Подъём воды растением (Транспирация)
Подъём воды растением, или капиллярное движение воды в тканях растения, — это процесс, при котором вода поглощается корнями и транспортируется вверх по стеблю к листьям и другим частям растения. Это возможно благодаря нескольким факторам:
1. Корневое давление — активный транспорт солей в ткани корня создаёт осмотическое давление, заставляющее воду подниматься вверх по растению.
2. Капиллярный эффект — движение воды по узким пространствам в стебле без помощи и против силы гравитации, что обусловлено когезивными (притяжение одинаковых молекул) и адгезивными (сцепление поверхности двух однородных или разных по плотности материалов) свойствами воды.
Проводящая система растений представляет собой трубочки-капилляры, диаметр которых составляет примерно 50 микрометров. У древесных растений капилляры обычно тоньше, чем у травянистых. Из-за этого скорость подъёма воды с растворёнными в ней веществами зависит от высоты растения. Так, у хвойных пород эта скорость составляет 1-2 метра в час, а у травянистых растений может достигать 40 метров в час.
3. Транспирация – это процесс испарения воды из листьев через специальные поры, называемые устьицами. В результате этого процесса в листьях создаётся отрицательное давление, которое подобно насосу тянет воду вверх по сосудам растения. Этот процесс в устьицах даже получил название «верхний концевой двигатель». Источником энергии для этого процесса в конечном счете является солнечный свет. Растения используют его, чтобы транспортировать воду.
Эти процессы работают совместно, чтобы позволить растениям переносить воду и питательные вещества от корней к вершинам даже высочайших деревьев.
Если вы дочитали до этого места, то нужно объяснить эти странные значения давления на схеме выше. Это не давление воздуха, а водный потенциал. Совсем другой показатель.
Водный потенциал – это мера свободной кинетической энергии воды в системе или её стремления выйти за пределы системы. Он измеряется единицами давления (кПа) и обозначается символом Ψ (пси).
Для чистой воды водный потенциал равен нулю. Вода всегда движется по градиенту водного потенциала — из области с менее отрицательным потенциалом в область с более отрицательным. Например, вода может двигаться из области с потенциалом -500 кПа в область с потенциалом -1000 кПа.
Чем выше концентрация молекул воды в системе, тем выше её водный потенциал. У чистой воды водный потенциал максимален, но условно принят за нулевой.
Из листьев растений вода испаряется в атмосферу, где потенциал ниже. Корни поглощают воду из почвы с помощью процесса, называемого осмосом. Осмос — это движение молекул воды через полупроницаемую мембрану по градиенту водного потенциала.
Движение воды от корней к листьям происходит за счёт капиллярного эффекта и разности давлений. Даже при относительной влажности воздуха около 99% водный потенциал воздуха будет ниже, чем в листе (около -7 МПа), и растение будет продолжать терять воду, даже во время дождя.полупроницаемую мембрану по градиенту водного потенциала. Движение воды от корней к листьям происходит за счёт капиллярного эффекта и разности давлений. Даже при относительной влажности воздуха около 99% водный потенциал воздуха будет ниже чем в листе (около -7 МПа) и даже во время дождя растение теряет воду
И напоследок хочется процитировать отрывок из книги Феликса Патури «Растения — гениальные инженеры природы»:
