Поглощение и утилизация минеральных элементов. Состояние воды в растении Поднятие воды по стволу дерева обеспечивает…
Острый недостаток в растении железа вызывает...листьев.
Катион... участвует в устьичных движениях.
Устойчивость к полеганию у злаков увеличивает... .
Недостаток... вызывает повреждение концевых меристем.
Нуклеиновые кислоты содержат....
Порядок нарастания содержания золы в органах и тканях растений.
НЕДОСТАТОЧНОСТИ
МАКРО - И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ И ПРИЗНАКИ ИХ
МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
Установите соответствие между группой растений и минимальным необходимым для жизни содержанием воды.
ПОГЛОЩЕНИЕ И ТРАНСПОРТ ВОДЫ
Поглощение и транспорт воды
109. Вода составляет в среднем__ % массы растения.
110. Семена растений в воздушно-сухом состоянии содержат…% воды.
111. Около….% содержащейся в растении воды принимает участие в биохимических превращениях.
1. гигрофиты
2. мезофиты
3. ксерофиты
4. гидрофиты
113.Главные функции воды в растении:….
1. поддержание теплового баланса
2. участие ив биохимических реакциях
3. обеспечение транспорта веществ
4. создание иммунитета
5. обеспечение связи с внешней средой
114. Главным осмотическим пространством зрелых растительных клеток является …..
1. вакуоль
2. клеточные стенки
3. цитоплазма
4. апопласт
5. симпласт
115. Поднятие воды по стволу дерева обеспечивает….
1. присасывающее действие корней
2. корневое давление
3. непрерывность водных нитей
4. осмотическое давление вакуолярного сока
5. особенности строения проводящих пучков
116. Продукты фотосинтеза включают... % прошедшей через растение воды.
5. более 15
117. Максимальный водный дефицит в листьях растений при нормальных
условиях наблюдается в
....
1. полдень
3. вечером
118. Значительную долю воды за счет набухания коллоидов в растениях
поглощают
....
2. меристема
3. паренхима
5. древесина
119. Явление отхождения протопласта от клеточной стенки в гипертонических
растворах называется ###.
120. Степень раскрытия устьиц непосредственно влияет на ... .
1. транспирацию
2. поглощение СО 2
3. выделение О 2
4. поглощение ионов
5. скорость транспорта ассимилятов
121. Кутикулярная транспирация взрослых листьев составляет...% испаряемой воды.
2. около 50
122. Обычно устьица занимают... % всей поверхности листа.
5. более 10
123. Наибольшее сопротивление току жидкой воды в растении оказывает ..
2. проводящая система листьев
3. сосуды стебля
4. клеточные стенки мезофилла
124. Общая поверхность корней превышает поверхность надземных органов в
среднем в... раз.
125. Сера входит в состав белка в виде ....
1. сульфита (SО 3)
2. сульфата (SО 4)
3. сульфгидрильной группы
4. дисульфидной группы
2. древесная кора
3.стебель и корень
5. древесина
127. Фосфор входит в состав: ....
1.каротиноидов
2. аминокислот
3. нуклеотидов
4. хлорофилла
5. некоторых витаминов
128. Элементы минерального питания в составе хлорофилла: ...
1.Мg 2.Сl З.Fе 4. N 5. Сu
129. Биохимическая роль бора заключается в том, что он ... .
1. является активатором ферментов
2. входит в состав оксидоредуктаз
3. активирует субстраты
4. ингибирует ряд ферментов
5. усиливает синтез аминокислот
1.N2.SЗ.Fе 4. Р 5. Са
1.Са 2. Мn3. N 4. Р5.Si
132. Дефицит... приводит к опаданию завязи и задержке роста пыльцевых
трубок.
1. Ca 2. К З.Си 4. В 5. Мо
3.0,0001-0,00001
1.Са 2. К З.N 4. Fе 5.Si
135. Коферменты растений могут содержать следующие элементы: ... .
1. К 2. Са З.Fе 4. Мn 5. В
1.Са 2+ 2. М ё 2+ З.Nа + 4. К + 5. Си 2+
137. Оттоку cахаров из листьев препятствует дефицит элементов: ... .
1 .N 2. Са З.К 4. В 5.S
138. Гниль сердечка сахарной свеклы вызывается ....
1. избытком азота
2. недостатком азота
3. дефицитом бора
4. дефицитом калия
5. дефицитом фосфора
139. Нехватка фосфора в растении вызывает ....
1. пожелтение верхних листьев
2. хлороз всех листьев
3. скручивание листьев с краёв
4. появление антоциановой окраски
5. некроз всех тканей
140. Калий участвует в жизнедеятельности клетки в роли ....
1. компонента ферментов
2. компонента нуклеотидов
3. внутриклеточных катионов
4. компонентов клеточной стенки
5. компонентов внеклеточной стенки
3. побурение краёв
4. крапчатость
5.скручивание
142. Нехватка калия в растении вызывает ... .
1. появление некроза с краев листьев
2. ожог листьев
3. пожелтение нижних листьев
4. побурение корней
5. появление антоциановой окраски на листьях
143. Фермент нитратредуктаза растительной клетки содержит: ....
1. Fе 2.Mn З.Мо 4. Мg 5. Са
144. Азот усваивается растительной клеткой в результате ... .
1. взаимодействия нитратов с каротиноидами
2. акцептирования аммиака АТФ
3. аминирования кетокислот
4. аминирования cахаров
5. акцептирования нитратов пептидами
20. Полное давление дыхания у растений приводит к …
1) гибели растения
21. У большинства растений преобладает …
1) на свету – фотосинтез, в темноте – дыхание
22. Механические раздражители вызывают _______________ дыхания.
1) стимуляцию
23. Поглощение воды сухими семенами растений вызывают _______________ интенсивности дыхания.
1) увеличение
24. В условиях засухи интенсивность дыхания клеток листа растений …
1) увеличивается
25. В условиях засухи эффективность дыхания клеток листа растений …
1) уменьшается
26. У растений, произрастающих на тяжелых и влажных почвах, происходит …
1) активация гликолиза и подавление аэробного дыхания
27. Зависимость дыхательных процессов у растения от соотношения количества АТФ и АДФ называется …
1) дыхательным контролем
28. Увеличение интенсивности дыхания _______ величину биологического урожая
1) уменьшает
29. Усиление дыхания _________________ обмен веществ у растения.
1) ускоряет
30. Представленный на рисунке опыт показывает …
1) необходимость воздуха для дыхания корней
31. Назовите цифру, которой на рисунке обозначены воздушные корни …
32. Назовите цифру, которой на рисунке обозначены дыхательные корни …
33. Назовите цифру, которой на рисунке обозначены ходульные корни …
34. Назовите цифру, которой на рисунке обозначены втягивающие корни …
35. Интенсивность дыхания прорастающих семян составляет _______ мг /г. ч.
36. Дыхательный коэффициент прорастающих семян пшеницы равен …
37. Дыхательный коэффициент прорастающих семян подсолнечника равен …
38. Дыхательный коэффициент меристемы _______ единицы.
1) значительно больше
39. Температурный оптимум дыхания составляет _______ градусов.
40. Критическая влажность семян масличных культур равна ______ %.
41. Критическая влажность семян зерновых культур равна ______%.
42. Значительно возрастает интенсивность дыхания при созревании сочных плодов …
43. Для биосинтеза аминокислот дыхание поставляет …
1) кетокислоты
ВОДНЫЙ ОБМЕН РАСТЕНИЙ
Водный обмен растительной клетки
1. Валентные связи атомов водорода и кислорода в молекуле воды расположены под углом ________ градусов.
2. Водородная связь имеет энергию __________ кДж/моль.
3. Благодаря высокой ____________ воды растение может поглощать значительные количества тепла без больших колебаний температуры ткани.
