Su cərəyanının əsas mühərrikləri
Suyun kök sistemi tərəfindən udulması su cərəyanının iki son mühərrikinin işləməsi səbəbindən baş verir: yuxarı son mühərrik və ya buxarlanmanın (transpirasiya) emiş qüvvəsi və aşağı uç mühərriki və ya kök mühərriki. Bitkidə suyun axmasına və hərəkətinə səbəb olan əsas qüvvə transpirasiyanın udma qüvvəsidir ki, bu da su potensialının qradiyenti ilə nəticələnir. Su potensialı suyun hərəkət etmək üçün istifadə etdiyi enerjinin ölçüsüdür. Su potensialı və udma qüvvəsi mütləq dəyər baxımından bərabərdir, lakin işarəsi əksinədir. Müəyyən bir sistemin su ilə doyması nə qədər az olarsa, onun su potensialı bir o qədər azdır (daha mənfi). Transpirasiya zamanı bitki su itirdikdə, yarpaq hüceyrələri su ilə doymamış olur və nəticədə əmmə qüvvəsi yaranır (su potensialı aşağı düşür). su axını daha böyük emiş gücü və ya daha az su potensialı istiqamətində gedir.
Beləliklə, bitkidəki su axınının yuxarı son mühərriki yarpaq transpirasiyasının əmmə qüvvəsidir və onun işi kök sisteminin həyati fəaliyyəti ilə az əlaqəyə malikdir. Həqiqətən, təcrübələr göstərdi ki, su ölü kök sistemi vasitəsilə tumurcuqlara daxil ola bilər və bu halda suyun udulması hətta sürətlənir.
Su cərəyanının yuxarı uc mühərrikinə əlavə olaraq, bitkilərdə aşağı uç mühərriki var. kimi hadisələrin nümunəsi ilə bunu yaxşı sübut edir Qutasiya.
Hüceyrələri su ilə doymuş bitkilərin yarpaqları yüksək hava rütubəti şəraitində, buxarlanmanın qarşısını alır, az miqdarda həll olunmuş maddələrlə - bağırsaqdan damlacıq-maye su ifraz edir. Maye xüsusi su stomatları - nəmləndiricilər vasitəsilə buraxılır. Buraxılan maye guttadır. Beləliklə, qutasiya prosesi transpirasiya olmadıqda baş verən birtərəfli su axınının nəticəsidir və buna görə də başqa bir səbəblə yaranır.
Bu fenomeni nəzərdən keçirərkən eyni nəticəyə gəlmək olar ağlamaq bitkilər. Bir bitkinin tumurcuqlarını kəssəniz və kəsilmiş ucuna bir şüşə boru bağlasanız, maye onun içindən qalxacaq. Təhlil göstərir ki, bu, həll olunmuş maddələri olan sudur - sap. Bəzi hallarda, xüsusən də yaz aylarında bitki budaqları kəsilərkən ağlama da müşahidə olunur. Təsdiqlər göstərdi ki, ayrılan mayenin (şirin) həcmi kök sisteminin həcmindən dəfələrlə çoxdur. Beləliklə, ağlamaq sadəcə bir kəsik nəticəsində mayenin sızması deyil. Yuxarıda göstərilənlərin hamısı belə bir nəticəyə gətirib çıxarır ki, ağlama, bağırsaq kimi, transpirasiyadan asılı olmayaraq, kök sistemləri vasitəsilə birtərəfli su axınının olması ilə əlaqələndirilir. Transpirasiya prosesindən asılı olmayaraq, həll olunmuş maddələri olan gəmilər vasitəsilə suyun birtərəfli axmasına səbəb olan qüvvəyə kök təzyiqi deyilir. Kök təzyiqinin olması su axınının aşağı son mühərriki haqqında danışmağa imkan verir. Kök təzyiqi bitkinin yerüstü hissələri kəsildikdən sonra qalan uca manometr taxmaqla və ya kök sistemini müxtəlif konsentrasiyalı məhlullar seriyasına yerləşdirməklə və ağlamağı dayandıran birini seçməklə ölçülə bilər. Məlum oldu ki, kök təzyiqi təxminən 0,1 - 0,15 MPa (D.A. Sabinin). Sovet tədqiqatçıları L.V.Mozhaeva və V.N.Jolkeviç tərəfindən aparılan təsbitlər, ağlamağı dayandıran xarici məhlulun konsentrasiyasının pasokun konsentrasiyasından əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olduğunu göstərdi. Bu, ağlamağın konsentrasiya gradientinə zidd ola biləcəyi fikrini ifadə etməyə imkan verdi. Həmçinin sübut edilmişdir ki, ağlama yalnız hüceyrənin bütün həyat prosesləri normal baş verdiyi şəraitdə baş verir. Yalnız kök hüceyrələrinin öldürülməsi deyil, həm də onların həyati fəaliyyətinin intensivliyinin azalması, ilk növbədə tənəffüsün intensivliyi ağlamağı dayandırır. Oksigen olmadıqda, tənəffüs zəhərlərinin təsiri altında və temperatur aşağı düşdükdə ağlama dayanır. Yuxarıda göstərilənlərin hamısı D.A Sabininə aşağıdakı tərifi verməyə imkan verdi: ağlayan bitkilər- Bu, assimilyasiyaların aerobik emalından asılı olaraq, su və qida maddələrinin ömür boyu birtərəfli axınıdır. D.A.Sabinin kökdə birtərəfli su axınının mexanizmini izah edən diaqram təklif etmişdir. Bu fərziyyəyə görə, kök hüceyrələri müəyyən istiqamətdə qütbləşir. Bu, eyni hüceyrənin müxtəlif bölmələrində metabolik proseslərin fərqli olması ilə özünü göstərir. Hüceyrənin bir hissəsində, xüsusilə nişastanın şəkərlərə parçalanması prosesləri intensivləşir, nəticədə hüceyrə şirəsinin konsentrasiyası artır. Hüceyrənin əks ucunda sintez prosesləri üstünlük təşkil edir, buna görə hüceyrənin bu hissəsində həll olunan maddələrin konsentrasiyası azalır. Nəzərə almaq lazımdır ki, bütün bu mexanizmlər yalnız ətraf mühitdə kifayət qədər su olduqda və maddələr mübadiləsi pozulmadıqda işləyəcək.
