Pentru o formulă simplă sau pentru mișcarea apei într-o plantă (partea 1)
Dacă vă uitați la fotografia planetei noastre, obținută din spațiu, abundența albastră pe glob va fi evidentă. Aceasta este apa, ocupând, așa cum amintesc multe dintre lecțiile din geografie, trei sferturi din suprafața Pământului.
Apa ... Toată lumea știe formula ei simplă: H2O, dar în spatele acestei simplități aparente sunt proprietățile celei mai uimitoare și mai remarcabile substanțe de pe Pământ. Apa se încălzește relativ lent și se răcește și se evaporă încet. Moleculele de apă datorate legăturilor de hidrogen sunt reciproc atrase și ținute ferm împreună, ceea ce este foarte important pentru deplasarea apei într-o instalație pentru care este o substanță vitală. Celulele vegetale vii sunt 80-90% apă. Chiar și celulele de semințe uscate, în care se suspendă viața, conțin 10% apă.
Frunzele de plante se evaporă în mod constant apă, în special în timpul zilei. Acest lucru se datorează faptului că suprafața lor este împrăștiată cu numeroase găuri microscopice - stomate. Și pe suprafața inferioară a foii sunt mult mai mari decât pe partea de sus. În timpul zilei, stomatele sunt deschise și vaporii de apă părăsește frunza. În timpul nopții, acestea sunt închise, iar evaporarea apei se oprește practic. Dar noaptea planta pierde încet apa. Ea pleacă, trecând stomatele, prin pielea subțire a frunzei.
Evaporarea apei prin frunze se numește transpirație. În acest fel, planta pierde multă umiditate. Comparativ cu animalele, plantele în același timp evaporează apă de 100 de ori mai mult pe unitate de greutate decât mamiferele! De exemplu, în timpul verii, floarea-soarelui se evaporă până la 200-300 de litri de apă, porumb - până la 180, iar bradul poate pierde 400 de litri pentru o zi fierbinte singur. Următoarele figuri sunt interesante: grâul ia 1,5-3,5 tone de apă pe hectar din sol pe timpul verii. Cu toate acestea, din cantitatea totală de apă absorbită, planta folosește o fracțiune nesemnificativă - 1-3 grame pe litru, iar restul de masă se evaporă și revine în atmosferă. Se poate părea că planta își pierde energia. Dar nu este așa. Apa primită dă viață organismului plantei. Toate reacțiile chimice din celulă apar numai în apă. Evaporarea de pe suprafața frunzei, protejează planta de supraîncălzire, care apare cu un exces de radiație solară absorbită.
Mișcarea apei în plantă este o adaptare la viața terestră. Când primele plante au avut frunze, au început să plătească pentru viață pe Pământ prin transpirație. Este curentul de transpirație care mișcă apa din plantă.
Planta apoasă rezolvă problema prin intermediul unui sistem de conducte de apă bine dezvoltat, care începe în rădăcini, care absoarbe umezeala din sol, se extinde în tuburi, hrănire-l la toate părțile plantei și capetele evaporării frunzelor în aer. Se pare că totul este simplu. Cu toate acestea, mecanismul mișcării apei este de fapt complex și nu este pe deplin înțeles.
Prima întrebare care apare atunci când cunoaștem sistemul de alimentare cu apă: "Cum intră apa în rădăcina plantei?". Pentru a răspunde la această întrebare, analizăm mai întâi structura rădăcinii. Vârful fiecărei rădăcini este acoperit cu o teacă de protecție a rădăcinii - un "vârf" format din celule. "Nu există o educație mai surprinzătoare decât vârful rădăcinii, dacă înțelegem funcția ei", a admirat Charles Darwin în timpul său. Acest capac rădăcină protejează punctul de creștere de deteriorare. Se compune din divizarea activă a celulelor meristematice, din care se formează teaca însăși și toate organele rădăcinii. 3a există o zonă de creștere exactă a întinderii, a cărei celule, absorbând o mulțime de apă, cresc rapid în lungime. În continuare este zona de fire de păr rădăcină. Fiecare astfel de păr este un proces lateral, subțire, alungit, care se extinde de la suprafața celulei rădăcinii și mărește foarte mult suprafața absorbantă. Sa efectuat un experiment. Plantele de secară de iarnă au fost cultivate într-o copie în cutii de 30 centimetri pătrați și o adâncime de 50 de centimetri. O lună mai târziu, a spălat cu atenție întregul sol și a numărat numărul de rădăcini. Lungimea tuturor rădăcinilor unei plante a fost de 625 kilometri, iar suprafața lor - 285 de metri pătrați! Numărul total de fire de păr rădăcină a ajuns la 14 miliarde, lungimea totală fiind de 10.000 kilometri, iar suprafața lor este de 400 de metri pătrați. Un fenomen similar este posibil, bineînțeles, numai în condiții ideale. În câmpul în care plantele sunt foarte dense, lungimea rădăcinilor unei plante nu depășește de obicei un kilometru.
Părul rădăcină penetrează cele mai mici fisuri din sol și, după ce a detectat puțină umiditate, îl absoarbe.
Apa intra in celula de fire de par rădăcină din cauza fenomenului de osmoză, al cărui mecanism deschis în secolul trecut, fizicianul francez Henri Dutrochet. Această experiență simplă poate fi pusă de unul singur. Trebuie să luăm o pâlnie de sticlă, la sfârșitul largă de membrana semipermeabila sale obtyanut - o bucată de hârtie pergament sau de vezică urinară de animale și umple o soluție de zahăr foarte concentrat, mai bine un sirop de fructe colorat. Puneți un tub de cauciuc pe cealaltă parte a pâlniei și introduceți un tub de sticlă lungă în el. Capătul larg al cioară trebuie să fie coborât în apă. Dispozitivul astfel proiectat se numește un osmometru. A doua zi, vom vedea că apa a trecut prin bariera și până pâlnia tubul de aerisire. În interiorul acestuia a apărut o presiune numită osmotic, care a ridicat apa în tub. Membrana semipermeabilă este că permite doar moleculele de apă. Moleculele de glucoză și alte substanțe dizolvate nu sunt "permise".
Fig.1. Demonstrarea osmozelor.
Prin același principiu, apa pătrunde în părul rădăcinii, deoarece concentrația sucului celular din părul rădăcinii este de obicei mai mare decât cea a soluției de sol. Peretele celular trece liber în apă, dar plasmalemma adiacentă care înconjoară citoplasma este semipermeabilă și reține substanțele dizolvate. Se stabilește un curent unic, la care apa intră continuu în instalație. Celulele situate mai aproape de radacina rădăcinii, spre deosebire de celulele periferice, conțin soluții concentrate de glucoză și alte substanțe organice. Prin urmare, forța osmotică crește, de asemenea, cu distanța de la firele radiculare până la rădăcina rădăcinii. Apa, prin urmare, se mută în mod constant de la celulă la celulă, până când în cele din urmă cade în vasele rădăcinii lemnului, apoi stema.