Для нормальной физиологической деят-ти клетка растения должна быть полностью насыщена водой (или близка к насыщению). В жизни клетки вода имеет значение для поддержания структуры цитоплазмы путем гидратации ее коллоидов и тургорного состояния. Кроме этого, вода необходима как среда для протекания обмена веществ, так как биохимические реакции возможны только между веществами, находящимися в растворенном состоянии. Вода является средой для переноса веществ, т.к. он происходит также только в растворенном состоянии. Вода служит регулятором t° тела раст., т. е. защищает его от быстрого охлаждения или перегревания. Растения относятся к пойкилотермным организмам, не имеющим постоянной t° тела, которая значительно зависит от t° среды, но в некоторой степени она может регулироваться водой. Этому способствуют такие, свойства воды, как теплоемкость и теплота парообразования. Теплоемкость воды, в сравнении со многими веществами, особенно металлами, очень высока. При нагревании она поглощает много тепла, а при охлаждении выделяет большое его количество. Это приводит к смягчению колебания t° тела растения при изменении t° среды. Также очень высока у воды теплота парообразования. Это приводит к тому, что при ее испарении затрачивается много тепла, которое выделяется органами растения, что вызывает значительное понижение их t°.

Физ. Свойства . Плотность воды определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. За единицу плотности воды принята плотность дистиллированной воды при температуре 4°С. Плотность воды зависит от температуры, количества растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц и изменяется от 1 до 1,4 г/см3. Благодаря сильному притяжению между молекулами у воды высокие температуры плавления (0° С) и кипения (100° С). Плотность воды в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Следовательно, лед образуется на поверхности водоемов и не опускается на дно. Очень малая теплопроводность. При понижении температуры и давления понижается и теплопроводность. С понижением температуры и понижением плотности уменьшается теплопроводность. Поэтому происходит медленный нагрев и охлаждение водной массы. Проявляется это свойство в том, что снег предохраняет почву от промерзания, а лед - водоемы от промерзания.

Формула воды - Н2О (предложена в 1805 г Гумбольдтом и Гей-Люсаком), т.е. состоит из 1 атома кислорода и 2-х атомов водорода.

1). Молекула воды асимметрична, образует равнобедренный треугольник.

2). Молекула воды обладает полярностью, поэтому является электрическим диполем.

3). Молекулярная структура воды: вода находится в трех состояниях и осуществляет фазовые переходы.

Введение

Все жизненные процессы в организмах протекают при активном участии воды. Основная масса воды из почвы расходуется растением в процессе транспирации, испаряется с поверхности почвы и лишь незначительная часть усваивается растениями и входит в состав органического вещества. При нарушении процесса транспирации - сильном ослаблении испарения - в солнечную погоду происходит перегрев, в результате чего листья свертываются.

В жизни растений вода играет весьма существенную роль. Она входит в состав живой плазмы растения. В виде водных растворов внутри растения передвигаются различные вещества, как воспринимаемые (тоже в растворенном состоянии) из окружающей среды, так и создаваемые растением в процессе его жизнедеятельности. Теряя воду при испарении, растение поддерживает восходящий водный ток и умеряет нагревание, защищаясь от перегрева. Но и находящаяся вне растения вода небезразлична для него. Количество атмосферных осадков и их распределение во времени, а также способность почвы (или другого субстрата) удерживать попавшую в нее воду в толще, доступной для корней, характеризуют условия водоснабжения растения. Облака в той или иной степени рассеивают, ослабляют свет, умеряют температуру и ее колебания. Туман рассеивает и поглощает свет и может быть также источником водоснабжения растений.

Влажность воздуха, определяемая содержанием в нем водяного пара, вместе с температурой определяют физическую обстановку потери воды при испарении. Даже в твердом состоянии вода небезразлична для растения. Лед, образующийся при промерзании почвы, практически перестает быть для растения источником воды. Снежный покров способствует сохранению тепла, образующегося в почве за счет дыхания почвенных организмов, и защищает прикрытые снегом живые части растения от неблагоприятного влияния низкой температуры воздуха и зимнего испарения, которое может привести к иссушению и отмиранию тканей.

Известно, что интенсивность поглощения воды из почвы и передвижение веществ внутри растения зависят не только от мощности и сосущей силы корневой системы, но и от осмотического давления в клетках растения. Лобовым М.В. (1949), а затем Бабушкиным Л.Н. (1959), Беликом В.Ф. (1960), Лысогоровым С.Д., Горбатенко Е.М. (1965) и др. доказано, что с повышением концентрации клеточного сока и осмотического давления в листьях около первого соцветия до 10-11 атм. ростовые процессы у растения задерживаются.