1) теплоемкости
4. В межфибриллярных полостях клеточной оболочки содержится ___ процентов всей клеточной воды.
5. Благодаря высокой __________ молекул воды она разъединяет анионы и катионы.
1) полярности
6. Вода имеет высокую плотность при ______ градусах С.
7. Вода составляет в среднем _________ % сырой массы растения.
8. Семена растений в воздушно-сухом состоянии содержат ___ % воды.
9. Около ________ % содержащейся в растении воды принимает участие в биохимических превращениях.
10. Диффузия молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в сторону раствора большей концентрации, называется.
1) осмосом
11. Молекулы воды в живых тканях ….
1) образуют кластеры с упорядоченной структурой
12. Эффективное передвижение минеральных веществ и продуктов фотосинтеза по сосудам растений обеспечивает высокая ________ воды.
1) растворяющая способность
13. Максимальное количество внутренней энергии молекул воды, которое может быть превращено в работу называется …
1) химическим потенциалом
14. Молекулы воды двигаются в сторону более низкого …
1) водного потенциала
15. Давление протопласта на клеточную стенку называется …
1) тургорное давление
16. Осмотическое давление будет равно тургорному при …
1) полном насыщении клетки водой
17. Давление клеточной стенки на протопласт называется …
1) тургорное натяжение
18. При полном насыщении клетки водой осмотическое давление будет …
1) равно тургорному по величине и противоположно по знаку
19. Давление, обусловливающее приток воды в вакуоль, называется …
1) сосущая сила
20. Если растительную клетку поместить в гипотонический раствор содержание воды в ней …
1) увеличивается
21. Больше всего воды в растительной клетке находится в …
1) вакуоли
22. Процесс диффузии воды в раствор, отделенный от нее полупроницаемой мембраной, которая пропускает только молекулы воды, называется …
1) осмосом
23. Силу, с которой вода поступает в клетку растения, называют …
1) сосущей
24. Вода, находящаяся в клетке в свободном состоянии, …
1) обладает высокой подвижностью
25. Вода в растительной клетке может иметь структуру, за счет возникновения _____________ между ее молекулами.
1) водородных связей
26. Давление протопласта на клеточную стенку называется …
1) тургорным
27. Явление потери тургора клетками растения в гипертонической среде называется …
1) плазмолизом
28. Одной из функций воды у растений называется …
1) регуляция температуры тканей
29. Одной из важнейших функций воды у растений является …
1) создание среды для протекания всех процессов метаболизма
30. Вода, связанная молекулами биополимеров клетки растения, называется...
1) коллоидно-связанной
31. Вода, связанная с ионами и низкомолекулярными соединениями клетки растения, называется …
1) осмотически-связанной
32. Разность между свободной энергией воды внутри и вне клетки при той же температуре и атмосферном давлении называется ____________ клетки.
1) водным потенциалом
33. У растения осмотически активными веществами являются …
1) органические кислоты
34. У растения осмотически неактивными веществами являются …
1) ксантофилы
35. Минимальное количество воды, при котором растение способно поддерживать постоянство своей внутренней среды, называется …
1) гомеостатическим
36. Разность между содержанием воды при максимальном насыщении ею тканей растения и ее содержанием в данный момент называется …
1) водным дефицитом
37. Скорость химических реакций и интенсивность физиологических процессов у растения зависит в первую очередь от содержания _________ воды.
1) свободной
38. Осмотическое поступление воды в растительную клетку в основном определяется содержанием осмотически активных веществ в …
1) вакуоле
39. Если растительную клетку поместить в изотонический раствор содержание воды в ней …
1) не изменится
40. Если растительную клетку поместить в гипертонический раствор содержание воды в ней …
1) уменьшится
41. Ассосиации молекул воды образуются за счет _______ связей.
1) водородных
43. За счет набухания коллоидов поглощают воду в основном …
44. Вода, находящаяся внутри макромолекулы или между молекулами, называется …
1) иммобилизованный
45. Свободное вытекание клеточного сока из промороженного клубня картофеля объясняется …
1) нарушением мембранных структур клеток
46. Осмос – это …
1) транспорт воды через мембрану по градиенту активности
47. Гидрофильные свойства клетки обеспечивают …
48. Вода обеспечивает поддержание теплового баланса растения за счет высокой (ого) …
1) теплоемкости
49. Вода обеспечивает транспорт веществ в растении за счет высокой (ого) …
1) растворяющей способности
1) водного
51. Максимальную способность вакуолизированной клетки поглощать воду характеризует _______________ потенциал.
1) осмотический
52. Степень насыщенности клетки водой характеризует ________ потенциал.
1) гидростатический
53. Способность клеток поглощать воду за счет набухания коллоидов характеризует __________ потенциал.
1) матричный
Поступление и передвижение воды по растению
1. Вода, находящаяся в почве в доступном для растений состоянии, называется…
1) гравитационная
2. Вода, находящаяся в почве в доступном для растений состоянии, называется…
1) капиллярная
3. Передвижение воды по капиллярам обусловлено ее …
1) высоким поверхностным натяжением
4. Длина корневых волосков в среднем равна _________ миллиметров.
5. Главным осмотическим пространством зрелых растительных клеток является …
1) вакуоль
6. Основная водопоглащающая часть корня – это зона …
1) корневых волосков
7. Корневые волоски в среднем живут ___________ дней.
8. В продукты фотосинтеза включаются ________ % прошедшей через растение воды.
9. Значительную долю воды за счет набухания коллоидов поглоща(ет)ют …
10. Плазмолиз в клетке вызывает ___________ раствор.
1) гипертонический
11. Наибольшее сопротивление току жидкой воды в растении оказывает …
1) корневая система
12. Общая поверхность корней превышает поверхность надземных органов в среднем в ____________ раз.
13. О наличии корневого давления в растениях свидетельствует …
1) плач растений
14. Плазмолиз можно использовать для определения _________ клеточного сока.
1) осмотического давления
15. Величину осмотического потенциала клетки в основном определяет …
1) концентрация вакуолярного сока
16. В растительной ткани движение воды …
1) направлено от клеток с более высоким водным потенциалом к клеткам с меньшим водным потенциалом
17. Давление, развиваемое корневой системой при подаче воды в надземные органы называется ______________ давлением.
1) корневым
18. Механизм, создающий корневое давление называется _________ двигателем воды.
1) нижним концевым
19. Факторы, тормозящие дыхание корней, ___________ величину корневого давления.
1) снижают
20. Основной водопроводящей тканью сосудистых растений является …
1) ксилема
21. У растения вода поглощается из почвы преимущественно клетками зон _____________ корня.
1) растяжения и корневых волосков
22. После дождя водный потенциал почвы ______ и корни растения легко поглощают воду.
1) увеличивается
23. Работа нижнего концевого двигателя водного тока у растения обеспечивается …
1) корневым давлением
24. Вода по стеблю растений транспортируется в виде …
1) непрерывных водных нитей
25. Поглощение воды корнем сопровождается __________ свободной энергии растительной системы.
1) снижением
26. Положительный гидротропизм – это рост корня в сторону_________ участков почвы.
1) влажных
27. Силу, поднимающую пасоку вверх по сосудам растения, называют …
1) корневым давлением
28. Для поглощения воды корнем необходимо, чтобы _____________ клеток эпиблемы был меньше аналогичного показателя почвенного раствора.
1) водный потенциал
29. Одним из механизмов создания градиента водного потенциала между почвой и клетками корня растения является …
1) работа ионных насосов мембраны
30. Одним из важнейших механизмов создания градиента водного потенциала между почвой и клетками корня растения является …
1) транспирация
31. Движение воды по растению происходит потому, что существует большая разница между водным потенциалом атмосферы и …
1) почвенного раствора
32. Вода поднимается по ксилеме, так как сцепленные молекулы воды создают непрерывный поток благодаря явлению …
1) когезии
33. Явление, когда полярные молекулы воды притягивают друг друга и в сосудах удерживаются за счет водородных связей, получило название …
1) когезия
34. Пояски Каспари, пропитанные суберином, __________________ движению воды по апопласту.
