatt:

1. Idő szervezése (a tanulóknak megvannak a tanórához szükséges kellékek, köszöntés).

2. Felmérés d/z (29.§ szerint szóban).

1. Motiváció.

• Mi a víz szerepe a növények életében?
• Gondoljon arra, hogy a különböző típusú növények ugyanannyi vizet használnak-e?
• A felhasznált víz mennyisége függ a növény növekedési helyétől?

4. Új téma tanulmányozása. Tanári történet.

Hallgassa meg, miről beszéltek a növények Vsevolod Garshin „Attalea princeps” című történetében:

„- Kérem, mondja meg, hamarosan meglocsoljuk? - kérdezte a szágópálma, amely nagyon szerette a nedvességet. - Azt hiszem, ma ki fogok száradni.

– Meglepnek a szavaid, szomszéd – mondta a pocakos kaktusz. - Nem elég neked az a rengeteg víz, amit minden nap rád öntenek? Nézz rám: nagyon kevés nedvességet adnak, de még mindig friss és lédús vagyok.

– Nem szoktunk túl takarékoskodni – válaszolta a szágópálma. - Nem tudunk olyan száraz és gagyi talajon nőni, mint egyes kaktuszok. Nem szoktunk valahogy élni.

Miután ezt kimondta, a szágópálma megsértődött és elhallgatott.

Az író helyesen megjegyezte, hogy a különböző növényeknek vízre van szükségük - egyeseknél ez 80-90-szer nagyobb lehet, mint másoknak. És ha a növények valóban megbeszélhetnék problémáikat, az egyik legfontosabb számukra a víz kérdése lenne. Bármely növény legalább fele, sőt néha 98%-a víz. Egy napraforgó egyetlen nyári nap alatt 1-2 liter vizet „iszik meg”, egy évszázados tölgyfa pedig több mint 600 litert.

Az ember elsősorban azért párologtatja el az izzadságot, hogy lehűljön. A növénynek hűtésre is szüksége van. De az elpárolgott nedvesség jelentős részét más célra fordítják. A növény csak megnedvesített felületen képes felvenni a szén-dioxidot a levegőből a növekedéshez. Önkéntelenül állandóan el kell párologtatnia a vizet. Emiatt nőnek olyan lassan a növények a száraz helyeken, ahol kevés a víz.

Mellesleg, az ilyen növények megtanulták, hogy különböző módon korlátozzák víz étrendjüket. Egyesek az evolúció során lédús, húsos szárra vagy nedvességgel teli levelekre (kaktusz, aloe) jutottak, és nagyon takarékosan párologtatják el. Ezeket pozsgás növényeknek hívják. Pontos ellentéte a szklerofiták, kemény, száraz növények (például tevetövis). Félig szárított formában tűrik a szárazságot.

A víz a növények életét meghatározó alapvető tényező. K. A. Timirjazev a növényi szervezetbe belépő vizet szervezett (a test által megkötött) és hulladékra (a levélfelület által elpárologtatott) osztotta. A növény által felvett 1000 g vízből körülbelül 990 g elpárolog, 10 g pedig visszamarad a növényben. A növények testének 50-98%-a víz. Minden élettani folyamat a víz részvételével megy végbe, ezért ez az egyik legjelentősebb környezeti tényező, amely befolyásolja a növényi szervezet növekedését, fejlődését, valamint a növények földi eloszlását.

A növények a talajból és a levegőből nyerik a vizet. De a víz mennyisége a különböző területeken nem azonos (mocsarak és sivatagok). Ebben a tekintetben a növényekben különféle alkalmazkodások figyelhetők meg.

A szárazföldi növények a legtöbb esetben a talajból nyerik a vizet. Ezt elősegíti a jól fejlett gyökérrendszer. A talajba mélyedve a víztartó rétegbe a gyökerek jelentős hosszúságot érhetnek el. A homokos sivatagokban nagy jelentőséggel bír a harmat formájában lehulló víz, a felszíni homokrétegben pedig megfigyelhető, hogy a növények finom gyökereket fejlesztenek.

Egyes növények nagyon száraz helyeken alkalmazkodtak ahhoz, hogy megtartsák a nedvességet a testükben a zamatos száron (kaktusz, néhány eufória) vagy levelei (aloe, agave, sedum, juveniles stb.). Ezeknek a növényeknek a megjelenése nagyon egyedi.

A légköri csapadék pozitív és negatív szerepet is játszhat. A hótakaró megvédi a telelő növényeket a fagytól. A magas hegyvidéki régiókban és a Távol-Északon, ahol az év nagy részében hó esik, a növények alkalmazkodtak a rövid növekedési időszakhoz.

