Водным балансом называют соотношение между поступлением и потерей воды растением, которые регулируют его жизнедеятельность. Если испарение воды превышает ее поглощение, растение испытывает водный дефицит, что приводит к потере тургора и увяданию. В противоположной ситуации, когда испарение ограничено, а поступление воды остается на высоком уровне, клетки могут разорваться из-за избыточного давления.
Водный обмен растения включает три ключевых этапа:
- Поглощение воды.
- Транспортировка воды по растению.
- Испарение воды через листья.
Этот процесс важен для поддержания нормального функционирования растения и его роста. О каждом из этапов пойдет речь в нашей статье.
Поглощение воды
Водопоглощение в субстратах регулируется водоудерживающими силами, которые определяют доступность воды для растений. Важнейшая для них – капиллярная форма воды, которая заполняет мелкие поры. Каменная вата, благодаря высокой капиллярности, обеспечивает доступность 95% воды для растений, тогда как в органических субстратах этот показатель значительно ниже. Поглощение воды может происходить двумя путями:
- Пассивным – через осмос, по градиенту концентрации.
- Активным – через корневое давление, поддерживаемое дыханием и синтезом веществ в клетках.
При высоком корневом давлении, когда транспирация затруднена, наблюдается гуттация – выделение капель воды на листьях. Этот процесс может привести к развитию грибковых заболеваний.
Транспортировка воды
Транспирация (испарение) играет ключевую роль в водном транспорте растений. Около 90% поглощенной воды используется на испарение, и только 10% – на физиологические процессы, включая фотосинтез. Вода с растворенными солями перемещается по ксилеме по градиенту водного потенциала – от корней к атмосфере.
Когезия (сцепление молекул воды) и адгезия (прилипание к стенкам сосудов) удерживают воду в сосудах, создавая водный столб. Транспирация вызывает отрицательное давление в листьях, что притягивает воду из соседних клеток и обеспечивает ее передвижение по растению.
Испарение воды
Транспирация – испарение воды растением – проходит в два этапа. Сначала вода испаряется с клеток мезофилла в межклеточное пространство, которое насыщено водяными парами на 99%. Затем водяной пар выходит через устьица из листа, перемещаясь к более сухому воздуху. Чем суше воздух, тем быстрее испаряется влага. Транспирация помогает растениям:
- поглощать питательные вещества;
- охлаждаться (снижая температуру на 2-6°С);
- защищаться от перегрева.
Растение регулирует потерю воды через устьица, изменяя их ширину. В неблагоприятных условиях устьица могут закрыться, что замедляет испарение, повышая риск перегрева и солнечных ожогов. Закрытые устьица также препятствуют фотосинтезу. Испарение происходит при наличии энергии, поступающей от солнца, ламп или теплового излучения. Эти процессы зависят от тургорного давления в замыкающих клетках устьиц, которое контролируется концентрацией калия. Чем ниже его уровень, тем сильнее закрываются устьица.
