Транспорт веществ в растении

Название|Дуб черешчатый (Quercus robur) Класс|Покрытосеменные, двудольные Среда|Широколиственные леса умеренного пояса Факты|В жаркий день крона взрослого дуба испаряет до 100 литров воды — именно это «тянет» воду от корней вверх на 25 метров

Определение. Проводящие ткани

В стебле растения проходят проводящие пучки — «трубопроводы» двух типов:

• Ксилема (древесина) — мёртвые вытянутые клетки с прочными одревесневшими стенками, образующие непрерывные сосуды от корня до листа. По ксилеме движется восходящий поток: вода с растворёнными минеральными солями — снизу вверх.
• Флоэма (луб) — живые клетки (ситовидные трубки) с отверстиями в поперечных стенках. По флоэме движется нисходящий поток: органические вещества (глюкоза, сахароза) от листьев ко всем органам — сверху вниз (и во всех направлениях к зонам роста и запаса).

Термин|Проводящий пучок Состав|Ксилема (сосуды) + флоэма (ситовидные трубки) + механические волокна Форма|В стебле двудольных — кольцо пучков; у однодольных — рассеяны по всему поперечнику Роль|Совмещённый «водопровод» и «сахаропровод»

Препарат|Поперечный срез стебля подсолнечника (окраска флороглюцином) Что видно|Кольцо крупных проводящих пучков; ксилема окрашена в красный (лигнин), флоэма — светлее; снаружи — кора, изнутри — сердцевина Увеличение|×100 Вывод|Ксилема обращена к центру стебля, флоэма — к периферии; между ними часто есть камбий

Восходящий транспорт воды

Вода поднимается по ксилеме от корней к листьям под действием трёх сил одновременно.

Корневое давление — корень активно «нагнетает» воду в сосуды. Если срезать стебель у корня, из пенька выступает сок — это и есть корневое давление. Оно создаёт «подталкивание» снизу.

Транспирация — испарение воды через устьица листьев. Клетки листа теряют воду → концентрация солей в них повышается → вода «подтягивается» из соседних клеток → затем из сосудов ксилемы → из нижележащих сосудов. Это «всасывание» сверху.

Сцепление молекул воды — молекулы H₂O притягиваются друг к другу водородными связями (когезия) и к стенкам сосудов (адгезия). Непрерывная нить воды в сосуде растягивается как пружина — и тянет за собой нижележащие молекулы.

Процесс|Испарение воды (транспирация) Место|Устьица листьев (80–90% суммарного испарения) Движущая сила|Разница концентрации водяного пара внутри листа (высокая) и в атмосфере (ниже) Регуляция|Замыкающие клетки устьиц набухают при свете → устьице открывается; теряют тургор в жару → закрывается Следствие|Создаёт «тягу», поднимающую воду на высоту деревьев; охлаждает листовую поверхность

Нисходящий транспорт органических веществ

Глюкоза, образованная при фотосинтезе в листьях, превращается в сахарозу и транспортируется по флоэме ко всем клеткам: к корням, плодам, точкам роста. Сахароза — форма, удобная для дальнего транспорта (не вступает в реакции, не ферментируется в пути).

В клетках-получателях сахароза расщепляется и используется для дыхания (энергия) или превращается в крахмал (запас), целлюлозу (стенка), белки (с добавлением азота) и жиры.

Процесс|Флоэмный транспорт (нагрузка-разгрузка) Место|Ситовидные трубки флоэмы Как работает|Клетки листа «закачивают» сахарозу в ситовидную трубку → концентрация растёт → вода входит из ксилемы → давление гонит раствор к органам с низкой концентрацией сахара Итог|Сахар движется туда, где больше всего нужен — к растущим органам и запасающим тканям

Пример 1. Опыт с кольцеванием коры

Если срезать кольцо коры (флоэмы) на стебле дерева, ниже кольца органика поступать перестанет. Выше кольца будет накапливаться сахар — появится утолщение. Корни без поступления сахара через несколько недель отомрут, и дерево погибнет. Этот опыт доказывает, что флоэма — путь органики сверху вниз.

Пример 2. Кленовый сироп

Ранней весной в клёне накопленный крахмал превращается в сахарозу и идёт из корней и стеблей вверх по ксилеме к почкам. Если просверлить ствол, вытечет сладкий сок. Именно из него варят кленовый сироп — это восходящий поток ксилемы, временно обогащённый органикой.

Тип ткани|Проводящая Подтип|Ксилема (древесина) Элементы|Сосуды (трахеи), трахеиды Состояние клеток|Мёртвые Что транспортирует|Вода + минеральные соли (восходящий поток)

Тип ткани|Проводящая Подтип|Флоэма (луб) Элементы|Ситовидные трубки + клетки-спутники Состояние клеток|Живые Что транспортирует|Органические вещества (нисходящий поток)

Транспирация и водный баланс растений

Дерево высотой 20–30 метров «тратит» воду в колоссальных масштабах: взрослый дуб испаряет до 100 л в сутки, а тропическое дерево — до 200 л. Откуда берётся такая вода? Корни охватывают огромный объём почвы, а корневые волоски создают площадь всасывания в десятки раз больше площади кроны.

Почему растение «разрешает» себе такие потери? Транспирация — не просто неизбежная утечка. Она выполняет три задачи: создаёт тягу для восходящего тока ксилемы, охлаждает листья (испарение поглощает тепло), а транспортный поток доставляет минеральные соли из почвы в листья.

В засуху устьица закрываются: замыкающие клетки теряют тургор и смыкаются. Фотосинтез замедляется — CO₂ не поступает. Это вынужденный компромисс: растение предпочитает «притормозить» рост, но сохранить воду для выживания.

Явление|Вилт — засыхание растения при повреждении проводящих тканей вредителями Причина|Насекомые-вредители (тля, щитовки) закупоривают флоэму или ксилему; транспорт воды или органики нарушается Результат|Листья вянут (нет воды) или корни голодают (нет сахара из листьев) Связь|Защита от вредителей у многих растений обеспечивается смолами и латексом — веществами, выделяемыми при повреждении сосудов

Важно! Типичные ошибки

⚠️ Ошибка: «Ксилема и флоэма — одно и то же». Это разные ткани с разными клетками и разными грузами: ксилема везёт воду вверх, флоэма — органику во все стороны.

⚠️ Ошибка: «Корни получают воду, но не органику». Корни живут за счёт сахара из листьев, транспортируемого по флоэме. Если флоэму повредить — корни отомрут от голода.