1) препятствуют
35. Поступление воды в корень начинается с корневых волосков, затем вода передвигается в …
1) паренхиму корня
36. Поступление воды в корень начинается с корневых волосков, затем вода передвигается в паренхиму корня, далее следует …
1) перицикл
37. Различная легкость передвижения воды по паренхиме и по сосудам обусловлена совершенно различными механизмами передвижения воды по ним. По сосудам вода течет как по полым трубкам, подчиняясь законам …
1) термодинамики
38. Различная легкость передвижения воды по паренхиме и по сосудам обусловлена совершенно различными механизмами передвижения воды по ним. По паренхимным клеткам вода передвигается в основном за счет …
39. Движение воды через полупроницаемую мембрану по градиенту водного потенциала – это …
40. Сильное уплотнение почвы затрудняет поглощение воды корнями вследствие …
1) подавления дыхания
41. Затопление почвы затрудняет поглощение воды растение вследствие …
1) ухудшения аэрации
42. Холодная почва является физиологически сухой из-за …
1) подавления поглотительной деятельности корня
43. Корневое давление зависит от …
1) энергетической эффективности дыхания
44. Гуттация является проявлением …
1) корневого давления
45. Поглощение воды меристематической зоной корня осуществляется за счет ________ сил.
1) матричных
46. Связь корневого давления с дыханием корней установил …
1) Д.А.Сабинин
47. Периодичность плача растений установил …
1) Д.О.Баранецкий
48. В системе почва – корень – лист – атмосфера самое низкое значение водного потенциала имеет …
1) атмосфера
49. В системе почва – корень – лист – атмосфера самое высокое значение водного потенциала имеет …
50. Водный потенциал корневых волосков равен …
51. В корне самое низкое значение водного потенциала у …
1) сосудов ксилемы
Транспирация, и ее регулирование растением
1. У растений одной из функций транспирации является …
1) терморегуляци
2. Испарение воды в атмосферу из клеточных стенок эпидермиса листа называют ___________ транспирацией.
1) кутикулярной
3. Процесс испарения воды надземными органами растения называют …
1) транспирацией
4. Процесс открывания устьиц растения начинается с ___________ замыкающими клетками осмотически активных соединений.
1) поглощения
5. Обычно интенсивность транспирации у растений достигает максимума …
6. Процесс выделения воды в виде жидкости надземными органами растения называют …
1) гуттацией
7. Вещества в составе кутикулы листа обычно …
1) гидрофобны
8. Особенностью замыкающих клеток устьиц растения является …
1) неодинаковая толщина клеточной стенки
9. Абсцизовая кислота вызывает ____________________ устьиц.
1) закрытие
10. Ауксин вызывает ____________________ устьиц.
1) открытие
11. Транспирация может быть двух типов …
1) устьичной и кутикулярной
12. Увеличение содержания СО 2 в межклетниках вызывает _______________ устьиц.
1) закрытие
13. Открытие устьиц обычно ________________ фотосинтез.
1) стимулирует
14. Главным фактором, регулирующим устьичную транспирацию у растений, является …
15. Работа верхнего концевого двигателя водного тока у растения обеспечивается …
1) транспирацией
16. При наличии листьев и оптимальной влажности воздуха главную роль в транспорте воды у растения играет ______________________ концевой двигатель тока воды.
1) верхний
17. У растений устьица образованы клетками …
1) эпидермиса
18. У растений одной из функций транспирации является …
1) терморегуляция
19. У растений одной из функций транспирации является …
1) газообмен
20. Замыкающие клетки устьиц должны быть парными, потому что изменение их формы зависит от …
1) уровня тургора
21. Стрессовое воздействие сухого воздуха вызывает выделение эпидермальными клетками ______________ в апопласт, что является непосредственной причиной быстрого закрывания устьиц.
1) абсцизовой кислоты
22. Открывание устьиц стимулируется …
1) низкой межклеточной концентрацией СО 2
23. Открывание устьиц стимулируется …
1) высокой интенсивностью света
24. Закрывание устьиц вызывается …
1) низкой влажностью окружающей среды
25. Закрывание устьиц вызывается …
1) повышением температуры листа
26. Закрывание устьиц вызывается …
1) выделением абсцизовой кислоты
27. Транспирация снижает температуру листа за счет высокой (ого) ___ воды.
1) теплоты парообразования
28. Закрывание устьиц по мере развития водного дефицита обусловлено увеличением концентрации …
1) абсцизовой кислоты
29. Фотоактивное открывание устьиц начинается с …
1) включения протонной помпы
30. Увеличение осмотического давления клеточного сока при открывании устьиц происходит за счет ионов …
1) калия и хлора
31. На ширину устьичной щели значительное влияние оказывает концентрация ________ в замыкающих клетках.
32. Основной путь расходования воды растением …
1) транспирация
33. Устьица расположена в _______ листа.
1) эпидермисе
34. В условиях водного дефицита устьичная транспирация ограничена …
1) испарением воды с поверхности клеток в межклетники
35. Интенсивность транспирации определяют путем учета …
1) убыли массы растения
36. В жаркий летний полдень у листьев, расположенных в глубине кроны дерева, интенсивность транспирации …
1) снижается
37. Соотношение между транспирацией и испарением воды с такой же величины открытой водной поверхности – это ________________ транспирация (ии)
1) относительная
38. При достаточной влагообеспеченности интенсивность транспирации имеет самый высокий уровень …
1) в полдень
39. Водяной пар передвигается в межклетниках листа за счет …
1) диффузии
Эффективность использования воды растениями и физиологические основы орошения
1. Для гигрофитов минимально необходимое для их жизни содержание воды составляет ____________ процентов.
2. Для мезофитов минимально необходимое для их жизни содержание воды составляет _____________ процентов.
3. Для ксерофитов минимально необходимое для их жизни содержание воды составляет _____________ процентов.
4. Количество воды в процентах, недостающее для полного насыщения ткани листа водой называется …
1) водным дефицитом
5. Максимальный водный дефицит в листьях растений при нормальных условиях наблюдается в …
1) полдень
6. Суммарный расход воды за вегетацию с 1 га посева (включая испарение с поверхности почвы) – это …
1) эвапотранспирация
7. Выпадение 100 кубометров воды на га соответствует ____________ миллиметров осадков.
8. Коэффициент водопотребления – это отношение …
1) эвапотранспирации к созданной биомассе
9. Коэффициент водопотребления увеличивается при …
1) снижении плодородия почвы
10. Транспирационный коэффициент уменьшается при …
1) внесении удобрений
11. Для накопления растениями сухого вещества оптимальная влажность почвы составляет ________ %.
12. Количество сухого вещества, накопленного растением при израсховании 1 кг воды, называется …
13. Количество граммов воды, израсходованное растением при образовании 1 г сухого вещества, называется …
14. Ослабление поглощения воды корнями при уплотнении почвы или затоплении ее водой вызвано …
1) подавлением дыхания
15. Необходимость в поливе растений можно оценить по …
1) электропроводности тканей
16. Растения наиболее чувствительны к недостатку влаги в период …
1) закладки репродуктивных органов
17. Одним из ранних изменений указывающих на недостаток воды у растения и необходимость полива является …
1) резкое падение величины водного потенциала
18. Транспирационный коэффициент – это количество воды, необходимое для продукции 1 г ___________________ вещества.
19. Продуктивность транспирации – это масса (в граммах) ____________ вещества образующегося при испарении 1000 г воды.
