Рейтинг@Mail.ru

Значение воды для кактусов


 
Вода
Вода является неотъемлемым компонентом жизнедеятельности всех живых организмов. Она входит в состав веществ, активизирует или тормозит физиологические процессы, растворяет питательные вещества, поддерживает форму клеток и всего растения. Даже в семенах, находящихся в воздушно-сухом состоянии, количество воды достигает 12% от массы семени. В цитоплазме содержится гораздо меньше воды, чем в почвенном растворе. Сама клеточная стенка корневого волоска представляет собой полупроницаемую мембрану. Вода и некоторые низкомолекулярные вещества способны проходить через нее, и молекулы воды, выравнивая концентрацию, стремятся проникнуть внутрь клетки. Интенсивность осмоса — поступления воды и низкомолекулярных веществ в корневые волоски — определяется, прежде всего, количеством влаги в почве. Для выравнивания концентраций между почвенным раствором и цитоплазмой требуется количество воды, во много раз превышающее объем клетки. Естественно, что безгранично увеличиваться в объеме клетка не в состоянии, этому препятствуют клеточные стенки, которые, стремясь сократиться, выталкивают воду, и возникает давление, обратное осмотическому. Это давление называется тургорным давлением, или тургором. Тургорное давление поддерживает форму клетки, да и всего растения. При снижении Iтургора растение оседает, сморщивается.

В основном под действием осмоса вода и питательные вещества проникают в корневой волосок, разжижают его цитоплазму, которая становится более обводненной по сравнению с цитоплазмой соседних клеток. На граде двух клеток опять возникает осмотический перенос молекул воды. До центрального цилиндра корня вода в основном передвигается по закону осмоса, в центральном цилиндре она движется вверх по сосудам флоэмы благодаря корневому давлению, коллоидным свойствам межклеточной жидкости и незначительной транспирации воды через устьичные щели.

Всасывание воды корнем — основной путь проникновения ее в растительный организм. Однако кактусы поглощают воду не только корнем. Колючки и опушение имеют капиллярную структуру. Мельчайшие капельки водяного тумана, попадая на них, благодаря силам поверхностного натяжения проникают через капилляры в ткань и осмотическим путем поглощаются клетками. При длительном отсутствии осадков тончайшие волоски впитывают водный конденсат, выпадающий в виде росы при суточных перепадах температуры, и даже незначительное количество водяных паров из воздуха.

Большинство представителей семейства приспособились к жизни в засушливых условиях, большую часть года кактусы испытывают дефицит во влаге и, следовательно, в питательных веществах, которые они получают в растворенном виде.

Казалось бы, кактусы должны обезвоживаться и засыхать в аридных условиях. Как же удерживают они ту воду, которая поступила в стебель?

Во-первых, у растений с С-4—типом метаболизма, и в том числе с крассуловым, устьичные щели днем закрыты и процесс испарения воды через них происходит в ночные часы. Да и при относительно низкой температуре воздуха ночью вода испаряется гораздо медленнее.

Во-вторых, кактусы покрыты восковидной кутикулой, которая препятствует чрезмерному прогреву стебля и испарению воды с его поверхности.

В-третьих, испарившаяся при транспирации вода, частично попадая на опушение и колючки, ими же и поглощается.

В-четвертых, в природе запасающая ткань кактуса имеет мелкоклеточное строение (в культуре, тем более комнатной, размер клеток значительно крупнее). Клетки имеют густую слизеподобную цитоплазму. Проникая в клетки, вода вступает в физико-химическую связь с органическими веществами цитоплазмы, образуя коллоидные растворы. У суккулентных растений цитоплазма имеет очень густую консистенцию, что является защитной реакцией на высокие температуры окружающей среды. Таким образом, той максимальной суточной температуры воздуха, которая бывает в местах произрастания кактусов, оказывается недостаточно для выпаривания воды из коллоидного раствора цитоплазмы клеток.

Но несмотря на это растения подсыхают, стебли столбовидных, древовидных и кустовидных кактусов уменьшаются в диаметре, растения с циллиндрическими и шаровидными стеблями укорачиваются, а мелкие формы вообще могут «уходить» в грунт. Все-таки клетка теряет значительную часть свободной воды. В результате опытов, в ходе которых использовались меченые изотопы кислорода, выяснилось: кактусы при наступлении засушливого периода теряют в виде испарений всего лишь 3—11% имеющейся в тканях влаги. Остальная ее часть вступает в различные химические реакции и связывается с органическими соединениями.

Не стоит забывать, что процессы фотосинтеза и дыхания хотя медленно, но все-таки идут и в засушливые сезоны, когда растения находятся в состоянии ростовой стагнации. В ходе фотосинтеза в это время используется вода, ранее запасенная в химических связях и выделенная в чистом виде при дыхании и других реакциях диссимиляции (разложения веществ в клетке). Наиболее богаты химически связанной водой жиры и углеводы, которые запасаются и сохраняются в виде крахмала и сложных сахаров.

От чего зависит степень поглощения и удержания воды в клетках запасающей ткани? Прежде всего, от химического состава клеточного коллоида. Во-вторых, от эпидермальных покровов, препятствующих чрезмерной транспирации. В-третьих, от мелкоклеточной структуры водозапасающей ткани и распределения малых порций воды в большом количестве клеток. В-четвертых, от неравномерного прогрева стебля, благодаря чему образовавшиеся в проводящих тканях пары воды конденсируются внутри стебля, в менее прогретой его части. И, конечно же, благодаря С-4—типу фотосинтеза, в результате которого вода вступает в химические реющий и фиксируется в молекулах органических веществ в виде Н+ и ОН- радикалов.