Процесс присоединения воды к различным ионам, молекулам. Состояние воды в растении Что собой представляет гуттация
В книге рассказывается о воде и ее значении в жизни Земли. Отмечая влияние хозяйственной деятельности человека на состояние водных ресурсов планеты, авторы затрагивают актуальные вопросы их охраны и комплексного использования. В частности, они останавливаются на научной разработке бессточной технологии и современных методов очистки сточных вод, защите Мирового океана от загрязнения и других аспектах проблемы «чистая вода».
Книга:
Вода в живом организме
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Вода в живом организме
На долю воды приходится основная часть массы любого живого существа на Земле. У взрослого человека вода составляет больше половины массы тела. Именно у взрослого человека, потому что в разные периоды жизни содержание воды в организме изменяется. У эмбриона оно достигает 97 %; сразу после рождения общее количество воды в организме быстро уменьшается - у новорожденного ее уже только 77 %. Дальше содержание воды продолжает постепенно снижаться, пока не станет в зрелом возрасте относительно постоянным. В среднем содержание воды в организме мужчин от 18 до 50 лет составляет 61 %, женщин - 54 % от массы тела. Разница эта связана с тем, что организм взрослых женщин содержит больше жира; при отложении жира вес тела увеличивается и доля воды в нем снижается (у людей, страдающих ожирением, содержание воды может уменьшиться до 40 % от массы тела). После 50 лет организм человека начинает «усыхать»: воды в нем становится меньше.
Больше всего воды - 70 % всей воды организма - находится внутри клеток, в составе клеточной протоплазмы. Остальное - это внеклеточная вода: часть ее (около 7 %) находится внутри кровеносных сосудов и образует плазму крови, а часть (около 23 %) омывает клетки - это так называемая межтканевая жидкость.
Еще в 1858 г. знаменитый французский физиолог Клод Бернар сформулировал принцип постоянства внутренней среды организма - нечто вроде закона сохранения массы - энергии для живых существ. Этот принцип гласит: поступление в организм различных веществ должно быть равно их выделению. Ясно, что и потребление воды должно быть равным расходу. Как же человек расходует воду?
Водные потери организма учесть довольно трудно, потому что немалая часть их приходится на долю так называемых неощутимых потерь. Например, вода в виде паров содержится во выдыхаемом воздухе - это примерно 400 мл/сут. Около 600 мл/сут ее испаряется с поверхности кожи. Немного воды выделяют слезные железы (и не только тогда, когда мы плачем: выделяемая ими жидкость постоянно омывает глазное яблоко); вода теряется также с капельками слюны при разговоре, кашле и т. д. Остальные пути выделения воды легче поддаются учету: это 800-1300 мл в сутки, выделяемые с мочой, и около 200 мл - с испражнениями. Если суммировать все вышеуказанные цифры, то получается около 2–2,5 л; эта цифра, средняя, потому что расход воды может сильно колебаться в зависимости от внешних условий, индивидуальных особенностей обмена или в результате его нарушений.
В соответствии с этим и суточная потребность организма взрослого человека в воде составляет в среднем около 2,5 л. Это, впрочем, вовсе не означает, что человек должен каждый день выпивать не меньше 10 стаканов воды: основная часть потребляемой нами воды содержится в пище. Часть воды образуется также непосредственно в организме в процессе жизнедеятельности - при распаде белков, жиров и углеводов (эндогенная вода). Например, при окислении 100 г жиров возникает 107 мл воды, 100 г углеводов - 55 мл. Следовательно, наиболее выгоден (в смысле получения эндогенной воды) жир. И не случайно значительные жировые отложения наблюдаются как раз У тех животных, которые приспособились длительное время обходиться без воды извне, вырабатывая ее в своем организме. В их числе крупное животное пустыни - верблюд. Резерв жира в его горбе при полном окислении позволяет получить около 40 л эндогенной воды, что составляет суточную потребность в ней животного. Разумеется, солидный запас жира не заменяет полностью верблюду питьевой воды. Жировыми отложениями - источником эндогенной воды, кроме верблюда, обладают в пустыне курдючные породы овец. Жир накапливается в хвостах некоторых тушканчиков, под кожей желтого и малого суслика, ежей и т. д. Исключительно эндогенной водой утоляют жажду австралийские мыши.