Başqa bir fərziyyəyə görə, bitki ağlamasının tənəffüs intensivliyindən asılılığı dolayıdır. Tənəffüs enerjisi korteksin hüceyrələrini ionlarla təmin etmək üçün istifadə olunur, buradan onlar ksilem damarlarına desorbsiya edilir. Nəticədə, xylem damarlarında duzların konsentrasiyası artır, bu da suyun axmasına səbəb olur.
Bitki vasitəsilə suyun hərəkəti
Kök hüceyrələri tərəfindən udulan su, transpirasiya nəticəsində yaranan su potensialları fərqinin, eləcə də kök təzyiqinin qüvvəsinin təsiri ilə ksilema yollarına keçir. Müasir anlayışlara görə, kök sistemindəki su təkcə canlı hüceyrələr vasitəsilə hərəkət etmir. Hələ 1932-ci ildə alman fizioloqu Munk kök sistemində suyun hərəkət etdiyi iki nisbətən müstəqil həcmin - apoplast və simplastın mövcudluğu ideyasını inkişaf etdirdi. Apoplast - Bu hüceyrələrarası boşluqları, hüceyrə membranlarını və ksilema damarlarını əhatə edən kökün boş yeridir. sadə - Bu, yarımkeçirici membranla ayrılmış bütün hüceyrələrin protoplastlarının toplusudur. Ayrı-ayrı hüceyrələrin protoplastını birləşdirən çoxsaylı plasmodesmata sayəsində simplast tək bir sistemi təmsil edir. Apoplast, görünür, davamlı deyil, iki cildə bölünür. Apoplastın birinci hissəsi kök qabığında endodermal hüceyrələrdən əvvəl, ikinci hissəsi endodermal hüceyrələrin digər tərəfində yerləşir və ksilema damarlarını əhatə edir. Endoderm hüceyrələri, Xəzər kəmərləri sayəsində suyun boş məkanda (hüceyrələrarası boşluqlar və hüceyrə membranları) hərəkətinə maneə yaradır. Ksilem damarlarına daxil olmaq üçün su yarımkeçirici membrandan və əsasən apoplastdan və yalnız qismən simplastdan keçməlidir. Bununla belə, endodermal hüceyrələrdə suyun hərəkəti simplast boyunca baş verir. Sonra su ksilem damarlarına daxil olur. Sonra suyun hərəkəti kök, gövdə və yarpağın damar sistemi vasitəsilə baş verir.
Sapın damarlarından su yarpaq qabığından və ya yarpaq qabığından yarpağa keçir. Yarpaq pərdəsində, damarlarda su keçirən damarlar yerləşir. Damarlar tədricən budaqlanır və kiçilir. Damar şəbəkəsi nə qədər sıx olarsa, yarpağın mezofil hüceyrələrinə doğru hərəkət edərkən suyun müqaviməti bir o qədər az olur. Bəzən yarpaq damarlarının o qədər kiçik budaqları olur ki, demək olar ki, hər hüceyrəni su ilə təmin edir. Hüceyrədəki bütün su tarazlıq vəziyyətindədir. Başqa sözlə, su ilə doyma mənasında vakuol, sitoplazma və hüceyrə membranı arasında tarazlıq yaranır, onların su potensialları bərabərdir. Su əmmə qüvvəsinin qradiyentinə görə hüceyrədən hüceyrəyə keçir.
Zavoddakı bütün su bir-biri ilə əlaqəli bir sistemi təmsil edir. Çünki su molekulları arasında var yapışma qüvvələri(birləşmə), su 10 m-dən çox yüksəkliyə qalxır, su molekullarının bir-birinə daha çox yaxınlığı olduğundan yapışma qüvvəsi artır. Su ilə gəmilərin divarları arasında birləşdirici qüvvələr də mövcuddur.
Gəmilərdə su iplərinin gərginlik dərəcəsi suyun udulması və buxarlanması proseslərinin nisbətindən asılıdır. Bütün bunlar bitki orqanizminə vahid su sistemini saxlamağa imkan verir və buxarlanmış suyun hər damcısını doldurmaq məcburiyyətində qalmır.
Havanın gəmilərin ayrı-ayrı seqmentlərinə daxil olması halında, onlar su keçiriciliyinin ümumi cərəyanından açıq şəkildə söndürülür. Bu, bitki vasitəsilə suyun hərəkət yoludur (şəkil 1).
düyü. 1. Bitkidəki suyun yolu.
Bitki boyu suyun hərəkət sürəti gün ərzində dəyişir. Gündüzlər daha çox olur. Eyni zamanda, müxtəlif növ bitkilər suyun hərəkət sürəti ilə fərqlənir. Temperaturun dəyişməsi və metabolik inhibitorların tətbiqi suyun hərəkətinə təsir göstərmir. Eyni zamanda, bu proses, gözlənildiyi kimi, çox dərəcədə transpirasiya sürətindən və su keçirən damarların diametrindən asılıdır. Daha geniş qablarda su daha az müqavimətlə qarşılaşır. Bununla belə, nəzərə almaq lazımdır ki, hava kabarcıkları daha geniş gəmilərə daxil ola bilər və ya su axınında hər hansı digər pozğunluqlar baş verə bilər.
