Раздел vii. поглощение и транспорт веществ у растений
Для осуществления процессов жизнедеятельности растениям нужна вода и растворенные в ней минеральные (неорганические) вещества. Получить их растение может в основном из увлажненной почвы. За всасывание водного раствора у растений отвечают корни. Однако не столько корни нуждаются в воде, сколько листья и другие надземные органы растения (развивающиеся почки, побеги, цветки, плоды). Поэтому у высших растениях в процессе эволюции получила развитие проводящая система, обеспечивающая транспорт веществ. Наиболее сложное строение она имеет у покрытосеменных растений.
За передвижение воды и минеральных веществ как по стеблю, так и по листьям и в корнях, отвечают сосуды . Они представляют собой мертвые клетки. Движение воды и минеральных веществ вверх обеспечивается за счет корневого давления и испарения воды листьями.
У древесных растений сосуды находятся в древесине стеблей. В этом можно убедиться, если поставить ветку в подкрашенный водный раствор. Через некоторое время на поперечном спиле можно увидеть, что окрасится только древесина. Это значит, что только по ней передвигаются вода и растворенные в ней минеральные вещества.
Передвижение по стеблю органических веществ
В зеленых листьях растений происходит фотосинтез, в процессе которого синтезируются органические вещества. Из этих веществ в дальнейшем синтезируются другие органические вещества, используемые в различных процессах жизнедеятельности и для получения энергии.
В органических веществах нуждаются не только зеленые части растения, но и другие органы и ткани. Кроме того, часть органических веществ откладывается про запас. Поэтому в растениях осуществляется передвижение не только воды и минеральных веществ, но и транспорт органических веществ. Обычно он идет в противоположную сторону от тока водного раствора.
Органические вещества у покрытосеменных растений передвигаются по ситовидным трубкам . Это живые клетки, их поперечные перегородки, которыми они соприкасаются друг с другом, похожи на сито.
У древесных растений ситовидные трубки расположены в лубе, который является часть коры, расположенной ближе к камбию (с внутренней стороны от камбия находится древесина).
Если кора стебля растения повреждается достаточно глубоко, и это препятствует оттоку органических веществ, то на стволе образуются так называемые наплывы, или наросты. В них скапливаются органические вещества. За их счет на повреждении ствола образуется раневая пробка. Далее в этом месте могут начать развиваться корни и почки.
Органические вещества у растений часто накапливаются в различных органах и тканях (корнях, стеблях, сердцевине). Весной эти вещества используются для того, чтобы у растения появились листья и новые побеги. Для этого запасенные органические вещества должны раствориться в воде и переместиться туда, где они требуются. И получается, что в это время органические вещества двигаются не по ситовидным трубкам, а по сосудам с водой и минеральными веществами.
В стебле различают кору, камбий, древесину и сердцевину. Кора — внешний слой стебля, совокупность его тканей, расположенных снаружи от камбия. Стебель покрыто покровной тканью, которая называется пробок (его состав — отмершие клетки, защищает от избыточного испарения и повреждений). Внутреннюю часть коры называют луб.
Луб — совокупность различных типов тканей: ведущей (ситоподибни трубки), механической (лубяные волокна) и основной. При поврежденные ситовидных трубок коры корень не получает органических веществ от надземной части, и растение может погибнуть. Лубяные волокна придают стеблю прочность. Камбий — образующая ткань, расположенная под корой. Клетки камбия делятся и образуют наружу кору, а внутрь — древесину: так стебель растет в толщину. Древесина расположена внутрь от камбия. Она состоит из ведущей, механической и основной тканей. Ведущая ткань образована мертвыми клетками с утолщенными одревесневающим стенками — сосудами, они имеют большие отверстия на поперечных стенках. Отмершие удлиненные клетки механической ткани образуют древесные волокна. Прочность древесине придают не только древесные волокна, но и время-тина сосудов, которые заполняются особым соединение-ми, теряют ведущую функцию и выполняют опорную функцию. В живых клетках основной ткани древесины могут накапливаться различные вещества (масла, крахмал, смолы и др.)..
Сердцевина состоит из крупных тонкостенных, рыхло расположенных клеток основной ткани в центре стебля. Ряд таких клеток проходит в виде луча от сердцевины к коре — это сердцевинный луч. Кроме запаса веществ, эти клетки обеспечивают горизонтальное перемещение различных соединений между слоями стебля.
