Усны гүйдлийн гол хөдөлгүүрүүд
Үндэс системээр ус шингээх нь усны гүйдлийн хоёр төгсгөлийн хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааны улмаас үүсдэг. дээдтөгсгөлийн мотор буюу ууршилтын сорох хүч (транспираци), доод төгсгөлийн мотор буюу үндэс хөдөлгүүр. Ургамлын усны урсац, хөдөлгөөнийг үүсгэдэг гол хүч нь транспирацийн сорох хүч бөгөөд энэ нь усны потенциалын градиентийг үүсгэдэг. Усны потенциал гэдэг нь усны хөдөлгөөнд зарцуулсан энергийн хэмжүүр юм. Усны потенциал ба сорох хүч нь үнэмлэхүй утгаараа тэнцүү боловч тэмдгээр эсрэгээрээ байна. Тухайн системийн усны ханалт бага байх тусам түүний усны боломж бага (илүү сөрөг). Ургамал транспирацийн явцад ус алдах үед навчны эсүүд усаар ханаагүй болж, улмаар сорох хүч үүсдэг (усны потенциал буурдаг). усны урсгал нь илүү их сорох хүч буюу усны боломж багатай чиглэлд явагддаг.
Тиймээс ургамлын усны урсгалын дээд терминал мотор нь навчны транспирацийн сорох хүч бөгөөд түүний ажил нь эх системийн амин чухал үйл ажиллагаатай бараг холбоогүй байдаг. Үнэн хэрэгтээ, туршилтууд нь үхсэн үндэс системээр дамжуулан найлзуурууд руу ус нэвтэрч болохыг харуулсан бөгөөд энэ тохиолдолд усны шингээлт бүр хурдасдаг.
Усны гүйдлийн дээд төгсгөлийн мотороос гадна ургамалд доод төгсгөлийн мотор байдаг. гэх мэт үзэгдлүүдийн жишээгээр үүнийг сайн нотолж байна Гутаци.
Ууршилтаас сэргийлдэг агаарын өндөр чийгшилтэй нөхцөлд эсүүд нь усаар ханасан ургамлын навчнууд нь бага хэмжээний ууссан бодис агуулсан дусал шингэнийг ялгаруулдаг. Шингэнийг тусгай усны стоматууд - чийгшүүлэгчээр ялгаруулдаг. Гарсан шингэн нь гутта юм. Иймээс гэдэсний гадагшлах үйл явц нь транспираци байхгүй үед тохиолддог усны нэг талын урсгалын үр дүн бөгөөд иймээс өөр шалтгаанаас үүдэлтэй байдаг.
Энэ үзэгдлийг авч үзэхэд ижил дүгнэлтэд хүрч болно уйлахургамал. Хэрэв та ургамлын найлзуурыг огтолж, зүссэн үзүүрт нь шилэн хоолойг хавсаргавал шингэн нь дамжин урсана. Шинжилгээнээс харахад энэ нь ууссан бодис - шүүстэй ус юм. Зарим тохиолдолд, ялангуяа хаврын улиралд ургамлын мөчрүүдийг таслахад уйлах нь бас ажиглагддаг. Тодорхойлолтоор ялгарсан шингэний хэмжээ (шүүс) нь эх системийн эзэлхүүнээс хэд дахин их байгааг харуулсан. Тиймээс уйлах нь зүгээр л зүслэгийн үр дүнд шингэн алдагдах явдал биш юм. Дээр дурдсан бүх зүйлээс харахад уйлах нь гэдэс дусахтай адил транспирациас үл хамааран эх системээр дамжин нэг чиглэлтэй усны урсгалтай холбоотой байдаг гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг. Транспирацийн үйл явцаас үл хамааран ууссан бодис бүхий савнуудаар нэг чиглэлтэй усны урсгалыг үүсгэдэг хүчийг үндэс даралт гэж нэрлэдэг. Үндэс даралт байгаа нь усны гүйдлийн доод төгсгөлийн моторын талаар ярих боломжийг бидэнд олгодог. Үндэсний даралтыг ургамлын газрын дээрх хэсгүүдийг тасласны дараа үлдсэн төгсгөлд даралт хэмжигч бэхлэх, эсвэл үндэс системийг янз бүрийн концентрацитай цуврал уусмалд байрлуулж, уйлахыг зогсоох аргыг сонгох замаар хэмжиж болно. Үндэс даралт нь ойролцоогоор 0.1 - 0.15 МПа (Д.А. Сабинин) байна. ЗХУ-ын судлаачид Л.В.Можаева, В.Н.Жолкевич нарын хийсэн судалгаагаар уйлахаа больсон гадны уусмалын концентраци нь пасокын концентрацаас хамаагүй өндөр болохыг харуулсан. Энэ нь уйлах нь концентрацийн градиентийн эсрэг байж болно гэсэн үзэл бодлоо илэрхийлэх боломжийг бидэнд олгосон. Түүнчлэн уйлах нь зөвхөн эсийн амьдралын бүхий л үйл явц хэвийн явагддаг нөхцөлд л тохиолддог болохыг харуулсан. Зөвхөн эх эсийг устгаад зогсохгүй тэдний амин чухал үйл ажиллагааны эрч хүч, ялангуяа амьсгалын эрч хүч буурах нь уйлахаа болино. Хүчилтөрөгчгүй, амьсгалын замын хордлогын нөлөөн дор, температур буурах үед уйлах нь зогсдог. Дээр дурдсан бүхэн Д.А.Сабининыг дараахь тодорхойлолтыг өгөх боломжийг олгосон. уйлж буй ургамал- Энэ нь ассимилатын аэробикийн боловсруулалтаас хамааран насан туршдаа ус, шим тэжээлийн нэг талын урсгал юм. Д.А.Сабинин үндэс дэх усны нэг талын урсгалын механизмыг тайлбарласан диаграммыг санал болгов. Энэ таамаглалын дагуу үндэс эсүүд тодорхой чиглэлд туйлширдаг. Энэ нь нэг эсийн өөр өөр хэсэгт бодисын солилцооны үйл явц өөр өөр байдагт илэрдэг. Эсийн нэг хэсэгт, ялангуяа цардуулыг элсэн чихэр болгон задлах үйл явц эрчимждэг бөгөөд үүний үр дүнд эсийн шүүсний концентраци нэмэгддэг. Эсийн эсрэг талын төгсгөлд синтезийн үйл явц давамгайлж, үүний улмаас эсийн энэ хэсэгт ууссан бодисын концентраци буурдаг. Эдгээр бүх механизм нь хүрээлэн буй орчинд хангалттай хэмжээний устай, бодисын солилцоо алдагдаагүй тохиолдолд л ажиллах болно гэдгийг анхаарах хэрэгтэй.