Video: Gövdə boyunca suyun və üzvi maddələrin hərəkəti.
Çiçəkli bitkilərin ksileması suyu, traxeidləri və damarları daşıyan iki növ strukturdan ibarətdir. Sektdə. 8.2.1 biz artıq müvafiq hüceyrələrin işıq mikroskopunda, eləcə də skan edən elektron mikroskopdan istifadə etməklə əldə edilən mikroqraflarda necə göründüyü barədə danışdıq (Şəkil 8.11). Bölmədə ikinci dərəcəli ksilem (ağac) quruluşunu nəzərdən keçirəcəyik. 21.6.6.
Ksilem floemlə birlikdə ali bitkilərin keçirici toxumasını əmələ gətirir. Bu parça sözdə ibarətdir keçirici dəstələr, xüsusi boru strukturlarından ibarət olan. Şəkildə. Şəkil 14.15-də damar bağlamalarının necə düzüldüyü və onların iki və təkbucaqlı bitkilərin ilkin gövdəsində necə yerləşdiyi göstərilir.
14.19. İki və birotlu bitkilərdə ilkin gövdənin strukturunda olan fərqləri cədvəl şəklində ümumiləşdirin.
14.20. Aşağıdakı toxuma komponentlərinin üçölçülü forması nədir: a) epidermis; b) ksilem; c) ikiotilli perisikl və d) çuxur?
Suyun xylem üzərində hərəkət edə biləcəyini, kəsilmiş gövdənin aşağı ucunu eozin kimi bir boyanın seyreltilmiş məhluluna batırmaqla çox asanlıqla nümayiş etdirmək olar. Boya xylem vasitəsilə yüksəlir və yarpaq damarlarının şəbəkəsinə yayılır. Əgər nazik kəsiklər götürülüb işıq mikroskopu altında baxılarsa, boya ksilemdə tapılacaq.
Xylemin su keçirməsi faktını ən yaxşı şəkildə "zəng" ilə təcrübələr nümayiş etdirir. Bu cür təcrübələr radioaktiv izotoplardan istifadə olunmağa başlamazdan çox əvvəl aparılıb və canlı orqanizmdə bir maddənin keçdiyi yolu izləmək çox asan olub. Təcrübənin bir versiyasında floem ilə qabıq halqası kəsilir. Təcrübə çox uzun deyilsə, bu cür "zəng" kök boyunca suyun qalxmasına təsir göstərmir. Bununla belə, qabığın bir parçasını soysanız və qabıq parçasına zərər vermədən ksilemi kəssəniz, bitki tez quruyacaq.
Suyun ksilem vasitəsilə hərəkətini izah edən hər hansı bir nəzəriyyə aşağıdakı müşahidələri nəzərə almaya bilməz:
1. Ksilem damarları dar lümenli ölü borulardır, diametri “yay” ağacında 0,01 mm-dən “yaz” ağacında təxminən 0,2 mm-ə qədər dəyişir.
2. Böyük miqdarda su nisbətən tez nəql olunur: hündür ağaclarda suyun 8 m/saata qədər yüksəlmə sürəti qeydə alınmışdır, digər bitkilərdə isə çox vaxt 1 m/saat civarında olur.
3. Belə borular vasitəsilə suyu hündür ağacın başına qaldırmaq üçün təxminən 4000 kPa təzyiq tələb olunur. Ən hündür ağaclar - Kaliforniya nəhəng sekvoyaları (gəmiləri olmayan və yalnız traxeidləri olan iynəyarpaqlar) və Avstraliya evkalipt ağacları - kapilyar qüvvələrin təsiri altında yüksək səth gərginliyi səbəbindən nazik kapilyar borular vasitəsilə yüksəlir; lakin, təkcə bu qüvvələr hesabına, hətta ən incə ksilem damarları vasitəsilə də su 3 m-dən yuxarı qalxmayacaq.
Bütün bu müşahidələr nəzəriyyə ilə qənaətbəxş şəkildə izah olunur mufta(birlik) və ya nəzəriyyə gərginlik. Bu nəzəriyyəyə görə, suyun köklərdən qalxması yarpaq hüceyrələrindən suyun buxarlanması ilə əlaqədardır. Artıq bölmədə dediyimiz kimi. 14.3, buxarlanma ksilemə bitişik hüceyrələrin su potensialının azalmasına səbəb olur. Buna görə də su bu hüceyrələrə daha yüksək su potensialına malik olan ksilem şirəsindən daxil olur; bunu edərkən, şəkildə göstərildiyi kimi, damarların uclarında ksilem damarlarının nəmli sellüloz hüceyrə divarlarından keçir. 14.7.
Ksilem damarları su ilə doldurulur və su damarları tərk etdikcə su sütununda gərginlik yaranır. sayəsində yarpaqdan kökə qədər gövdədən aşağıya ötürülür mufta su molekullarının (birləşməsi). Bu molekullar bir-birinə "yapışmağa" meyllidirlər, çünki onlar qütblüdürlər və elektrik qüvvələri tərəfindən bir-birinə cəlb olunurlar və sonra hidrogen bağları ilə bir yerdə tutulurlar (Bölmə 5.1.2). Bundan əlavə, qüvvələrin təsiri altında qan damarlarının divarlarına yapışmağa meyllidirlər yapışma. Su molekullarının yüksək birləşməsi o deməkdir ki, su sütununu qırmaq üçün nisbətən böyük dartılma qüvvəsi tələb olunur; başqa sözlə, su sütunu yüksək dartılma gücünə malikdir. Ksilem damarlarında gərginlik elə bir gücə çatır ki, o, bütün su sütununu yuxarıya çəkə bilər, kütləvi axın yaradır; bu halda, su qonşu kök hüceyrələrindən köklərdə belə bir sütunun əsasına daxil olur. Xylem damarlarının divarlarının da yüksək gücə malik olması və içəriyə basılmaması lazımdır.