Роль воды в жизни растений

Подавляющая масса растений, живущих на суше, в качестве основного источника воды использует почвенные и отчасти грунтовые ее запасы.

Источником воды в субстрате являются атмосферные осадки. Попадая в почву, вода под действием силы тяжести стремится проникнуть глубже, встречая, однако, на своем пути ряд препятствий. Таковыми могут быть прилипание к почвенным частицам (адсорбция), удержание воды структурными компонентами и коллоидными веществами почвы, поглощение живым населением почвы, наличие водонепроницаемых слоев. Таким образом, часть воды, проникшей в почву, задерживается в сравнительно ограниченном слое и в той или иной степени оказывается доступной растениям. Если водоупорный горизонт располагается на большой глубине, то скопляющаяся над ним грунтовая вода может быть доступна только растениям, способным развивать очень длинные вертикальные корни. Грунтовые воды передвигаются по уклонам водоупорных слоев и могут выходить на поверхность (ключи), становясь опять доступными растениям.

Однако не вся масса воды, попадая на поверхность почвы, проникает в нее. Если поверхностные слои почвы быстро насыщаются водой и перестают воспринимать (всасывать) ее, то избыток воды по склонам различных неровностей стекает в пониженные места и может попасть в постоянные потоки (реки), а по ним - в морские или не связанные с морем внутренние бассейны. Отсюда воде остается только один путь - в атмосферу, т. е. испарение.

Вода, проникшая в почву, испаряется с поверхности и, следовательно, также уходит в атмосферу. При этом если почва имеет хорошо развитую систему сообщающихся друг с другом капиллярных вместилищ, то на место испаряющейся воды поднимаются более глубоко находящиеся порции, которые также испаряются. Таким образом, может происходить более или менее глубокое иссушение почвы. Следовательно, не вся вода атмосферных осадков, находящаяся в корнедоступном слое почвы, может быть использована растениями. Надо иметь в виду, что не обязательно вода атмосферных осадков достигает даже поверхности почвы. Орошая листья, вода дождей, роса, снег испаряются с поверхности крон и густого травяного покрова. Доля атмосферных осадков, уходящая в атмосферу, не достигнув поверхности почвы, может быть достаточно большой. Так, например, во вполне сомкнутых 80-летних ельниках под Москвой на кронах удерживается и уходит в атмосферу более 30% годовой суммы осадков. Немалая часть осадков испаряется в атмосферу и с поверхности густых травостоев. Количественные показатели в этом отношении очень изменчивы и зависят от густоты растительности, силы и продолжительности дождя. Непродолжительный и слабый дождь может и вовсе не проникнуть под полог леса.

Несмотря на то, что не вся масса атмосферных осадков достигает почвы, все же большему количеству осадков соответствует большая влагообеспеченность территории в целом. С этой точки зрения для ботаника представляет большой интерес общая картина распределения осадков на Земле.

Рассматривая распределение растений и их сочетаний в пределах однородного в отношении влажности климатического района, нетрудно убедиться в том, что неодинаковая водообеспеченность растений играет нередко ведущую роль в их размещении по территории. Так, например, наблюдая где-нибудь в средней части лесной полосы в пределах Восточно-Европейской равнины, в местности с более или менее развитым рельефом, распределение еловых лесов по склону к небольшому водотоку, можно заметить, что наиболее высокие и вместе с тем наиболее сухие участки заняты ельниками с брусничным покровом. Ниже их располагаются ельники с травянистым покровом из кислицы, майника и ряда других трав, а вблизи водотока, в наиболее влажных местах, найдем так называемый прирученный ельник с достаточно обильным сочным травяным покровом из папоротников, высоких трав, имеющих обычно крупные и широкие листья. Наблюдения за растениями, сопровождающими в названных типах елового леса ель (поскольку они встречаются и вне ельников), показывают, что травянистые растения приручейных ельников практически всегда связаны с более увлажняемыми местами, чем те, на которых в массовых количествах растет брусника, а кислица предпочитает места более обеспеченные водой, чем брусника. Отсюда можно сделать вывод, что ряд ельников, закономерно сменяющих друг друга по склону, в большой степени соответствует возрастанию увлажнения.