A hó és a jégeső mechanikai hatást gyakorol a növényekre, néha jelentős károkat okozva a növényekben.

A tenyészidőszakban a csapadék eloszlása ​​nagy jelentőséggel bír a növények számára. A száraz nyárral és nedves tavaszokkal rendelkező területeken olyan növények fejlődtek ki, amelyek a száraz időszak kezdete előtt befejezik fejlődési ciklusukat. A száraz évszakban a föld alá rejtőznek hagymák vagy rizómák formájában (efemera), vagy magként tárolják őket (ephemera).

A májusi és júniusi esőzések nagy jelentőséggel bírnak a gabonafélék jó betakarításában.

A vízellátás feltételei befolyásolják a növények megjelenését és belső szerkezetét. A megjelenés alapján nem nehéz meghatározni, hogy a növény milyen nedvességviszonyok között nőtt.

A nedvességgel kapcsolatban a növényeknek három fő ökológiai csoportja van: higrofiták, mezofiták és xerofiták.

A higrofiták bőségesen nedves élőhelyeken, magas légköri páratartalmú növények. Ezeknek a növényeknek vékony kutikulája, magasan fejlett belső üregei vannak a levelekben és a szárban, vékony levéllemezek, és a leveleken speciális mirigyek - hidatódok (vízsztómák) vannak, amelyeken keresztül víz szabadul fel. Ezek a növények: impatiens, mocsári mederszalma, circe.

A mezofiták átlagos nedvességtartalmú élőhelyeken található növények. Ezek a réti és erdei növények többsége.

A xerofiták nem elegendő nedvességtartalmú élőhelyeken található növények. Ezek a növények különféle adaptációkkal rendelkeznek, amelyek növelik a szárazságállóságukat. Képesek élesen csökkenteni a párologtatást a száraz időszakban, olyan eszközökkel rendelkeznek, amelyek fokozzák a víz kivonását, amikor vízhiány van a talajban, valamint olyan eszközökkel, amelyek lehetővé teszik a vízkészletek létrehozását a vízellátás hosszú megszakítása esetén. A transzpiráció csökkentését különböző módokon érik el: a levelek felületének csökkentése, kutikula- vagy viaszos bevonatréteg kialakítása, a levelek sűrű serdülése, a sztómák elmélyítése a mezofill, szorosan összekapcsolva a levél parenchyma szövetének sejtjeit. A talajból történő vízkivonás a gyökérrendszer erőteljes fejlődésével jár együtt (a teve tövisben a gyökér eléri a 18-20 m mélységet) és vízszintesen a felszínre. A vízkészletet a levél (aloe, sedum, agave) vagy szár (kaktuszok) víztároló szövete tartalmazza. A növények nedvességhiányhoz való alkalmazkodásának különböző módszerei szerint a szklerofiták és a pozsgás növények megkülönböztethetők. A szklerofitáknak kemény levelei és szárai vannak, és gyakran az egész növény erősen serdülő, vagy vastag kutikularéteg borítja. A pozsgás növények zamatos, húsos növények.

A xerofiták egy másik csoportja széles körben elterjedt bolygónk száraz vidékein. Ezek efemerák és efemeroidok.

Egy növény nem csak olyan esetekben tapasztalhat nedvességhiányt, amikor kevés a nedvesség a talajban. A talaj erős savassága és a könnyen oldódó sók magas koncentrációja a talajban korlátozhatja a gyökerek felszívóképességét, ha elegendő a víztartalom. A talajnak ezt az állapotát, ellentétben a fizikai szárazsággal, fiziológiai szárazságnak nevezzük.

Különleges ökológiai csoportot alkotnak a vízi növények - hidrofiták. Ezek között megkülönböztetik azokat a növényeket, amelyek nem teljesen (félig vagy egyharmadig) merülnek vízbe - nád, nád, nyílhegy, néhány sás stb. a víz vagy a leveleik a víz felszínén vannak ) - tavifű, tavirózsa, tojáskapszula, cabomba. E növénycsoport között feltűnő példákat találhatunk a vízi életmód megjelenésükre gyakorolt ​​hatására. Így a nyílhegyben és a kabombában a vízbe merített levelek élesen különböznek a víz felett lebegő levelektől (1. ábra). A vízbe merített növények jellegzetes sajátosságokkal rendelkeznek: nagyon vékony levéllemezek, amelyek mindössze 2-3 sejtrétegből állnak, néha erősen feldarabolva; a szár lágyszárú, légterelő üregekkel, a vezetőedények központi helyet foglalnak el a szárban; Nincsenek mechanikus szövetek. Ez lehetővé teszi, hogy a növény szabadon meghajoljon a vízoszlopban. A sejtek ozmotikus nyomása alacsony. A mocsaras talajon vagy folyópartok mentén élő növények eltérő módon alkalmazkodnak az életkörülményekhez: a levelek nagyok, érzékenyek, de vastagabbak, és a levél mindkét oldalán sztómák találhatók; a gyökérrendszer sekélyen behatol a talajba; szárak nagy légüregekkel, vezető erekkel és gyengén fejlett mechanikai szövetekkel.

