W jaki sposób sok przemieszcza się po drzewie? Ruch wody przez roślinę Jak nazywa się proces unoszenia wody w niebo?

Ksylem roślin kwitnących składa się z dwóch rodzajów struktur transportujących wodę, tchawic i naczyń. W rozdz. 8.2.1 rozmawialiśmy już o tym, jak odpowiednie komórki wyglądają w mikroskopie świetlnym, a także na mikrofotografiach uzyskanych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (ryc. 8.11). Rozważymy strukturę wtórnego ksylemu (drewna) w przekroju. 21.6.6.

Ksylem wraz z łykiem tworzy tkankę przewodzącą roślin wyższych. Tkanina ta składa się z tzw wiązki przewodzące, które składają się ze specjalnych konstrukcji rurowych. Na ryc. Rycina 14.15 pokazuje, jak ułożone są wiązki naczyniowe i jak są one umiejscowione w łodydze pierwotnej roślin dwuliściennych i jednoliściennych.

14.19. Podsumuj w formie tabelarycznej różnice w budowie pierwotnej łodygi u roślin dwuliściennych i jednoliściennych.

14.20. Jaki jest trójwymiarowy kształt następujących składników tkanki: a) naskórka; b) ksylem; c) perycykl dwuliścienny i d) rdzeń?

To, że woda może przemieszczać się w górę ksylemu, można bardzo łatwo wykazać, zanurzając dolny koniec przeciętej łodygi w rozcieńczonym roztworze barwnika, takiego jak eozyna. Barwnik unosi się przez ksylem i rozprzestrzenia się po sieci nerwów liściowych. Jeśli zostaną pobrane cienkie skrawki i obejrzane pod mikroskopem świetlnym, barwnik zostanie znaleziony w ksylemie.

O tym, że ksylem przewodzi wodę, najlepiej świadczą eksperymenty z „dzwonieniem”. Takie eksperymenty przeprowadzono na długo przed zaczęciem stosowania izotopów promieniotwórczych, co bardzo ułatwiło prześledzenie drogi substancji w żywym organizmie. W jednej z wersji doświadczenia wycina się krążek kory z łykiem. Jeśli doświadczenie nie jest zbyt długie, takie „dzwonienie” nie wpływa na podnoszenie się wody wzdłuż łodygi. Jeśli jednak oderwiesz kawałek kory i wytniesz ksylem, nie uszkadzając kawałka kory, roślina szybko uschnie.

Każda teoria wyjaśniająca ruch wody przez ksylem nie może nie uwzględniać następujących obserwacji:

1. Naczynia Xylem to martwe rurki o wąskim świetle, których średnica waha się od 0,01 mm w drewnie „letnim” do około 0,2 mm w drewnie „wiosennym”.

2. Duże ilości wody transportowane są stosunkowo szybko: u wysokich drzew notuje się prędkość podnoszenia wody do 8 m/h, podczas gdy u innych roślin często jest to około 1 m/h.

3. Aby podnieść wodę takimi rurami na szczyt wysokiego drzewa, wymagane jest ciśnienie około 4000 kPa. Najwyższe drzewa - kalifornijskie sekwoje olbrzymie (drzewa iglaste, które nie mają naczyń, a jedynie tchawice) i australijskie drzewa eukaliptusowe - mierzą ponad 100 m. Woda unosi się cienkimi rurkami kapilarnymi na skutek wysokiego napięcia powierzchniowego pod działaniem sił kapilarnych; jednakże dzięki samym tym siłom nawet przez najcieńsze naczynia ksylemowe woda nie podniesie się powyżej 3 m.

Wszystkie te obserwacje są zadowalająco wyjaśnione przez teorię sprzęgło(spójność) lub teoria napięcie. Zgodnie z tą teorią podnoszenie się wody z korzeni jest spowodowane parowaniem wody z komórek liści. Jak już powiedzieliśmy w pkt. 14.3 parowanie prowadzi do zmniejszenia potencjału wodnego komórek sąsiadujących z ksylemem. Dlatego woda dostaje się do tych komórek z soku ksylemowego, który ma wyższy potencjał wodny; w ten sposób przechodzi przez wilgotne ściany komórkowe celulozy naczyń ksylemowych na końcach żył, jak pokazano na ryc. 14,7.

Naczynia ksylemu są wypełnione wodą, a gdy woda opuszcza naczynia, w słupie wody powstaje napięcie. Dzięki temu choroba przenoszona jest w dół łodygi od liścia do korzenia sprzęgło(spójność) cząsteczek wody. Cząsteczki te mają tendencję do „sklejania się” ze sobą, ponieważ są polarne i przyciągają się do siebie siłami elektrycznymi, a następnie są utrzymywane razem za pomocą wiązań wodorowych (sekcja 5.1.2). Ponadto pod wpływem sił mają tendencję do przyklejania się do ścian naczyń krwionośnych przyczepność. Wysoka spójność cząsteczek wody oznacza, że do rozerwania słupa wody wymagana jest stosunkowo duża siła rozciągająca; innymi słowy, słup wody ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie. Napięcie w naczyniach ksylemu osiąga taką siłę, że może wyciągnąć cały słup wody do góry, tworząc przepływ masowy; w tym przypadku woda dostaje się do podstawy takiej kolumny w korzeniach z sąsiednich komórek korzeniowych. Konieczne jest, aby ściany naczyń ksylemowych miały również wysoką wytrzymałość i nie były wciskane do wewnątrz.