Факты зависимости распределения целых комплексов растений на разных уровнях склонов многочисленны. Подобную картину можно наблюдать не только в лесах, но и в степях, на суходольных и заливных лугах, даже на болотах. Анализ конкретных высотных экологических рядов (так называют природные последовательности закономерных сочетаний растительных сообществ, соответствующих изменению какого-нибудь фактора в убывающем или нарастающем порядке) требует некоторой осторожности, так как не всегда высотный ряд обусловлен нарастанием или убыванием водообеспеченности. Бывает, что распределение растительности по высоте склонов определяется иными почвенно-грунтовыми условиями, например снабжением почвы кислородом, распределением минеральных солей и пр.

ЗЕМЛЕДЕЛИЕ. (нету 14,16)

Законы земледелия и их использование в современном с-х производстве

Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни растений.Ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим. Это первый закон земледелия - закон незаменимости факторов жизни растений.Как логическое следствие этого закона вытекает вывод о физиологической равнозначимости факторов жизни растений.В практике земледелия закон незаменимости факторов жизни проявляется всегда, когда пытаются восполнить недостаток одного из них другим, например воды удобрением или наоборот. Не принесли успеха и попытки замены одного элемента питания растений другим.Закон равнозначимости выражается в том, что ничтожная потребность растения в каком-либо элементе, если она не удовлетворяется, приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности растений, так же как и недостаток элемента, потребляемого в неизмеримо большем количестве.Закон минимума, оптимума и максимума. Несмотря на то, что урожай любой сельскохозяйственной культуры зависит от обеспеченности растений всеми факторами жизни, он ограничивается, прежде всего, тем фактором, который находится в минимуме. По мере удовлетворения потребности растений в недостающем факторе урожай повышается до тех пор, пока он не будет ограничен каким-либо другим фактором, оказавшимся в минимуме. Либих так сформулировал закон минимума: «Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в самом минимальном количестве».В этом легко убедиться, если обратиться к действию на растения тепла. Любой жизненный процесс начинается при какой-то минимальной температуре, протекает наилучшим образом при оптимальной, замедляется, а затем и совсем прекращается по мере дальнейшего ее повышения.Закон совокупного действия факторов жизни не устраняет закон минимума, так как фактор, находящийся в минимуме, имеет ведущее значение в общей совокупности и на него необходимо, прежде всего, направить усилия земледельца. Это позволит повышать урожайность сельскохозяйственных культур при наименьших затратах труда и средств.акон возврата впервые был сформулирован Либихом. Как применение закона сохранения материи к земледелию он обязывает для сохранения плодородия почвы возвращать все вещества, которые взяты из почвы урожаем или вследствие потерь, с удобрениями или иным путем.

ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ.ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Вода составляет до 95% массы растений, в ней или с ее использованием протекают все процессы жизнедеятельности. Поэтому вода необходимое условие для жизни организма. При недостатке воды у растения нарушается обмен веществ.

·Вода обеспечивает поток питательных и минеральных веществ по проводящей системе растения.

·Прорастание семян зависит от наличия воды.

·Вода участвует в процессе фотосинтеза.

·Водные растворы, наполняющие клетки и межклетники, обеспечивают растению упругость, таким образом растение сохраняет свою форму.

Растение обязательно должно поглощать воду. Иначе, рано или поздно, жизнь его прервется. Обычно растение поглощает воду исключительно своей корневой системой из почвы. В этом участвуют корневые волоски корней. Листья же через устьица испаряют воду.

Если испарение воды растением превышает поступление воды, то у растения наблюдается увядание. Так нередко бывает днем, когда жарко. Ночью растение восполняет недостаток, так как испарение в это время суток снижено

В результате постоянного поглощения и испарения воды в растении существует постоянный водный обмен, включающий три этапа: поглощение воды корнями, передвижение ее по сосудам проводящей ткани, испарение воды листьями. Ток воды идет через все органы растения. Сколько растение всасывает воды, приблизительно столько оно его испаряет. Лишь доли процента от поступившей воды идут на синтез веществ. Это достаточно большие объемы воды. Водные свойства почвы.Водными (водно-физическими, гидрофизическими) свойствами называют совокупность свойств почвы, которые определяют поведение почвенной воды в ее толще.Основными водными свойствами почвы являются

1) влагоемкость(способность почвы поглощать и удерживать определенное количество воды)

2) водопроницаемость(способность почв впитывать и пропускать сквозь себя воду, поступающую с поверхности)

3) водоподъемная способность(способность почвы вызывать восходящее перемещение воды посредством капиллярных сил)

Конечно, поступление воды — один из основных процессов в жизни растений.

Ведь растения (как и все живые организмы) в основном состоят из воды. В листьях ее обычно содержится около 85% от общей массы, а в корнях — 99%.