5. Testmozgás.

6. Konszolidáció. Tekintse meg és beszélje meg az óra prezentációját. Az anyag önálló olvasása30. §, kérdésekre adott válaszok

7 .Az óra összegzése, reflexió, a tanulók tudásának felmérése.

8 .Házi feladat: §30, ismételje meg a 25–29.

A víz nagyon fontos környezeti tényező a növények életében, mivel minden élettani folyamat ennek részvételével megy végbe.

A víz szerepe a növények életében az alábbiak:

• A víz fontos oldószer szerepet játszik, mivel az ásványi anyagok bejutnak a növénybe, és oldat formájában mozognak rajta.
• A víz részt vesz a szerves anyagok szintézisének folyamatában.
• A növénybe jutó víz mennyisége meghatározza a növény megjelenését és életállapotát;
• A víz befolyásolja a növények eloszlását a Földön.
• Sok növény számára a víz az élőhely.

A víz különböző formákban hat kívülről a növényekre: eső, köd, mesterséges öntözés, talajvíz. A növények a talajból és a légkörből nyerik a vizet. De a légköri nedvesség a legtöbb esetben közvetett szerepet játszik, csökkentve a víz elpárolgását a talajból. Csak néhány növény képes felvenni a vizet a légkörből: mohák, zuzmók, epifiták, a trópusokon fatörzseken nő. A sivatagokban a harmat nagy jelentőséggel bír a növények életében, mivel nyáron a fő vízforrás.

Az eső a talajba jutó víz fő forrása, a talajnedvesség pedig kiemelkedően fontos a növények életében. Mivel a páratartalom a földfelszín különböző részein nem azonos, ez különböző ökológiai növénycsoportok kialakulásához vezet, amelyek alkalmazkodnak egyik vagy másik vízrendszerhez.

A szárazföldi növények két lényeges pontban különböznek a szárazföldi állatoktól. Először is, a növények föld feletti részei ugyanolyan vízveszteséget szenvednek el, mint az állatok, de föld alatti részeik (gyökereik) közvetlenül érintkeznek a környezettel, ahonnan többé-kevésbé könnyedén (a talaj víztartalmától függően) azonnal vizet kaphatnak. Másodszor, a növények számára a víz egyszerre feltétel és erőforrás, mivel a növények táplálkozása a víz és a szén-dioxid közötti reakción alapul a fotoszintézis során.

A szárazföldi növények speciális szervekkel - gyökerekkel vagy rizoidokkal (mohákkal) - szívják fel a vizet a talajból. Amikor a talaj vízkészlete a gyökerek közvetlen közelében kimerül, a gyökerek növekedéssel növelik az aktív felületet, így a növény gyökérrendszere folyamatosan mozgásban van.

A magasabb növényeknek további módjai vannak a vízszerzésnek. A mohák, akárcsak a zuzmók, teljes felületükön képesek felszívni a vizet. A magvak felszívják a vizet a talajból. Sok epifita (más növények felszínén élő növény) vizet szív fel a vízgőzzel telített levegőből (levelek, léggyökerek). A növénybe jutó víz az életfolyamatokra fordítódik.

A növények víztényezővel kapcsolatos fő adaptációi közé tartoznak a következők:

• csökkent vízveszteség (vastag viaszos kutikula, szőrös levelek, tüskévé vagy tűvé változott levelek, víz alá süllyedt sztóma, levelek hullása);
• fokozott vízfelvétel (hosszú gyökerek, kiterjedt gyökérrendszer);
• víztárolás;
• kedvezőtlen időszakot él át (magvak, hagymák vagy gumók formájában).