Wytrzymałość tę zapewniają lignina i celuloza. Dowód na to, że zawartość naczyń ksylemu znajduje się pod wpływem dużej siły rozciągającej, uzyskano mierząc codzienne zmiany średnicy pnia drzew za pomocą instrumentu zwanego dendrometrem. Minimalne wartości odnotowano w ciągu dnia, kiedy stopień transpiracji jest maksymalny. Niewielkie ściskanie poszczególnych naczyń ksylemowych sumowało się i dawało całkowicie mierzalne zmniejszenie średnicy całego pnia.

Szacunki wytrzymałości na rozciąganie kolumny soku ksylemowego wahają się od około 3000 do 30 000 kPa, przy czym niższe wartości uzyskano niedawno. Liście mają potencjał wodny około -4000 kPa, a wytrzymałość kolumny soku ksylemowego jest prawdopodobnie wystarczająca, aby wytrzymać powstałe napięcie. Oczywiście jest możliwe, że słup wody może czasami pęknąć, szczególnie w naczyniach o dużej średnicy.

Krytycy tej teorii zwracają uwagę, że jakiekolwiek przerwanie ciągłości kolumny soku powinno natychmiast zatrzymać cały przepływ, gdyż naczynie powinno zostać wypełnione powietrzem i parą wodną (zjawisko kawitacja). Kawitacja może być spowodowana silnym wstrząsaniem, zginaniem pnia lub brakiem wody. Powszechnie wiadomo, że latem zawartość wody w pniu drzewa stopniowo maleje, a drewno wypełnia się powietrzem. Jest stosowany w przemyśle drzewnym, ponieważ drewno ma lepszą pływalność. Jednak pęknięcie słupa wody w niektórych naczyniach nie wpływa znacząco na szybkość transferu wody. Można to wytłumaczyć faktem, że woda przepływa z jednego naczynia do drugiego lub omija korek powietrzny, przemieszczając się wzdłuż sąsiadujących komórek miąższu i ich ścian. Ponadto, jak wynika z obliczeń, aby utrzymać obserwowane natężenie przepływu, wystarczy, aby w dowolnym momencie funkcjonowała przynajmniej niewielka część naczyń. U niektórych drzew i krzewów woda przepływa tylko wzdłuż najmłodszej zewnętrznej warstwy drewna, tzw biel. Na przykład w dębie i jesionie woda przepływa głównie przez naczynia bieżącego roku, a reszta bieli służy jako rezerwa wody. W okresie wegetacyjnym stale przybywa nowych naczyń, jednak większość z nich tworzy się na początku sezonu, kiedy natężenie przepływu jest znacznie większe.

Druga siła zaangażowana w ruch wody przez ksylem to ciśnienie korzeni. Można to wykryć i zmierzyć w momencie odcięcia korony, a pień z korzeniami nadal wydziela sok z naczyń ksylemu. Ten proces wysięku jest tłumiony przez cyjanek i inne inhibitory oddychania i zatrzymuje się, gdy brakuje tlenu lub spada temperatura. Wydaje się, że aby ten mechanizm zadziałał, konieczne jest aktywne wydzielanie do soku ksylemowego soli i innych substancji rozpuszczalnych w wodzie, które zmniejszają potencjał wody. Następnie woda przedostaje się do ksylemu na drodze osmozy z sąsiednich komórek korzeni.

Jeden pozytywny ciśnienie hydrostatyczne około 100-200 kPa (w wyjątkowych przypadkach do 800 kPa) wytworzone przez parcie korzeni zwykle nie wystarcza do zapewnienia przepływu wody w górę ksylemu, ale jego udział w wielu roślinach jest niewątpliwy. Jednakże w wolno transpirujących formach zielnych ciśnienie to jest wystarczające, aby spowodować gutację. Gutacja- jest to usuwanie wody w postaci kropelek płynu na powierzchnię rośliny (podczas transpiracji woda wydostaje się na zewnątrz w postaci pary). Wszelkie warunki ograniczające transpirację, czyli słabe oświetlenie, wysoka wilgotność itp. sprzyjają gutacji. Jest to dość powszechne w wielu wilgotnych roślinach. lasy tropikalne i często obserwuje się go na końcach liści młodych sadzonek.

14.21. Wymień właściwości ksylemu, dzięki którym zapewnia on transport wody i substancji w nim rozpuszczonych na duże odległości.