20. Состояние, при котором растение не может поглощать воду, несмотря на ее большое количество в окружающей среде, называется _____
1) физиологической
21. При орошении без внесения удобрений величина транспирационного коэффициента у растений …
1) возрастает
22. При снижении содержания кислорода в почве транспирационный
коэффициент у растений …
1) уменьшается
24. Растения, которые не могут регулировать свой водный обмен, называются …
1) гомойогидрическими
25. Водные растения с листьями, частично или полностью погруженными в воду или плавающими, называются …
1) гидрофиты
26. У большинства растения при снижении температуры воздуха транспирационный кэффициент …
1) уменьшается
27. В качестве антитранспиранта при пересадке растений используют …
1) абсцизовую кислоту
28. В качестве пленочных антитранспирантов при пересадке растений используют …
29. При завядании растения интенсивность транспирации …
1) снижается
30. При засухе увядают нижние (более старые) листья в связи с тем, что …
31. При засухе первыми увядают нижние (более старые) листья в связи с тем, что …
1) водный потенциал верхних листьев ниже
32. Количество граммов сухого вещества, накопленного растением при испарении 1000 г воды, - это …
1) продуктивность транспирации
33. Количество граммов воды, израсходованной растением на накопление 1 г сухого вещества – это …
1) транспирационный коэффициент
34. Отношение общего количества воды, израсходованного за вегетационный период, к созданному урожаю – это …
1) коэффициент водопотребления
35. Коэффициент водопотребления посева зерновых культур составляет …
36. Продуктивность транспирации культурных растений составляет …
37. Сельскохозяйственные культуры по отношению к воде относятся к экологической группе …
1) мезофитов
38. При засухе водный дефицит растений возрастает …
1) с утра до вечера, ночью полностью не исчезает
39. При нормальной влагообеспеченности водный дефицит растений возрастает …
1) с утра до полудня, снижается к вечеру и полностью исчезает ночью
40. Значение транспирационного коэффициента может быть использовано для характеристики …
1) способности растения эффективно использовать воду
41. Наибольшей чувствительностью к водному дефициту характеризуется …
42. В условиях водного дефицита происходит образование …
1) абсцизовой кислоты
43. Для установления необходимости полива определяют …
1) водный дефицит
МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ
Физиологическая роль элементов минерального питания
1. Суховершинность плодовых культур наблюдается при остром дефиците …
2. Фосфор входит в состав …
нуклеотидов
3. Важным свойством _____ является способность к образованию макроэргических связей
4. Элементом минерального питания, в наибольшей степени усиливающим морозостойкость растений, является …
5. Элемент минерального питания, входящий в состав хлорофилла, называется …
6. Функционально активные рибосомы образуются с участием …
7. Биохимическая роль бора заключается в том, что он …
активирует субстраты
8. Нуклеиновые кислоты содержат …
9. Нуклеиновые кислоты содержат …
10. Недостаток ____ вызывает повреждение концевых меристем.
Содержание воды в различных органах растений колеблется в довольно широких пределах. Оно изменяется в зависимости от условий внешней среды, возраста и вида растений. Так, содержание воды в листьях салата составляет 93-95%, кукурузы - 75-77%. Количество воды неодинаково в разных органах растений: в листьях подсолнечника воды содержится 80-83%, в стеблях - 87-89%, в корнях - 73-75%. Содержание воды, равное 6-11%, характерно главным образом для воздушно-сухих семян, в которых процессы жизнедеятельности заторможены.
Вода содержится в живых клетках, в мертвых элементах ксилемы и в межклетниках. В межклетниках вода находится в парообразном состоянии. Основными испаряющими органами растения являются листья. В связи с этим естественно, что наибольшее количество воды заполняет межклетники листьев. В жидком состоянии вода находится в различных частях клетки: клеточной оболочке, вакуоли, протоплазме. Вакуоли - наиболее богатая водой часть клетки, где содержание ее достигает 98%. При наибольшей оводненности содержание воды в протоплазме составляет 95%. Наименьшее содержание воды характерно для клеточных оболочек. Количественное определение содержания воды в клеточных оболочках затруднено; по-видимому, оно колеблется от 30 до 50%.
Формы воды в разных частях растительной клетки также различны. В вакуолярном клеточном соке преобладает вода, удерживаемая сравнительно низкомолекулярными соединениями (осмотически-связанная) и свободная вода. В оболочке растительной клетки вода связана главным образом высокополимерными соединениями (целлюлозой, гемицеллюлозой, пектиновыми веществами), т. е. коллоидно-связанная вода. В самой цитоплазме имеется вода свободная, коллоидно- и осмотически-связанная. Вода, находящаяся на расстоянии до 1 нм от поверхности белковой молекулы, связана прочно и не имеет правильной гексагональной структуры (коллоидно-связанная вода). Кроме того, в протоплазме имеется определенное количество ионов, а следовательно, часть воды осмотически связана.
Физиологическое значение свободной и связанной воды различно. Большинство исследователей полагает, что интенсивность физиологических процессов, в том числе и темпов роста, зависит в первую очередь от содержания свободной воды. Имеется прямая корреляция между содержанием связанной воды и устойчивостью растений против неблагоприятных внешних условий. Указанные физиологические корреляции наблюдаются не всегда.
Растительная клетка поглощает воду по законам осмоса. Осмос наблюдается при наличии двух систем с различной концентрацией веществ, когда они сообщаются с помощью полупроницаемой мембраны. В этом случае по законам термодинамики выравнивание концентраций происходит за счет вещества, для которого мембрана проницаема.
При рассмотрении двух систем с различной концентрацией осмотически активных веществ следует, что выравнивание концентраций в системе 1 и 2 возможно только за счет перемещение воды. В системе 1 концентрация воды выше, поэтому поток воды направлен от системы 1 к системе 2. По достижении равновесия реальный поток будет равен нулю.
Растительную клетку можно рассматривать как осмотическую систему. Клеточная стенка, окружающая клетку, обладает определенной эластичностью и может растягиваться. В вакуоли накапливаются растворимые в воде вещества (сахара, органические кислоты, соли), которые обладают осмотической активностью. Тонопласт и плазмалемма выполняют в данной системе функцию полупроницаемой мембраны, поскольку эти структуры избирательно проницаемы, и вода проходит через них значительно легче, чем вещества, растворенные в клеточном соке и цитоплазме. В связи с этим, если клетка попадает в окружающую среду, где концентрация осмотически активных веществ будет меньше по сравнению с концентрацией внутри клетки (или клетка помещена в воду), вода по законам осмоса должна поступать внутрь клетки.
Возможность молекул воды перемещаться из одного места в другое измеряется водным потенциалом (Ψв). По законам термодинамики вода всегда движется из области с более высоким водным потенциалом в область с более низким потенциалом.
Водный потенциал (Ψ в) – показатель термодинамического состояния воды. Молекулы воды обладают кинетической энергией, в жидкости и водяном паре они беспорядочно движутся. Водный потенциал больше в той системе, где выше концентрация молекул и больше их общая кинетическая энергия. Максимальным водным потенциалом обладает чистая (дистиллированная) вода. Водный потенциал такой системы условно принят за нуль.
Единицей измерения водного потенциала являются единицы давления: атмосферы, паскали, бары:
1 Па = 1 Н/м 2 (Н- ньютон) ; 1 бар=0,987 атм =10 5 Па=100 кПА;
1 атм =1,0132 бар; 1000 кПа = 1 МПа
При растворении в воде другого вещества, понижается концентрация воды, уменьшается кинетическая энергия молекул воды, снижается водный потенциал. Во всех растворах водный потенциал ниже, чем у чистый воды, т.е. в стандартных условиях он выражается отрицательной величиной. Количественно это понижение выражают величиной, которая называется осмотическим потенциалом (Ψ осм.). Осмотический потенциал – это мера снижения водного потенциала за счет присутствия растворенных веществ. Чем больше в растворе молекул растворенного вещества, тем осмотический потенциал ниже.