A talajban a víz különböző halmazállapotú: folyékony, gázhalmazállapotú (vízgőz), szilárd (jég), kémiai és fizikai-kémiai kapcsolatban más anyagokkal és szilárd ásványi, szerves és szerves-ásványi részecskékkel. A talajkörnyezetben lévő vízkapcsolatok fizikai állapotától és jellegétől függően a talajvíz kategóriáit, formáit és típusait különböztetjük meg. A talajban a következő vízkategóriákat különböztetjük meg:

• kémiailag kötött víz, amely más anyagok része (például gipsz), és nem áll rendelkezésre a növények számára;
• kemény víz (jég) - ebben az állapotban alacsony (negatív) hőmérsékleten van, és a növények számára hozzáférhetetlen, de olvadás után elérhetővé válik;
• a talajlevegőben lévő vízgőz és a kondenzáció után elérhetővé válik a növények számára;
• erősen kötött víz, amelyet a talajrészecskék felületén adszorpciós erők tartalmaznak két-három átmérőjű vízmolekula vastagságú film formájában, gáz halmazállapotú (vízgőz) és a növények számára hozzáférhetetlen;
• lazán kötött víz, amely legfeljebb 10 átmérőjű vízmolekula vastagságú talajszemcséket körülvevő nedvességréteg, szorpciós erők hatására a talajrészecskék között mozog, és a növények számára nehezen hozzáférhető;
• szabad víz, amelyet molekuláris erők nem kötnek a talajrészecskékhez, ezért szabadon vagy meniszkusz-erők hatására mozog a talaj pórusaiban, és a növények rendelkezésére áll.

A víz a növények tömegének 95%-át teszi ki, minden életfolyamat ebben vagy felhasználásával zajlik. Ezért vizet a szervezet életének szükséges feltétele.

1. Vízhiány esetén a növény anyagcseréje megszakad.
2. A víz biztosítja a tápanyagok és ásványi anyagok áramlását a növény vezetőrendszerén keresztül.
3. A magok csírázása a víz rendelkezésre állásától függ.
4. A sejteket és a sejtközi tereket kitöltő vizes oldatok rugalmasságot biztosítanak a növénynek, így a növény megtartja formáját.
5. Aktívan részt vesz a fotoszintézis, a légzés, a hidrolízis biokémiai reakcióiban.
6. A nagy felületi feszültség (kohézió) biztosítja a víz mozgását az edényeken keresztül folyamatos vízszálak formájában nagy magasságokba.
7. A víz a hidraulikus váz szerepét tölti be, mivel biztosítja a szervek alakjának megőrzését és térbeli orientációját (a növények elsorvadása).
8. A víz biztosítja a növényi szervek összekapcsolását egyetlen rendszerré.

A növényben lévő víz a következőkből áll frakciók, amelyek mobilitásukban különböznek a különféle vegyületekkel való kapcsolatuk miatt. A víz 85-90%-a a mozgékonyabb frakcióra esik. Ez a frakció magában foglalja tartalék víz, vakuolák és egyéb sejtrekeszek kitöltése. Ozmotikusan kapcsolódik a benne oldott cukrokhoz, szerves savakhoz, ásványi sókhoz és egyéb anyagokhoz. Ozmotikusan kötött víz víznek nevezik, amely perifériás hidratációs héjrétegeket képez az ionok és molekulák körül.

A mobil frakció is tartalmazza intersticiális víz, amely szállító funkciót lát el és a növény sejtfalaiban, sejtközi tereiben, ereiben helyezkedik el.

Az ülővíz frakciója a sejtben lévő összes víz 10-15%-át teszi ki. Ez alkotmányos víz, kémiailag kötött és szervetlen vegyületek egy része, valamint a hidratáló víz, amely héjakat képez az anyagok molekulái körül.

A micellákat hidratáló vizet ún kolloidkötésű. A micella körül több rétegben vízmolekulák helyezkednek el. A micella felszínéhez legközelebb eső vízréteg nagyon szorosan kötődik. Ezt a réteget egyre kevésbé szorosan kötött rétegek követik, amelyek molekulái szabad víz molekuláival tudnak kicserélődni. A kolloidhoz kötött víz szükséges a sejt normális működéséhez, kedvezőtlen körülményeknek kitett stabilitásához. A kolloid micellák nem csak úgy hidratálhatók, ha vízmolekulákat kötnek a felszínen elhelyezkedő hidrofil csoportokhoz - ez az ún. micellás hidratálás, hanem a micella belsejébe vízmolekulák bejuttatásával és az itt jelenlévő aktív hidrofil gyökök összekapcsolásával is. Ezt a hidratálást hívják permutoid.

Vízhiány a növényi szövetekben akkor fordul elő, ha a talajból való bejutást megelőzően túllépi a transzspirációhoz szükséges felhasználását. Ez gyakran megfigyelhető forró napsütéses időben a nap közepe felé. Ugyanakkor a levelek víztartalma a reggelihez képest 25-28%-kal csökken, a növények elveszítik turgorát és elszáradnak. Emiatt a levelek vízpotenciálja is csökken, ami aktiválja a víz áramlását a talajból a növénybe.