Sekwoje występujące w Kalifornii należą do najwyższych drzew na świecie. Osiągają wysokość 110 metrów. Niektóre drzewa mają 2000-3000 lat! Trudno oddać niezatarte wrażenie, jakie pozostawia spacer wśród tych gigantów. Prawda o stworzeniu zostaje tu z mocą objawiona. Komórki drzewa są zorganizowane tak, aby tworzyć korzenie, pień, korę, słupy wody, gałęzie i liście. Drzewo przypomina gigantyczną fabrykę chemiczną. W nienagannym porządku zachodzą w nim niezwykle złożone procesy chemiczne.

Zadziwiające jest to, że to ogromne drzewo wyrasta z małego nasionka ważącego około 5 gramów. Pomyśl tylko: wszystkie informacje o rozwoju i organizacji tych gigantów są osadzone w ich DNA, w maleńkim okrągłym nasionku. Nasienie wypełnia wszystkie „instrukcje” zawarte w jego DNA i zamienia się w gigantyczną strukturę, nieporównywalną w wygląd i wielkości, mieszczące 2500 ton drewna. Niesamowite, prawda?

Gigantyczna sekwoja „Generał Sherman”.
Jego wysokość wynosi 83,8 m, a obwód pnia u podstawy 34,9 m. Drzewo ma 2500 lat. To drzewo jest uważane za największy żywy organizm na Ziemi. Jego waga wraz z systemem korzeniowym wynosi 2500 ton, a objętość drzewa wynosi 17 000 metrów sześciennych, czyli 10 razy więcej niż objętość płetwala błękitnego.

Pismo Święte mówi: „Bóg jest wywyższony w swojej mocy, a któż jest nauczycielem jak On? …Pamiętaj, aby wychwalać Jego dzieła, które ludzie widzą. Wszyscy ludzie mogą je zobaczyć; człowiek może je zobaczyć z daleka” (Hioba 36:22,24-25). Rzeczywiście, wszyscy ludzie mogą oglądać dzieła Boże.

Sekwoja uwalnia przez swoje liście aż 600 litrów wody dziennie, dzięki czemu stale unosi wodę z korzeni do gałęzi, pokonując siłę grawitacji. Jak robi to drzewo, które nie ma pomp mechanicznych? 100 metrów to naprawdę imponująca wysokość, porównywalna z dwoma 14-piętrowymi budynkami. Okazuje się, że wewnątrz pnia sekwoi znajduje się specjalny system wąskich, połączonych ze sobą rurek zwany ksylemem. To jest skomplikowane tkanina wewnętrzna Drzewo służy do przewodzenia wody z korzeni do liści. Rurki ksylemowe tworzą komórki umieszczone jedna nad drugą. Razem tworzą niesamowicie długą kolumnę, rozciągającą się od korzeni, przez pień, aż po liście. Aby „pompować” wodę, sekwoja musi utworzyć w tej rurze ciągły słup wody.

Drzewo utrzymuje wodę przez całe życie. Pamiętaj, jak silny wiatr ugina drzewo i gałęzie. Jednakże, ponieważ rura przewodząca składa się z milionów połączonych ze sobą małych odcinków, przepływ wody jest stale ograniczony. Jedna solidna rura nie spełniłaby tego zadania. Skoro woda zwykle nie płynie w górę, jak drzewo może pompować ją tak wysoko? Korzenie „wyciągają” wodę do góry, a działanie kapilarności (zdolność wody do lekkiego unoszenia się wzdłuż ścianek rurki) zwiększa ciśnienie. Jednak siła ta zapewnia drzewu podniesienie poziomu wody zaledwie o 2-3 metry. Główną siłą napędową jest parowanie i przyciąganie pomiędzy cząsteczkami wody. Cząsteczki mają cząstki naładowane dodatnio i ujemnie, dzięki czemu przylegają do siebie z ogromną siłą, która według pomiarów eksperymentalnych wynosi 25-30 atmosfer (1 atmosfera równa się normalnemu ciśnieniu atmosferycznemu na poziomie morza). To wystarczy, aby przebić się przez łódź podwodną z II wojny światowej pływającą na głębokości 350 metrów pod wodą. Sekwoja z łatwością utrzymuje ciśnienie 14 atmosfer na szczycie słupa wody. Woda parująca z liści wytwarza siłę ssącą. Cząsteczka wody wyparowuje z liścia i dzięki sile przyciągania molekularnego przyciąga ze sobą inne cząsteczki, co powoduje lekkie zasysanie w słupie wody i wyciąga wodę z sąsiednich komórek liścia. Cząsteczki te z kolei przyciągają cząsteczki wokół siebie. Łańcuch ruchu biegnie aż do ziemi i przenosi wodę z korzeni na szczyt drzewa, tak jak pompa podnosi wodę z rury kanalizacyjnej na powierzchnię.