Движение веществ в клетках и тканях. В процессе жизни внутри клеток растения и между ними постоянно происходит перемещение веществ. Одни из них поступают в клетки, другие выводятся из них. Вещества передвигаются от одного органа к другому: продукты фотосинтеза от клеток листа транспортируются по стеблю к корню и плодов, вода с минеральными веществами передвигается от корня до листьев. Перемещению веществ способствует строение клеточной оболочки, сквозь которую проходят только определенные соединения. Цитоплазма соседних клеток соединены между собой канальцами (плазмодесмам), которые густо пронизывают клеточную оболочку. Такое строение клеток способствует перемещению веществ между ними.
Растворы минеральных веществ из почвы в растение поступают через всасывательного зону корня, где корневые волоски поглощают почвенный раствор. Далее последовательно через клетки коры раствор поступает в сосуды центрального осевого цилиндра и уже по ним, благодаря корневом давления, попадает в надземную часть (восходящий поток). Испарение воды листьями через устьица создает присисну силу: чем быстрее идет испарение, тем быстрее почвенный раствор поступает в надземных частей. Органические вещества, которые во время фотосинтеза образовались в хлоропластах листьев, активно транспортируются в направлении корневой системы, цветков, плодов. Поток продуктов фотосинтеза от листа до всех остальных органов осуществляется по ситоподибних трубках — это нисходящая течение. Знание путей и механизмов передвижения веществ по растению позволяет человеку управлять ими. Когда испарение воды (транспирация) через устьица значительно затруднено, т.е. корни поглощают воды значительно больше, чем растение может ее удалить через устьица листа, избыток воды под давлением выходит через специальные отверстия по краям листовых пластинок в виде капель.
«Три основных вопроса составляют проблему передвижения веществ. Это прежде всего вопрос о тканях, по которым происходит передвижение веществ, вопрос о направлениях передвижения... и третий вопрос - о механизме передвижения».
Д. А. Сабинин
Ближний транспорт - это передвижение ионов, метаболитов и воды между клетками и тканями (в отличие от мембранного транспорта в каждой клетке). Дальний транспорт - передвижение веществ между органами в целом растении.
Транспорт веществ в растении осуществляется по любым тканям и по проводящим пучкам, специализированным для этой цели. В свою очередь передвижение воды и растворенных веществ по любым тканям может происходить: а) по клеточным стенкам, т. е. по апопласту, б) по цитоплазме клеток, соединенных друг с другом плазмодесмами, т. е. по симпласту, в) возможно, по эндоплазматическому ретикулуму с участием плазмодесм. Передвижение воды и веществ по проводящим пучкам включает в себя транспорт по ксилеме («восходящий ток» - от корней к органам побега) и по флоэме («нисходящий ток» - от листьев к зонам потребления питательных веществ или отложения их в запас). По флоэме транспортируются метаболиты и при мобилизации запасных веществ.
У многоклеточных водорослей метаболиты передвигаются по симпласту. Исключение составляют ламинарии - крупные бурые водоросли, у которых таллом дифференцирован на ткани и ситовидные трубки формируются в центральной части стебля. Симпластное и апопластное проведение воды и веществ вдоль всего растения присуще и большинству мхов. У всех остальных высших наземных растений имеются проводящие пучки, состоящие из трахеид и (или) сосудов ксилемы, ситовидных трубок и клеток-спутников флоэмы, паренхимных и других специализированных клеток. Проводящие пучки объединяют все части растительного организма, обеспечивая передвижение веществ на расстояния от десятков сантиметров до десятков метров (у древесных). Транспорт по клеточным стенкам и по цитоплазме у сосудистых растений осуществляется на небольшие расстояния, измеряемые миллиметрами, например радиальный транспорт в корнях и стеблях, передвижение веществ в мезофилле листьев.
Строение ксилемы и механизм ксилемного транспорта воды и минеральных веществ описаны в предыдущих главах (см. 5.4.4 и 6.11.2). В этом разделе будут изложены общие положения и некоторые дополнительные сведения.
