Kā ūdens pārvietojas pa augiem

Augu nozīmi ikdienas dzīvē nevar nenovērtēt. Tie nodrošina skābekli, pārtiku, pajumti, ēnu un neskaitāmas citas funkcijas.

Tie arī veicina ūdens kustību caur vidi. Augi paši lepojas ar savu unikālo veidu, kā uzņemt ūdeni un atbrīvot to atmosfērā.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Augiem bioloģiskiem procesiem nepieciešams ūdens. Ūdens kustība caur augiem ietver ceļu no saknēm līdz kātiem līdz lapām, izmantojot specializētas šūnas.

Ūdens ir būtisks augu dzīvībai visvienkāršākajā vielmaiņas līmenī. Lai augs piekļūtu ūdenim bioloģisko procesu veikšanai, tam ir nepieciešama sistēma ūdens pārvietošanai no zemes uz dažādām augu daļām.

Galvenā ūdens kustība augos ir cauri osmoze no saknēm līdz kātiem līdz lapām. Kā ūdens transportēšana augos notiek? Ūdens kustība augos notiek tāpēc, ka augiem ir īpaša sistēma, lai ūdeni ievilktu, novadītu caur augu ķermeni un galu galā atbrīvotu to apkārtējā vidē.

Cilvēkiem šķidrumi ķermenī cirkulē caur vēnu, artēriju un kapilāru asinsrites sistēmu. Ir arī specializēts audu tīkls, kas veicina barības vielu un ūdens pārvietošanos augos. Tos sauc

Augu saknes nonāk augsnē un meklē ūdeni un minerālvielas, lai augs varētu augt. Kad saknes atrod ūdeni, ūdens iet cauri augam līdz pat tā lapām. Augu struktūru, ko izmanto šai ūdens kustībai augos no saknēm līdz lapām, sauc par ksilēmu.

Ksilems ir sava veida augu audi, kas izgatavoti no atmirušām šūnām, kas ir izstieptas. Šīs šūnas, kas nosauktas traheīdi, piemīt izturīgs sastāvs, kas izgatavots no celuloze un elastīgā viela lignīns. Šūnas ir sakrautas un veido traukus, ļaujot ūdenim pārvietoties ar nelielu pretestību. Xylem ir ūdensizturīgs un tam nav citoplazma tā šūnās.

Caur ksilēma caurulēm augs pārvietojas uz augšu, līdz tas sasniedz mezofils šūnas, kas ir porainas šūnas, kas atbrīvo ūdeni caur mazām porām, ko sauc stomata. Vienlaicīgi stomata arī ļauj oglekļa dioksīdam iekļūt augā fotosintēzei. Augu lapās, īpaši apakšpusē, ir vairāki stomāti.

Dažādi vides faktori var ātri izraisīt stomu atvēršanos vai aizvēršanos. Tie ietver temperatūru, oglekļa dioksīda koncentrātu lapās, ūdeni un gaismu. Stomāti naktī aizveras; tie arī aizveras, reaģējot uz pārāk lielu iekšējā oglekļa dioksīda daudzumu un novēršot pārāk daudz ūdens zudumu atkarībā no gaisa temperatūras.

Gaisma liek viņiem atvērties. Tas dod signālu augu aizsargšūnām vilkt ūdenī. Pēc tam aizsargšūnu membrānas izsūknē ūdeņraža jonus, un šūnā var iekļūt kālija joni. Osmotiskais spiediens samazinās, kad uzkrājas kālijs, kā rezultātā ūdens piesaista šūnu. Karstā temperatūrā šīm aizsargšūnām nav tik daudz piekļuves ūdenim, un tās var aizvērt.

Gaiss var piepildīt arī ksilēmas traheīdus. Šis process, nosaukts kavitācija, var izraisīt sīkus gaisa burbuļus, kas varētu kavēt ūdens plūsmu. Lai izvairītos no šīs problēmas, ksilēma šūnu bedrītes ļauj ūdenim pārvietoties, vienlaikus novēršot gāzes burbuļu izkļūšanu. Pārējā ksilēma var turpināt kustīgu ūdeni kā parasti. Naktī, kad stomāti tuvojas, gāzes burbulis var atkal izšķīst ūdenī.

Ūdens kā ūdens tvaiks iziet no lapām un iztvaiko. Šo procesu sauc transpirācija.