A hervadásnak két típusa van: ideiglenes és mély. A növények átmeneti hervadásának oka általában légköri szárazság amikor a talajban rendelkezésre álló víz jelenlétében nincs ideje bejutni a növénybe és kompenzálni a fogyasztását. Ideiglenes hervadással a levél turgora az esti és éjszakai órákban helyreáll. Az ideiglenes hervadás csökkenti a növények termelékenységét, mivel a turgor elvesztésével a sztómák bezáródnak, és a fotoszintézis élesen lelassul. Amint azt A. G. Lorch megjegyezte, megfigyelhető, hogy a növények „leállásban” vannak a felhalmozó termésben.

Mély hervadás A növény elhalása akkor következik be, amikor a talajban gyakorlatilag nincs víz a gyökerek számára. Részleges és hosszan tartó szárazság esetén a növényi szervezet általános kiszáradása és akár halála is bekövetkezik. A tartós vízhiány jellegzetes jele, hogy reggelente a szövetekben megmarad. Ideiglenes, sőt mély hervadásnak tekinthető az egyik módja annak, hogy megvédjük a növényt a halálos kiszáradástól, lehetővé téve egy ideig a növény életképességének fenntartásához szükséges víz megtartását. A hervadás a növények különböző vízveszteségével fordulhat elő: árnyékkedvelő növényeknél - 3-5%, ellenállóbbaknál - 20, sőt 30% vízhiány mellett.

A vízhiány és a hervadás befolyásolja a a növény élettani aktivitása a kiszáradás időtartamától és a növény típusától függően. A vízhiány aszályos időszakokban sokrétű következményekkel jár. A sejtekben csökken a szabad víz tartalma, nő a vakuoláris nedv koncentrációja és csökken a pH, ami befolyásolja a citoplazmatikus fehérjék hidratációját és az enzimaktivitást. Változik a citoplazma diszperziós foka és adszorbeáló képessége, viszkozitása. A membránok áteresztőképessége és az ionok felszabadulása a sejtekből, beleértve a leveleket és a gyökereket (exoozmózis), meredeken növekszik; ezek a sejtek elvesztik tápanyagfelvételi képességüket.

Hosszan tartó hervadás esetén a szintézisfolyamatokat katalizáló enzimek aktivitása csökken, a hidrolitikus folyamatokat katalizáló enzimek aktivitása fokozódik, különös tekintettel a fehérjék aminosavakká történő lebontására (proteolízisére), majd ammóniára, poliszacharidokra (keményítő cukrokká stb.). ), valamint más biopolimerek. Sok képződött, felhalmozódó termék mérgezi a növény testét. A fehérjeszintézis berendezése megszakad. A növekvő vízhiány és az elhúzódó szárazság következtében a nukleinsav-anyagcsere felborul, a szintézis leáll, és fokozódik a DNS-bomlás. A levelekben a szintézis csökken, és minden típusú RNS bomlása fokozódik; a poliszómák riboszómákra és alegységekre bomlanak. A mitózis megszűnése és a fokozott fehérjelebontás progresszív kiszáradással a növény pusztulásához vezet.

Természetesen a dehidratációs körülmények között egy bizonyos stádiumig bekövetkező változások is védő szerepet játszanak, ami a sejtnedv koncentrációjának növekedéséhez, az ozmotikus potenciál csökkenéséhez vezet, és ennek következtében a sejt vízmegtartó képességének növekedéséhez. növény. Nedvesség hiányában a teljes fotoszintézis csökken, ami főként a levelek CO2 hiányának a következménye; a klorofillok és más fotoszintetikus pigmentek szintézisének és lebomlásának zavarai; az elektrontranszport és a fotofoszforiláció szétkapcsolása; a fotokémiai reakciók és a CO2 enzimatikus redukciós reakcióinak normál lefolyásának megzavarása; zavarok a kloroplasztiszok szerkezetében; késlelteti az asszimilált anyagok kiáramlását a levelekből. A fiziológiás folyamatok közül a nedvességhiányra a legérzékenyebb a növekedési folyamat, melynek üteme növekvő nedvességhiány mellett jóval korábban csökken, mint a fotoszintézis és a légzés. A növekedési folyamatok a vízellátás helyreállítása után is késnek. Progresszív kiszáradás esetén bizonyos sorrend figyelhető meg a szárazság hatásában a növény egyes részeire.