Ксилемный сок представляет собой раствор, в основном состоящий из неорганических веществ (табл. 8.1). Однако в пасоке, вытекающей из ксилемы пенька при удалении верхней части стебля, обнаружены также различные азотистые соединения (аминокислоты, амиды, алкалоиды и др.), органические кислоты, фосфорорганические эфиры, соединения, содержащие серу, некоторое количество Сахаров и многоатомных спиртов, а также фитогормоны. В ксилемном соке могут содержаться и более сложные вещества, попадающие сюда из вакуолей и цитоплазмы трахеальных элементов, заканчивающих свое развитие.
Таблица 8.1 Сравнительный состав (в ммоль/л) флоэмного и ксилемного сока у однолетнего люпина (по J. S. Pate, 1975)
Вопрос 1. Какое значение имеет транспорт веществ для многоклеточных живых организмов?
Транспорт веществ для многоклеточных организмов участвует почти во всех жизненно важных процессах: дыхание - гемоглобин переносит кислород к каждой клеточке для её дыхания, а затем углекислый газ выходит из нашего организма через легкие; питание - продвижение продуктов питания через желудочно-кишечный тракт.
Вопрос 2. Вспомните особенности строения растительной клетки и объясните, каким образом и благодаря каким структурам перемещаются вещества из одной клетки в другую в тканях растительного организма.
Клетка состоит из оболочки с порами, внутри вязкое вещество-цитоплазма, она содержит ядро с ядрышком и вакуоли.
Передвижение веществ (в виде растворов) происходит через клеточную оболочку, благодаря порам - это более тонкие участки клеточной оболочки.
Вопрос 3. Выясните, какие вещества передвигаются внутри растений в процессе обмена веществ, и подпишите их названия на рисунке.
1 - вода с растворенными в ней минеральными веществами,
2 - кислород
3 - углекислый газ
4 - растворенные органические вещества
Вопрос 4. Чем различается транспорт веществ у низших и высших растений?
Транспорт веществ и низших и у высших растений различается, в том что: у высших растений транспорт воды минеральных и органических веществ осуществляется через корни и сосуды по проводящим тканям а у низших растений нет тканей и вещества передвигаются между клетками.
Вопрос 5. Заполните таблицу «Транспорт веществ у высших растений».
Вопрос 6*. Ранней весной из зарубок на стволе березы собирают березовый сок. Как вы думаете, что он собой представляет по составу и откуда берется, если на растении еще нет листьев?
Березовый сок – это очищенная вода из почвы земли обработанная и пропущенная через корневую систему березы уже с добавлением микроэлементов из ствола березы.
Вопрос 7*. Зимой зайцы обгрызли кору у молодой вишни, а через некоторое время выяснилось, что дерево погибло. Выскажите предположения, почему и как это произошло.
Зайцы повредили сосуды и ситовидные трубки. Транспорт веществ был нарушен, из-за этого дерево и погибло.
Вопрос 8. Рассмотрите рисунок и прочитайте описание изображенного на нем опыта. Взяли два стакана с водой, в одном оставили чистую воду, а в другой добавили несколько капель красных чернил. В каждый стакан поместили по одному растению одного вида с белыми цветками. Через пять часов во втором стакане некоторые части растения окрасились.
Ответьте на вопросы:
1) Какой процесс можно изучить с помощью данного эксперимента?
С помощью данного опыта можно изучить процесс транспорта веществ.
2) Какие части (органы) растения окрасились?
Окрасились листья и цветки растений.
3) Какие структуры этих органов окрасились наиболее интенсивно и почему?
Наиболее интенсивно окрасились лепестки цветков. Так как они изначально были белыми, то их окраска наиболее заметна.
4) Можно ли вернуть органам растения первоначальный цвет? Ответ обоснуйте.
Данному растению безусловно можно вернуть изначальный облик, надо просто вернуть обычную воду, когда окрашенные вещества покинут растение, то оно станет обычного цвета.
Вопрос 9*. Объясните результаты опыта с окольцованной веткой, описанного в учебнике на с.114. Как вы думаете, почему повреждение коры у деревьев опасно для их жизни?
В коре дерева, проходят ситовидные трубки, по которым проходят необходимые для жизнедеятельности вещества. При повреждении коры, повреждаются и трубки. Соответственно, поступление питательных веществ уменьшается, что губительно влияет на растение.
1. Как осуществляется транспорт веществ по растению?