Bu güc lignin və sellüloza tərəfindən təmin edilir. Ksilem damarlarının tərkibinin böyük bir dartılma qüvvəsinin təsiri altında olduğuna dair sübut dendrometr adlı alətdən istifadə etməklə ağaclarda gövdə diametrində gündəlik dəyişiklikləri ölçməklə əldə edilmişdir. Minimum dəyərlər, transpirasiya sürətinin maksimum olduğu gün ərzində qeydə alınıb. Ayrı-ayrı xylem damarlarının kiçik sıxılması əlavə edildi və bütün gövdənin diametrində tamamilə ölçülə bilən bir azalma verdi.
Ksilem sapı sütunu üçün dartılma gücü təxminləri təxminən 3000 ilə 30.000 kPa arasında dəyişir, daha aşağı qiymətlər daha yaxınlarda əldə edilmişdir. Yarpaqlar təxminən -4000 kPa su potensialına malikdir və xylem şirəsi sütununun gücü, ehtimal ki, yaranan gərginliyə tab gətirmək üçün kifayətdir. Əlbəttə ki, su sütununun bəzən, xüsusən də böyük diametrli gəmilərdə qopması mümkündür.
Bu nəzəriyyənin tənqidçiləri qeyd edirlər ki, şirə sütununun davamlılığının hər hansı bir pozulması dərhal bütün axını dayandırmalıdır, çünki gəmi hava və su buxarı ilə doldurulmalıdır (fenomen). kavitasiya). Kavitasiya güclü sarsıntı, gövdənin əyilməsi və ya suyun olmaması səbəbindən baş verə bilər. Məlumdur ki, yay fəslində ağac gövdəsində su miqdarı getdikcə azalır və odun hava ilə doldurulur. Taxta sənayesində istifadə olunur, çünki ağac daha yaxşı üzmə qabiliyyətinə malikdir. Bununla belə, bəzi gəmilərdə su sütununun qırılması suyun ötürülmə sürətinə çox təsir göstərmir. Bu, suyun bir gəmidən digərinə keçməsi və ya qonşu parenxima hüceyrələri və onların divarları boyunca hərəkət edərək hava tıxacını keçməsi ilə izah edilə bilər. Bundan əlavə, hesablamalara görə, müşahidə olunan axın sürətini saxlamaq üçün istənilən vaxt gəmilərin ən azı kiçik bir hissəsinin işləməsi kifayətdir. Bəzi ağac və kollarda su yalnız adlanan ağacın ən gənc xarici təbəqəsi boyunca hərəkət edir sap ağacı. Məsələn, palıd və küldə su əsasən cari ilin gəmiləri vasitəsilə hərəkət edir, qalan ağac ağacı isə su ehtiyatı kimi xidmət edir. Artan mövsümdə hər zaman daha çox yeni gəmilər əlavə olunur, lakin onların əksəriyyəti mövsümün əvvəlində, axın sürətinin daha yüksək olduğu zaman formalaşır.
Suyun ksilem vasitəsilə hərəkətində iştirak edən ikinci qüvvədir kök təzyiqi. Tacın kəsildiyi və kökləri olan gövdə ksilem damarlarından şirə ifraz etməyə davam etdiyi anda aşkar edilə və ölçülə bilər. Bu eksudasiya prosesi sianid və digər tənəffüs inhibitorları tərəfindən yatırılır və oksigen çatışmazlığı və ya temperaturun azalması zamanı dayanır. Bu mexanizmin işləməsi üçün su potensialını azaldan duzların və digər suda həll olunan maddələrin ksilem şirəsinə aktiv ifrazat tələb olunur. Sonra su qonşu kök hüceyrələrindən osmos yolu ilə ksilemə daxil olur.
Kök təzyiqi ilə yaradılan yalnız 100-200 kPa (istisna hallarda 800 kPa-a qədər) müsbət hidrostatik təzyiq adətən suyun ksilemə qədər hərəkətini təmin etmək üçün kifayət deyil, lakin bir çox bitkilərdə onun töhfəsi şübhəsizdir. Yavaş-yavaş keçən otsu formalarda, bu təzyiq bağırsaqların boşalmasına səbəb olmaq üçün kifayətdir. Qutasiya- bu, suyun bitkinin səthində maye damcıları şəklində çıxarılmasıdır (transpirasiya zamanı su buxar şəklində çıxır). Transpirasiyanı azaldan bütün şərtlər, məsələn, aşağı işıq, yüksək rütubət və s., bağırsaqları gücləndirir. Bir çox tropik tropik meşə bitkilərində olduqca yaygındır və tez-tez gənc fidanların yarpaqlarının uclarında müşahidə olunur.
14.21. Ksilemin xüsusiyyətlərini sadalayın, bunun sayəsində suyun və tərkibində həll olunan maddələrin uzun məsafələrə daşınmasını təmin edir.
Çiçəkli bitkilərin ksilemi iki növ su keçirən strukturları - traxeidləri və damarları ehtiva edir. Məqalədə bu strukturların işıq mikroskopunda, eləcə də skan edən elektron mikroskopdan istifadə etməklə əldə edilən mikroqraflarda necə göründüyü barədə artıq danışdıq. İkinci dərəcəli ksilem (ağac) strukturu məqalədə müzakirə olunur. Ksilem və floem yüksək və ya damarlı bitkilərin keçirici toxumasını təşkil edir. Bu toxuma ilkin quruluşa malik ikiqatlı bitkilərin gövdələrində quruluşu və paylanması şəkildə göstərildiyi kimi, damar bağlamalarından ibarətdir.