Rozumiemy, że samo drzewo nie mogłoby wymyślić tak złożonego systemu, który mądrze wykorzystuje fizykę wody i energię Słońca. Całą chwałę oddajemy Bogu, Stwórcy nieba i ziemi. Olbrzymie drzewa świadczą o historyczności Księgi Rodzaju, która odkrywa przed nami ich prawdziwe pochodzenie: „I rzekł Bóg: Niech ziemia wyda zieloną trawę, trawę wydającą nasienie i drzewo owocowe, rodzące owoc według swego rodzaju, w którym jest jej nasienie na ziemi. I tak się stało” (Rdz 1,11).

D. Kurowski

Zadziwiające jest to, że to ogromne drzewo rośnie z małego nasionka o wadze 58 gramów. Pomyśl tylko: wszystkie informacje na temat rozwoju i organizacji tych gigantów są osadzone w ich DNA, w maleńkim, okrągłym nasionku. Nasienie wypełnia wszystkie „instrukcje” zawarte w jego DNA i zamienia się w gigantyczną strukturę, nieporównywalną pod względem wyglądu i wielkości. Niesamowite, prawda?

Gigantyczna sekwoja „Generał Sherman”. Jego wysokość wynosi 83,8 m, a obwód pnia u podstawy 34,9 m. Drzewo ma 2500 lat. To drzewo jest uważane za największy żywy organizm na Ziemi. Jego waga wraz z systemem korzeniowym wynosi 2500 ton, a objętość drzewa wynosi 17 000 metrów sześciennych, czyli 10 razy więcej niż objętość płetwala błękitnego.

Pismo Święte mówi: „Bóg jest wywyższony w swojej mocy, a któż jest nauczycielem jak On? Pamiętaj, aby wychwalać Jego dzieła, które ludzie widzą. Wszyscy ludzie mogą je zobaczyć; człowiek może je zobaczyć z daleka”. (Hioba 36:22-25). Rzeczywiście wszyscy ludzie mogą oglądać Jego dzieła.

Podnoszenie wody do wysokości 30-piętrowego budynku

Przez Twoje liście sekwoja wypuszcza do 600 litrów wody dziennie, dzięki czemu stale unosi wodę z korzeni do gałęzi, pokonując siłę ciężkości. Jak robi to drzewo, które nie ma pomp mechanicznych? 100 metrów to naprawdę imponująca wysokość, porównywalna z dwoma 14-piętrowymi budynkami. Okazuje się, że w bagażniku sekwoje istnieje specjalny system wąskich, połączonych ze sobą rurek zwany ksylemem. Ta złożona wewnętrzna tkanka drzewa służy do przewodzenia wody z korzeni do liści. Rurki ksylemowe tworzą komórki umieszczone jedna nad drugą. Razem tworzą niesamowicie długą kolumnę, rozciągającą się od korzeni, przez pień, aż po liście. Do „pompowania” wody, sekwoja powinien tworzyć w tej rurze ciągły słup wody.

Drzewo utrzymuje wodę przez całe życie. Pamiętaj, jak silny wiatr ugina drzewo i gałęzie. Jednakże, ponieważ rura przewodząca składa się z milionów połączonych ze sobą małych odcinków, przepływ wody jest stale ograniczony. Jedna solidna rura nie spełniłaby tego zadania. Skoro woda zwykle nie płynie w górę, jak drzewo może pompować ją tak wysoko? Korzenie „wyciągają” wodę do góry, a działanie kapilarności (zdolność wody do lekkiego unoszenia się wzdłuż ścianek rurki) zwiększa ciśnienie. Jednak siła ta sprawia, że sekwoja podnosi wodę tylko na 2-3 metry. Podstawową siłą napędową jest parowanie i przyciąganie pomiędzy cząsteczkami wody. Cząsteczki mają cząstki naładowane dodatnio i ujemnie, dzięki czemu przylegają do siebie z ogromną siłą, która według pomiarów eksperymentalnych wynosi 25-30 atmosfer (1 atmosfera równa się normalnemu ciśnieniu atmosferycznemu na poziomie morza).

System dystrybucji pokazany na przekroju. Rury przesyłowe zbudowane są z komórek i służą do transportu substancji: wody i minerałów do liści różnymi kanałami. Ważną cechą tego systemu u roślin jest ciągła odnowa rurek ksylemowych i łykowych.

To wystarczy, aby przebić się przez łódź podwodną z II wojny światowej pływającą na głębokości 350 metrów pod wodą. Sekwoja z łatwością utrzymuje ciśnienie 14 atmosfer na górze słupa wody. Woda parująca z liści wytwarza siłę ssącą. Cząsteczka wody wyparowuje z liścia i dzięki sile przyciągania molekularnego przyciąga ze sobą inne cząsteczki. Powoduje to lekkie zasysanie słupa wody i pobieranie wody z sąsiednich komórek liści. Cząsteczki te z kolei przyciągają cząsteczki wokół siebie. Łańcuch ruchu biegnie aż do ziemi i przenosi wodę z korzeni na szczyt drzewa, tak jak pompa podnosi wodę z rury kanalizacyjnej na powierzchnię.

