Водный баланс в листьях PDF Печать E-mail

В качестве примера гомеостаза у растений рассмотрим поддержание водного баланса в листьях высших растений. Часть воды в листьях используется в ходе фотосинтеза. Однако основная потеря воды в листе происходит при транспирации, т. е, при испарении воды через листья в окружающее воздушное пространство. Для нормального течения процесса фотосинтеза содержание воды в листе должно быть постоянным; в то же время количество воды в почве очень изменчиво, и, кроме того, скорость транспирации подвержена колебаниям в зависимости от таких факторов, как температура и влажность воздуха.

Лист покрыт водонепроницаемой оболочкой — кутикулой, которая предотвращает испарение с поверхности; вместе с тем на листе имеется множество мелких пор — устьиц, через которые проникает воздух, а следовательно, и углекислый газ, необходимый для фотосинтеза. Но в то же время через устьица происходит испарение воды из листьев. Уменьшение потери воды при этом достигается благодаря действию замыкающих клеток. Эти клетки закрывают устьица по ночам, в темноте, когда не может идти фотосинтез и нет необходимости в притоке углекислого газа, а днем замыкающие клетки открывают или закрывают устьица в зависимости от потребности в углекислом газе.

Как же происходит такая гомеостатическая регуляция у растения, не обладающего нервной системой? Объяснение следует искать в особенностях различных физических и химических реакций. Часть замыкающей клетки, обращенная к устьицу, довольно толстая, но гибкая. При повышении тургорного давления более тонкие стенки замыкающих клеток растягиваются, а утолщенные — изгибаются и таким образом открывают устьице. В замыкающих клетках есть хлоропласты, которые, естественно, используют на свету углекислый газ. Когда концентрация углекислого газа в клетке начинает падать, часть нерастворимого крахмала тотчас же превращается в растворимый сахар. Это превращение происходит под действием ферментов, которые неактивны в кислой среде. При избытке углекислого газа в клетке часть его соединяется с водой с образованием угольной кислоты.

В результате имеет место подкисление среды, и таким образом подавляется активность ферментов, расщепляющих крахмал. Но как только концентрация углекислого газа в клетке уменьшается, угольная кислота распадается на углекислый газ и воду и клеточное содержимое слегка подщелачивается. В этих условиях активируются ферменты, расщепляющие крахмал, и повышается концентрация сахара в клетке. По мере увеличения концентрации сахара увеличивается поступление воды в клетку под действием осмоса. Вода переходит из окружающих клеток эпидермиса, в которых нет хлоропластов и потому не происходит подобных реакций. Избыток воды в замыкающих клетках повышает в них тургорное давление — и устьица открываются. Затем, по мере того как в замыкающих клетках растет концентрация углекислого газа и растворенной угольной кислоты, образование сахара прекращается; тургорное давление в результате падает, устьица закрываются. Ночью, когда не происходит потребления углекислого газа, тургорное давление остается довольно низким и устьица оказываются закрытыми.

Интересные статьи по биологии:

1) Улавливание световой энергии

2) Цикл Кребса и акцепторы водорода