Перевозка воды на большие расстояния

У растений перенос на большие расстояния облегчает перемещение органических растворенных веществ между ксилемой и флоэмой. Происходит это в результате затянувшихся процедур обмена. Минеральное питание растений сильно зависит от потока питательных веществ между ксилемой и флоэмой.

Активный транспорт и диффузия не являются идеальными методами перемещения воды и питательных веществ от корней к листьям и обратно, поскольку диффузия — медленный процесс. Для использования этих процедур разрешены только короткие длины, например, от одной ячейки к другой, или подобные обстоятельства.

Необходимо было создать транспортные системы на большие расстояния, чтобы перемещать вещества быстрее и эффективнее. Таким образом, ксилема и флоэма сосудистых растений развились, чтобы облегчить и ускорить перенос материала.

История: Теория транспирации

Два ботаника, Диксон и Джоли, выдвинули эту идею в 1895 году. Она была изменена Диксоном в 1914 году. Наиболее правдоподобная идея восхождения сока у всех растений, от самых маленьких трав до самых высоких деревьев, такова. Теория сцепления-напряжения, как ее часто называют, основана на нескольких фундаментальных законах физической природы.

Перенос растений на большие расстояния

У растений есть две основные ткани: ксилема и флоэма, которые используются для переноса пищи (питательных веществ) и воды. Удаление вредных веществ из тканей листа и питание побегов зависят от дальнего переноса.

Градиент гидростатического давления, также известный как корневое давление, и градиент водного потенциала ответственны за перенос воды в ксилеме на большие расстояния. Клетки ситовидной трубки флоэмы, которые являются живыми клетками, используются для дальнего транспорта. Вода и другие неорганические и органические растворенные вещества переносятся на большие расстояния от корней к побегам, где стебли необходимы. Скорость движения объема в ксилеме влияет на перенос ксилемы во флоэму, что происходит в стебле.

Ксилем

Флоэма и транспортная ткань, известная как ксилема, встречаются у сосудистых растений. Транспортировка воды и питательных веществ от корней к другим компонентам растения, таким как побеги и листья, является основной функцией ксилемы. Кроме того, он поддерживает растение. Физик Карл Нагели придумал фразу «ксилема» в 1858 году.

Типы ксилемы

Две категории ксилемы являются первичными и вторичными соответственно. Несмотря на то, что они служат одной и той же цели, они делятся на несколько категорий в зависимости от того, как они растут.

• Первичная ксилема: развивается в результате первого роста растения. Его можно увидеть в корнях, цветочных почках и кончиках побегов. Это помогает в развитии растений и удлинении корней. Поскольку это происходит первым в течение вегетационного периода, его называют первичной ксилемой.
• Вторичная ксилема : развивается в результате вторичного роста растения. Его основная цель состоит в том, чтобы увеличить завод с течением времени. После того, как происходит первоначальный рост, он происходит каждый год. Мы можем оценить возраст деревьев благодаря темным кольцам, которые они оставляют после себя. Мы можем видеть вторичную ксилему у двух групп растений: хвойных и покрытосеменных.

Xylem Cells _

Клетки ксилемы делятся на четыре категории. Ниже приводится их описание.

• Трахеиды: это основные клетки ксилемы. Они длинные и имеют трубчатую конструкцию с заостренным концом. Ямки перфорируют большую часть клеточной стенки трахеид. Спиральное утолщение, кольцеобразное утолщение, ретикулярное утолщение, утолщение в виде ямок и скалярное утолщение — вот некоторые из различных паттернов вторичного утолщения трахеиды.
• Сосуды , относящиеся ко второму типу клеток ксилемы, также известны как трахеи. Они состоят из крошечных трубчатых клеток. Они содержат части или компоненты сосуда.
• Волокна ксилемы: эти разлагающиеся клетки имеют одревесневшие стенки и центральный просвет. Он механически поддерживает растение и помогает перемещать воду от корней к различным частям растения.

Единственные живые клетки ксилемы, содержащие крахмал и жир, называются паренхимой ксилемы . Движению воды на короткие расстояния может способствовать паренхима ксилемы.

флоэма

Транспортная ткань, обнаруженная у сосудистых растений, называется флоэмой. Это облегчает движение растворимых органических молекул. Флоэма, также называемая проводящей пищу тканью, состоящей из живых клеток, переносит органические соединения к почкам, корням, цветам и плодам растений, используя АТФ и тургорное давление в качестве источников энергии.

Клетки флоэмы

Существует пять различных категорий клеток флоэмы. Ниже приводится их описание.