Nə su ksilem vasitəsilə yüksəlir, tumurcuğun kəsilmiş ucunu eozin kimi boyanın seyreltilmiş sulu məhluluna batırmaqla asanlıqla nümayiş etdirilə bilər. Gövdəyə yayılan rəngli maye yarpaqlardan keçən damarlar şəbəkəsini doldurur. Daha sonra nazik kəsiklər götürülüb işıq mikroskopu altında araşdırılarsa, boyanın ksilemdə olduğu aşkar edilir.
Daha möhtəşəm sübut ksilem vasitəsilə yüksələn su"zəng" ilə təcrübələr verin. Bu cür təcrübələr radioaktiv izotoplardan istifadə olunmağa başlamazdan çox əvvəl həyata keçirilmişdir ki, bu da canlı orqanizmdə maddələrin keçdiyi yolu izləməyi çox asanlaşdırırdı. Təcrübənin bir versiyasında, floem, yəni floem ilə birlikdə ağac gövdəsindən dar bir qabıq halqası çıxarılır. Bundan sonra kifayət qədər uzun müddət kəsilmiş halqanın üstündə yerləşən tumurcuqlar normal böyüməyə davam edir: buna görə də, bu cür zənglər gövdə boyunca suyun yüksəlməsinə təsir göstərmir. Ancaq qabığın bir parçasını qaldırsanız və altından bir ağac seqmentini, yəni ksilemi kəssəniz, bitki tez quruyur. Beləliklə, su bu keçirici toxuma boyunca torpaqdan tumurcuqlara doğru hərəkət edir.
izah edən hər hansı bir nəzəriyyə ksilem vasitəsilə suyun daşınması, aşağıdakı müşahidələri gözardı edə bilməz.
1. Ksilemanın anatomik elementləri- diametri "yay" ağacında 0,01 mm-dən "yaz" ağacında 0,2 mm-ə qədər dəyişən nazik ölü borular.
2. Böyük miqdarda su ksilem vasitəsilə hərəkət edir nisbətən yüksək sürətlə: hündür ağaclar üçün 8 m/saata qədər, digər bitkilər üçün isə təxminən 1 m/saatdır.
3. Belə borular vasitəsilə suyu qaldırmaq üçün hündür ağacın başına təxminən 4000 kPa təzyiq tələb olunur. Ən hündür ağaclar - Kaliforniyadakı qırmızı ağaclar və Avstraliyadakı evkaliptlər - 100 m-dən çox hündürlüyə çatır Su, yüksək səth gərginliyinə görə (bu fenomen kapilyarlıq adlanır), ancaq bu qüvvələr sayəsində nazik nəmləndirici borular vasitəsilə qalxa bilir. hətta ən incə ksilema damarları vasitəsilə su 3 m-dən yuxarı qalxmır.
Bunun üçün qənaətbəxş bir izahat Əlaqə nəzəriyyəsi faktlar verir(birlik) və ya gərginlik nəzəriyyəsi. Bu nəzəriyyəyə görə suyun köklərdən qalxması onun yarpaq hüceyrələri tərəfindən buxarlanması ilə bağlıdır. Məqalədə artıq dediyimiz kimi, buxarlanma ksilemə bitişik mezofil hüceyrələrinin su potensialını azaldır və su bu hüceyrələrə su potensialı daha yüksək olan ksilem şirəsindən daxil olur; bunu edərkən şəkildə göstərildiyi kimi damarların uclarında olan nəm hüceyrə divarlarından keçir.
Ksilem damarları davamlı su sütununu doldurur; su gəmiləri tərk etdikcə bu sütunda gərginlik yaranır; su molekullarının yapışması (birləşməsi) hesabına gövdədən aşağıya kökə ötürülür. Bu molekullar bir-birinə "yapışmağa" meyllidirlər, çünki onlar qütblüdürlər və elektrik qüvvələri tərəfindən bir-birinə cəlb olunurlar və sonra hidrogen bağları ilə bir yerdə tutulurlar. Bundan əlavə, onlar xylem damarlarının divarlarına cəlb olunurlar, yəni onlara yapışırlar. Su molekullarının güclü birləşməsi o deməkdir ki, onun sütunu çətin qırılır - yüksək gərginlik gücünə malikdir. Ksilem hüceyrələrində gərginlik, həcmli bir axın mexanizmi vasitəsilə bütün su sütununu yuxarıya doğru hərəkət etdirə bilən bir qüvvə yaradır. Aşağıdan su qonşu kök hüceyrələrindən ksilemə daxil olur. Ksilem elementlərinin divarlarının sərt olması və yumşaq saman vasitəsilə kokteyl çəkərkən olduğu kimi içəridəki təzyiq aşağı düşəndə çökməməsi çox vacibdir. Divarların sərtliyi lignin tərəfindən təmin edilir. Ksilem damarlarının içərisindəki mayenin yüksək gərginliyə (uzanmasına) dair sübut, dendroqraf adlı alətlə ölçülən ağac gövdələrinin diametrinin gündəlik dəyişmələri ilə təmin edilir.
Minimum diametr transpirasiya sürətinin ən yüksək olduğu gündə qeyd olunur. Post gərginlik ksilem damarında su divarlarını bir az içəriyə çəkir (yapışma səbəbindən) və bu mikroskopik sıxılmaların birləşməsi cihaz tərəfindən qeydə alınan barelin ümumi "büzülməsini" verir.