Atšķirībā no ksilēma flīma šūnas ir dzīvas šūnas. Tie veido arī traukus, un to galvenā funkcija ir barības vielu pārvietošana visā augā. Šīs uzturvielas ietver aminoskābes un cukuri.

Sezonu laikā, piemēram, cukuri var tikt pārvietoti no saknēm uz lapām. Tiek saukts barības vielu pārvietošanas process visā augā translokācija.

Augu sakņu galos ir sakņu matu šūnas. Tās ir taisnstūra formas un garas astes. Paši sakņu mati var izplatīties augsnē un absorbēt ūdeni difūzijas procesā, ko sauc par osmozi.

Sakneņu osmoze noved pie tā, ka ūdens pārvietojas sakņu matu šūnās. Kad ūdens pārvietojas sakņu matu šūnās, tas var pārvietoties pa visu augu. Ūdens vispirms nonāk pie sakņu garoza un iet caur endodermis. Nokļuvis tur, tas var piekļūt ksilēma caurulēm un ļaut ūdenim transportēt augos.

Ūdens ceļojumam pāri saknēm ir vairāki ceļi. Viena no metodēm notur ūdeni starp šūnām, lai ūdens tajās neiekļūtu. Citā metodē ūdens patiešām šķērso šūnu membrānas. Pēc tam tas var pārvietoties no membrānas uz citām šūnām. Vēl viena ūdens kustības metode no saknēm ietver ūdeni, kas iet caur šūnām caur savienojumiem starp šūnām, ko sauc plazmodesmata.

Pēc sakņu garozas iziešanas ūdens pārvietojas caur endodermu jeb vaskaina šūnu slāni. Tas ir sava veida barjera ūdenim un izstumj to caur endodermālajām šūnām kā filtru. Tad ūdens var piekļūt ksilēmam un virzīties uz auga lapu pusi.

Cilvēki un dzīvnieki elpo. Augiem piemīt savs elpošanas process, bet to sauc transpirācija.

Kad ūdens ceļo pa augu un nonāk līdz tā lapām, tas galu galā var izdalīties no lapām, izmantojot svīšanu. Jūs varat redzēt pierādījumus par šo "elpošanas" metodi, nostiprinot skaidru plastmasas maisiņu ap auga lapām. Galu galā maisiņā jūs redzēsiet ūdens pilienus, kas demonstrē transpirāciju no lapām.

Transpirācijas plūsma apraksta ūdens procesu, kas tiek transportēts no ksilēmas plūsmā no saknēm līdz lapām. Tas ietver arī metodi, kā pārvietot minerālu jonus apkārt, saglabājot augus izturīgus, izmantojot ūdens turgoru, pārliecinoties lapām ir pietiekami daudz ūdens fotosintēzei un ļaujot ūdenim iztvaikot, lai lapas būtu siltas temperatūras.

Ja augu transpirācija tiek apvienota ar iztvaikošanu no zemes, to sauc iztvaicēšana. Transpirācijas plūsmas rezultātā aptuveni 10 procenti mitruma nonāk Zemes atmosfērā.

Transpirācijas laikā augi var zaudēt ievērojamu daudzumu ūdens. Lai arī tas nav process, ko var redzēt ar neapbruņotu aci, ūdens zuduma ietekme ir izmērāma. Pat kukurūza dienā var atbrīvot pat 4000 galonu ūdens. Lieli cietkoksnes koki katru dienu var atbrīvot pat 40 000 galonu.

Transpirācijas likmes mainīties atkarībā no atmosfēras stāvokļa ap augu. Laika apstākļiem ir būtiska loma, bet transpirāciju ietekmē arī augsne un reljefs.

Temperatūra vien ļoti ietekmē transpirāciju. Siltā laikā un spēcīgā saulē stomāti tiek atvērti un atbrīvo ūdens tvaikus. Tomēr aukstā laikā notiek pretēja situācija, un stomāti tiks aizvērti.

Gaisa sausums tieši ietekmē transpirācijas ātrumus. Ja laika apstākļi ir mitri un gaiss ir pilns ar mitrumu, augs, visticamāk, izelpojot izdalīs tik daudz ūdens. Tomēr sausos apstākļos augi viegli izpaužas. Pat vēja kustība var palielināt transpirāciju.

Dažādi augi pielāgojas atšķirīgai augšanas videi, ieskaitot transpirācijas ātrumu. Sausā klimatā, piemēram, tuksnešos, daži augi, piemēram, sukulenti vai kaktusi, labāk var noturēties pie ūdens.