Rozumiemy to drzewo Sam nie byłby w stanie wymyślić tak złożonego systemu, skoro tak mądrze nauczył się wykorzystywać fizykę wody i energię Słońca. Całą chwałę oddajemy Bogu, Stwórcy nieba i ziemi. Olbrzymie drzewa świadczą o historyczności Księgi Rodzaju, która odkrywa przed nami ich prawdziwe pochodzenie: „I rzekł Bóg: Niech ziemia wyda trawę zieloną, trawę wydającą nasienie, drzewa owocowe, przynoszące owoc według swego rodzaju, w którym jest jej nasienie na ziemi. I tak się stało”. (Rodz. 1:11-12)

Przeczytaj także

Super ujęcie kanadyjskiej murawy!2 lata temu - Przeczytaj 16 minut Żywe skamieniałości potwierdzają stworzenieRok temu - Przeczytaj 27 minut Jak liście unikają topnienia podczas fotosyntezy?Pół roku temu - Przeczytaj 5 minut Konik morski Rok temu - Przeczytaj 15 minut Żywe skamieliny: liliowce nie zmieniły się od „150 milionów lat”Rok temu - Przeczytaj 3 minuty

Woda dostająca się do komórek korzenia pod wpływem różnicy potencjałów wody, powstającej w wyniku transpiracji i parcia korzeni, przemieszcza się do elementów przewodzących ksylemu. Według współczesnych koncepcji woda w systemie korzeniowym przemieszcza się nie tylko przez żywe komórki. Już w 1932 roku Niemiecki fizjolog Munch opracował koncepcję istnienia w systemie korzeniowym dwóch stosunkowo niezależnych objętości, przez które przepływa woda - apoplastu i symplastu.

Apoplast to wolna przestrzeń korzenia, która obejmuje przestrzenie międzykomórkowe, błony komórkowe i naczynia ksylemowe. Symplast to zbiór protoplastów wszystkich komórek, ograniczonych półprzepuszczalną membraną. Dzięki licznym plazmodesmom łączącym protoplast poszczególnych komórek, symplast reprezentuje pojedynczy układ. Apoplast nie jest ciągły, ale jest podzielony na dwie objętości. Pierwsza część apoplastu znajduje się w korze korzenia przed komórkami endodermy, druga znajduje się po drugiej stronie komórek endodermy i obejmuje naczynia ksylemu. Komórki endodermy dzięki pasom. Casparis stanowią barierę dla ruchu wody w wolnej przestrzeni (przestrzenie międzykomórkowe i błony komórkowe). Ruch wody wzdłuż kory korzenia następuje głównie wzdłuż apoplastu, gdzie napotyka ona mniejszy opór, i tylko częściowo wzdłuż symplastu.

Aby jednak przedostać się do naczyń ksylemu, woda musi przejść przez półprzepuszczalną błonę komórek endodermy. Mamy zatem do czynienia z czymś w rodzaju osmometru, w którym w komórkach endodermalnych zlokalizowana jest półprzepuszczalna membrana. Woda przepływa przez tę membranę w kierunku niższego (bardziej ujemnego) potencjału wody. Następnie woda dostaje się do naczyń ksylemowych. Jak już wspomniano, istnieją różne opinie na temat przyczyn powodujących wydzielanie się wody do naczyń ksylemowych. Według hipotezy Craftsa jest to konsekwencja uwolnienia soli do naczyń ksylemu, w wyniku czego powstaje tam zwiększone stężenie, a potencjał wody staje się bardziej ujemny. Zakłada się, że w wyniku aktywnego (przy wydatku energetycznym) spożycia soli gromadzi się w komórkach korzenia. Jednakże szybkość oddychania w komórkach otaczających naczynia ksylemowe (okołocykl) jest bardzo niska i nie zatrzymują one soli, które w ten sposób są desorbowane w naczyniach. Dalszy ruch wody następuje poprzez układ naczyniowy korzenia, łodygi i liścia. Elementami przewodzącymi ksylemu są naczynia i tchawice.

Doświadczenia z obrączkowaniem wykazały, że przepływ wody przez roślinę ku górze przemieszcza się głównie wzdłuż ksylemu. W przewodzących elementach ksylemu woda napotyka niewielki opór, co w naturalny sposób ułatwia jej przemieszczanie się na duże odległości. To prawda, że pewna ilość wody przemieszcza się poza układem naczyniowym. Jednak w porównaniu z ksylemem opór ruchu wody innych tkanek jest znacznie większy (co najmniej o trzy rzędy wielkości). Powoduje to, że tylko 1 do 10% całkowitego przepływu wody przemieszcza się poza ksylem. Z naczyń łodygi woda dostaje się do naczyń liścia. Woda przepływa z łodygi przez ogonek lub pochwę liściową i do liścia. W blaszce liściowej w żyłach znajdują się naczynia przewodzące wodę. Żyły stopniowo rozgałęziają się i stają się mniejsze. Im gęstsza sieć żył, tym mniejszy opór napotyka woda, gdy przemieszcza się do komórek mezofilu liścia. Dlatego gęstość żyłkowania liści uważa się za jeden z najważniejszych znaków struktury kseromorficznej - osobliwość rośliny odporne na suszę.

