Kaip vanduo juda per augalus

Negalima nuvertinti augalų svarbos kasdieniame gyvenime. Jie teikia deguonį, maistą, pastogę, šešėlį ir begales kitų funkcijų.

Jie taip pat prisideda prie vandens judėjimo aplinkoje. Augalai patys gali pasigirti unikaliu vandens paėmimo ir išleidimo į atmosferą būdu.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Augalams reikalingas vanduo biologiniams procesams. Vandens judėjimas per augalus apima kelią nuo šaknų iki stiebo iki lapo, naudojant specializuotas ląsteles.

Vanduo yra būtinas augalų gyvybei esant pagrindiniams medžiagų apykaitos lygiams. Norint, kad augalas galėtų patekti į vandenį biologiniams procesams, jam reikalinga sistema, perkelianti vandenį iš žemės į skirtingas augalų dalis.

Pagrindinis vandens judėjimas augaluose yra per osmosas nuo šaknų iki stiebų iki lapų. Kaip vandens transportavimas augaluose pasitaiko? Vandens judėjimas augaluose vyksta todėl, kad augalai turi specialią sistemą vandeniui įsiurbti, praleisti per augalo kūną ir galiausiai išleisti jį į supančią aplinką.

Žmonėse skysčiai cirkuliuoja per venų, arterijų ir kapiliarų kraujotakos sistemą. Taip pat yra specializuotas audinių tinklas, kuris padeda maisto medžiagų ir vandens judėjimui augaluose. Jie vadinami ksilemas ir phloem.

Augalų šaknys siekia dirvą ir ieško vandens bei mineralų, kad augalas augtų. Kai šaknys randa vandens, vanduo augalu keliauja iki pat jo lapų. Augalų struktūra, naudojama šiam vandens judėjimui augaluose nuo šaknų iki lapų, vadinama ksilema.

Ksilemas yra tam tikras augalinis audinys, kuris yra pagamintas iš negyvų, ištemptų ląstelių. Šios ląstelės, pavadintos tracheidai, turi tvirtą kompoziciją, pagamintą iš celiuliozė ir elastinga medžiaga lignino. Ląstelės yra sukrautos ir sudaro indus, leidžiant vandeniui keliauti su mažu pasipriešinimu. „Xylem“ yra nepralaidus vandeniui ir neturi citoplazma jo kamerose.

Vanduo keliauja augalu aukštyn per ksilemo vamzdelius, kol jis pasiekia mezofilas ląstelės, kurios yra akytosios ląstelės, išleidžiančios vandenį per vadinamas mažas poras stomata. Tuo pačiu metu, stomata taip pat leisti anglies dioksidui patekti į augalą fotosintezei. Augalų lapuose yra keletas stomatų, ypač apačioje.

Skirtingi aplinkos veiksniai gali greitai sukelti stomatų atidarymą ar uždarymą. Tai apima temperatūrą, anglies dioksido koncentratą lape, vandenį ir šviesą. Stomata naktį uždaro; jie taip pat uždaromi reaguojant į per didelį vidinio anglies dioksido kiekį ir siekiant išvengti per didelio vandens praradimo, atsižvelgiant į oro temperatūrą.

Šviesa skatina juos atsiverti. Tai signalizuoja augalo apsaugines ląsteles traukti vandenyje. Tada apsauginių ląstelių membranos išpumpuoja vandenilio jonus, o kalio jonai gali patekti į ląstelę. Osmosinis slėgis mažėja, kai kaupiasi kalis, todėl ląstelė pritraukia vandenį. Karštoje temperatūroje šios apsauginės kameros neturi tiek prieigos prie vandens, tiek gali užsidaryti.

Oras taip pat gali užpildyti ksilemo tracheidus. Šis procesas, pavadintas kavitacija, gali atsirasti nedideli oro burbuliukai, kurie gali trukdyti vandens tekėjimui. Kad būtų išvengta šios problemos, ksilemo ląstelių duobės leidžia judėti vandeniui ir neleidžia išbėgti dujų burbuliukams. Likusi ksilema gali tęsti vandens judėjimą kaip įprasta. Naktį, kai stomatos užsidaro, dujų burbulas gali vėl ištirpti vandenyje.

Vanduo iš lapų išeina kaip vandens garas ir išgaruoja. Šis procesas vadinamas transpiracija.