Üçün güc təxminləri ksilem şirəsi sütununun yırtılması 3000 ilə 3000 kPa arasında dəyişdi, daha aşağı dəyərlər sonradan əldə edildi. Yarpaqlar təxminən -4000 kPa su potensialına malikdir və xylem şirəsi sütununun gücü, ehtimal ki, yaranan gərginliyə tab gətirmək üçün kifayətdir. Əlbəttə ki, su sütununun bəzən, xüsusən də böyük diametrli gəmilərdə qopması mümkündür.
Göstərilən nəzəriyyənin tənqidçiləri vurğulamaq lazımdır ki, şirə sütununun davamlılığının hər hansı bir pozulması dərhal bütün axını dayandırmalıdır, çünki gəmi hava və buxarla doldurulacaq (kavitasiya fenomeni). Kavitasiya güclü sarsıntı, gövdənin əyilməsi və suyun olmaması səbəbindən baş verə bilər. Məlumdur ki, yay fəslində ağac gövdəsində su miqdarı getdikcə azalır və odun hava ilə doldurulur. Ağac kəsənlər bundan istifadə edirlər, çünki belə ağacları üzmək daha asandır. Bununla belə, bəzi qablarda su sütununun qopması həcmli axının ümumi sürətinə az təsir göstərir. Bəlkə də fakt budur ki, su paralel gəmilərə axır və ya qonşu parenxima hüceyrələri boyunca və divarlar boyunca hərəkət edərək hava tıxacından yan keçir. Bundan əlavə, hesablamalara görə, müşahidə olunan axın sürətini saxlamaq üçün istənilən vaxt ksilem elementlərinin ən azı kiçik bir hissəsinin fəaliyyət göstərməsi kifayətdir. Bəzi ağac və kollarda su yalnız sapwood adlanan gənc xarici ağacdan keçir. Məsələn, palıd və küldə keçirici funksiyanı əsasən cari ilin gəmiləri yerinə yetirir, qalan sap ağacı isə su ehtiyatı rolunu oynayır. Yeni ksilem damarları bütün vegetasiya dövründə əmələ gəlir, lakin əsasən başlanğıcda, su axınının sürəti maksimum olduqda.
İkinci qüvvə ksilem vasitəsilə suyun hərəkətini təmin edir, - kök təzyiqi. Tacın kəsildiyi anda aşkar edilə və ölçülə bilər və kökləri olan gövdə bir müddət ksilem damarlarından şirə ifraz etməyə davam edir. Bu proses sianid kimi tənəffüs inhibitorları tərəfindən yatırılır və oksigen çatışmazlığı və temperaturun azalması zamanı dayanır. Bu mexanizmin işləməsi yəqin ki, duzların və digər suda həll olunan maddələrin ksilem şirəsinə aktiv şəkildə ifraz olunması ilə bağlıdır. Nəticədə onun su potensialı aşağı düşür və su osmoz yolu ilə qonşu kök hüceyrələrindən ksilemə daxil olur.
Bu mexanizm 100-200 kPa (istisna hallarda 800 kPa) səviyyəsində hidrostatik təzyiq yaradır; onun üçün bir ksilem vasitəsilə yüksələn su adətən qeyri-kafi, lakin bir çox bitkilərdə şübhəsiz ki, xylem axınının saxlanmasına kömək edir. Yavaş keçən otsu formalarda bu təzyiq onlarda mutasiyaya səbəb olmaq üçün kifayət qədərdir. Bitkinin səthinə suyun buxardan çox maye damcıları şəklində buraxılmasına belə ad verilir. Aşağı işıq və yüksək rütubət kimi transpirasiyaya mane olan bütün şərtlər bağırsaqların boşalmasını təşviq edir. Bir çox tropik tropik meşə növlərində yayılmışdır və tez-tez ot fidanlarının yarpaq uclarında müşahidə olunur.
Kaliforniyada tapılan qırmızı ağaclar dünyanın ən hündür ağacları arasındadır. Onların hündürlüyü 110 metrə çatır.
Bəzi ağacların yaşı 2000-3000 ildir! Bu nəhənglər arasında gəzinti buraxdığına dair silinməz təəssüratları çatdırmaq çətindir. Burada yaradılış həqiqəti güclü şəkildə ortaya qoyulur. Ağacın hüceyrələri kökləri, gövdəsini, qabığını, su sütunlarını, budaqlarını və yarpaqlarını təşkil etmək üçün təşkil edilmişdir. Ağac nəhəng kimya fabrikini xatırladır. Burada son dərəcə mürəkkəb kimyəvi proseslər qüsursuz qaydada baş verir. Qəribəsi odur ki, bu nəhəng ağac böyüyür 58 qram ağırlığında kiçik bir toxumdan
. Düşünün: bu nəhənglərin inkişafı və təşkili ilə bağlı bütün məlumatlar onların DNT-lərində, kiçik, yuvarlaq bir toxumda yerləşir. Toxum DNT-də olan bütün “təlimatları” yerinə yetirir və görünüş və ölçü baxımından müqayisə olunmayan nəhəng bir quruluşa çevrilir. Təəccüblüdür, elə deyilmi?
Nəhəng sekvoya "General Şerman". Hündürlüyü 83,8 m, gövdəsinin perimetri isə 34,9 m olan ağacın 2500 yaşı var. Bu ağac Yer kürəsinin ən böyük canlı orqanizmi hesab olunur. Kök sistemi ilə birlikdə çəkisi 2500 tondur, ağacın həcmi 17000 kubmetrdir ki, bu da mavi balinanın həcmindən 10 dəfə çoxdur. Müqəddəs Kitabda deyilir:“Allah Öz qüdrətində ucadır və Onun kimi müəllim kimdir? Onun insanların gördüyü işləri tərifləməyi unutmayın. Bütün insanlar onları görə bilər; insan onları uzaqdan görə bilər”
. (Əyyub 36:22-25) Həqiqətən də, bütün insanlar Onun işlərini görə bilər.