Өөр нэг таамаглалын дагуу ургамлын уйлах нь амьсгалын эрчмээс шууд бус хамааралтай байдаг. Амьсгалын энерги нь бор гадаргын эсүүдэд ионыг нийлүүлэхэд ашиглагддаг бөгөөд тэдгээр нь ксилемийн судаснуудад шингэдэг. Үүний үр дүнд ксилемийн судаснуудад давсны концентраци нэмэгдэж, энэ нь усны урсгалыг үүсгэдэг.
Ургамлаар дамжин усны хөдөлгөөн
Үндэс эсүүдэд шингэсэн ус нь транспирацийн улмаас үүссэн усны потенциалын ялгаа, түүнчлэн үндэс даралтын хүчний нөлөөн дор ксилемийн зам руу шилждэг. Орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу үндэс систем дэх ус нь зөвхөн амьд эсээр дамждаггүй. 1932 онд Германы физиологич Мунк үндэс системд ус хөдөлдөг харьцангуй бие даасан хоёр хэмжээ байдаг - апопласт ба симпласт гэсэн санааг боловсруулжээ. Апопласт -Энэ бол эс хоорондын зай, эсийн мембран, ксилемийн судаснуудыг багтаасан үндэсийн чөлөөт орон зай юм. Энгийн -Энэ бол хагас нэвчилттэй мембранаар тусгаарлагдсан бүх эсийн протопластын цуглуулга юм. Бие даасан эсийн протопластыг холбосон олон тооны плазмодесматуудын ачаар симпласт нь нэг системийг төлөөлдөг. Апопласт нь үргэлжилдэггүй, гэхдээ хоёр ботид хуваагддаг. Апопластын эхний хэсэг нь эндодермисийн эсийн өмнөх эх бор гадаргын хэсэгт байрладаг, хоёр дахь нь эндодермисийн эсийн нөгөө талд байрладаг ба ксилемийн судаснууд орно. Эндодерм эсүүд нь Каспарийн бүслүүрийн ачаар чөлөөт орон зайд (эс хоорондын зай ба эсийн мембран) усны хөдөлгөөнд саад болдог. Ксилемийн судас руу орохын тулд ус нь хагас нэвчилттэй мембранаар дамжин голчлон апопластаар дамжих ба зөвхөн хэсэгчлэн симпластаар дамжих ёстой. Гэсэн хэдий ч эндодермисийн эсүүдэд усны хөдөлгөөн нь симпластын дагуу явагддаг. Дараа нь ус нь ксилемийн судаснууд руу ордог. Дараа нь усны хөдөлгөөн нь үндэс, иш, навчны судасны системээр дамждаг.
Ишний судаснуудаас ус нь ишний навч эсвэл навчны бүрээсээр навч руу шилждэг. Навчны ирэнд ус дамжуулдаг судаснууд нь венийн судсанд байрладаг. Судлууд аажмаар салаалж, жижиг болдог. Судасны сүлжээ хэдий чинээ нягт байх тусам навчны мезофилл эсүүд рүү шилжихэд усны эсэргүүцэл бага байдаг. Заримдаа навчны судлын маш олон жижиг мөчрүүд байдаг тул бараг бүх эсийг усаар хангадаг. Эсийн бүх ус тэнцвэрт байдалд байна. Өөрөөр хэлбэл, усаар ханасан гэсэн утгаараа вакуоль, цитоплазм, эсийн мембраны хооронд тэнцвэрт байдал байдаг бөгөөд тэдгээрийн усны потенциал тэнцүү байдаг. Ус сорох хүчний градиентийн улмаас эсээс эс рүү шилждэг.
Үйлдвэрийн бүх ус нь хоорондоо холбогдсон нэг системийг төлөөлдөг. Учир нь усны молекулуудын хооронд байдаг наалдамхай хүч(нэгдмэл байдал), ус 10 м-ээс их өндөрт өргөгдөнө, усны молекулууд бие биедээ илүү их хамааралтай байдаг тул наалдамхай хүч нэмэгддэг. Ус ба савны хананы хооронд нэгдмэл хүч байдаг.
Усан онгоцон дахь усны утаснуудын хурцадмал байдал нь усыг шингээх, ууршуулах үйл явцын харьцаанаас хамаарна. Энэ бүхэн нь ургамлын организмд нэг усны системийг хадгалах боломжийг олгодог бөгөөд ууршсан усны дусал бүрийг нөхөх албагүй.
Агаар нь хөлөг онгоцны бие даасан сегментүүдэд орох тохиолдолд тэдгээр нь ус дамжуулах ерөнхий гүйдлээс унтардаг. Энэ бол ургамлаар дамжин өнгөрөх усны хөдөлгөөний зам юм (Зураг 1).
Цагаан будаа. 1. Ургамал дахь усны зам.
Ургамлаар дамжин өнгөрөх усны хурд өдрийн турш өөрчлөгддөг. Өдрийн цагаар энэ нь илүү том байдаг. Үүний зэрэгцээ янз бүрийн төрлийн ургамал нь усны хөдөлгөөний хурдаар ялгаатай байдаг. Температурын өөрчлөлт, бодисын солилцооны дарангуйлагчийг нэвтрүүлэх нь усны хөдөлгөөнд нөлөөлдөггүй. Үүний зэрэгцээ, энэ үйл явц нь хүний таамаглаж байсанчлан транспирацийн хурд, ус дамжуулах савны диаметрээс ихээхэн хамаардаг. Илүү өргөн саванд ус бага эсэргүүцэлтэй тулгардаг. Гэсэн хэдий ч агаарын бөмбөлгүүд илүү өргөн судсанд орох эсвэл усны урсгалын бусад зөрчил үүсч болзошгүйг анхаарах хэрэгтэй.