При поступлении воды в клетку ее размеры увеличиваются, внутри клетки повышается гидростатическое давление, которое заставляет плазмалемму прижиматься к клеточной стенке. Клеточная оболочка, в свою очередь, оказывает противодавление, которое характеризуется потенциалом давления (Ψ давл.) или гидростатическим потенциалом, он обычно положителен и тем больше, чем больше воды в клетке.
Таким образом, водный потенциал клетки зависит от концентрации осмотически действующих веществ – осмотического потенциала (Ψ осм.) и от потенциала давления (Ψ давл.).
При условии, когда вода не давит на клеточную оболочку (состояние плазмолиза или увядания), противодавление клеточной оболочки равно нулю, водный потенциал равен осмотическому:
Ψ в. = Ψ осм.
По мере поступления воды в клетку появляется противодавление клеточной оболочки, водный потенциал будет равен разности между осмотическим потенциалом и потенциалом давления:
Ψ в. = Ψ осм. + Ψ давл.
Разница между осмотическим потенциалом клеточного сока и противодавлением клеточной оболочки определяет поступление воды в каждый данный момент.
При условии, когда клеточная оболочка растягивается до предела, осмотический потенциал целиком уравновешивается противодавлением клеточной оболочки, водный потенциал становиться равным нулю, вода в клетку перестает поступать:
- Ψ осм. = Ψ давл. , Ψ в. = 0
Вода всегда поступает в сторону более отрицательного водного потенциала: от той системы, где энергия больше, к той системе, где энергия меньше.
Вода в клетку может поступать также за счет сил набухания. Белки и другие вещества, входящие в состав клетки, имея положительно и отрицательно заряженные группы, притягивают диполи воды. К набуханию способны клеточная стенка, имеющая в своем составе гемицеллюлозы и пектиновые вещества, цитоплазма, в которой высокомолекулярные полярные соединения составляют около 80% сухой массы. Вода проникает в набухающую структуру путем диффузии, движение воды идет по градиенту концентрации. Силу набухания обозначают термином матричный потенциал (Ψ матр.). Он зависит от наличия высокомолекулярных компонентов клетки. Матричный потенциал всегда отрицательный. Большое значение Ψ матр. имеет при поглощении воды структурами, в которых отсутствуют вакуоли (семенами, клетками меристем).
«Вода как экологический фактор»
Исполнитель – ученица 9 «Б» класса 367 школы
Руководитель – учитель биологии 367 школы
г. Санкт-Петербурга Фрунзенского района
Вода как экологический фактор.
Введение
Пустыня, песок … Жара. В тени 80 градусов Цельсия. Ничего живого на сотни, тысячи километров. Ни кустика, ни былинки. Только ночью, когда жара спадает, в пустыне просыпается какая-то жизнь. А утром снова. … И, вдруг, среди этого царства смерти - буйство жизни - оазис. Деревья, кустарники, трава, животные, люди. Что же случилось? Да, просто, здесь вырыли глубокие колодцы, и в них оказалась вода. А вода - это жизнь.
На Земле нет ни одного живого организма, даже самого примитивного, в теле которого не было бы воды, и который мог бы без нее обходиться. С человеком и животными все понятно, а для чего нужна вода растениям, вот это вопрос…
Цель работы: Изучить воду(Н2О) как экологический фактор.
Задачи:
· Выделить функции воды
· Оценить роль воды
· Найти экологическую роль
· Разделить наземные растения на более или менее приспособленных к воде
Вода является основной частью растительных организмов. Её содержание доходит до 90 % от массы организмов, и она участвует прямо или косвенно во всех жизненных проявлениях. Вода - это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ. Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру, Молекулы белков, нуклеиновых кислот, мембраны сохраняет свою структуру и активность при наличии водородных связей. Высокое содержание воды придает содержимому клетки (цитоплазме) подвижный характер. Все реакции гидролиза, многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут с участием воды. Вода способствует стабилизации температуры растений. Вода - растворитель разнообразных веществ, она обеспечивает транспорт минеральных, органических веществ и газов по растению, участник биохимических превращений. Она принимает участие в фотосинтезе, дыхании, гидролитических процессах, а также служит источником О2.Вода обеспечивает связь органов друг с другом, координацию их деятельности.
Из этого можно сделать вывод, что вода не только самая распространенная, но и самая важная в природе жидкость. Достаточно сказать, что в воде зародилась жизнь. Без нее невозможно существование животных и растений. Жизнь есть только там, где есть вода. В действительности вода удивительна и необыкновенна, это - подлинное чудо природы. Но не только жизнь есть там, где есть вода, а и, наоборот, там, где есть вода, обязательно есть жизнь. "Вода без жизни в биосфере неизвестна" - говорил академик.
«Вода составляет в среднем 80–90 % массы растения. Содержание воды зависит от типа, возраста органов, их физиологического состояния. Особенно богаты водой сочные плоды (80–95 % сырой массы), молодые корни (70–90 %) и молодые листья (80–90 %). А наиболее бедны водой зрелые семена в состоянии анабиоза, когда процессы жизнедеятельности сведены к минимуму» - Цитата из книги «Агробиология».
1. Оценка обеспеченности растений водой в условиях конкретной экосистемы
1.1 Функции воды и ее источники
Вода - это важнейший экологический ресурс в жизни растений. Поэтому большое значение имеет оценка обеспеченности растений водой в условиях конкретной экосистемы.
Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой обеспечивает прочность тканей, сохранение структуры травянистых растений, определенную ориентировку организмов растений в пространстве. Рост клеток в фазе растяжения идет главным образом за счет накопления воды в вакуоли.
Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена, коррелятивные взаимодействия, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой
Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основной орган поглощения воды является корневая система. Роль этого органа, прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой.
1.2 Роль воды и степень обеспеченности ей растений
Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее, из-за потерь при испарении. Например, в ряде районов Узбекистана и на Кольском полуострове за год выпадает одинаковая сумма осадков 350 мм. Но на Кольском полуострове испаряемость всего лишь 300 мм, а в Узбекистане 1200 мм в год. Поэтому в Узбекистане воды недостаточно и земледелие нуждается в поливе, а на Кольском полуострове влага всегда в избытке.
«Испаряемость зависит в основном от прихода солнечной радиации и обусловленного этим температурного режима. Поэтому для характеристики обеспеченности растений водой широко используют гидротермический коэффициент (сокращенно - ГТК). Итак, благодаря показателю ГТК, мы можем судить о степени обеспеченности растений водой в любой экосистеме в течение интересующего нас периода времени». Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их обитания.
2. Адаптация к дефициту воды
2.1 Экологическая роль воды
Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеспечение наземных организмов зависят, прежде всего, от количества атмосферных осадков, их распределения по временам года, наличия водоемов , уровня грунтовых вод, запасов почвенной влаги и т д. Влажность оказывает влияние на распространение растений, как в пределах ограниченной территории, так и в широком географическом масштабе, определяя их зональность (смена лесов степями, степей - полупустынями и пустынями).
При изучении экологической роли воды учитывается не только количество выпадающих осадков, но и соотношение их величины и испаряемости. Области, в которых испарение превышает годовую величину суммы осадков, называются аридными (сухими, засушливыми). В аридных областях растения испытывают недостаток влаги в течение большей части вегетационного периода. В влажных областях растения обеспечены водой в достаточной мере.
Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации к водному режиму. Высшие наземные растения, ведущие прикрепленный образ жизни зависят от обеспеченности почвы и воздуха влагой. По приспособленности к местообитаниям с разными условиями увлажнения и по выработке соответствующих приспособлений среди наземных растений различают три основные экологические группы: гигрофиты, мезофиты и ксерофиты. Условия водоснабжения существенно влияют на их внешний облик и внутреннюю структуру.