Bevezetés

Az élőlényekben minden életfolyamat a víz aktív részvételével megy végbe. A talajból származó víz nagy részét a növény a transzspiráció során elfogyasztja, elpárolog a talajfelszínről, és csak egy kis részét veszik fel a növények, és válik a szerves anyag részévé. Ha a párolgási folyamat megszakad - a párolgás nagymértékben gyengül -, napsütéses időben túlmelegedés következik be, ami a levelek felkunkorodását okozza.

A víz nagyon fontos szerepet játszik a növények életében. A növény élő plazmájának része. Vizes oldatok formájában a növény belsejében különböző anyagok mozognak, mind a környezetből érzékelve (oldott állapotban is), mind élete során a növény által létrehozott. A párolgás következtében a víz elvesztésével a növény fenntartja a felfelé irányuló vízáramlást és mérsékli a hőt, megvédve magát a túlmelegedéstől. De a növényen kívüli víz nem közömbös számára. A csapadék mennyisége és időbeli eloszlása, valamint a talaj (vagy más szubsztrátum) azon képessége, hogy a belehullott vizet a gyökerek számára hozzáférhető vastagságban visszatartja, jellemzi a növény vízellátásának viszonyait. A felhők ilyen vagy olyan mértékben szétoszlanak, gyengítik a fényt, mérsékelt hőmérsékletet és annak ingadozásait. A köd szórja és elnyeli a fényt, és a növények vízforrása is lehet.

A levegő páratartalma, amelyet a benne lévő vízgőztartalom határoz meg, a hőmérséklettel együtt meghatározza a párolgásból eredő vízveszteség fizikai feltételeit. A víz még szilárd állapotban sem közömbös a növény számára. A talaj megfagyásakor keletkező jég gyakorlatilag megszűnik a növény vízforrása lenni. A hótakaró segít megőrizni a talajban a talajban élő élőlények légzése következtében keletkező hőt, valamint megvédi a növény hóval borított élő részeit az alacsony levegőhőmérséklet és a téli párolgás káros hatásaitól, amelyek kiszáradáshoz és szövetelhaláshoz vezethetnek.

Ismeretes, hogy a talajból történő vízfelvétel intenzitása és az anyagok növényen belüli mozgása nemcsak a gyökérrendszer erejétől és szívóerőétől függ, hanem a növényi sejtekben uralkodó ozmotikus nyomástól is. Lobov M.V. (1949), majd Babushkin L.N. (1959), Belik V.F. (1960), Lysogorov S.D., Gorbatenko E.M. (1965) és mások bebizonyították, hogy a sejtnedv koncentrációjának és az ozmotikus nyomásnak a levelekben az első virágzat közelében 10-11 atm-re történő növekedésével. a növény növekedési folyamatai késnek.

A víz szerepe a növények életében

A szárazföldön élő növények túlnyomó többsége a talajt és részben a talajvízkészletet használja fő vízforrásként.

Az aljzatban lévő víz forrása a csapadék. A talajba kerülve a gravitáció hatására a víz hajlamos mélyebbre hatolni, azonban útjában számos akadályba ütközik. Ezek lehetnek a talajrészecskékhez való tapadás (adszorpció), a talaj szerkezeti komponensei és kolloid anyagai általi vízvisszatartás, a talaj élőpopulációi általi felszívódás, vízzáró rétegek jelenléte. Így a talajba behatoló víz egy része viszonylag korlátozott rétegben megmarad, és ilyen vagy olyan mértékben a növények számára elérhetővé válik. Ha a víztartó nagy mélységben helyezkedik el, akkor a felette felgyülemlő talajvíz csak olyan növények számára férhet hozzá, amelyek nagyon hosszú függőleges gyökereket fejleszthetnek. A talajvíz az át nem eresztő rétegek lejtőin mozog, és elérheti a felszínt (forrásokat), ismét hozzáférhetővé válik a növények számára.

Azonban nem a teljes víztömeg, amely a talaj felszínére esik, behatol bele. Ha a talaj felszíni rétegei gyorsan telítődnek vízzel és abbahagyják annak befogadását (elnyelését), akkor a vízfelesleg a különböző egyenetlenségek lejtőin lefolyik az alacsony helyekre, és állandó patakokba (folyókba) kerülhet, és azokon keresztül a tengeri ill. nem tengeri belvízgyűjtők. Innen a víznek csak egy útja van - a légkörbe, vagyis a párolgás.

A talajba behatoló víz elpárolog a felszínről, és így a légkörbe is kerül. Sőt, ha a talajban jól kiépített egymással kommunikáló kapilláris tározók rendszere van, akkor az elpárolgó víz helyett mélyebb részek emelkednek fel és párolognak el. Így a talaj többé-kevésbé mély kiszáradása következhet be. Következésképpen a gyökerekhez hozzáférhetõ talajrétegben elhelyezkedõ légköri csapadékból származó vizet nem tudják a növények felhasználni. Figyelembe kell venni, hogy a csapadékvíz még a talajfelszínt sem feltétlenül éri el. A levelek öntözésével a koronák és a vastag gyeptakaró felületéről elpárolog az esővíz, a harmat és a hó. A légköri csapadék aránya, amely a talajfelszín elérése nélkül kerül a légkörbe, meglehetősen nagy lehet. Például a Moszkva melletti, teljesen zárt, 80 éves lucfenyőerdőkben az éves csapadék több mint 30%-a visszamarad a koronákon és kikerül a légkörbe. A csapadék jelentős része elpárolog a légkörbe és a sűrű gyepek felszínéről. A mennyiségi mutatók ebben a tekintetben nagyon változóak, és függenek a növényzet sűrűségétől, az eső erősségétől és időtartamától. Előfordulhat, hogy egy rövid és gyenge eső egyáltalán nem hatol át az erdő lombkoronáján.

Annak ellenére, hogy a légköri csapadék nem teljes tömege éri el a talajt, mégis nagyobb mennyiségű csapadék a terület egészének nagyobb nedvességellátását jelenti. Ebből a szempontból a csapadék földi eloszlásának általános képe nagyon érdekli a botanikust.

Figyelembe véve a növények és kombinációik eloszlását a páratartalom szempontjából homogén éghajlati övezetben, könnyen belátható, hogy a növények egyenlőtlen vízellátása gyakran vezető szerepet játszik a területen való eloszlásukban. Így például a Kelet-európai-síkságon belüli erdősáv középső részén, egy többé-kevésbé fejlett domborzatú területen megfigyelve a lucfenyőerdők eloszlását a lejtő mentén egy kis vízfolyásig, észrevehető, hogy a legmagasabb és egyben a legszárazabb A területeket vörösáfonya borítású lucfenyvesek foglalják el. Alattuk lucfenyőerdők találhatók sóska, oxalis és számos más gyógynövény lágyszárú borításával, a vízfolyás közelében, a legcsapadékosabb helyeken pedig az úgynevezett szelídített lucfenyőt találjuk, meglehetősen bőséges, zamatos páfrányfüves borítással. , magas füvek, általában nagy és széles levelekkel. A lucfenyőt kísérő növények megfigyelései a nevezett lucfenyőtípusokban (mivel a lucfenyőkön kívül is előfordulnak) azt mutatják, hogy a patakparti lucfenyők lágyszárú növényei szinte mindig nedvesebb helyekhez kötődnek, mint azok, amelyeken a vörösáfonya nagy mennyiségben terem, és az oxalis. jobban szereti a vízzel ellátott helyeket, mint a vörösáfonya. Ebből arra következtethetünk, hogy számos, a lejtő mentén egymást rendszeresen helyettesítő lucfenyő nagyrészt a nedvesség növekedésének felel meg.

Számos tény létezik a teljes növénykomplexumok különböző lejtőszinteken való eloszlásának függőségéről. Hasonló kép figyelhető meg nemcsak erdőkben, hanem sztyeppéken, száraz és elárasztott réteken, akár mocsarakban is. A konkrét magasságökológiai sorozatok (a növényközösségek szabályos kombinációinak ún. természetes sorozatai, amelyek valamely tényező csökkenő vagy növekvő sorrendben történő változásának felelnek meg) elemzése némi körültekintést igényel, mivel a magasságsort nem mindig határozza meg a növekedés vagy a csökkenés. a víz elérhetőségében. Előfordul, hogy a növényzet eloszlását a lejtők magasságában más talaj- és talajviszonyok határozzák meg, például a talaj oxigénellátása, az ásványi sók eloszlása ​​stb.

A víz tulajdonságai meglehetősen szokatlanok, és főként a vízmolekulák kis méretével és polaritásával kapcsolatosak.

A vízmolekulák polaritása. A polaritás a töltések egyenetlen eloszlására utal egy vízmolekulában. Általában a molekula semleges, de a benne lévő atomok úgy oszlanak el, hogy az egyik végén részleges pozitív töltés (δ+), a másik végén részleges negatív töltés (δ-) képződik. Az ilyen molekulát dipólnak nevezzük. Az elektronegatívabb oxigénatom vonzza az elektronokat a hidrogénatomoktól, ami elektrosztatikus kölcsönhatást eredményez a molekulák között. Ezeket a normál ionos kötéseknél gyengébb kölcsönhatásokat hidrogénkötéseknek nevezzük.