Видео: Ишний дагуу ус ба органик бодисын хөдөлгөөн.
Цэцэглэлтийн ургамлын ксилем нь ус, трахеид, судас зэргийг тээвэрлэдэг хоёр төрлийн бүтцээс бүрдэнэ. Хэсэгт. 8.2.1 Бид аль хэдийн харгалзах эсүүд гэрлийн микроскоп, түүнчлэн сканнердах электрон микроскоп ашиглан олж авсан бичил зурагт хэрхэн харагдах талаар ярьсан (Зураг 8.11). Бид хоёрдогч ксилемийн (мод) бүтцийг хэсэгчлэн авч үзэх болно. 21.6.6.
Ксилем нь флоемтой хамт дээд ургамлын дамжуулагч эдийг бүрдүүлдэг. Энэ даавуу гэж нэрлэгддэг зүйлээс бүрддэг дамжуулагч багцуудтусгай гуурсан байгууламжаас бүрдэх . Зураг дээр. Зураг 14.15-д судасны сагсууд хэрхэн байрлаж, хоёр болон нэг яст ургамлын анхдагч ишэнд хэрхэн байрлаж байгааг харуулав.
14.19. Хоёр болон нэг наст ургамлын анхдагч ишний бүтцийн ялгааг хүснэгт хэлбэрээр нэгтгэн дүгнэ.
14.20. Дараахь эд эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гурван хэмжээст хэлбэр нь юу вэ: a) эпидерми; б) ксилем; в) хоёр талт перицикл ба г) яс?
Ус нь ксилемийг дээш хөдөлгөж чаддагийг зүссэн ишний доод үзүүрийг эозин гэх мэт будгийн шингэрүүлсэн уусмалд дүрэх замаар маш амархан харуулж болно. Будаг нь ксилемээр гарч, навчны судлын сүлжээнд тархдаг. Хэрэв нимгэн хэсгүүдийг авч гэрлийн микроскопоор харвал ксилемээс будаг олно.
Ксилем нь ус дамжуулдаг нь "дуугарах" туршилтаар хамгийн сайн нотлогддог. Ийм туршилтууд нь цацраг идэвхт изотопуудыг ашиглаж эхлэхээс нэлээд өмнө хийгдсэн бөгөөд амьд организм дахь бодисын замыг хянахад маш хялбар болгосон. Туршилтын нэг хувилбарт флоем бүхий холтосны цагиргийг хайчилж авав. Хэрэв туршилт тийм ч урт биш бол ийм "дуугарах" нь ишний дагуух усны өсөлтөд нөлөөлөхгүй. Гэсэн хэдий ч хэрэв та холтосны хэсгийг хуулж, ксилемийг огтолж, холтосыг гэмтээхгүй бол ургамал хурдан хатах болно.
Ксилемээр дамжин усны хөдөлгөөнийг тайлбарлах аливаа онол дараахь ажиглалтыг харгалзан үзэхгүй байж болохгүй.
1. Xylem судаснууд нь нарийн люментэй үхсэн хоолой бөгөөд диаметр нь "зуны" модонд 0.01 мм-ээс "хаврын" модонд ойролцоогоор 0.2 мм хүртэл хэлбэлздэг.
2. Их хэмжээний усыг харьцангуй хурдан тээвэрлэдэг: өндөр модонд усны өсөлт 8 м/ц хүртэл байдаг бол бусад ургамалд ихэвчлэн 1 м/ц орчим байдаг.
3. Ийм хоолойгоор дамжуулан өндөр модны орой руу ус өргөхийн тулд ойролцоогоор 4000 кПа даралт шаардлагатай. Хамгийн өндөр моднууд - Калифорнийн аварга том секвоиа (судасгүй, зөвхөн трахейд) ба Австралийн эвкалипт моднууд - 100 м-ээс дээш өндөр нь хялгасан судасны хүчний нөлөөн дор гадаргуугийн өндөр хурцадмал байдлаас болж ус урсдаг. Гэсэн хэдий ч зөвхөн эдгээр хүчний нөлөөгөөр хамгийн нимгэн ксилем судсаар дамжин ус 3 м-ээс дээш гарахгүй.
Эдгээр бүх ажиглалтыг онолоор хангалттай тайлбарласан болно шүүрч авах(эв нэгдэл), эсвэл онол хурцадмал байдал. Энэ онолын дагуу үндэснээс ус дээшлэх нь навчны эсээс ус ууршдагтай холбоотой юм. Бид аль хэдийн хэсэгт хэлсэнчлэн. 14.3, ууршилт нь ксилемтэй зэргэлдээх эсийн усны потенциал буурахад хүргэдэг. Тиймээс ус нь илүү их усны потенциалтай ксилемийн шүүсээс эдгээр эсүүдэд ордог; Ингэхдээ венийн төгсгөлд байрлах ксилемийн судасны чийглэг целлюлозын эсийн ханаар дамжин өнгөрдөг. 14.7.
Ксилемийн судаснууд усаар дүүрч, ус нь савнаас гарах үед усны баганад хурцадмал байдал үүсдэг. Үүний ачаар навчнаас үндэс хүртэл ишээр дамждаг шүүрч авахусны молекулуудын (нэгдмэл байдал). Эдгээр молекулууд нь туйлшралтай тул бие биедээ цахилгааны хүчээр татагдаж, дараа нь устөрөгчийн холбоогоор бэхлэгддэг тул бие биедээ "наалддаг" хандлагатай байдаг (Хэсэг 5.1.2). Үүнээс гадна тэд хүчний нөлөөн дор цусны судасны хананд наалддаг наалдац. Усны молекулуудын өндөр уялдаа холбоо нь усны баганыг хугалахад харьцангуй их суналтын хүч шаардлагатай гэсэн үг юм; өөрөөр хэлбэл, усны багана нь өндөр суналтын бат бэхтэй байдаг. Ксилемийн судаснуудын хурцадмал байдал нь ийм хүчд хүрч, усны баганыг бүхэлд нь татаж, массын урсгалыг бий болгодог; энэ тохиолдолд ус нь хөрш зэргэлдээх үндэс эсээс үндэст ийм баганын суурь руу ордог. Ксилемийн судасны хана нь өндөр хүч чадалтай, дотогшоо дарагдахгүй байх шаардлагатай.