• Ситовидные элементы : Ситовидные элементы флоэмы представляют собой удлиненные узкие клетки, которые соединены друг с другом, образуя ситовидную трубку. Компоненты сита считаются чрезвычайно специализированными растительными клетками. Достигнув зрелого возраста, они лишены ядра и органелл, таких как цитозоль, рибосомы и тельца Гольджи. Это даст клетке больше возможностей для перемещения.
• Ситовидные пластинки: Ситовидные пластинки флоэмы расположены между соединениями клеток, составляющих сито, или они могут быть модифицированы как плазмодесмы. Они помогают облегчить обмен веществ между ячейками ситового элемента из-за их размера и тонкости.
• Клетки-компаньоны: у покрытосеменных всегда присутствует клетка-компаньон с клеткой ситовидного элемента. У голосеменных растений роль клетки-компаньона выполняет белковая клетка, или клетка Страсбургера. Эти клетки имеют ядро, окруженное большим количеством цитоплазмы. В цитоплазме видны многочисленные рибосомы и митохондрии. Эти органеллы позволяют клеткам-компаньонам осуществлять различные метаболические процессы и другие клеточные операции. Через плазмодесмы соединяются клетки-спутницы и ситовидные клетки.
• Паренхима флоэмы: Паренхима флоэмы состоит из множества клеток, которые заполняют ткани растений. Паренхима состоит из тонких и гибких стенок на основе целлюлозы. Хранение белков, липидов и крахмала служит своей основной цели. Он также служит для хранения смол и дубильных веществ в некоторых растениях.
• Склеренхима флоэмы: наиболее значительная ткань флоэмы называется склеренхимой флоэмы. Это придает растению устойчивость, силу и опору. В склеренхиме флоэмы имеются склероиды и волокна. Когда они достигают зрелости, оба имеют вторичную толстую клеточную стенку и погибают.

Объемный расход или массовый расход

Из-за разницы давлений между двумя зонами система массового или объемного потока транспортирует сыпучие материалы из зоны производства или адсорбции в зону потребления или хранения. Положительный или отрицательный гидростатический градиент заставляет массу течь.

Загрузка флоэмы или вены и дополнительный нисходящий транспорт

Загрузка жилок - это процесс перемещения сахарозы или других продуктов фотосинтеза из клеток мезофилла листа в соседний ситовидный элемент флоэмы. Для нагрузки вены были предложены пути как апопласта, так и симпласта:

Апопласт Путь

1. Вода проходит от корневых волосков через клеточные стенки промежуточных клеток ксилемы по пути апопласта.
2. Благодаря наличию полосок Каспари, полосы непроницаемых матриксов, этот путь берет начало в коре и заканчивается, когда достигает эндодермы.
3. Вода и растворенные вещества могут легче транспортироваться через ткань или орган, используя путь апопласта.
4. Он состоит из неодушевленных предметов.
5. Вода в этой области движется пассивно за счет диффузии.
6. Он не оказывает никакого сопротивления потоку воды.

Симпласт Путь

1. Вода проходит через кору растительных клеток, через плазматическую мембрану и плазмодесмы, а также между цитоплазмой и вакуолью по симпластному пути.
2. По сравнению с апопластным путем этот путь более медленный.
3. Он состоит из живых компонентов.
4. Здесь осмос - это процесс движения воды.
5. Обладает некоторым сопротивлением движению воды.

Корневое давление

Корневое давление - это сила или гидростатическое давление, создаваемое в корнях, которое помогает выталкивать жидкости и другие ионы из почвы в сосудистую ткань растения, или ксилему. Осмотическое давление в стволовых клетках управляет этим процессом. До листообразования весной чаще возникает корневое давление при ускоренном потоотделении.

Из-за чрезвычайно низкой скорости испарения воздействие корневого давления можно увидеть только ночью и ранним утром. Фундаментальная функция корневого давления заключается в поддержании любых потенциальных изменений в движении молекул воды, связанных с потоотделением, в ксилеме.

Корневое давление растений

Известно, что вода следует из почвы за различными ионами, когда они активно переносятся в сосудистые ткани корней и что это приводит к повышению давления внутри ксилемы. Корневое давление - это название, данное этому положительному давлению. Благодаря корневому давлению вода может подниматься на небольшую высоту в стебле.

• Существует как положительное, так и отрицательное корневое давление.
• Положительное давление обычно проявляется в виде гуттации листьев или кровотечения из надрезанных стеблей.
• И деревянистые корни, и стебли, и тонкие корни могут испытывать корневое давление, которое черпает энергию из воды, содержащейся в живых клетках, волокнах, клеточных стенках и межклеточных пространствах.
• Корневое давление – это положительное давление, которое образуется в корнях растения в результате активного поглощения питательных веществ из почвы.
• Активная абсорбция, зависящая от активного накопления растворенных веществ в ксилемном соке, является причиной развития корневого давления.
• Корневое давление обычно появляется ночью, когда абсорбция самая высокая, а транспирация самая низкая.
• Большая часть транспирации происходит в течение дня. Замыкающие клетки и другие клетки эпидермиса становятся дряблыми в результате потери воды во время транспирации. Они, в свою очередь, поглощают воду из ксилемы.
• По сути, это вызывает отрицательное давление, часто называемое напряжением, в сосудах ксилемы, которые проходят через стебель от поверхности листьев к кончикам корней.