Czasami jest tak wiele małych gałęzi żył liściowych, że dostarczają one wodę do prawie każdej komórki. Cała woda w ogniwie jest w stanie równowagi. Innymi słowy, jeśli chodzi o nasycenie wodą, istnieje równowaga między wakuolą, cytoplazmą i błoną komórkową, ich potencjały wodne są równe. W związku z tym, gdy tylko proces transpiracji powoduje nienasycenie ścian komórkowych komórek miąższu wodą, natychmiast zostaje ona przeniesiona do komórki, której potencjał wodny maleje. Woda przemieszcza się z komórki do komórki pod wpływem gradientu potencjału wody. Najwyraźniej przepływ wody z komórki do komórki w miąższu liścia nie zachodzi wzdłuż symplastu, ale głównie wzdłuż ścian komórkowych, gdzie opór jest znacznie mniejszy.

Woda przepływa przez naczynia w wyniku gradientu potencjału wody powstałego w wyniku transpiracji, czyli gradientu Darmowa energia(z układu o większej swobodzie energii do układu z mniejszą). Można podać przybliżony rozkład potencjałów wody, który powoduje ruch wody: potencjał wody gleby (-0,5 bar), korzenia (-2 bar), łodygi (-5 bar), liści (-15 bar), powietrza przy wilgotności względnej 50% (-1000 bar).

Żadna pompa ssąca nie jest jednak w stanie podnieść wody na wysokość większą niż 10 m. Tymczasem są drzewa, gdzie woda podnosi się na wysokość ponad 100m. Wyjaśnienia tego dostarcza teoria sprzężenia wysunięta przez rosyjskiego naukowca E. F. Votchala i angielskiego fizjologa E. Dixona. Aby lepiej to zrozumieć, rozważ następujące doświadczenie. Rurkę wypełnioną wodą umieszcza się w naczyniu z rtęcią, które kończy się lejkiem wykonanym z porowatej porcelany. Cały system jest wolny od pęcherzyków powietrza. Gdy woda paruje, rtęć unosi się w rurze. Jednocześnie wysokość wzrostu rtęci przekracza 760 mm. Wyjaśnia to obecność sił adhezji między cząsteczkami wody i rtęci, które w pełni objawiają się przy braku powietrza. Podobna sytuacja, tylko jeszcze bardziej wyraźna, występuje w naczyniach roślinnych.

Cała woda w roślinie stanowi jeden, wzajemnie połączony system. Ponieważ pomiędzy cząsteczkami wody występują siły adhezji (kohezji), woda podnosi się na wysokość znacznie większą niż 10 m. Obliczenia wykazały, że w związku z występowaniem powinowactwa pomiędzy cząsteczkami wody siły przyczepności osiągają wartość 30 bar. Jest to taka siła, która pozwala podnieść wodę na wysokość 120 m bez przerywania nitek wodnych, co jest w przybliżeniu maksymalną wysokością drzew. 120m, bez zrywania nitek wodnych, co stanowi w przybliżeniu maksymalną wysokość drzew. Siły spójności występują także pomiędzy wodą a ścianami naczyń (adhezja). Ściany przewodzących elementów ksylemu są elastyczne. Dzięki tym dwóm okolicznościom, nawet przy braku wody, połączenie pomiędzy cząsteczkami wody a ścianami naczyń krwionośnych nie zostaje zerwane. Potwierdzają to badania zmian grubości pnia rośliny zielne. Badania wykazały, że w godzinach południowych zmniejsza się grubość łodyg roślin. Jeśli przetniesz łodygę, naczynia natychmiast się rozszerzają i powietrze wpada do nich. Z tego doświadczenia jasno wynika, że przy silnym parowaniu naczynia zwężają się, co prowadzi do pojawienia się podciśnienia. A tym samym