Энэ хүчийг лигнин ба целлюлозоор хангадаг. Модны их биений диаметрийн өдөр тутмын өөрчлөлтийг дендрометр хэмээх багаж ашиглан хэмжсэнээр ксилемийн савны агууламж их хэмжээний суналтын хүчний нөлөөнд автдаг болохыг нотолсон. Хамгийн бага утгыг өдрийн цагаар, транспирацийн хурд хамгийн их байх үед тэмдэглэв. Бие даасан ксилемийн судасны өчүүхэн шахалт нэмэгдэж, их биеийн бүх диаметрийг бүрэн хэмжиж болохуйц бууруулсан.
Ксилемийн шүүсний баганын суналтын бат бэхийн тооцоо нь ойролцоогоор 3000-аас 30,000 кПа хооронд хэлбэлздэг бөгөөд сүүлийн үед бага утгатай байна. Навч нь -4000 кПа орчим усны чадамжтай бөгөөд ксилемийн шүүсний баганын хүч нь үүссэн хурцадмал байдлыг тэсвэрлэхэд хангалттай байх магадлалтай. Мэдээжийн хэрэг, усны багана заримдаа хагарч магадгүй, ялангуяа том диаметртэй савнууд.
Энэ онолыг шүүмжлэгчид шүүсний баганын тасралтгүй байдлыг тасалдуулах нь савыг агаар, усны уураар дүүргэх ёстой тул урсгалыг бүхэлд нь зогсоох ёстой гэдгийг онцлон тэмдэглэв (үзэгдэл). кавитаци). Хүчтэй сэгсрэх, их биеийн гулзайлгах, усны хомсдол зэргээс болж кавитаци үүсдэг. Зуны улиралд модны их бие дэх усны агууламж аажмаар буурч, мод агаараар дүүрдэг гэдгийг бүгд мэддэг. Мод нь илүү сайн хөвөх чадвартай тул модны үйлдвэрлэлд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч зарим хөлөг онгоцны усны баганын хагарал нь ус дамжуулах хурдад төдийлөн нөлөөлдөггүй. Үүнийг ус нь нэг савнаас нөгөөд шилжиж, эсвэл агаарын залгуурыг тойрч, хөрш паренхимийн эсүүд болон тэдгээрийн хананы дагуу хөдөлж байгаатай холбон тайлбарлаж болно. Нэмж дурдахад, тооцооллын дагуу ажиглагдсан урсгалын хурдыг хадгалахын тулд хөлөг онгоцны дор хаяж багахан хэсэг нь ямар ч үед ажиллахад хангалттай. Зарим мод, бут сөөгний хувьд ус нь зөвхөн модны хамгийн залуу гаднах давхаргын дагуу хөдөлдөг шар мод. Жишээлбэл, царс, үнсэнд ус нь тухайн жилийн савнуудаар голчлон хөдөлж, модны үлдсэн хэсэг нь усны нөөц болдог. Өсөн нэмэгдэж буй улиралд улам олон шинэ судаснууд байнга нэмэгддэг боловч тэдгээрийн ихэнх нь улирлын эхэн үед буюу урсгалын хурд илүү өндөр байх үед үүсдэг.
Ксилемээр дамжин усны хөдөлгөөнд оролцдог хоёр дахь хүч юм үндэс даралт. Титэм таслагдах үед үүнийг илрүүлж, хэмжиж, үндэстэй их бие нь ксилемийн судаснуудаас шүүсийг үргэлжлүүлэн ялгаруулдаг. Энэхүү эксудацийн процесс нь цианид болон бусад амьсгалын дарангуйлагчаар дарагдаж, хүчилтөрөгчийн дутагдал эсвэл температур буурах үед зогсдог. Энэ механизм ажиллахын тулд усны нөөцийг бууруулдаг давс болон бусад усанд уусдаг бодисын ксилемийн шүүс рүү идэвхтэй шүүрэл шаардлагатай юм шиг санагддаг. Дараа нь ус хөрш зэргэлдээх үндэс эсээс осмосоор ксилемд ордог.
Үндэс даралтын нөлөөгөөр үүссэн 100-200 кПа (онцгой тохиолдолд 800 кПа хүртэл) эерэг гидростатик даралт нь ихэвчлэн ксилем дээр усны хөдөлгөөнийг хангахад хангалтгүй боловч олон ургамал дахь түүний хувь нэмэр нь эргэлзээгүй юм. Удаан шилжиж буй өвслөг хэлбэрийн хувьд энэ даралт нь гэдэс дотрыг үүсгэхэд хангалттай байдаг. Гутаци- энэ нь ургамлын гадаргуу дээр шингэн дусал хэлбэрээр усыг зайлуулах явдал юм (транспирацийн үед ус нь уур хэлбэрээр гарч ирдэг). Транспирацийг бууруулдаг бүх нөхцөл байдал, тухайлбал бага гэрэл, өндөр чийгшил гэх мэт нь гэдэс дотрыг үүсгэдэг. Энэ нь халуун орны ширэнгэн ойн олон ургамалд нэлээд түгээмэл байдаг бөгөөд залуу суулгацын навчны үзүүр дээр ихэвчлэн ажиглагддаг.
14.21. Ксилемийн шинж чанарыг жагсааж бичнэ үү, үүний ачаар ус, түүнд ууссан бодисыг хол зайд зөөвөрлөнө.
Цэцэгт ургамлын ксилемЭнэ нь хоёр төрлийн ус дамжуулах байгууламжийг агуулдаг - трахеид ба судаснууд. Эдгээр бүтэц нь гэрлийн микроскоп, түүнчлэн сканнердах электрон микроскоп ашиглан олж авсан микрографик дээр хэрхэн харагддаг талаар бид нийтлэлд аль хэдийн ярьсан. Хоёрдогч ксилемийн (мод) бүтцийг нийтлэлд авч үзэх болно. Ксилем ба флоем нь дээд буюу судаслаг ургамлын дамжуулагч эдийг бүрдүүлдэг. Энэхүү эд нь судасны багц гэж нэрлэгддэг хэсгүүдээс бүрдэх бөгөөд тэдгээрийн бүтэц, тархалтыг анхдагч бүтэцтэй хоёр талт ургамлын ишэнд дүрсэлсэн болно.