Однако есть и растения-исключения (например, мхи), способные в условиях резкого дефицита воды легко терять ее, сохраняя жизнеспособность. Высохшие растения содержат только прочно связанную воду, обычно всего 5-10%. Такая вода удерживается за счет электростатических взаимодействий с биологическими макромолекулами и необходима для сохранения ненарушенной структуры этих молекул. При восстановлении нормального водоснабжения растения возвращаются к активной жизнедеятельности.

Обезвоживание является одним из необходимых этапов в созревании семян большинства растений. После того как семя сформируется, вода оттекает из него по сосудистым пучкам в другие ткани растения. В семени почти полностью прекращаются биохимические процессы, и оно, покинув материнское растение, может пролежать в почве всю зиму. По весне семя прорастет, впитав из почвы необходимое количество воды, и за лето сформирует полноценный организм, способный подготовиться к следующей зиме, — если растение многолетнее. Из семян однолетников весной развиваются растения, которые должны успеть зацвести и дать новые семена летом, чтобы продолжить жизнь в следующих поколениях.

Но хотя растения могут приспособиться к дефициту воды (например, как это делают мхи) либо даже сами обезвоживают свои семена (защищая их от гибели зимой), высокая обводненность всех организмов является общим законом.

Существует понятие гомеостатической воды, необходимой для гомеостаза — внутреннего баланса организма (гомеостаз переводится как равновесие). Это минимальный уровень содержания воды, ниже которого поддержание жизни невозможно.

Растения различных мест обитания характеризуются разными минимумами содержания воды. Для растений околоводных пространств (рогоз, стрелолист, частуха, сердечник) и влажных тропических лесов уменьшение обводненности тканей ниже 65-70% означает смерть. Растения средних по влажности местностей (лиственные деревья, большинство лесных и луговых трав, полевые сорняки, сельскохозяйственные культуры) могут обратимо снижать содержание воды до 45-60%. А для растений пустынь и других сухих мест обитания минимальный уровень воды в тканях составляет 25-27%.

Любопытно, что лишь 1 % находящейся в растении воды участвует в химических превращениях! Остальная вода все время движется, насасывается корнем и испаряется листьями. Вода — это подвижная внутренняя среда организма. Даже у водных растений вода в тканях обновляется, циркулирует по сосудистым пучкам. Благодаря направленному току воды осуществляется доставка в разные части растения “строительных блоков”, необходимых для синтеза биологических макромолекул.

Поступление воды происходит в корне. Вода попадает в клетки корневых волосков за счет осмоса. Клетки активно поглощают из почвы соли калия, а соли натрия не пропускают (концентрация ионов калия внутри становится гораздо выше, чем снаружи). Этот процесс обеспечивается специальными “насосами" в наружной мембране. Вода же свободно проникает в клетки, чтобы “выравнять” (разбавить) концентрацию ионов калия. Клетки контролируют свой водный баланс, регулируя внутреннюю концентрацию соли, а вода движется под действием осмоса. Если вода в почве пресная (содержит очень мало солей), то поглощение корнями ионов калия обеспечивает внутри клеток более высокую концентрацию соли, чем снаружи. В результате вода движется внутрь клеток, поддерживая растение упругим (в состоянии тургора). Стенки предохраняют клетки от разрыва. Если снаружи высокая концентрация солей (особенно солей натрия, не поглощаемых клетками), то вода оттягивается из клеток, вызывая увядание и гибель растения.

Для испарения воды (транспирации) на листьях растений имеются специальные образования — устьица.

Устьице представляет собой совокупность двух замыкающих клеток. Они имеют форму семян фасоли и обращены друг к другу вогнутыми сторонами, между которыми находится межклетник — устьичная щель. У замыкающих клеток утолщена средняя часть стенки, обращенной к устьичной щели. Обычно устьице окружено околоустьичными (побочными) клетками.

Итак, корень насасывает воду из почвы, через устьица листьев вода испаряется.

Внутри растений вода движется по специальным сосудам.

Соседние клетки различных тканей растения соединены плазмодесмами. По этим каналам вода может перемещаться из одной клетки в другую.

С током воды переносятся различные вещества.

Все органеллы (органелла — маленький орган) — ядро, митохондрии, хлоропласты, вакуоль — внутри клетки тоже движутся. Цитоплазма, жидкая основа любой клетки, всегда находится в постоянном круговом движении, вовлекая в него органеллы.