W. naczynie = -- W osm. + (- W ciśnienie.).

Stopień naprężenia nici wodnych w naczyniach zależy od stosunku procesów wchłaniania i parowania wody. Wszystko to pozwala organizmowi roślinnemu utrzymać jeden system wodny i niekoniecznie uzupełniać każdą kroplę odparowanej wody. W ten sposób przy normalnym zaopatrzeniu w wodę powstaje ciągłość wody w glebie, roślinach i atmosferze. W przypadku przedostania się powietrza do poszczególnych segmentów naczyń, następuje pozorne wyłączenie ich z ogólnego prądu przewodzenia wody. To jest droga wody przez roślinę i jej główną siły napędowe. Nowoczesne metody badania pozwalają określić prędkość przepływu wody przez roślinę. Szybkość ruchu wody zależy od różnicy potencjałów wody na początku i na końcu ścieżki oraz oporu, jaki napotyka. Z uzyskanych danych wynika, że prędkość przepływu wody zmienia się w ciągu dnia. W ciągu dnia jest znacznie większy. W której różne rodzaje rośliny różnią się szybkością ruchu wody. Jeśli prędkość ruchu u drzew iglastych wynosi zwykle 0,5-1,2 m/h, to u drzew liściastych jest znacznie większa. Na przykład dąb porusza się z prędkością 27–40 m/h. Szybkość ruchu wody w niewielkim stopniu zależy od intensywności metabolizmu. Zmiany temperatury i wprowadzenie inhibitorów metabolicznych nie wpływają na ruch wody. Jednocześnie proces ten, jak można się spodziewać, w bardzo dużym stopniu zależy od szybkości transpiracji i średnicy naczyń przewodzących wodę. W szerszych naczyniach woda napotyka mniejszy opór. Należy jednak wziąć pod uwagę, że pęcherzyki powietrza częściej przedostają się do szerszych naczyń lub mogą wystąpić inne zakłócenia w przepływie wody.

Woda dostaje się do rośliny z gleby przez włośniki i rozprowadzana jest naczyniami po całej jej części nadziemnej. W wakuolach komórek roślinnych rozpuszczają się różne substancje. Cząsteczki tych substancji naciskają na protoplazmę, co umożliwia dobry przepływ wody, ale zapobiega przedostawaniu się przez nią cząstek rozpuszczonych w wodzie. Ciśnienie rozpuszczonych substancji na protoplazmę nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Woda wchłonięta przez rozpuszczone substancje rozciąga elastyczną błonę komórkową do pewnej granicy. Gdy w roztworze jest mniej rozpuszczonych substancji, zawartość wody maleje, skorupa kurczy się i przyjmuje minimalny rozmiar. Ciśnienie osmotyczne stale utrzymuje tkankę roślinną w stanie napiętym i dopiero przy dużej utracie wody, podczas więdnięcia, to napięcie – turgor – ustaje w roślinie.

Kiedy ciśnienie osmotyczne jest równoważone przez rozciągniętą membranę, woda nie może przedostać się do komórki. Ale gdy tylko komórka straci część wody, błona kurczy się, sok komórkowy w komórce staje się bardziej skoncentrowany, a woda zaczyna napływać do komórki, aż membrana ponownie się rozciągnie i zrównoważy ciśnienie osmotyczne. Im więcej wody utraciła roślina, tym mocniej woda przedostaje się do komórek. Ciśnienie osmotyczne w komórkach roślinnych jest dość wysokie i mierzone jest, podobnie jak ciśnienie w kotłach parowych, w atmosferach. Siła, z jaką roślina pobiera wodę – siła ssania – wyrażana jest także w atmosferach. Siła ssania roślin często osiąga 15 atmosfer i więcej.

Roślina w sposób ciągły odparowuje wodę poprzez aparaty szparkowe znajdujące się w liściach. Szparki mogą się otwierać i zamykać, tworząc szeroką lub wąską szczelinę. W świetle aparaty szparkowe otwierają się, natomiast w ciemności i przy zbyt dużej utracie wody zamykają się. W zależności od tego parowanie wody następuje intensywnie lub prawie całkowicie zatrzymuje się.
Jeśli przetniesz roślinę u nasady, z konopi zacznie wyciekać sok. To pokazuje, że korzeń sam pompuje wodę do łodygi. W związku z tym zaopatrzenie rośliny w wodę zależy nie tylko od parowania wody przez liście, ale także od parcia korzeni. Destyluje wodę z żywych komórek korzeni do pustych rurek martwych naczyń. Ponieważ w komórkach tych naczyń nie ma żywej protoplazmy, woda swobodnie przepływa przez nie do liści, gdzie odparowuje przez aparaty szparkowe.

Parowanie jest bardzo ważne dla rośliny. Wraz z poruszającą się wodą minerały wchłonięte przez korzenie są przenoszone po całej roślinie.
Parowanie obniża temperaturę ciała rośliny i tym samym chroni ją przed przegrzaniem. Roślina pobiera tylko 2-3 części wody, którą pobiera z gleby, pozostałe 997 - 998 części odparowuje do atmosfery. Aby powstał jeden gram suchej masy, roślina w naszym klimacie odparowuje od 300 g do kilograma wody.