Víz, mint oldószer.

A víz jó oldószer a poláris anyagok számára. Ide tartoznak az ionos vegyületek – sók, amelyek vízben oldva ionokká disszociálnak, valamint egyes nemionos vegyületek – például cukrok, alkoholok, amelyek töltött csoportokkal rendelkeznek (a cukrok és alkoholok esetében ezek –OH csoportok).

Amikor egy anyag oldatba kerül, molekulái vagy ionjai szabadabban tudnak mozogni, és ennek következtében az anyag reakcióképessége megnő. Emiatt a legtöbb reakció oldatokban megy végbe.

A nem poláris anyagok, mint például a lipidek, nem keverednek vízzel, ezért az oldatokat a biológiai membránokhoz hasonlóan külön részekre oszthatják szét. A molekulák nem poláris részeit a víz taszítja és vonzza egymást. Példa erre az olajok, amelyek filmeket képeznek, vagy nagy cseppek a kicsikből. Vagyis a nem poláris molekulák hidrofóbok.

Az oldószer tulajdonságainak jelenléte a vízben meghatározza annak anyagszállításban betöltött szerepét is.

Nagy hőkapacitás.

A víz fajlagos hőkapacitása az a hőmennyiség joule-ban, amely 1 kg víz hőmérsékletének 1°C-kal történő emeléséhez szükséges.

A víz nagy hőkapacitású. Ez azt jelenti, hogy a hőenergia jelentős növekedése csak viszonylag kis hőmérséklet-emelkedést okoz. Ez annak köszönhető, hogy az energia nagy részét a hidrogénkötések megszakítására fordítják, amelyek korlátozzák a vízmolekulák mobilitását.

A nagy hőkapacitás minimalizálja a vízi környezet hőmérséklet-változásait, aminek köszönhetően a biokémiai reakciók viszonylag szűk hőmérséklet-tartományban mennek végbe, és kevésbé valószínű, hogy az erős hőmérséklet-emelkedés megzavarja azokat.

Nagy párolgási hő.

A látens párolgáshő annak a hőenergiának a mértéke, amelyet a folyadéknak át kell adni ahhoz, hogy azt gőzzé, azaz gőzzé alakítsa. a molekuláris adhéziós erők leküzdésére.

A víz elpárolgása jelentős mennyiségű energiát igényel, ami a molekulák közötti hidrogénkötések jelenlétével magyarázható. Emiatt szokatlanul magas a víz, egy ilyen kis molekulájú anyag forráspontja.

A vízmolekulák elpárologtatásához szükséges energiát a környezetükből nyerik. Így a víz elpárolgása lehűléssel jár. Ez a jelenség jelentős szerepet játszik a kipárolgó növényi levelek lehűtésében.

Magas fúziós hő.

A látens olvadási hő a szilárd anyag (víz esetében jég) megolvadásához szükséges hőenergia mértéke.

A víz megolvadásához elég nagy mennyiségű energia szükséges. Ennek az ellenkezője is igaz - amikor a víz megfagy, nagy mennyiségű hőenergiát kell felszabadítania. Ez csökkenti a sejttartalom és a környező folyadék megfagyásának valószínűségét. A jégkristályok károsak az élőlényekre, amikor a sejtek belsejében képződnek.

Magas felületi feszültség és kohézió.

A kohézió a fizikai test molekuláinak egymáshoz tapadását vonzó erők hatására. A folyadék felületén felületi feszültség van - a befelé irányuló molekulák között ható kohéziós erők eredménye. A jelentős kohézió fontos szerepet játszik a víz xilemedényeken keresztüli mozgásában.

Reagensként víz.

A víz biológiai jelentőségét az határozza meg, hogy a szükséges metabolitok egyike, azaz részt vesz a biokémiai reakciókban.

Tehát foglaljuk össze a víz élettani funkcióit:

· Szerkezetfenntartást biztosít (magas víztartalom a protoplazmában).

· Oldószerként és diffúziós közegként szolgál.

· A víz részt vesz a hidrolízis reakciókban.

· Részt vesz a fotoszintézisben: 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

· Ozmózist és a sejtek merevségét okozza.

· Biztosítja az anyagok elpárologtatását és szállítását.

· Biztosítja a vetőmag csírázását - duzzanat, a magház repedése, továbbfejlődése.

· Tápközegként szolgál, amelyben megtermékenyítés történik.

· Gondoskodik a magvak és ivarsejtek szétszóródásáról.