30 mərtəbəli binanın hündürlüyünə su qaldırmaq Sənin yarpaqların vasitəsilə sekvoya gündə 600 litrə qədər su buraxır, buna görə də cazibə qüvvəsini aşaraq suyu daim köklərdən budaqlara qaldırır. Mexanik nasosları olmayan bir ağac bunu necə edir? 100 metr iki 14 mərtəbəli bina ilə müqayisə edilə bilən həqiqətən təsir edici bir hündürlükdür. Belə çıxır ki, baqajın içərisindədir ksilem adlanan bir-biri ilə əlaqəli dar boruların xüsusi sistemi var. Bu mürəkkəb daxili ağac toxuması suyun köklərdən yarpaqlara keçirilməsinə xidmət edir. Ksilem boruları bir-birinin üstündə yerləşən hüceyrələr əmələ gətirir. Birlikdə onlar köklərdən gövdədən yarpaqlara qədər uzanan inanılmaz uzun bir sütun təşkil edirlər. Suyu "nasos etmək" üçün, Sənin yarpaqların vasitəsilə bu boruda davamlı su sütunu təşkil etməlidir.
Ağac ömrü boyu su saxlayır. Güclü küləyin ağacı və budaqları necə əydiyini xatırlayın. Lakin keçirici borunun birləşmiş milyonlarla kiçik hissədən ibarət olması səbəbindən su axını davamlı olaraq saxlanılır. Bir bərk boru bu vəzifəni yerinə yetirə bilməz. Su normal olaraq yuxarıya doğru axmadığına görə, bir ağac onu bu qədər yüksəkliyə vurmağı necə bacarır? Köklər suyu "çəkir" və kapilyarlıq hərəkəti (suyun borunun divarları boyunca bir qədər yüksəlmə qabiliyyəti) təzyiqi artırır. Lakin bu qüvvə sekvoyanın suyun cəmi 2-3 metr qalxmasını təmin edir. Əsas hərəkətverici qüvvə buxarlanma və su molekulları arasında cazibədir. Molekullarda müsbət və mənfi yüklü hissəciklər var, buna görə də onlar bir-birinə nəhəng qüvvə ilə yapışırlar ki, bu da eksperimental ölçmələrə görə 25-30 atmosfer təşkil edir (1 atmosfer dəniz səviyyəsində normal atmosfer təzyiqinə bərabərdir).
Paylama sistemi kəsişmədə göstərilmişdir. Transmissiya boruları hüceyrələrdən ibarətdir və maddələrin: su və mineralların müxtəlif kanallar vasitəsilə yarpaqlara daşınması üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bitkilərdəki bu sistemin mühüm xüsusiyyətlərindən biri də ksilem və floem borularının daim yenilənməsidir.
Bu, suyun altında 350 metr dərinlikdə üzən İkinci Dünya Müharibəsi sualtı qayığını itələmək üçün kifayətdir. Sequoia su sütununun yuxarı hissəsində 14 atmosfer təzyiqini asanlıqla saxlayır. Yarpaqlardan buxarlanan su əmmə qüvvəsi yaradır. Bir su molekulu yarpaqdan buxarlanır və molekulyar cazibə qüvvəsi sayəsində ətrafındakı digər molekulları da özü ilə çəkir. Bu, su sütununda cüzi bir emiş yaradır və qonşu yarpaq hüceyrələrindən suyu çəkir. Bu molekullar da öz növbəsində ətrafdakı molekulları cəlb edir. Hərəkət zənciri yerə qədər davam edir və suyu bir nasosun dayanıqlı borudan səthə qaldırdığı kimi, ağacın kökündən yuxarısına doğru hərəkət etdirir.
Biz bunu başa düşürük ağac Suyun fizikasından və Günəşin enerjisindən bu qədər ağılla istifadə etməyi öyrənərək, özü belə mürəkkəb bir sistem icad edə bilməzdi. Biz göyləri və yeri yaradan Allaha həmd edirik. Nəhəng ağaclar, onların əsl mənşəyini bizə açıqlayan Yaradılış kitabının tarixiliyinə şəhadət verir: “Və Allah dedi: “Qoy yer yaşıl otlar, toxum verən otlar, yer üzündə toxumu olan növünə görə meyvə verən barlı ağaclar yetişdirsin. Və belə oldu". (Yar. 1:11-12)
Həmçinin oxuyun
Kanada çimindən super kadr!2 il əvvəl - 16 dəqiqə oxuyun Canlı Fosillər Yaradılışı Təsdiq edirBir il əvvəl - 27 dəqiqə oxuyun Fotosintez zamanı yarpaqlar ərimədən necə qorunur?Yarım il əvvəl - 5 dəqiqə oxuyun Dəniz atı Bir il əvvəl - 15 dəqiqə oxuyun Canlı fosillər: krinoidlər '150 milyon ildə' dəyişməyibBir il əvvəl - 3 dəqiqə oxuyun
Daha yüksək bitki müxtəlif funksiyaları yerinə yetirən, lakin bir çox ümumi xüsusiyyətlərə, o cümlədən fizioloji proseslərin baş verməsi üçün qida maddələrinə, maddələrə və suya olan ehtiyacı olan orqanlara bölünür. Su bütün orqanlar tərəfindən deyil, əsasən kök sistemi tərəfindən sorulmadığı üçün onun bütün bitki boyu hərəkətinə ehtiyac var. Bu proses sözdə artan cərəyanı təşkil edir. Qeyd etmək lazımdır ki, bu ad istiqaməti deyil, hərəkətin xarakterini və bitkidə lokalizasiyasını əks etdirir. Əsasən gövdə və ya petiole ölü toxumalarından - angiospermlərdə damarlardan və ya traxeyadan və gimnospermlərdə traxeidlərdən keçir. Bununla belə, bu lokalizasiya mütləq deyil: su digər anatomik elementlərdən də keçə bilər, məsələn, floem sistemi vasitəsilə.