Ни один жизненный процесс в организме человека или животного не может совершаться без воды и ни одна клетка не в состоянии обойтись без водной среды. С участием воды протекают практически все функции организма. Так, испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, вода принимает участие в процессах терморегуляции.
Процесс пищеварения - важнейшая функция организма. Процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте протекает только в водной среде. В этом процессе вода играет роль хорошего растворителя почти всех пищевых продуктов.
Выпитая вода прежде всего всасывается сквозь стенки желудка и кишечника в кровь и с ней равномерно распределяется по всему организму, переходя из крови в межтканевую жидкость, а затем и в клетки. Такой обмен воды происходит довольно интенсивно. Находясь в состоянии соединения с водой, пищевые продукты (белки, углеводы, жиры, минеральные соли) также легко всасываются в кровь и поступают во все органы и затем ткани организма.
Переход воды из крови в межтканевую жидкость целиком подчинен физическим законам. Работа сердца создает внутри сосудов гидростатическое давление, стремящееся вытолкнуть жидкость сквозь стенку сосуда. Этому противодействует осмотическое давление, которое создают растворенные в крови вещества. Точнее говоря, главную роль здесь играет не осмотическое давление, а только та малая его часть (примерно 1/220), которую образуют белки плазмы крови - это так называемое онкотическое давление. Дело в том, что и воду, и низкомолекулярные растворенные вещества, создающие основную часть осмотического давления, стенки капилляров пропускают свободно, но для белков они практически непроницаемы. И именно онкотическое давление, создаваемое белками, удерживает воду внутри капилляра.
В начальной, артериальной части капилляра гидростатическое давление велико - оно гораздо больше онкотического. Поэтому вода вместе с растворенными в ней низкомолекулярными веществами выжимается сквозь стенки капилляра в межклеточное пространство. В конечной, венозной части капилляра гидростатическое давление значительно меньше, потому что здесь капилляр расширяется. Онкотическое же давление, образованное белками, здесь, наоборот, повышается, поскольку часть воды уже покинула капилляр и объем плазмы уменьшился, а концентрация белков в ней возросла. Теперь онкотическое давление становится больше гидростатического, и здесь вода, несущая с собой продукты жизнедеятельности клеток, поступает из межклеточного пространства обратно в сосудистое русло.
Такова общая картина обмена воды между кровью и тканями. Правда, этот механизм применим не во всех случаях; с его помощью, например, нельзя объяснить обмен жидкости в печени. Гидростатическое давление в печеночных капиллярах недостаточно для того, чтобы вызвать переход жидкости из них в межтканевое пространство. Здесь играют роль уже не столько физические законы, сколько ферментативные процессы.
Из межтканевой жидкости вода попадает в клетки. Этот процесс также определяется не только законами осмоса, но и свойствами клеточной мембраны. Такая мембрана, кроме пассивной проницаемости, зависящей от концентрации того или иного вещества по разные ее стороны, обладает еще и свойством активно переносить определенные вещества даже против градиента концентрации, т. е. из более разбавленного раствора в менее разбавленный. Другими словами, мембрана действует как «биологический насос». Регулируя таким путем осмотическое давление, клеточная мембрана управляет и процессами перехода сквозь нее воды из межклеточного пространства внутрь клетки и обратно.
Главный путь выведения воды из организма - почки; через них проходит около половины воды, покидающей тело. Почки - один из наиболее энергично работающих органов, потребление энергии на единицу веса здесь больше, чем в любом другом. Из всего поглощаемого человеком кислорода не менее 8-10 % используется именно в почках, хотя их вес составляет всего 1/200 часть веса тела. Все это свидетельствует о важности тех процессов, которые в них происходят.
