Процессы переноса PDF Печать E-mail

Неизбежным этапом в эволюции сложных растительных и животных организмов явилось разрешение проблемы доставки необходимых веществ. Живые организмы, не имеющие развитых систем переноса, как правило, обитают в воде и не достигают больших размеров. Эволюция крупных и высокоорганизованных животных всегда определялась степенью совершенства их транспортных систем.

Процессы переноса веществ у растений

Растения не имеют никакого «насосного» механизма для передвижения веществ, что резко отличает их от животных с развитой сердечнососудистой системой; тем не менее проблема переноса веществ стоит у растений так же остро, как и у животных. Некоторые деревья достигают 120 м в высоту, и общий диаметр сосудов ксилемы (ткани, проводящей воду) у них больше, чем диаметр магистральной трубы городского водопровода. Плющ может подняться по стене дома до уровня третьего этажа, и вся вода, необходимая для поддержания его роста, поднимается по сосудам ксилемы из почвы. Рассмотрим теперь, каким образом у растений осуществляются процессы переноса веществ.

Прежде всего в насасывании воды в сосуды ксилемы определенную роль играет корневое давление. Вода, подчиняясь закону осмоса, входит в корневые волоски и передается далее из клетки в клетку. В конечном итоге вода переходит в ксилему и по мере поступления новых порций продавливается вверх по сосудам. Однако сила осмотического давления недостаточна для поднятия воды на большую высоту. Для осуществления такого подъема к давлению снизу должно присоединяться насасывание сверху. По мере того как вода в листьях испаряется или расходуется на фотосинтез, ей на смену поступают новые порции, как будто наверху работает какой-то насос.

В основе этого механизма лежит действие сил межмолекулярного сцепления. Сосуды ксилемы заполнены водой, и сила сцепления между молекулами воды не дает водяному столбу распасться при насасывании сверху. Поэтому вода постоянно поднимается. Кроме того, существенную роль играют так называемые капиллярные силы. Вода обычно смачивает твердые тела. Если прикоснуться концом стеклянного капилляра, имеющего диаметр человеческого волоса, к поверхности воды, то вода немедленно поднимется по капилляру на несколько десятков сантиметров. Сила, заставляющая воду подниматься, определяется притяжением стеклянных стенок трубочки. Если увеличить диаметр капилляра, то вода поднимется на меньшую высоту. Это объясняется, во-первых, увеличившимся весом столба воды и, во-вторых, тем, что в контакт с водой вступает относительно меньшая поверхность стенки капилляра. Поскольку у растений диаметр сосудов ксилемы очень мал, большое значение приобретают капиллярные силы. Значительно труднее объяснить механизм переноса питательных веществ по другой проводящей ткани — флоэме.

Флоэма состоит из живых клеток и этим отличается от ксилемы, являющейся скоплением мертвых, пустых внутри клеток. Клетки флоэмы доставляют питательные вещества в зависимости от потребности растения то вверх, то вниз. Осуществляется это путем активного переноса, требующего затрат энергии. У таких растений, как мхи и печеночники, сосуды отсутствуют, и именно поэтому эти растения не достигают больших размеров. Здесь различные вещества переходят из клетки в клетку под действием осмоса, диффузии и путем активного переноса. Возможности такого способа переноса весьма ограничены, и это лимитирует величину растений.

Интересные статьи из мира растений:

1) Движение растений

2) Эволюция и роль водорослей