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

§ 52. Виділення у рослин

Поміркуйте

Видільні органи й системи тварин добре відомі. А чи потрібні видільні органи рослинам?

Згадайте

Роль транспірації в житті рослин

Рослинні екскрети

Рослини не синтезують білок у надлишку і тому виділяють дуже мало нітрогенвмісних відходів, які утворюються під час розщеплення білків. Три кінцеві продукти, які утворюються у ході обмінних процесів, — кисень, вуглекислий газ і вода — використовуються рослинами як вихідні речовини для інших реакцій. Єдиний газоподібний продукт, що виділяється рослинами у великій кількості, — це кисень, що утворюється у ході фотосинтезу.

Продуктами виділення у рослин також є нектар, дубильні речовини, слиз, смоли, ефірні олії, органічні кислоти, вітаміни, цукри, гормони, ферменти та інші речовини. Кількість речовин, що виділяється рослиною, може становити до 30 % від маси сполук, утворених під час фотосинтезу.

Багато рослинних екскретів мають біологічне значення.

Солодкий нектар важливий для залучення комах-запилювачів. Ефірні олії зумовлюють запах, що відлякує травоїдних тварин (кмин, кропива тощо). Віск захищає поверхню органів і перешкоджає випаровуванню води. Смоли затягують механічні ушкодження і захищають рослину від бактерій і грибів, що руйнують деревину (сосна, ялина та ін.).

Виділення коренями спеціальних ґрунтових ферментів сприяє мінералізації органічних залишків у ґрунті. Протеолітичні ферменти комахоїдних рослин (росичка та інші) здійснюють позаклітинне травлення.

Деякі кореневі, стеблові й листові виділення регулюють взаємодію різних рослин у фітоценозі (наприклад, пригнічують ріст конкурентів, сприяють мікоризі). Особливим виділенням є рослинний газоподібний гормон (фітогормон) етилен C2H4. Він контролює дозрівання плодів, розпускання бутонів, старіння та опадання листків.

Видільні структури рослин

Виділення у рослин здійснюється клітинами листків і коренів, а також клітинами спеціальних видільних тканин (залозистими волосками, молочними судинами, нектарниками) (мал. 52.1). Речовини, що виділяються, можуть накопичуватися у вакуолях і клітинних стінках. Багато продуктів метаболізму рослин відкладається у змертвілих тканинах (деревина), а також у листках або корі, які рослини періодично скидають.

Мал. 52.1. Виділення нектару

Гутація і транспірація

Вода становить 80—95 % маси рослини. Основна маса води надходить у рослину з ґрунту. Всмоктуючись через корінь, вода переходить у тканини стебла і листків. Досягнувши листків, частина води використовується на ріст і метаболізм клітин, а більша її частина (до 90 %) виділяється у вигляді пари (транспірація) або рідини (гутація).

Як вам відомо, транспірація — це процес випаровування води рослинами через продихи епідерми. Через транспірацію рослини витрачають велику кількість води. Наприклад, за вегетативний період одна рослина кукурудзи випаровує 200-250 л води, а яблуня — до 26 тонн. У спекотні літні дні витрата води на транспірацію перевищує її надходження, тому виникає водний дефіцит, що може призвести до в’янення рослини.

Інтенсивність транспірації регулюється насамперед станом продихів. За гарного освітлення відбувається фотоактивне відкриття продихів. На світлі в замикаючих клітинах продихів збільшується вміст цукрів і йонів Калію, що веде до підвищення осмотичного тиску і надходження води. Тургор клітин збільшується, і продихи відчиняються тим ширше, чим вищий рівень освітлення. Якщо ж транспірація надто інтенсивна і перевищує поглинання води коренем, тургорний тиск у замикаючих клітинах спадає, і продихи закриваються.

У процесі еволюції в рослин сформувалися різні пристосування для зменшення транспірації: восковий наліт на поверхні листків і плодів, занурення продихів у мезофіл, опушеність, редукція листкової поверхні. За нестачі води рослини можуть згортати або навіть утрачати листки.

Чинники середовища також впливають на інтенсивність транспірації. Головним чинником, що регулює транспірацію, є світло. Під час максимальної освітленості спостерігається й максимальна інтенсивність транспірації. Транспірація також залежить від вологості повітря, температури, вітру. Значно впливає на інтенсивність транспірації мінеральне живлення рослин. У разі нестачі Нітрогену, Фосфору й Калію інтенсивність транспірації максимальна, а за збалансованого мінерального живлення транспірація різко зменшується.

Гутація — процес виведення води у вигляді крапель рідини на поверхні рослини. Гутація відбувається через гідатоди — спеціальні водні продихи на краях і кінчиках листків (мал. 52.2). Гідатоди відкриті постійно. Гутація відбувається в тому випадку, коли надходження води в рослину перевищує транспірацію. Гутація характерна для рослин тропічних лісів через велику вологість атмосфери. На території України прикладом гутуючих рослин є верба ламка, яка росте на берегах водойм.

Мал. 52.2. Гутація

Листопад

У разі настання зимової посухи дерева в помірній зоні скидають усе листя. До кінця літа — початку осені в листках зменшується інтенсивність обміну речовин, поступово руйнуються хлорофіл і хлоропласти. Між основою листка і стеблом починає формуватися відокремлювальний шар мертвих клітин корка. У пазусі листка в цей час остаточно формується брунька, після чого листок опадає.

Значення листопада полягає у видаленні з рослини продуктів обміну речовин і зменшенні випаровування, що особливо важливо взимку, коли майже припиняється надходження води з ґрунту. Крім того, зменшення площі пагонів знижує кількість снігу, що затримується на гілках, і зменшує ймовірність поломки пагонів.

Ключова ідея

Основними екскретами рослин є кисень, вуглекислий газ і вода. Вода випаровується у процесах транспірації та гутації. Продуктами виділення у рослин також є нектар, смоли, ефірні олії, цукри, ферменти та інші речовини, багато з яких мають біологічне значення. Виділення здійснюється клітинами листків, коренів, а також клітинами видільних тканин. Багато продуктів метаболізму відкладається у клітинах.

Запитання та завдання

1. Для наземних організмів важливо запобігати втраті води з організму. Однак рослини втрачають до 90 % води, що надійшла, через транспірацію. Чому ж транспірація не зникла в процесі еволюції наземних рослин? 2. Широколисті дерева видаляють продукти обміну речовин разом з листям, яке щорічно скидається. А як видаляють побічні продукти хвойні рослини?