2.2 Гигрофиты
Гигрофиты - растения избыточно увлажненных местообитаний с высокой влажностью воздуха и почвы. Для них характерно отсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды, и неспособность переносить даже незначительную ее потерю. Наиболее типичные гигрофиты - травянистые растения влажных тропических лесов и нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (чистотел большой, недотрога обыкновенная, кислица обыкновенная и др.), прибрежные виды (калужница болотная, плакун-трава, рогоз, камыш, тростник), растения сырых и влажных лугов, болот (белокрыльник болотный, сабельник болотный, вахта трехлистная, осоки), некоторые культурные растения.
Характерные структурные черты гигрофитов - тонкие листовые пластинки с небольшим числом широко открытых устьиц, рыхлое сложение тканей листа с крупными межклетниками, слабое развитие водопроводящей системы (ксилемы), тонкие слаборазветвленные корни, часто без корневых волосков. К физиологическим адаптациям гигрофитов следует отнести низкое осмотическое давление клеточного сока, незначительную водоудерживающую способность и, как следствие, высокую интенсивность транспирации, которая мало отличается от физического испарения. Избыточная влага удаляется также путем гуттации - выделения воды через специальные выделительные клетки, расположенные по краю листа. Избыточная влага затрудняет аэрацию, а следовательно, дыхание и всасывающую деятельность корней, поэтому удаление излишков влаги представляет собой борьбу растений за доступ воздуха.
2.3 Ксерофиты
Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху, оставаясь физиологически активными. Это растения пустынь, сухих степей, саванн, сухих субтропиков, песчаных дюн и сухих, сильно нагреваемых склонов. Структурные и физиологические особенности ксерофитов нацелены на преодоление постоянного или временного недостатка влаги в почве или воздухе. Решение данной проблемы осуществляется тремя способами:
1) эффективным добыванием (всасыванием) воды
2) экономным ее расходованием
3) способностью переносить большие потери воды
Интенсивное добывание воды из почвы достигается ксерофитами благодаря хорошо развитой корневой системе. По общей массе корневые системы ксерофитов примерно в 10 раз, а иногда и в 300-400 раз превышают надземные части. Длина корней может достигать 10-15 м, а у саксаула черного - 30-40 м, что позволяет растениям использовать влагу глубоких почвенных горизонтов, а в отдельных случаях и грунтовых вод. Встречаются и поверхностные, хорошо развитые корневые системы, приспособленные к поглощению скудных атмосферных осадков, орошающих лишь верхние горизонты почвы.
Экономное расходование влаги ксерофитами обеспечивается тем, что листья у них мелкие, узкие, жесткие, с толстой кутикулой, с многослойным толстостенным эпидермисом, с большим количеством механических тканей, поэтому даже при большой потере воды листья не теряют упругости и тургора. Клетки листа мелкие, плотно упакованы, благодаря чему сильно сокращается внутренняя испаряющая поверхность. Кроме того, у ксерофитов повышенное осмотическое давление клеточного сока, благодаря чему они могут всасывать воду даже при больших водоотнимающих силах почвы.
К физиологическим адаптациям относится и высокая водоудерживающая способность клеток и тканей, обусловленная большой вязкостью и эластичностью цитоплазмы, значительной долей связанной воды в общем водном запасе и т. д. Это позволяет ксерофитам переносить глубокое обезвоживание тканей (до 75% всего водного запаса) без потери жизнеспособности. Кроме того, одной из биохимических основ засухоустойчивости растений является сохранение активности ферментов при глубоком обезвоживании.
2.4 Суккуленты
К группе ксерофитов относятся и суккуленты - растения с сочными мясистыми листьями или стеблями, содержащими сильно развитую водоносную ткань. Различают листовые суккуленты (агавы, алоэ , молодило, очитки) и стеблевые, у которых листья редуцированы, а надземные части представлены мясистыми стеблями (кактусы, некоторые молочаи и др.). Фотосинтез у стеблевых суккулентов осуществляется периферическим слоем паренхимы стебля, содержащим хлорофилл. Длительные засушливые периоды преодолеваются ими путем накопления воды в водоносных тканях, связывания ее коллоидами клеток, экономного расходования, которое обеспечивается защитой эпидермиса растений восковым налетом, погруженными в ткань листа или стебля немногочисленными днем закрытыми устьицами. В результате транспирация у суккулентов чрезвычайно мала: в пустынях кактусы из рода Camegia транспирируют в сутки всего лишь I -3 мг воды на 1 г сырой массы. Корневая система поверхностная, мало развитая, рассчитана на поглощение воды из верхних слоев почвы, увлажненных редко выпадающими дождями. В засуху корни могут отмирать, но после дождей быстро (за 2-4 дня) отрастают новые. Суккуленты приурочены главным образом к засушливым зонам Центральной Америки, Южной Африки, Средиземноморья.
2.5 Мезофиты
Мезофиты - занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Они распространены в умеренно влажных зонах с умеренно теплым режимом и достаточно хорошей обеспеченностью минеральным питанием. К мезофитам относятся растения лугов, травянистого покрова лесов, лиственные деревья и кустарники из областей умеренно влажного климата, а также большинство культурных растений и сорняки. Для мезофитов характерна высокая экологическая пластичность, позволяющая им адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды.
Специфичные пути регуляции водообмена позволили растениям занять самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие способов приспособления лежит, таким образом, в основе распространения растений на Земле, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологической адаптации.
3. Оценки эффективности использования воды растениями
«Коэффициент водопотребления в значительной степени зависит от почвенных и климатических условий. Для одних и тех же сортов по мере их продвижения из влажного климата в сухой КВ возрастает примерно в 2 раза. В засушливые годы КВ выше, чем во влажные».
На значительной территории России величина возможного урожая в основном определяется обеспеченностью растений влагой. Поэтому задача земледельца состоит в создании таких условий, при которых коэффициент водопотребления снижается. Снижение коэффициента водопотребления происходит в случае изменения условий произрастания растений, при котором повышается их урожайность (внесение удобрений, поливы и пр.).
4. Вывод.
Итак, вода очень важна не только для людей, но для растений. Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Вода обеспечивает протекание процессов обмена, коррелятивные взаимодействия, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой. Особая роль воды для наземных организмов заключается в необходимости постоянного пополнения ее, из-за потерь при испарении. Влажность оказывает влияние на распространение растений, как в пределах ограниченной территории, так и в широком географическом масштабе, определяя их зоны обитания. Растения делятся в зависимости от потребности ими водой на гигрофиты, ксерофиты, суккуленты, мезофиты. Вода - самое нужное полезное ископаемое . Она нужна для питания и охлаждения всем растениям, животным и людям. Без воды погибнет вся жизнь на Земле.
5. Заключение
Из всего выше перечисленного можно вывести общее заключение, что при дефиците влаги растения могут адаптироваться т. е. образование корневой системы, которая достигает влажных зон почвы; ограничение расхода воды на транспирацию; запасание воды в тканях растений. Так как вода является основной составной частью растительных организмов. Вода - это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ. Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой (тургор) обеспечивает прочность тканей, сохранение структуры травянистых растений, определенную ориентировку организмов растений в пространстве. Рост клеток в фазе растяжения идет главным образом за счет накопления воды в вакуоли. Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена, коррелятивные взаимодействия, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой. Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органном поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой.
Литература:
1. Шапиро. Просвет науки 2009г.
2. Якушкина растений. М., Просвещение, 1980г.
3. Козловский Водный обмен растений. М., Колос. 1969г.
4. Сказкин период у растений к недостаточному водоснабжению. М., Наука. 1968г.
5. Радкевич. Мин., Высшая школа. 1983г.
6. Генкель устойчивости растительных организмов. М., Изд-во МГУ. 1967г. т.3.
