Водны рэжым раслін. Уздым вады ў ствалах высокіх дрэў

Вы знаходзіцеся: Водны рэжым раслін

Доўгі час механізм уздыму вады да верхавін высокіх дрэў заставаўся загадкай для фитофизиологов, аднак зараз мы ўяўляем яго сабе досыць добра. Праблема гэта здавалася гэтак цяжкай, паколькі было вядома, што пад дзеяннем атмасфернага ціску слуп вады можа падняцца не вышэй чым на 10 м, а самыя высокія з дрэў дасягаюць у вышыню больш 100 м. Даводзілася, такім чынам, дапусціць, што тут дзейнічае яшчэ нейкая сіла, якая перавышае сілу атмасфернага ціску прыблізна ў 10 раз. Зараз мы ведаем, што гэта не што іншае, як смактальная сіла атмасферы, спараджальная вельмі нізкай велічынёй яе воднага патэнцыялу.

Нагадаем, што водны патэнцыял атмасфернага паветра пры адноснай вільготнасці <100% складае адмоўную велічыню парадку некалькіх сотняў бар. Менавіта нізкі водны патэнцыял атмасферы абумоўлівае страту вады на транспірацыю праз лісце і бесперапыннае перасоўванне малекул вады ў ствале дрэва ад клеткі да клеткі - па градыенце патэнцыялу. Страта (выпарэнне) малекул вады ў верхняй частцы воднага слупа, які запаўняе ксілему, прымушае ваду цеча па трубках ксілемы ўгару для папаўнення гэтай страты. Гэта выкліканае транспірацыяй перасоўванне вады, так званы транспирационный ток, у сваю чаргу абумоўлівае паступленне вады ў расліну з глебы, таксама па градыенце воднага патэнцыялу. З прычыны транопирации водны патэнцыял у верхняй частцы расліны ніжэй, чым у яго падставы; акрамя таго, нярэдка хуткасць выпарэння вады больш хуткасці яе паступлення, таму што і клеткавыя сценкі, і эндадэрма кораня аказваюць супраціў руху вады. З прычыны гэтага ў водных слупах, якія запаўняюць ксілему высокіх дрэў, існуе адмоўны ціск, т. е. нацяжэнне. Выявіць гэта лёгка. Калі невялікі кубачак з фармовачнай гліны напоўніць чарніламі і прыціснуць знадворку да ствала дрэва, а затым зрабіць на ствале надрэз такім чынам, каб пераразаць у гэтым месцы пасудзіны ксілемы, то чарнілы хутка ўцягнуцца ў ствол і паднімуцца па ім угару на некалькі метраў. Адмоўны ціск паказвае і манометр, уведзены ў ствол дрэва. Можна таксама, вымяраючы дыяметр ствала, прасачыць за сутачнымі яго ваганнямі і пераканацца ў тым, што мінімумы супадаюць з перыядамі ўзмоцненай транспірацыі.

У свой час выказвалася меркаванне, што калі б у такіх умовах у водных слупах узнікала нацяжэнне, то ў іх назіралася б кавітацыя - адукацыя паражнін, запоўненых толькі вадзянымі парамі і таму блакавальных перасоўванне вады знізу ўгару. Пераканаўча паказана, аднак што ў чыстай шкляной трубцы, запоўненай вадой, не ўтрымоўвалай ніякіх раствораных газаў, кавітацыі не адбываецца нават пры нацяжэнні ў некалькі сотняў бар; перашкаджае кавітацыі когезия - счапленне малекул вады пад дзеяннем сіл прыцягнення. У пасудзінах ксілемы малекулы вады злучаны не толькі адзін з адным, за кошт сіл когезии (счапленні), але таксама і са сценкамі пасудзін (вельмі гідрафільнымі) -за кошт адгезіі (прыліпанні); гэтыя сілы таксама перашкаджаюць кавітацыі ў пасудзінах ксілемы пры звычайна назіральным нацяжэнні.

Прадэманстраваць гэты механізм, т. е. якое прысмоктвае дзеянне транспірацыі ў спалучэнні з сіламі счаплення воднага слупа пры нацяжэнні вады, можна з дапамогай наступнага досведу. У верхняй частцы шкляной трубкі, запоўненай вадой, шчыльна замацоўваюць зрэзаную облиственную галінку, а ніжні канец трубкі апускаюць у ртуць. Калі шкло чыстае і вада ў трубцы не ўтрымоўвае раствораных газаў, то ртуць з прычыны транспірацыі лісця можа падняцца ў трубцы на вышыню больш 760 мм, т. е. вышэй таго ўзроўня, да якога яна паднімаецца ў барометры пры атмасферным ціску ў 1 атм. Сістэма гэта чыста фізічная; яна зусім не залежыць ад жыццёвых уласцівасцяў раслінных клетак. Сапраўды, транспірацыя адбываецца, нават калі клеткі сцябла забіты парай, абы толькі не былі забіты лісце. У гэтым прыборы можна нават замяніць галінку якой-небудзь якая выпарае паверхняй, напрыклад кавалкам гіпсу. Гэты пераканаўчы досвед умацоўвае нашу ўпэўненасць у тым, што менавіта спалучэнне транспірацыі, когезии і нацяжэнні абумоўлівае ўздым вады ў ствалах высокіх дрэў (мал. 6.16).