Юу ус ксилемээр дамждаг, найлзуурын зүссэн үзүүрийг эозин гэх мэт будгийн шингэрүүлсэн усан уусмалд дүрж хялбархан харуулж болно. Өнгөт шингэн нь ишний дээгүүр тархаж, навчаар дамжин урсах венийн сүлжээг дүүргэдэг. Хэрэв та нимгэн хэсгүүдийг авч, гэрлийн микроскопоор үзэх юм бол будаг нь ксилемд байгааг олж мэдэх болно.
Илүү гайхалтай нотолгоо ксилемээр дамждаг ус"дуугарах" туршилтыг хийх. Ийм туршилтыг цацраг идэвхт изотопуудыг ашиглаж эхлэхээс нэлээд өмнө хийсэн бөгөөд амьд организм дахь бодисын замыг хянахад маш хялбар болгосон. Туршилтын нэг хувилбарт модлог ишнээс холтосны нарийн цагирагыг флоем, өөрөөр хэлбэл флоемын хамт гаргаж авдаг. Үүнээс хойш нэлээд удаан хугацааны туршид тайрсан цагирагны дээр байрлах найлзуурууд хэвийн ургадаг тул ийм дуугарах нь ишний дагуух усны өсөлтөд нөлөөлөхгүй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та холтосны хэсгийг өргөж, доороос нь модны сегментийг, өөрөөр хэлбэл ксилемийг хайчилж авбал ургамал хурдан хатах болно. Тиймээс ус яг энэ дамжуулагч эд эсийн дагуу хөрсөөс найлзуурууд руу шилждэг.
Тайлбарлах аливаа онол ксилемээр дамжуулан усыг тээвэрлэх, дараах ажиглалтуудыг үл тоомсорлож болохгүй.
1. Ксилемийн анатомийн элементүүд- нимгэн үхсэн хоолой, диаметр нь "зуны" модонд 0.01 мм-ээс "хаврын" модонд 0.2 мм хүртэл хэлбэлздэг.
2. Их хэмжээгээр ус ксилемээр дамждагхарьцангуй өндөр хурдтай: өндөр модны хувьд 8 м/ц хүртэл, бусад ургамлын хувьд 1 м/ц орчим байна.
3. Ийм хоолойгоор ус өргөх өндөр модны орой рууойролцоогоор 4000 кПа даралт шаардлагатай. Хамгийн өндөр мод - Калифорни дахь улаан мод, Австралийн эвкалипт нь 100 м-ээс дээш өндөрт хүрдэг Ус нь гадаргуугийн өндөр хурцадмал байдлаас (энэ үзэгдлийг хялгасан чанар гэж нэрлэдэг) нимгэн чийгшүүлэх хоолойгоор дамжин дээшлэх чадвартай байдаг. Хамгийн нимгэн ксилемийн судсаар дамжин ус 3 м-ээс дээш гарахгүй.
Энэ талаар хангалттай тайлбар Холболтын онол нь баримтуудыг өгдөг(нэгдмэл байдал), эсвэл хурцадмал байдлын онол. Энэ онолын дагуу үндсээс ус дээшлэх нь навчны эсээр ууршдагтай холбоотой юм. Өмнө нь өгүүлэлд дурдсанчлан, ууршилт нь ксилемтэй зэргэлдээх мезофилл эсүүдийн усны чадавхийг бууруулж, усны потенциал нь илүү өндөр байдаг ксилемийн шүүсээс ус эдгээр эсүүдэд ордог; Ингэхдээ венийн төгсгөлд байрлах чийглэг эсийн ханаар дамжин өнгөрдөг ба зурагт үзүүлэв.
Ксилемийн судаснуудтасралтгүй баганыг усаар дүүргэдэг; ус нь савнаас гарах үед энэ баганад хурцадмал байдал үүсдэг; Энэ нь усны молекулуудын наалдац (нэгдэлтийн) улмаас ишнээс доош үндэс рүү дамждаг. Эдгээр молекулууд нь туйлтай тул бие биендээ цахилгааны хүчээр татагдаж, дараа нь устөрөгчийн холбоогоор бэхлэгддэг тул бие биедээ "наалддаг" хандлагатай байдаг. Үүнээс гадна тэд ксилемийн судасны хананд татагддаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээрт наалддаг. Усны молекулуудын хүчтэй нэгдэл нь түүний багана эвдэхэд хэцүү байдаг - энэ нь өндөр суналтын бат бэхтэй байдаг. Ксилем эсүүд дэх суналтын стресс нь эзэлхүүний урсгалын механизмаар дамжуулан усны баганыг бүхэлд нь дээш хөдөлгөх чадвартай хүчийг үүсгэдэг. Доороос ус хөрш зэргэлдээх үндэс эсээс ксилем рүү ордог. Зөөлөн сүрлээр коктейлийг сорохтой адил ксилемийн элементүүдийн хана нь хатуу бөгөөд доторх даралт буурах үед нурж унахгүй байх нь маш чухал юм. Хананы хатуу байдлыг лигнинээр хангадаг. Ксилемийн судаснуудын доторх шингэн нь маш их ачаалалтай (суналт) байгааг нотлох баримтыг дендрограф хэмээх багажаар хэмждэг модны их биений диаметрийн өдөр тутмын хэлбэлзэл өгдөг.
Хамгийн бага диаметрийг транспирацийн хурд хамгийн их байх өдөр тэмдэглэнэ. Дараах хурцадмал байдал ксилемийн саванд усханыг нь бага зэрэг татдаг (наалдсаны улмаас) бөгөөд эдгээр микроскоп шахалтын хослол нь төхөөрөмжийн тэмдэглэсэн торхны ерөнхий "агшилт" -ыг өгдөг.
Хүч чадлын тооцоо ксилемийн шүүсний баганын хагарал 3000-аас 3000 кПа хооронд хэлбэлзэж, дараа нь бага утгыг авсан. Навч нь -4000 кПа орчим усны чадамжтай бөгөөд ксилемийн шүүсний баганын хүч нь үүссэн хурцадмал байдлыг тэсвэрлэхэд хангалттай байх магадлалтай. Мэдээжийн хэрэг, усны багана заримдаа, ялангуяа том диаметртэй саванд хагарч магадгүй юм.