В среднем растение на 80 процентов состоит из воды. У типичных ксерофитов (растений засушливых областей, пустынь или безводных почв) содержание влаги низко, у растений, запасающих воду впрок, оно нередко достигает 95% общего веса. Как это вообще свойственно живой природе, вода играет большую роль в жизни растений. Она регулирует прочностные свойства их тканей: является растворителем для питательных солей, которые затем разносятся по всему растению; оказывает прямое воздействие на электрические процессы, протекающие в растении. При обязательном участии воды в живом организме осуществляются все химические реакции, и, наконец, без нее невозможен синтез твердых неводных растительных веществ. Поэтому для растения регулярное снабжение его водой составляет одну из жизненно важных проблем вообще.
Водным растениям в этом отношении намного легче: они могут вбирать всю столь необходимую для их существования влагу всей своей поверхностью. Наземные растения, как правило, усваивают воду из влажной почвы с помощью сосущих корней. Корневая система растений устроена в высшей степени рационально и даже у одного и того же растения обладает очень высокой приспособляемостью - сайт. Например, если растение пересадить в водный питательный раствор, в котором полностью отсутствует почва, то структура его корневой системы изменится исключительно быстро. Образуется широко разветвленная сеть дополнительных корневых волосков, которая дает возможность корням выполнять их основную функцию - активно всасывать воду и направлять ее под давлением в проводящую систему растения.
Возможности подобной системы лучше всего проявляются в экстремальных ситуациях, на переходе от еще возможного к уже невозможному. Необходимость - мать изобретений. Поэтому нас не должно удивлять, что там, где растения испытывают острую потребность в воде, мы обнаруживаем наиболее интересную и самую совершенную технологию ее получения .
Крайнюю нехватку воды растения ощущают прежде всею в тех местообитаниях, где они непосредственно не соприкасаются ни с водой, ни с почвой. В подобных условиях произрастают эпифиты, в частности большинство видов тропических орхидей. Они живут в кронах высоких деревьев девственных лесов, но не пользуются ни их влагой, ни их питательными веществами, а лишь прикрепляются к ним. У этих растений нет и корней, которые бы спускались до самой почвы, а стволы и листья деревьев-опор бывают нередко настолько гладкими, что дождевая вода беспрепятственно тотчас же стекает по ним на землю. Проточной водой орхидеи не имеют возможности постоянно пользоваться, или же ее нет в достаточном количестве.
Но существенно то, что воздух в дождевых тропических лесах очень влажен. Частью ливни и интенсивная в условиях высоких температур транспирация листьев способствует созданию тепличной атмосферы, когда необходимая для жизни вода буквально висит в воздухе. Орхидеи добывают ее сравнительно традиционным способом. Для этой цели они обзавелись корнями, правда воздушными, которые свободно висят в пространстве, сильно ветвясь и плотно сплетаясь между собой. Но для того чтобы корни не высыхали и могли бы безотказно поглощать воду, им недостает совсем немногого: влажной почвы. Растения поступают здесь просто и эффективно: они сами для себя создают искусственную «почву». Воздушные корни орхидей покоятся в веламене, представляющем собой относительно толстый; слой рыхлой ткани. Эта ткань состоит из отмерших клеток и очень похожа на пористую губку. В сухую погоду «губка» сжимается и становится совершенно белой из-за большого числа пустот, наполненных воздухом. Но уже при самой незначительной влажности воздуха она, словно промокательная бумага, начинает жадно впитывать атмосферную влагу. Если чересчур влажно и все поры заполнены водой, ткань приобретает сероватый оттенок. Корни могут свободно забирать воду из веламена и направлять ее в систему водоснабжения растения.
Некоторые представители ластовневых, также обитающих высоко в кронах деревьев-хозяев, выработали технологию сбора воды, которая с функциональной точки зрения похожа на технику, применяемую орхидеями. Однако конструктивно их механизм отличен. Как и орхидеи, эти растения «защищают» свои корни от высыхания и в то же время «заботятся» о том, чтобы в непосредственной близости от корней постоянно находился воздух, насыщенный парами воды. Особой губчатой ткани у ластовневых нет. Вместо того они своими листьями, создающими густую тень, заслоняют от солнечных лучей плотно прилегающие к стволу дерева-опоры корни. Чем теснее прижимаются листья к коре, тем более влажным становится находящийся между ними и стволом дерева воздух - сайт. Исключительно ярко выражено это защитное приспособление у весьма распространенного на Яве Conchophyllum imbricatum. Его утолщенные хрящевидные листья имеют форму створки раковины, а своими краями вплотную проникают к коре дерева, по ней же стелется корень растения. Под каждым листом образуется наполняемая влажным воздухом полость, в которую, ветвясь, врастает корень, выпущенный стеблем. Остается лишь восхищаться тем, как рационально взаимоувязаны между собой местоположения листа и корня.
Истинную изобретательность в использовании принципа корневой полости проявил еще один вид лиан, относящийся к тому же семейству. Речь идет об обитающей там же на Яве дисхидии (Dischidia rafflesiana). Ее стебель выпускает листья двух видов: обычные листья зеленого цвета и пустотелые, мешковидный формы и линялой желтовато-зеленой окраски образования, напоминающие по внешнему виду сплющенные по продольной оси клубни. Там, где эти урнообразные листья отходят от стебля растения, имеется отверстие, края которого заметно подогнуты внутрь. Изнутри «урны» выстланы толстым слоем растительного воска черно-фиолетового цвета. Через располагающиеся в восковом налете микроскопические устьица растение транспирирует. В тех местах, где формируются урнообразные листья, стебель пускает корни, проникающие сквозь узкое отверстие в полость урны. В полной темноте корни плотно прилегают к ее стенкам и усиленно ветвятся.
Обобщим наши наблюдения.
Во-первых, конструкция в целом со многих точек зрения представляет собой великолепное техническое решение проблемы накопления, хранения и использовании воды. В результате перепада температур, обусловленного сменой дня и ночи, чередования яркого освещения и затенения на внутренних стенках листа-урны легко конденсируются нары воды, которую без труда поглощают проникающие сюда снаружи корни растения. Заметим, кстати, что водой-конденсатом, полученной за счет разницы температур, пользуются жители некоторых островов вулканического происхождения (например, Канарских). Крестьяне покрывают свои поля 20-сантиметровым слоем грубозернистого пемзового песка или вулканического пепла. При понижении температуры в ночное время в порах этих материалов скапливается конденсационная влага, усваиваемая затем сельскохозяйственными растениями. Без такого пористого покрытия было бы немыслимо ведение сельского хозяйства в районах, где осадки выпадают не чаще одного раза в три года.
Во-вторых, даже в засушливые периоды относительная влажность воздуха внутри урнообразного листа остается все еще настолько высокой, что корни растения не высыхают.
В-третьих, объем испаряемой этими листьями воды сводится до минимума, поскольку внутри них постоянно имеется влажный воздух и царит полный «штиль» - два обстоятельства, которые резко ограничивают интенсивность транспирации.
И наконец, в-четвертых, взамен израсходованной влаги может быть незамедлительно сконденсирована новая, которая опять же будет поглощена корневой системой. В целом это весьма напоминает механизм снабжения водой крупного промышленного центра, когда происходит многократное использование потребленной и регенерированной воды.
Но там, где человек осуществляет водоподготовку с помощью химии, дисхидия применяет дистилляцию, метод, не вызывающий практически никаких возражений с точки зрения физиологии. Более эффективного способа получения воды для ее повторной утилизации трудно придумать. Если воспользоваться терминологией из области охраны окружающей среды, то можно сказать, что в урнообразных листьях тропической лианы происходит настоящая рециркуляция водного ресурса (иными словами, повторное включение воды в существующий круговорот ее потребления).