В сутки через почки проходит более 1000 л крови - это значит, что каждая капля крови за сутки побывает здесь не меньше двухсот раз. Здесь кровь очищается от ненужных продуктов обмена веществ , которые она приносит из всех органов и тканей растворенными в плазме, т. е. в конечном счете опять-таки в воде.
Когда кровь проходит через начальную, артериальную часть почечного капилляра, около 20 % ее благодаря высокому гидростатическому давлению (в почечных капиллярах оно вдвое выше, чем в обычных) выходит сквозь стенку капилляра в полость почечного клубочка - это так называемая первичная моча. При этом, как и во всех остальных капилярах организма, сквозь стенку почечного капилляра проходят все растворенные в плазме вещества, кроме белков. Среди них помимо отбросов, которые необходимо удалить из организма, есть и нужные вещества, выделение которых было бы бессмысленным расточительством. Этого организм позволить себе не может, и поэтому в почечном канальце, куда первичная моча попадает из почечного клубочка, производится тщательная сортировка. Питательные вещества, различные соли, другие соединения постоянно реабсорбируются - переходят сквозь стенки канальца обратно в кровь, в примыкающий к канальцу капилляр. Ведущую роль в этом процессе реабсорбции играют сложные ферментативные реакции.
Вместе с полезными веществами покидает первичную мочу и вода. В начальном отделе почечного канальца вода реабсорбируется пассивно: она переходит в кровь вслед за активно реабсорбируемым натрием, глюкозой и другими веществами, выравнивая возникающую разницу в осмотическом давлении.
В конечном же отделе почечного канальца, когда реабсорбция полезных веществ уже в основном закончена, возвращение воды в кровь регулируется иным механизмом и зависит только от того, насколько нужна организму сама эта вода. В стенках кровеносных сосудов разбросаны нервные рецепторы, которые очень тонко реагируют на изменение содержания воды в крови. Как только воды становится меньше, чем нужно, нервные импульсы от этих рецепторов поступают в гипофиз, где начинает выделяться гормон вазопрессин. Под влиянием его вырабатывается фермент гиалуронидаза. Фермент делает проницаемым для воды стенки почечных канальцев, разрушая водонепроницаемые полимерные комплексы, входящие в их состав, - как будто открывает кран для выхода воды сквозь стенку канальца. В результате вода, теперь уже следуя законам осмоса, переходит в кровь. Чем меньше воды в организме, тем больше выделяется вазопрессина, тем больше вырабатывается гиалуронидазы, тем больше воды всосется обратно в кровь.
В конечном счете из всей первичной мочи лишь меньше 1 % выделяется почками в виде «настоящей» мочи, которая теперь уже содержит только отработанные продукты жизнедеятельности и только ненужную организму воду.
Экспериментально установлено, что для удаления отходов жизнедеятельности человеческого организма требуется ежедневно не менее 500 мл мочи. Если человек пьет много воды, она разбавляет мочу, удельный вес которой понижается. При недостаточном поступлении воды в организм, когда после восполнения потерь ее через кожу и легкие на долю почек остается меньше 500 мл, часть отработанных продуктов жизнедеятельности остается в организме и может вызвать его отравление. Именно этим опасно водное голодание.
Особенно тяжело человек переносит обезвоживание. Если потери воды не восполняются, то в результате нарушений физиологических процессов ухудшается самочувствие, падает работоспособность, а при высокой температуре воздуха нарушается терморегуляция и может наступить перегрев организма. При потере влаги, составляющей 6–8 % от веса тела, у человека повышается температура тела, краснеет кожа, ускоряется сердцебиение, учащается дыхание, переходящее в одышку, появляется мышечная слабость, головокружение, головные боли и наступает полуобморочное состояние. При потере 10 % воды могут происходить необратимые изменения в организме. Потеря воды в количестве 15–20 % при температуре воздуха выше 30° является уже смертельной, а потеря 25 % воды смертельна и при более низких температурах.