Тодорхойлогдсон онолыг шүүмжлэгчидСавыг агаар, уураар дүүргэх тул шүүсний баганын тасралтгүй байдлыг зөрчсөн тохиолдолд бүх урсгалыг нэн даруй зогсоох ёстой гэдгийг онцлон тэмдэглэ. Хүчтэй сэгсрэх, их биеийн гулзайлгах, усны хомсдол зэргээс болж кавитаци үүсдэг. Зуны улиралд модны их бие дэх усны агууламж аажмаар буурч, мод агаараар дүүрдэг гэдгийг бүгд мэддэг. Ийм модыг хөвөхөд хялбар байдаг тул мод бэлтгэгчид үүнийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч зарим хөлөг онгоцны усны баганын хагарал нь эзэлхүүний урсгалын нийт хурдад бага нөлөө үзүүлдэг. Ус нь зэрэгцээ савнууд руу урсаж эсвэл агаарын залгуурыг тойрч, хөрш паренхимийн эсүүд болон хананы дагуу хөдөлж байгаа явдал юм. Нэмж дурдахад, тооцооллын дагуу ажиглагдсан урсгалын хурдыг хадгалахын тулд ксилемийн элементүүдийн багахан хэсэг нь ямар ч үед ажиллахад хангалттай. Зарим мод, бут сөөгний хувьд ус зөвхөн мод гэж нэрлэгддэг залуу модоор дамждаг. Жишээлбэл, царс, үнсэнд дамжуулагч функцийг тухайн жилийн хөлөг онгоцууд голчлон гүйцэтгэдэг бөгөөд модны үлдсэн хэсэг нь усны нөөцийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Шинэ ксилемийн судаснууд нь ургалтын улирлын туршид үүсдэг боловч гол төлөв усны урсгалын хурд хамгийн их байх үед эхэнд үүсдэг.
Хоёр дахь хүч ксилемээр усны хөдөлгөөнийг хангах, - үндэс даралт. Титэм таслагдах үед үүнийг илрүүлж, хэмжиж болно, мөн үндэстэй их бие нь хэсэг хугацаанд ксилемийн судаснуудаас шүүс ялгаруулж байна. Энэ үйл явц нь цианид зэрэг амьсгалын дарангуйлагч бодисоор дарангуйлагдаж, хүчилтөрөгчийн дутагдал, температур буурах үед зогсдог. Энэ механизмын ажиллагаа нь давс болон бусад усанд уусдаг бодисыг ксилемийн шүүс рүү идэвхтэй ялгаруулж байгаатай холбоотой бололтой. Үүний үр дүнд түүний усны потенциал буурч, ус осмосоор хөрш зэргэлдээх үндэс эсээс ксилемд ордог.
Энэ механизм нь 100-200 кПа дарааллын гидростатик даралтыг бий болгодог (онцгой тохиолдолд 800 кПа); түүний нэг нь ксилемээр дамждаг усихэвчлэн хангалттай биш боловч олон ургамалд энэ нь ксилемийн урсгалыг хадгалахад хувь нэмэр оруулдаг. Удаан шилжиж буй өвслөг хэлбэрийн хувьд энэ даралт нь мутаци үүсгэхэд хангалттай юм. Ургамлын гадарга дээрх ус уураар бус шингэн дусал хэлбэрээр ялгарахыг ингэж нэрлэдэг. Бага гэрэл, өндөр чийгшил зэрэг транспирацийг саатуулдаг бүх нөхцөл байдал нь гэдэс дотрыг үүсгэдэг. Энэ нь халуун орны ширэнгэн ойн олон зүйлд түгээмэл байдаг бөгөөд өвсний суулгацын навчны үзүүрт ихэвчлэн ажиглагддаг.
Калифорниас олдсон улаан моднууд нь дэлхийн хамгийн өндөр моддын нэг юм. Тэд 110 метр өндөрт хүрдэг. Зарим мод 2000-3000 жилийн настай! Эдгээр аварга хүмүүсийн дунд алхах нь мартагдашгүй сэтгэгдэл төрүүлэхэд хэцүү байдаг. Бүтээлийн үнэн энд хүчтэй илчлэгддэг. Модны эсүүд нь үндэс, их бие, холтос, усны багана, мөчир, навчийг бүрдүүлдэг зохион байгуулалттай байдаг. Мод нь аварга том химийн үйлдвэртэй төстэй. Маш нарийн төвөгтэй химийн процессууд энд төгс дарааллаар явагддаг.
Хамгийн гайхалтай нь энэ том мод ургадаг 58 грамм жинтэй жижиг үрнээс. Бодоод үз дээ: эдгээр аваргуудын хөгжил, зохион байгуулалтын талаархи бүх мэдээлэл нь тэдний ДНХ-д, жижигхэн, бөөрөнхий үрэнд шингэсэн байдаг. Үр нь ДНХ-д байгаа бүх "заавар"-ыг биелүүлж, гадаад төрх, хэмжээгээрээ зүйрлэшгүй аварга том бүтэц болж хувирдаг. Гайхалтай, тийм үү?
Аварга секвоиа "Генерал Шерман". Түүний өндөр нь 83.8 м, их биеийн периметр нь 34.9 м, мод нь 2500 жилийн настай. Энэ модыг дэлхий дээрх хамгийн том амьд организм гэж үздэг. Түүний жин нь үндэс системтэй хамт 2500 тонн бөгөөд модны хэмжээ 17,000 шоо метр бөгөөд энэ нь цэнхэр халимны эзэлхүүнээс 10 дахин их юм.
Сударт ингэж хэлдэг: “Бурхан Өөрийн хүч чадлаараа өргөмжлөгдсөн бөгөөд Түүн шиг багш гэж хэн бэ? Хүмүүсийн харж буй Түүний бүтээлүүдийг магтахаа бүү март. Бүх хүмүүс тэднийг харж чадна; хүн тэднийг холоос харж чадна". (Иов 36:22-25) Үнэхээр бүх хүмүүс Түүний ажлыг харж чаддаг.