Вода с минеральными веществами поступает в растение из почвы через кор-невые волоски. Затем по клеткам коры этот раствор поступает в сосуды прово-дящей ткани, которые находятся в центральном цилиндре корня. Сосуды — это длинные трубки, которые образуются из многих клеток, поперечные стенки между которыми разрушаются, а внутреннее содержимое отмирает. Таким обра-зом, сосуды — мертвые проводящие элементы. По сосудам, благодаря действию ряда факторов, вода и растворённые в ней вещества передвигаются по стеблю к листьям. Это направление движения растворов получило название восходящий поток веществ.
Органические вещества транспортируются от листьев по стеблю в направле-нии корневой системы. Передвижение этих веществ происходит сначала по ситовидным трубкам листа, а потом стебля. Ситовидные трубки — это живые клетки, поперечные стенки которых имеют много отверстий и похожи на сито. Отсюда и название этих проводящих элементов. Поток органических веществ по ситовидным трубкам от листа ко всем органам называют нисходящим.
Таким образом, восходящий поток обеспечивает транспорт неорганических веществ по сосудам, а нисходящий поток — транспорт органических веществ по ситовидным трубкам.
2. Где и для чего запасаются вещества в растении?
Растения запасают как неорганические, так и органические вещества. Напри-мер, растения засушливых местообитаний, такие, как очитки, молодило, кактусы, алоэ, молочаи, — имеют мясистые сочные стебли или листья, в которых накапли-вается много воды; благодаря этому растения могут переносить продолжительные периоды засухи. Органические вещества растение запасает также в специальных тканях стебля, корня или листа. Чаще всего растения запасают углеводы, белки и жиры. Так, углевод крахмал обычно откладывается в сердцевине стебля деревьев, видоизменённых корнях — корнеплодах (например, морковь, свёкла) и корневых клубнях (георгин и т. п.), видоизменённых побегах — клубнях (картофель), корне-вищах (касатик, или ирис) и луковицах (тюльпан) и т. п. Запасные белки и жиры запасаются в основном в семенах (например, кукуруза, горох, фасоль, орех), реже в плодах (например, облепиха, маслины).
Растения запасают питательные вещества в видоизменённых вегетативных органах или в плодах и семенах. Эти ве-щества помогают им переносить неблагоприятные условия, обеспечивают появ-ление новых органов растений или их размножение.
3. Чем между собой отличаются видоизменения побегов?
Как вы уже знаете, основными надземными видоизменениями побега или его частей (стебля и листьев) являются усики, колючки и усы. Усики — это удлинённые тонкие побеги, благодаря которым растения прикрепляются к опоре (например, виноград, огурцы), а колючки — это укороченные побеги, которые защищают растение от чрезмерного испарения (например, кактусы, чертопо-лох). Они располагаются в пазухах листьев или в узле напротив листа, что дока-зывает их побеговое происхождение. Удлиненные тонкие побеги земляники, клубники, лапчатки гусиной, или гусиных лапок, называют усами. С их помо-щью растения размножаются. Материал с сайта
Наиболее распространенными подземными видоизменениями побега являются корневище, клубень и луковица. Корневище похоже на корень. Но у него нет корневого чехлика и корневых волосков, зато есть зачатки листьев, имеющих вид чешуек. В пазухах этих чешуек имеются почки, из которых развиваются подзем-ные и надземные побеги (например, пырей, касатик, ландыш, валериана). Стебель корневища может быть длинным (например, ландыш, пырей) и коротким (напри-мер ирис). Ежегодно из почек корневища весной развиваются молодые надземные побеги. Клубень — это утолщенное, вздутое, мясистое видоизменение побега. Клубни могут быть надземными (например кольраби) и подземными (например, топинамбур, картофель). В картофеле клубень образуется вследствие разрастания стебля, листья совсем не развиваются и имеют вид рубцов, которые называют бровками. Почки, как им и надлежит быть, находятся в их пазухах и их называют глазками. Луковица - подземное видоизменение побега, в котором накапливаются питательные вещества (например, чеснок, тюльпан, лук, нарцисс). В луке репчатом луковица состоит из укороченного стебля (донце), внешних сухих и внутренних мясистых видоизменённых листьев-чешуй и почек.
Итак, видоизменения побега отличаются между собой строением и функциями.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском
На этой странице материал по темам:
- как транспортируются неорганические вещества вниз
- как растения запасают органические вещества
- транспорт вв в стебле
- урок на тему транспорт веществ в растении
- передвижение веществ по стеблю растения презентация