Отходы жизнедеятельности человека выделяются также с потом. В среднем поверхность человеческого тела занимает 1,5 м 2 .
Человек в сильную жару очень потеет. За сутки он буквально «выдает» ведро пота: был бы сух воздух.
Главная составная часть жидкости в таком ведре - обычная, ничем не примечательная вода. В ней растворены нелетучие и летучие компоненты. С нелетучими ознакомиться просто - пот соленый: около 1 % NaCl, да еще фосфаты и сульфаты. Много в поте и креатинина. А вот с летучими компонентами плохо знакомы даже специалисты, но кое-что все же известно: космобиологи пришли к выводу, что даже мало потеющий человек через кожу выделяет столько веществ, что трехкубовая замкнутая атмосфера за сутки насытится вредоносными соединениями выше предельно допустимых норм. На Земле это не беда, но в космосе форточку не откроешь.
Читайте также:
|
В среднем вода составляет 80-90% массы растения. Однако ее содержание меняется и в значительной степени зависит от видовых особенностей, ткани и органа, возраста, функциональной активности, факторов внешней среды.
Таблица 1 - Содержание воды в разных органах растения
Основные функции воды в растениях:
1) Объединяет все части организма, образуя непрерывную водную фазу;
2) Образует раствор и среду для реакций метаболизма;
3) Принимает участие в различных процессах как вещество реакции
6СО 2 + 6Н 2 О→С 6 Н 12 О 6 + 6О 2
4) Обеспечивает передвижение веществ по сосудам растения, по симпласту и апопласту;
5) Защищает ткани растений от резких колебаний температуры (благодаря высокой теплоемкости и большой удельной теплоте парообразования);
6) Обеспечивает упругость тканей и органов, выполняет роль амортизатора при механических воздействиях;
7) Поддерживает структуру органических молекул, мембран, цитоплазмы, клеточной стенки и других компартментов клетки.
Функции воды обусловлены особыми физико-химическими свойствами и строением молекулы. Молекула воды полярная и представляет из себя диполь (Н δ+ - О δ-). Геометрия молекулы отвечает дважды незавершенному тетраэдру. Такая геометрическая форма вызывает разделение в пространстве «центров тяжести» отрицательного и положительного зарядов и образования диполя молекулы воды.
Рисунок 3. Проекция на плоскости Рисунок 4. Условное изображение молекулы воды
Вода является растворителем. Благодаря полярной природе вода обладает способностью взаимодействовать с ионами и другими полярными соединениями и смешивать их с молекулами растворителя (воды). Неполярные соединения в воде не растворяются, а образуют с водой поверхности раздела. В живых организмах на поверхностях раздела протекают многие химические реакции.
Связанная вода – имеет измененные физические свойства главным образом в результате взаимодействия с неводными компонентами. Условно принимают под связанной водой ту, которая не замерзает при понижении температуры до – 10°С.
Связанная вода в растениях бывает:
1) Осмотически- связанная
2) Коллоидно-связанная
3) Капиллярно-связанная
Осмотически-связанная вода – связана с ионами или низкомолекулярными веществами. Вода гидратирует растворенные вещества – ионы, молекулы. Вода электростатически связывается и образует мономолекулярный слой первичной гидратации. Вакуолярный сок содержит сахара, органические кислоты и их соли, неорганические катионы и анионы. Эти вещества удерживают воду осмотически.
Коллоидно-связанная вода – включает воду, которая находится внутри коллоидной системы и воду, которая находится на поверхности коллоидов и между ними, а также иммобилизованную воду. Иммобилизация представляет собой механический захват воды при конформационных изменениях макромолекул или их комплексов, при этом вода оказывается заключенной в замкнутом пространстве макромолекулы. Значительное количество коллоидно-связанной воды находится на поверхности фибрилл клеточной стенки, а также в биоколлоидах цитоплазмы и матриксе мембранных структур клетки
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 …
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.
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 ..
1. корневая система
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
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.