30 давхар барилгын өндөрт ус өргөх
Таны навчаар секвоиаөдөрт 600 литр ус ялгаруулдаг тул таталцлын хүчийг давж, үндэснээс нь мөчир хүртэл усыг байнга өргөж байдаг. Механик шахуургагүй мод яаж үүнийг хийдэг вэ? 100 метр бол 14 давхар хоёр барилгатай харьцуулж болохуйц үнэхээр гайхалтай өндөр юм.Ачааны дотор байгаа нь харагдаж байна улаан модксилем гэж нэрлэгддэг хоорондоо холбогдсон нарийн хоолойн тусгай систем байдаг. Энэхүү нарийн төвөгтэй дотоод модны эд нь усыг үндсээс навч руу дамжуулах үүрэгтэй. Xylem хоолой нь нэг нэгнийхээ дээр байрладаг эсүүдийг үүсгэдэг. Тэд хамтдаа үндэснээс их биеээр навч хүртэл үргэлжилсэн гайхалтай урт багана үүсгэдэг. Ус шахах, секвоиаэнэ хоолойд тасралтгүй усны багана үүсгэх ёстой.
Мод нь амьдралынхаа туршид усаа хадгалж байдаг.Хүчтэй салхи мод, мөчрийг хэрхэн нугалж байгааг санаарай. Гэсэн хэдий ч дамжуулагч хоолой нь хоорондоо холбогдсон олон сая жижиг хэсгүүдээс бүрддэг тул усны урсгалыг байнга агуулж байдаг. Нэг хатуу хоолой энэ ажлыг гүйцэлдүүлэхгүй. Нэгэнт ус дээшээ урсдаггүй юм чинь мод яаж ийм өндөр ус шахаж чадаж байна аа? Үндэс нь усыг "татах" бөгөөд хялгасан судасны үйл ажиллагаа (хоолойн хананы дагуу ус бага зэрэг өсөх чадвар) нь даралтыг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч энэ хүч нь секвойагийн усыг ердөө 2-3 метрээр дээшлүүлдэг. Гол хөдөлгөгч хүч нь усны молекулуудын хоорондох ууршилт ба таталцал юм. Молекулууд нь эерэг ба сөрөг цэнэгтэй бөөмстэй тул бие биедээ асар их хүчээр наалддаг бөгөөд туршилтын хэмжилтээр 25-30 атмосфер (1 атмосфер нь далайн түвшний хэвийн атмосферийн даралттай тэнцүү) юм.
Хуваарилалтын системийг хөндлөн огтлолоор харуулсан. Дамжуулах хоолой нь эсүүдээс тогтдог бөгөөд бодисыг: ус, эрдэс бодисыг янз бүрийн сувгаар навч руу зөөвөрлөх зориулалттай. Ургамлын энэ системийн нэг чухал шинж чанар нь ксилем болон флоемын хоолойнуудыг байнга шинэчилж байдаг.
Энэ нь усан доорх 350 метрийн гүнд хөвж буй Дэлхийн 2-р дайны шумбагч онгоцыг түлхэхэд хангалттай юм. Sequoiaусны баганын дээд хэсэгт 14 атмосферийн даралтыг амархан барьдаг. Навчнаас уурших ус нь сорох хүчийг үүсгэдэг. Усны молекул навчнаас ууршиж, молекулын таталцлын хүчний ачаар эргэн тойрон дахь бусад молекулуудыг өөртөө татдаг. Энэ нь усны баганад бага зэрэг сорох үүсгэж, хөрш зэргэлдээх навчны эсүүдээс ус татдаг. Эдгээр молекулууд нь эргээд эргэн тойрон дахь молекулуудыг татдаг. Хөдөлгөөний гинжин хэлхээ нь доошоо газар хүртэл үргэлжилж, насос нь босоо хоолойноос усыг гадаргуу руу өргөдөгтэй адил модны үндсээс усыг модны орой руу шилжүүлдэг.
Бид үүнийг ойлгож байна модУсны физик, нарны энергийг ухаалгаар ашиглаж сурсан учраас өөрөө ийм нарийн төвөгтэй системийг гаргаж чадахгүй байсан. Бид тэнгэр газар Бүтээгч Бурханд бүх алдрыг өргөдөг. Аварга моднууд нь тэдний жинхэнэ гарал үүслийг бидэнд илчилсэн Эхлэл номын түүхийг гэрчилдэг. "Мөн Бурхан "Газар дэлхий дээр үр нь байдаг ногоон өвс, үр өгөөжтэй өвс, үр жимс ургуулдаг, төрөл зүйлийнх нь дагуу үр жимс ургуулдаг модыг ургуул. Тэгээд ийм болсон". (Эх. 1:11–12)
Мөн уншина уу
Канадын зүлгэн дээрх гайхалтай зураг!2 жилийн өмнө - 16 минут унш Амьд чулуужсан олдворууд бүтээлийг баталгаажуулдагЖилийн өмнө - 27 минут унш Фотосинтезийн явцад навч хэрхэн хайлахаас сэргийлдэг вэ?Хагас жилийн өмнө - 5 минут унш Далайн морь Жилийн өмнө - 15 минут унш Амьд олдвор: криноидууд "150 сая жил" өөрчлөгдөөгүйЖилийн өмнө - 3 минут унш
Дээд ургамал нь янз бүрийн функцийг гүйцэтгэдэг эрхтэнд хуваагддаг боловч физиологийн үйл явц үүсэхэд шим тэжээл, бодис, усны хэрэгцээ зэрэг олон нийтлэг шинж чанартай байдаг. Ус нь бүх эрхтэнд шингэдэггүй, харин голчлон үндэс системээр шингэдэг тул ургамал даяар түүний хөдөлгөөн шаардлагатай байдаг. Энэ процесс нь өсөх гүйдэл гэж нэрлэгддэг гүйдлийг бүрдүүлдэг. Энэ нэр нь чиглэлийг тусгаагүй, харин хөдөлгөөний шинж чанар, ургамлын нутагшлыг тусгасан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь голчлон ишний эсвэл ишний үхсэн эдүүдээр дамждаг - судас эсвэл гуурсан хоолойгоор ангиоспермүүд, гимноспермүүдийн трахеидууд. Гэсэн хэдий ч энэ нутагшуулалт нь үнэмлэхүй биш юм: ус нь бусад анатомийн элементүүдээр, жишээлбэл, флоемийн системээр дамжин өнгөрч болно.