Мы, люди, должны научиться тому, что в состоянии делать дисхидия, и как можно скорее, поскольку уровень загрязнения водной среды на нашей планете все возрастает. В комплексе неотложных мер по предотвращению возможной катастрофы одна из наиболее важных - это организация производства по принципу рециркуляции природных ресурсов. Запасы питьевой воды у человечества столь же ограничены, как и у дисхидии с ее урнообразными листьями. Поэтому мы должны обходиться с водой столь же бережно и рационально. Приступать к регенерации воды нам следует не тогда, когда мы вновь ощутим потребность в ней, а уже в тот момент, когда мы производим промышленные и бытовые стоки. Заметим попутно, что растение никогда не выделяет загрязненной воды, в процессе испарения оно расстается с уже очищенной влагой. Итак, только практика возврата воды в круговорот ее потребления (рециркуляция) позволит обеспечить нас достаточным ее количеством.
В тех случаях, когда урнообразные листья дисхидии висят среди ветвей строго вертикально, отверстием вверх, они дополнительно играют роль цистерн и резервуаров для сбора воды и питательных веществ - сайт. В них скапливается дождевая вода, а также продукты разложения попавших внутрь и погибших там насекомых. Если же учесть, что эти растения предпочитают более сухие и более открытые солнечному свету места обитания в отличие от эпифитных орхидей с их тканью, способной впитывать влагу воздуха, словно губка, то не трудно понять, почему дисхидии стремятся крайне экономно расходовать воду.
В климатически сходных условиях растут многие американские виды семейства бромелиевых. Они также предпочитают селиться в кронах высоких деревьев, где они полностью открыты горячим лучам тропического солнца и одновременно воздействию жарких ветров. Ввиду скудости дождевых осадков в этой местности бромелиевые вынуждены покрывать все свои потребности в воде за счет атмосферной влаги, содержащейся в воздухе, в первую очередь влаги, приносимой столь частыми здесь ночными туманами. Именно по этой причине она выработали совершенно иную, чем у орхидей и ластовневых, технологию получения воды. Одни из них вовсе отказались от корней, другие используют их лишь в качестве прикрепительных органов, которые нередко выдерживают на себе значительный по весу груз.
Большинство же избрало самый прямой путь получения воды: непосредственно из воздуха в листья . Для этого, разумеется, необходимы специальные приспособления. И они есть. Это - микроскопические чешуйки, постоянно поглощающие воду из воздуха.
Пример - эхмея (Aechmea chantinii), одно из комнатных растений семейства бромелиевых. Ее узкие, длинные и сочные листья украшены белыми поперечными полосками. Если рассматривать эти полоски в лупу, можно заметить, что они образованы множеством мельчайших круглых пластиночек, диаметр каждой из которых едва достигает одной четверти миллиметра. И лишь под микроскопом становится видно, что пластинки на самом деле имеют форму крошечных воронок, серединой своей уходящих в глубь листа. Их края свободно лежат на поверхности листа, не прирастая к нему, но при этом они многократно перекрывают друг друга. В свою очередь каждая из воронок состоит из отдельных клеток.
Диаметр этих микросозданий природы составляет одну сотую миллиметра, и их с полным правом можно считать самыми маленькими в мире вакуумными насосами. Это пустотелые, сжимающиеся в сухую погоду клетки. При увлажнении их стенки быстро набухают и распрямляются; вся клетка вытягивается, и внутри нее образуется разрежение, проявляющее по отношению к внешней среде всасывающий эффект. Клетка жадно впитывает влагу из воздуха. Разница в концентрации клеточного сока в клетках воронки заставляет поглощенную воду передвигаться внутрь листа. Очень часто воронки располагаются на поверхности листа чрезвычайно плотно, и тогда растение способно вобрать в себя огромное количество влаги, приносимой туманом или росой. Сухая воронка может всосать целиком каплю воды.
Некоторые виды бромелиевых (например, тилландсия Tillandsia usneoides), свисающие, словно бороды великанов, с ветвей дерева-опоры, в сухом состоянии настолько легки, что можно предположить, что они не тонут в воде. На самом же деле стоит им оказаться на поверхности водоема, как их воронки начинают весьма быстро вбирать воду. Вес растения возрастает, и оно идет ко дну. В засушливых районах тропиков тилландсии, используя только воздух и воду, производят огромное количество растительного вещества, которое местные жители применяют в качестве упаковочного материала.
Совершенно иную систему утилизации атмосферной влаги выработали некоторые растения пустынь и полупустынь. Чтобы сделать описание этой системы более наглядным и понятным для читателя, я вначале вкратце расскажу о технологии лакокрасочного покрытия, которая активно используется в последние годы в промышленности.. Этот метод позволяет, применяя специально сконструированный для подобных целей пистолет-распылитель, покрывать краской или лаком изделия либо его детали буквально из-за угла. При этом полет мельчайших частичек краски происходит не по произвольной траектории, а таким образом, что все они подлетают к предмету, который необходимо покрасить, с нужной стороны: спереди, с боков и даже сзади.
В рекламных текстах столь соблазнительные для пользования достоинства электростатического метода покрытия расхваливаются весьма назойливым образом, но тем не менее без излишнего преувеличения. В них, в частности, говорится о том, что частички краски летят вдоль «силовых линий электрического поля». А это, в свою очередь, означает, что они, подобно маленьким магнитам, притягиваемым крупной металлической деталью, испытывают притяжение со стороны окрашиваемой поверхности. Поэтому они не пролетают мимо нее по прямой линии, как это происходит при наиболее распространенном способе нанесения краски распылением ее сжатым воздухом, а приобретают в пистолете-распылителе сильный электромагнитный заряд, который и направляет их к окрашиваемой детали. Попав на нее, частички краски теряют свой заряд.
В сравнении с традиционной технологией метод покрытия в электростатическом поле позволяет сберечь до 60 процентов распыляемого красителя. Его применение приносит народному хозяйству значительную экономическую выгоду. Что касается растений, то им этот метод известен с древнейших времен. Желательную для них ситуацию, несколько изменив суть дела, можно описать таким образом: если бы удалось взвешенные в воздухе мельчайшие частички влаги с помощью электростатических сил доставить растению, иными словами, притянуть их к растению как бы магнитом, то тогда появилась бы возможность во много раз повысить эффективность использования атмосферной влаги. Полезный эффект был бы здесь намного больше тех 60 процентов, о которых шла речь выше. Но эта цифра рассчитана, исходя из допущения, что предварительно вся система была тщательно отрегулирована, то есть оптимально определены диаметр струи распыла и ее направление на окрашиваемую поверхность.
Разумеется, на предварительную «наладку» растения рассчитывать не могут. Самое большее, что в их силах, - это случайное соприкосновение с водяными парами. Тем не менее и они научились электростатическим способом «распылять» на себя влагу, содержащуюся в атмосфере, например влагу туманов. В отличие от пистолетов-распылителей растения не в состоянии придать частицам воды электрический заряд, поскольку последние для них вначале попросту недосягаемы. Но и здесь выход был найден: растения заряжают самих себя! Происходит это следующим образом. На одревесневевших колючках и волосках кактусов и других растений пустынь в ветреную погоду накапливаются электрические заряды - сайт. Этот процесс аналогичен тому, с которым мы сталкиваемся, когда расчесываем свои волосы пластмассовым гребешком. Наэлектризованный гребень начинает притягивать волосы, при этом слышится легкое потрескивание, а в полной темноте можно видеть даже небольшие искорки. Точно так же заряженные шипы кактусов притягивают к себе из воздуха капельки воды. Более того, они способствуют конденсации водяного пара в атмосфере.
Насколько нам известно, никто еще не пытался определить то количество влаги, которое растения могут добыть из воздуха, используя подобную «технологию». Но оно, несомненно, должно быть значительным. В тех климатических зонах, в которых но ночам отмечается активное образование туманов (например, прибрежные пустыни Чили), кактусы, на 95 процентов состоящие из воды, в состоянии успешно развиваться, даже если годами с неба не надает ни капли дождя.