İçərisində həll olunan minerallar və maddələr olan su odun qablarından yuxarı qalxır.
Artan cərəyanın yolunun bütün uzunluğunu nəzərə alsaq, onu qeyri-bərabər uzunluqlu iki hissəyə bölmək olar.
1. Damarların və ya traxeidlərin keçirici yolunun ortasında ölü histoloji elementlər. Bu hissənin uzunluğu əhəmiyyətlidir, lakin su nisbətən asanlıqla keçir, çünki ölü elementlər boyunca onlardan əhəmiyyətli müqavimət göstərmədən passiv hərəkət edir.
2. Hərəkət yolunun əvvəlində və sonunda yerləşən kök və yarpağın canlı hüceyrələri. Bu yol məkan baxımından qısadır, lakin hüceyrə membranları suyun hərəkətinə mane olduğu üçün çox çətinliklə dəf edilir.
Bir bitkinin həyatında suyun yuxarıya doğru hərəkəti vacibdir. Bu cərəyan bütün orqan və toxumaları su ilə təmin edərək onları turgor vəziyyətinə gətirir. Suyun yuxarı axını kök tərəfindən udulmuş mineral ionları tutur, onları nəql edir və bununla da bitki boyu paylanmasını (lakin udulmasını deyil!) asanlaşdırır.
Suyun bitki vasitəsilə hərəkət etməsi (və sadəcə hərəkət etmir, əksinə yüksəlməsi) üçün tətbiq nöqtələri cərəyanın uclarında yerləşən müəyyən bir enerji tələb olunur, bunun nəticəsində onlar deyilir. son mühərriklər.
Alt uç motoru və ya kök təzyiqi. Onun rolu əsasən aktiv udma - suyun vurulması zamanı özünü göstərir. Kontraktil zülalların iştirakı ilə o, yalnız kök sistemini su ilə təmin etmir, həm də onu kökün damarlarına və gövdəyə doğru itələyir. Su enjeksiyonu
Kök korteksində ən çox ifadə olunan aktiv enerjidən asılı proses. Son mühərrik tərəfindən hazırlanmış güc kiçikdir (təxminən 0,15 MPa), suyun bir metrdən çox olmayan bir hündürlüyə qalxmasını təmin edə bilər, yəni ot bitkiləri və kiçik kollar üçün kifayətdir.
Simplast bir-biri ilə əlaqəli bitki protoplastları sistemidir. Qonşu hüceyrələrin protoplastları bir-birinə plazmodesmata - hüceyrə divarlarında məsamələrdən keçən sitoplazmatik zəncirlərlə bağlıdır. İçində həll olunan hər hansı bir maddə olan su, bir hüceyrənin protoplastına daxil olaraq, heç bir membranı keçmədən simplast boyunca irəliləyə bilər. Bu hərəkət bəzən sitoplazmanın nizamlı axını ilə asanlaşdırılır.
Apoplast bitki boyu davamlı şəbəkə təşkil edən bitişik hüceyrə divarları sistemidir. Belə bir selüloz çərçivəsinin 50% -ə qədəri su ilə tutula bilən bir növ "boş yer" dir. Mezofil hüceyrələrinin səthindən hüceyrələrarası boşluqlara buxarlandıqda, suyun davamlı apoplastik təbəqəsində gərginlik yaranır və onun hamısı, həcm axınının mexanizminə uyğun olaraq, birləşmə səbəbindən azalma yerinə çəkilir. su molekullarının (“yapışması”). Apoplast ksilemdən su alır.
Üst uc motor və ya transpirasiyanın emiş gücü. Bitkilərin yarpaqlarında suyun daimi buxarlanması ilə, emiş qüvvəsi (1 - 1,5 MPa) pozulur, ən yaxın hüceyrələrdən su əmilir və suyun hərəkət etdiyi sonrakı hüceyrələrə, gəmilərə qədər ötürülür. Damarlarda sitoplazma yoxdur, buna görə də osmotik təzyiq yoxdur və mayenin udulması emiş gücünün bütün böyüklüyünün iştirakı ilə baş verir. Hidravlik nasos kimi hərəkət edərək suyu bir neçə metr qaldırmağa imkan verir. Bu güc kolları və nisbətən kiçik ağacları su ilə təmin etmək üçün kifayətdir.
Ağacın gövdəsinə qalxan su
Son mühərriklər suyu 10 m hündürlüyə qaldıra bilər, lakin bir çox ağac bitkiləri daha uzun bir gövdəyə malikdir və sonra hər iki son mühərrik suyun qaldırılmasını təmin edə bilməz. Belə bitkilərdə su molekulları arasında yapışma qüvvələri çox böyükdür və 30 - 35 MPa-a çata bilər. Bu qüvvə hər hansı bir ağacın hündürlüyündən əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olan suyu 1 - 2 km qaldırmaq üçün kifayətdir.
Su molekullarının yapışdırıcı qüvvələri yalnız müəyyən şərtlərdə hərəkət edir: gəmilərdə su axınları hava kabarcıkları olmadan davamlı olaraq axmalıdır. Hava onlara daxil olarsa, bu, yaralanan və ya kəsildikdə mümkündür, suyun hərəkəti kəsilir. Bu, yarpaqları və çiçəkləri (məsələn, yasəmən) olan ağac bitkilərinin tumurcuqlarının kəsildikdən sonra dərhal suya qoyulmadıqda, lakin bir müddət sonra qurumasını izah edir.
