Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 26. Транспортна система рослин: симпласт і апопласт

Поміркуйте

Чому рослини в'януть, якщо вони отримують недостатню кількість води?

Згадайте

Будова кореня

Кореневі волоски

Жилкування

Рух речовин у вищих рослин

Як вам відомо, рослини поглинають із навколишнього середовища воду й розчинені в ній неорганічні (мінеральні) речовини.

Поглинання вищими рослинами мінералів з ґрунту здійснюється особливою зоною кореня — зоною всмоктування, де покривні клітини мають вирости — кореневі волоски. Крізь мембрани кореневих волосків проникає вода і розчинені в ній солі.

Від покривних клітин кореневих волосків водний розчин далі пересувається паренхимною тканиною до центру кореня. Тут розміщено елементи провідної системи рослин (ксилема й флоема). Ними водний розчин мінералів піднімається вгору до стебла й листків, а синтезовані рослиною органічні речовини розподіляються між усіма частинами організму.

Мал. 26.1. Осмос

Поглинання води кореневими волосками. Осмос і тургор

Надходження розчинених речовин крізь мембрани клітин кореневих волосків здійснюється шляхом дифузії й активного транспорту.

Вода надходить у рослину в основному завдяки осмосу.

Осмос — це дифузія молекул розчинника (у випадку, що розглядається,— води) крізь напівпроникну мембрану із зони з низькою концентрацією розчиненої речовини в зону з її більш високою концентрацією (мал. 26.1). Великі молекули розчинених у воді речовин не можуть проникнути крізь клітинну мембрану, а молекули води можуть. Вони ніби розбавляють висококонцентрований розчин по інший бік мембрани.

Осмос характеризується осмотичним тиском — тиском, який потрібно докласти, щоб запобігти осмотичному надходженню води в розчин.

У наземних рослин поглинання води з грунту шляхом осмосу здійснюється крізь клітинні мембрани кореневих волосків та інших клітин у корені. Осмотичний тиск у цих клітинах і клітинах, що проводять воду від кореневого волоска до ксилеми і далі до листків, набагато вищий, ніж осмотичний тиск ґрунтової води, унаслідок високої концентрації розчинених солей і сахаридів у клітинах. Наприклад, клітини кореневих волосків мають велику вакуолю з дуже високою концентрацією розчинених речовин, тому вода «прагне» увійти в ці клітини, знижуючи їхню осмотичну концентрацію.

Коли в рослинну клітину в результаті осмосу надходить вода, усередині клітини формується тургорний тиск. Це напружений стан клітинної оболонки, що створюється тиском внутрішньоклітинної рідини. Завдяки тургору тканини мають пружність, стебла зберігають вертикальне положення, відкриваються продихи. Зниженням тургору супроводжуються процеси в’янення й старіння клітин (мал. 26.2).

Мал. 26.2. Роль осмотичного й тургорного тиску в пружності тканин рослин: а — зростання тургорного тиску спричинює відкриття замикаючих клітин продихів, а втрата тургору — їх закривання; б — коли води у вазі не залишається, осмос «змушує» її виходити з клітин назовні. Вода випаровується, і квіти в'януть

Апопластичний та симпластичний шляхи транспорту води й мінеральних речовин

Вода з розчиненими мінеральними речовинами, що потрапили з ґрунту в корінь, рухається до його центру, а точніше — до судин ксилеми. Це переміщення називають радіальним (або близьким) транспортом води в корені. Швидкість руху води в корені дуже незначна — близько 1 мм/год.

Радіальний (близький) транспорт води в корені здійснюється кількома способами (мал. 26.3).

Симпластичний шлях: речовини транспортуються з цитоплазми однієї клітини в цитоплазму іншої крізь плазмодесми — цитоплазматичні містки. Цитоплазма всіх клітин, з’єднана плазмодесмами, називається симпластом. Симпласт слугує для транспортування мінеральних і органічних речовин.

Апопластичний шлях: речовини транспортуються по апопласту — взаємозв’язаній системі клітинних стінок і міжклітинних просторів. Апопласт необхідний для транспортування води й мінеральних сполук.

По вакуолях: вода транспортується по системі клітинних вакуолей.

Мал. 26.3. Шляхи транспорту води в корені від кореневих волосків до судин

Переміщення води в листку

Вода з клітин паренхіми кореня надходить у судини ксилеми. По ксилемі мінеральні речовини поширюються по всій рослині. Основними споживачами цих речовин є частини рослини, що ростуть.

Потрапляючи по ксилемі в листки, вода й мінеральні речовини розподіляються через розгалужену мережу провідних пучків по клітинах. Завдяки рясному розгалуженню ксилеми в листку майже кожна клітина контактує з провідною системою. Рух речовин по клітинах листка здійснюється, як і в корені, трьома шляхами: по апопласту, симпласту та вакуолях.

Ключова ідея

Поглинання вищими рослинами мінералів з ґрунту здійснюється крізь мембрани клітин кореневих волосків шляхом активного транспорту. Вода надходить завдяки осмосу. Радіальний (близький) транспорт води й мінералів у корені й листках здійснюється трьома шляхами: по апопласту (системі клітинних стінок і міжклітинних просторів), симпласту (цитоплазмі клітин, з'єднаних плазмодесмами) та вакуолях.

Запитання та завдання

1. Чим осмос відрізняється від звичайної дифузії? 2. Чим для рослин небезпечне зневоднення? 3. Як регулюється робота продихів? 4. Чим відрізняються симпластичний та апопластичний транспортні шляхи?