Skirtingai nuo ksilemo, floeminės ląstelės yra gyvos ląstelės. Jie taip pat sudaro indus, o jų pagrindinė funkcija yra pernešti maistines medžiagas visame augale. Šios maistinės medžiagos apima: amino rūgštys ir cukrus.

Pavyzdžiui, metų laikais cukrus gali būti perkeltas iš šaknų į lapus. Maisto medžiagų judėjimo visame augale procesas vadinamas perkėlimas.

Augalų šaknų galiukuose yra šaknų plaukų ląstelės. Tai stačiakampio formos ir ilgos uodegos. Patys šaknies plaukeliai gali prasiskverbti į dirvą ir absorbuoti vandenį difuzijos procese, vadinamame osmosu.

Dėl šaknų esančio osmoso vanduo patenka į šaknų plaukų ląsteles. Kai vanduo pateks į šaknų plaukų ląsteles, jis gali keliauti po visą augalą. Pirmiausia vanduo eina į šaknies žievė ir eina per endodermis. Ten patekęs jis gali patekti į ksilemo vamzdelius ir leisti transportuoti vandenį augaluose.

Vandens kelionei per šaknis yra keli keliai. Vienas metodas palaiko vandenį tarp ląstelių, kad vanduo nepatektų į juos. Kitu būdu vanduo kryžiuojasi ląstelių membranos. Tada jis gali išeiti iš membranos į kitas ląsteles. Dar vienas vandens judėjimo iš šaknų metodas apima vandenį, einantį per ląsteles per jungtis tarp ląstelių, vadinamų plazmodesmata.

Praėjęs šaknų žievę, vanduo juda per endodermį arba vaškinį korinį sluoksnį. Tai yra tam tikras vandens barjeras, kuris kaip filtras jį praleidžia per endodermines ląsteles. Tada vanduo gali patekti į ksilemą ir judėti link augalo lapų.

Kvėpuoja žmonės ir gyvūnai. Augalai turi savo kvėpavimo procesą, tačiau jis vadinamas transpiracija.

Kai vanduo keliauja per augalą ir pasiekia jo lapus, jis galiausiai gali išsiskirti iš lapų per įkvepiant. Užfiksavę skaidrų plastikinį maišelį aplink augalo lapus, galite pamatyti šio „kvėpavimo“ metodo įrodymus. Galų gale maišelyje pamatysite vandens lašelius, rodančius, kad lapai išsiplėtė.

Transpiracijos srautas apibūdina vandens, pernešto iš ksilemo srautu nuo šaknies iki lapo, procesą. Tai taip pat apima mineralų jonų judinimo aplink augalus būdą, užtikrinant augalų tvirtumą per vandens turgorą, užtikrinant lapuose yra pakankamai vandens fotosintezei ir leidžiant vandeniui išgaruoti, kad lapai būtų vėsūs šiltai temperatūros.

Kai augalų transpiracija derinama su garavimu iš žemės, tai vadinama išgarinimas. Transpiracijos srautas sukelia maždaug 10 procentų drėgmės išsiskyrimo į Žemės atmosferą.

Transpiracijos metu augalai gali prarasti didelį vandens kiekį. Nors tai nėra plika akimi matomas procesas, vandens netekimo poveikis yra išmatuojamas. Net kukurūzai per dieną gali išleisti net 4000 litrų vandens. Dideli kietmedžio medžiai gali išleisti net 40 000 galonų per dieną.

Transpiracijos normos gali skirtis priklausomai nuo atmosferos aplink augalą būklės. Oro sąlygos vaidina svarbų vaidmenį, tačiau transpiracijai įtakos turi ir dirvožemis bei topografija.

Vien temperatūra labai veikia transpiraciją. Šiltu oru ir esant stipriai saulei, stomatos suaktyvinamos atidarant ir išleidžiant vandens garus. Tačiau šaltu oru susidaro priešinga situacija, ir stomatos užsidarys.

Oro sausumas tiesiogiai veikia transpiracijos greičius. Jei oras yra drėgnas ir oras yra pilnas drėgmės, per mažai įkvepiant augalas išleidžia tiek vandens. Tačiau sausomis sąlygomis augalai lengvai perteikia. Net vėjo judėjimas gali padidinti transpiraciją.

Skirtingi augalai prisitaiko prie skirtingos augimo aplinkos, įskaitant jų transpiracijos greitį. Sausringame klimate, pavyzdžiui, dykumose, kai kurie augalai, pavyzdžiui, sukulentai ar kaktusai, geriau laikosi vandenyje.