До сих пор нет ответа на вопрос. "Каковы причины такого движения?" Известно лишь, что внутри клеток есть специальные “рельсы”, по устройству напоминающие наши с вами мышцы. Эти "рельсы” образуют в клетках внутренний каркас, именуемый цитоскелетом. Предполагают, что именно он приводит в движение цитоплазму.

Опыты Ван Гельмонта побудили и других исследователей заняться изучением роли воды в жизни растений. Но и сейчас в этой области науки остается много загадок, которые ждут своего решения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вода является очень важным экологическим фактором в жизни растений, поскольку все физиологические процессы происходят при её участии.

Роль воды в жизни растений заключается в следующем:

• Вода играет важную роль как растворитель, поскольку минеральные вещества поступают в растение и перемещаются в нём в виде растворов.
• Вода участвует в процессе синтеза органических веществ.
• Количество поступающей в растение воды определяет облик растения, его жизненное состояние;
• Вода влияет на распространение растений на Земле.
• Для многих растений вода является средой обитания.

Вода воздействует на растения извне в различных формах: в виде дождя, тумана, искусственного полива, грунтовых вод. Получают растения воду из почвы и атмосферы. Но атмосферная влага в большинстве случаев играет косвенную роль, уменьшая испарение воды из почвы. Лишь немногие растения способны поглощать воду из атмосферы: мхи, лишайники, эпифиты, растущие в тропиках на стволах деревьев. В пустынях большое значение в жизни растений имеет роса, которая является основным источником воды в летний период.

Дождь, основной источник воды, поступающей в почву, а влажность почвы имеет первостепенное значение в жизни растений. Поскольку режим влажности на разных участках земной поверхности неодинаков, это ведёт к появлению разнообразных экологических групп растений, приспособленных к тому или иному водному режиму.

Наземные растения отличаются от наземных животных в двух существенных отношениях. Во-первых, надземные части растений испытывают такие же потери воды, как и животные, зато их подземные части (корни) непосредственно соприкасаются со средой, из которой с большей или меньшей легкостью (в зависимости от содержания воды в почве) они могут сразу же получить воду. Во-вторых, вода для растений в равной мере является и условием, и ресурсом, поскольку в основе питания растений лежит реакция между водой и двуокисью углерода в процессе фотосинтеза.

Наземные растения поглощают воду из почвы специализированными органами - корнями или ризоидами (мхи). Когда в непосредственной близости от корней запасы воды в почве истощаются, корни увеличивают активную поверхность путем роста, так что корневая система растений постоянно находится в движении.

У высших растений есть дополнительные пути поступления воды. Мхи, как и лишайники, могут поглощать воду всей поверхностью. Семена поглощают воду из почвы. Многие эпифиты (растения, живущие на поверхности других растений) поглощают воду из воздуха, насыщенного водяными парами (листьями, воздушными корнями). Поступившая в растение вода, расходуется на жизненные процессы.

Среди основных адаптаций растений в отношении к водному фактору можно выделить следующие:

• уменьшение потери воды (толстая восковая кутикула, опушенные листья, листья превращены в колючки или иглы, погруженные устьица, сбрасывание листьев);
• увеличение поглощения воды (длинные корни, обширная корневая система);
• запасание воды;
• переживание неблагоприятного периода (в виде семян, луковиц или клубней).

В почве вода находится в разных физических состояниях: жидком, газообразном (водяной пар), твердом (лед), химически и физико-химически связанном с другими веществами и твердыми минеральными, органическими и органо-минеральными частицами. Зависимости от физического состояния и характера связей воды в почвенном среде различают категории, формы и виды грунтовой воды. В почве выделяют следующие категории воды:

• химически связанная вода, входящая в состав других веществ (например, гипса) и недоступна для использования растениями;
• жесткая вода (лед) - находится в этом состоянии по низкой (отрицательной) температуры и недоступна для растений, однако становится доступной после таяния;
• водяной пар, содержащийся в почвенном воздухе и после конденсации становится доступной для растений;
• прочно связанная вода, которая содержится адсорбционными силами на поверхности частиц почвы в виде пленки толщиной в два-три диаметра молекул воды, находится в газообразном состоянии (водяной пар) и недоступна для растений;
• непрочно связанная вода, которая представляет собой пленки влаги вокруг частичек грунта толщиной до 10 диаметров молекул воды, перемещается между грунтовыми частицами под воздействием сорбционных сил и является труднодоступной для растений;
• свободная вода, которая не связана молекулярными силами с частицами почвы, поэтому свободно или под влиянием менисковых сил движется в грунтовых порах и доступна для растений.