Ашигт малтмал, түүнд ууссан бодис бүхий ус нь модны судсаар дамждаг.
Хэрэв бид өсөх гүйдлийн замын бүхэл бүтэн уртыг харгалзан үзвэл түүнийг тэгш бус урттай хоёр хэсэгт хувааж болно.
1. Гистологийн элементүүд нь судас эсвэл трахеидын дамжуулах замын дунд байдаг. Энэ хэсгийн урт нь мэдэгдэхүйц боловч ус нь харьцангуй амархан дамждаг, учир нь энэ нь үхсэн элементүүдийн дагуу идэвхгүй хөдөлж, тэдгээрээс мэдэгдэхүйц эсэргүүцэл үзүүлэхгүй.
2. Хөдөлгөөний замын эхэн ба төгсгөлд байрлах үндэс, навчны амьд эсүүд. Энэ зам нь орон зайн хувьд богино боловч эсийн мембран нь усны хөдөлгөөнөөс сэргийлдэг тул маш их бэрхшээлтэй тулгардаг.
Ургамлын амьдралд ус дээш чиглэсэн урсгалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ урсгал нь бүх эрхтэн, эд эсийг усаар хангаж, тургорын байдалд оруулдаг. Усны дээд урсгал нь үндэст шингэсэн эрдэс ионуудыг барьж, тэдгээрийг зөөвөрлөж, улмаар ургамлын даяар тархалтыг (гэхдээ шингээлт биш!) хөнгөвчилдөг.
Ус үйлдвэрээр дамжин өнгөрөхийн тулд (зөвхөн хөдөлж зогсохгүй дээшээ дээшлэх) тулд тодорхой хэмжээний энерги шаардагддаг бөгөөд хэрэглээний цэгүүд нь гүйдлийн төгсгөлд байрладаг бөгөөд үүний үр дүнд тэдгээрийг дууддаг. төгсгөлийн моторууд.
Доод талын хөдөлгүүр, эсвэл үндэс даралт. Үүний үүрэг нь голчлон идэвхтэй шингээх үед илэрдэг - ус шахах. Агшилтын уургийн оролцоотойгоор энэ нь зөвхөн эх системийг усаар хангаад зогсохгүй үндэсийн судаснууд руу цааш түлхэж, ишийг дээшлүүлдэг. Ус шахах
Үндэс бор гадаргын хамгийн тод илэрдэг эрчим хүчний идэвхтэй үйл явц. Төгсгөлийн хөдөлгүүрийн боловсруулсан хүч нь бага (ойролцоогоор 0.15 МПа) усыг нэг метрээс ихгүй өндөрт өргөх чадвартай, өөрөөр хэлбэл өвслөг ургамал, жижиг бут сөөгний хувьд хангалттай.
Симпласт нь хоорондоо холбоотой ургамлын протопластын систем юм. Хөрш зэргэлдээх эсийн протопластууд нь эсийн ханан дахь нүх сүвээр дамждаг цитоплазмын утаснууд - плазмодесматаар хоорондоо холбогддог. Нэг эсийн протопласт руу ууссан аливаа бодис бүхий ус нь ямар ч мембраныг гатлахгүйгээр симпластын дагуу цааш хөдөлж чаддаг. Энэ хөдөлгөөнийг заримдаа цитоплазмын дараалсан урсгалаар хөнгөвчилдөг.
Апопласт нь ургамал даяар тасралтгүй сүлжээ үүсгэдэг зэргэлдээ эсийн хананы систем юм. Ийм целлюлозын хүрээний 50 хүртэлх хувь нь усаар эзлэх боломжтой "чөлөөт орон зай" юм. Энэ нь мезофиллийн эсийн гадаргуугаас эс хоорондын зайд уурших үед усны тасралтгүй апопластик давхаргад хурцадмал байдал үүсч, бүхэлд нь эзэлхүүний урсгалын механизмын дагуу нэгдлийн улмаас буурах газар руу татагддаг. усны молекулуудын ("наалдац"). Апопласт нь ксилемээс ус авдаг.
Дээд талын мотор буюу транспирацийн сорох хүч. Ургамлын навчис дахь усыг байнга ууршуулж байх үед сорох хүч (1 - 1.5 МПа) эвдэрч, хамгийн ойрын эсүүдээс усыг сорж, ус урсдаг дараагийн эсүүдэд, судаснууд хүртэл дамждаг. Судаснуудад цитоплазм байхгүй тул осмосын даралт байхгүй, шингэний шингээлт нь сорох хүчний бүх хэмжээний оролцоотойгоор явагддаг. Энэ нь гидравлик насос шиг ажилладаг хэд хэдэн метр усыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Энэ хүч нь бут сөөг, харьцангуй жижиг модыг усаар хангахад хангалттай.
Модны их биеийг дээш өргөх ус
Төгсгөлийн мотор нь усыг 10 м хүртэл өндөрт өргөх чадвартай боловч олон модлог ургамал нь илүү урт их биетэй байдаг тул хоёр төгсгөлийн мотор нь усны өсөлтийг хангаж чадахгүй. Ийм үйлдвэрүүдэд усны молекулуудын хоорондох наалдамхай хүч нь аврах ажилд ирдэг бөгөөд энэ нь маш том бөгөөд 30-35 МПа хүрч чаддаг. Энэ хүч нь усыг 1-2 км өндөрт өргөхөд хангалттай бөгөөд энэ нь ямар ч модны өндрөөс хамаагүй өндөр юм.
Усны молекулуудын наалдамхай хүч нь зөвхөн тодорхой нөхцөлд л үйлчилдэг: хөлөг онгоцны усны урсгал нь агаарын бөмбөлөггүйгээр тасралтгүй урсах ёстой. Хэрэв тэдгээрт агаар орох юм бол энэ нь гэмтсэн эсвэл зүсэгдсэн тохиолдолд усны хөдөлгөөн тасалддаг. Энэ нь навч, цэцэг (жишээлбэл, голт бор) бүхий модлог ургамлын найлзуурыг тайрч авсны дараа шууд усанд оруулаагүй, харин хэсэг хугацааны дараа хатаж байгааг тайлбарладаг.