Факторы, влияющие

• В различных климатических, природных, неестественных, гуманитарных и т. д. условиях общее корневое давление уменьшается, что приводит к тому, что скорость всасывания немного замедляется или, как известно, навсегда прекращается.
• Минеральные ионы, такие как кальций, магний и фосфат, которые стимулируют поглощение корневой поверхностью, являются одними из недостатков минералов, которые мешают растению активно поглощать. Это приведет к дефициту минерального питания в растении. Это приводит к замедлению развития и снижению корневого давления.
• Когда окружающая среда значительно снижает общую температуру или когда внутренний или внешний дисбаланс снижает ее, корневое давление будет уменьшаться. Другое состояние является как естественным, так и противоестественным, и оно возникает при значительных климатических колебаниях погоды. Проще говоря, корневое давление уменьшается, когда в местах, где наблюдается засуха или нет дождя, меньше воды.
• Когда кислород в изобилии в своей элементарной форме, он служит катализатором для подъема жидкостей; когда его мало, корневое давление снижается, поскольку меньше поддержки со стороны СМИ.

гуттация

У растений есть физиологическая особенность, называемая гуттация, которая позволяет им избавляться от лишней воды и поддерживать регулярное корневое давление. Для того, чтобы растения росли правильно физиологически и развивались, необходима вода. Кроме того, он служит барьером для роста растений. Вода помогает поддерживать тургорное давление в компонентах растения, однако, когда тело растения содержит меньше или больше воды, чем обычно, это может поставить под угрозу способность растения нормально функционировать. Для поддержания хорошего баланса между содержанием питательных веществ и воды в организме растения эта характеристика растений служит защитным механизмом.

Во время этой процедуры с кончиков листьев растений выделяется вода. Процесс гуттации включает прохождение воды из почвы. Он поглощает витамины, ферменты и другие вещества (ксилемный сок) пшеницы, травы, ячменя, томатов и др. Гидатоды используют для гуттации. Уникальный тип ткани листьев, называемый гидатодой, состоит из нескольких межклеточных промежутков между живыми тонкостенными паренхиматозными клетками.

Процесс гуттации

Повышение корневого давления является причиной гуттации. Вода поступает к корням, когда влажность почвы высока. Это возможно благодаря тому, что корни имеют более низкий водный потенциал, чем почва, и что когда вода попадает в корни, создается корневое давление. Гидатоды, которые представляют собой структуры, расположенные на краях листьев, используются корневым давлением, чтобы заставить воду просачиваться в виде капель.

Транспирация и гуттация

Гуттация не зависит от транспирации. На самом деле транспирация подавляется, когда относительная влажность ночью довольно высока, и образование корневого давления приводит к гуттации.

Ниже приведены внешние факторы, влияющие на транспирацию:

Скорость транспирации обратно пропорциональна влажности. Поскольку устьица одинаково закрываются и открываются, они влияют на переменные среды и скорость транспирации.

По сравнению с кровеносной системой человека

Подобно тому, как кровеносная система перемещает питательные вещества по всему человеческому телу, сосудистые ткани растения переносят питательные вещества по всему растению. Растения используют воду в качестве основного растворителя питательных веществ, тогда как люди используют кровь в качестве основного растворителя питательных веществ. Растения полагаются на гравитацию и связующие свойства воды, но животным необходимо кровяное давление, чтобы разносить питательные вещества по телу. Растения не могут активно переносить воду в каждую из своих клеточных единиц.

Наоборот, капиллярное действие позволяет воде подниматься, несмотря на гравитацию. Двумя типами сосудистой ткани растений являются ксилема, несущая воду, и флоэма, несущая органические соединения, такие как глюкоза.

Растения перемещают воду из клеток корневых волосков в ксилему корня через апопласты и симпласты соответственно. Клеточные стенки и внутриклеточные пространства являются примерами неживых компонентов, обнаруженных в апопластах растений. Протоплазма является одним из биологических компонентов, обнаруженных в симпластах.

Часто задаваемые вопросы о транспортировке воды на большие расстояния

Вопрос 1: Какие виды транспорта используют растения?

Отвечать:

The various modes of transportation used by plants include:

1. Simple diffusion
2. Active Transport
3. Osmosis
4. Facilitated diffusion

Вопрос 2: Как растения перемещают пищу внутри себя?

Отвечать:

Phloem in plants carries food from one place to another. The ATP energy is used in the transportation process to generate osmotic pressure, which aids in moving food from a higher concentration to a lower concentration.

Вопрос 3: Что такое разгрузка вен или разгрузка флоэмы?

Отвечать:

Organic solutes are released from the sieve tubes into the root cells or underground stem storage organ cells by the symplastic and apoplastic pathways. The vein or phloem unloading refers to the discharge of sucrose from sieve tubes.

Вопрос 4: Как растения перемещают предметы?

Отвечать:

In the case of plants, there are three degrees of transportation:

1. The movement of material between cells.
2. Within the phloem and xylem, the sap is transported over long distances.
3. The process through which individual cells discharge and absorb water and ions.

Вопрос 5: Что такое осмос?

Отвечать:

It is a form of diffusion or a net movement of water molecules through a semipermeable membrane from a concentrated solution (more negative or lower water potential) to a dilute solution (less negative or higher water potential) (SPM). Osmotic diffusion is another name for osmosis.