Doświadczenia z obrączkowaniem wykazały, że przepływ wody przez roślinę ku górze przemieszcza się głównie wzdłuż ksylemu. W przewodzących elementach ksylemu woda napotyka niewielki opór, co w naturalny sposób ułatwia jej przemieszczanie się na duże odległości. To prawda, że pewna ilość wody przemieszcza się poza układem naczyniowym. Jednak w porównaniu z ksylemem opór ruchu wody innych tkanek jest znacznie większy (co najmniej o trzy rzędy wielkości). Powoduje to, że tylko 1 do 10% całkowitego przepływu wody przemieszcza się poza ksylem. Z naczyń łodygi woda dostaje się do naczyń liścia. Woda przepływa z łodygi przez ogonek lub pochwę liściową i do liścia. W blaszce liściowej w żyłach znajdują się naczynia przewodzące wodę. Żyły stopniowo rozgałęziają się i stają się mniejsze. Im gęstsza sieć żył, tym mniejszy opór napotyka woda, gdy przemieszcza się do komórek mezofilu liścia. Dlatego gęstość żyłkowania liści uważa się za jeden z najważniejszych wskaźników budowy kseromorficznej - charakterystyczną cechę roślin odpornych na suszę.

Woda przepływa przez naczynia w wyniku gradientu potencjału wody powstałego w wyniku transpiracji, czyli gradientu energii swobodnej (z układu z większą ilością darmowej energii do układu z jej mniejszą ilością). Można podać przybliżony rozkład potencjałów wody, który powoduje ruch wody: potencjał wody w glebie (0,5 bar), korzeń (2 bar), łodyga (5 bar), liście (15 bar), powietrze o wilgotności względnej 50% (1000 barów).

Cała woda w roślinie stanowi jeden, wzajemnie połączony system. Ponieważ pomiędzy cząsteczkami wody występują siły adhezji (kohezji), woda podnosi się na wysokość znacznie większą niż 10 m. Obliczenia wykazały, że w związku z występowaniem powinowactwa pomiędzy cząsteczkami wody siły przyczepności osiągają wartość 30 bar. Jest to taka siła, która pozwala podnieść wodę na wysokość 120 m bez przerywania nitek wodnych, co jest w przybliżeniu maksymalną wysokością drzew. 120m, bez zrywania nitek wodnych, co stanowi w przybliżeniu maksymalną wysokość drzew. Siły spójności występują także pomiędzy wodą a ścianami naczyń (adhezja). Ściany przewodzących elementów ksylemu są elastyczne. Dzięki tym dwóm okolicznościom, nawet przy braku wody, połączenie pomiędzy cząsteczkami wody a ścianami naczyń krwionośnych nie zostaje zerwane. Potwierdzają to badania zmian grubości łodygi roślin zielnych. Badania wykazały, że w godzinach południowych zmniejsza się grubość łodyg roślin. Jeśli przetniesz łodygę, naczynia natychmiast się rozszerzają i powietrze wpada do nich. Z tego doświadczenia jasno wynika, że przy silnym parowaniu naczynia zwężają się, co prowadzi do pojawienia się podciśnienia. A tym samym

Ψ naczynie calowe = Ψ osm. + Ψ ciśnienie.

Stopień naprężenia nici wodnych w naczyniach zależy od stosunku procesów wchłaniania i parowania wody. Wszystko to pozwala organizmowi roślinnemu utrzymać jeden system wodny i niekoniecznie uzupełniać każdą kroplę odparowanej wody. W ten sposób przy normalnym zaopatrzeniu w wodę powstaje ciągłość wody w glebie, roślinach i atmosferze. W przypadku przedostania się powietrza do poszczególnych segmentów naczyń, następuje pozorne wyłączenie ich z ogólnego prądu przewodzenia wody. Jest to droga wody przez roślinę i jej główne siły napędowe. Nowoczesne metody badawcze pozwalają określić prędkość przepływu wody przez roślinę. Szybkość ruchu wody zależy od różnicy potencjałów wody na początku i na końcu ścieżki oraz oporu, jaki napotyka. Z uzyskanych danych wynika, że prędkość przepływu wody zmienia się w ciągu dnia. W ciągu dnia jest znacznie większy. Jednocześnie różne rodzaje roślin różnią się szybkością ruchu wody. Jeśli prędkość ruchu u drzew iglastych wynosi zwykle 0,5-1,2 m/h, to u drzew liściastych jest znacznie większa. Na przykład dąb porusza się z prędkością 27–40 m/h. Szybkość ruchu wody w niewielkim stopniu zależy od intensywności metabolizmu. Zmiany temperatury i wprowadzenie inhibitorów metabolicznych nie wpływają na ruch wody. Jednocześnie proces ten, jak można się spodziewać, w bardzo dużym stopniu zależy od szybkości transpiracji i średnicy naczyń przewodzących wodę. W szerszych naczyniach woda napotyka mniejszy opór. Należy jednak wziąć pod uwagę, że pęcherzyki powietrza częściej przedostają się do szerszych naczyń lub mogą wystąpić inne zakłócenia w przepływie wody.