Значение воды для растений

О роли воды в живом организме древними учеными были высказаны умозрительные гипотезы. Усилия многих исследователей были направлены к выяснению практических вопросов, связанных с возделыванием сельскохозяйственных растений. Вода, очевидно, имела большое значение и в возникновении жизни на нашей планете.

По мнению многих ученых, жизнь возникла в водной среде. Вода имела важное значение в эволюции неорганических веществ, а затем органических соединений, так как она обладает высокой теплоемкостью, небольшие колебания температурного режима в окружающей среде не вызывают изменения ее температуры. Вода защищала сложные органические образования от прямого воздействие ультрафиолетовых лучей (солнечной радиации). Благодаря защитному действию воды могли сохраниться и эволюционировать сложные органические соединения.

Некоторые авторы (Фирсов) считают, что она участвовала и в эволюции первичной атмосферы Земли, так как переход последней от восстановленной к окислительной форме связан с наличием воды. В атмосфере Земли благодаря фотохимическому окислению воды, появляются свободный кислород и водород:

Н2О + Н2О à2 Н2 + О2

Под действием ультрафиолетового излучения осуществлялся синтез формальдегида из углекислого газа и молекулы водорода, при этом освобождался свободный кислород:

СО2 + Н2 àСНОН + О

Указанные процессы способствовали увеличению количества кислорода в первичной атмосфере.

Пять тысяч лет до нашей эры люди знали о роли воды в жизни растений, об этом свидетельствует то, что они сооружали водохранилища и строили оросительные системы для полива возделываемых растений для обеспечения их водой. Фалес Милетский (640 – 546 г. г. до н. э.) считал, что вода является первичным веществом Вселенной, что она первооснова всего.

Для выяснения питательной роли воды первые опыты проводились Ван-Гельмонтом. Он посадил ветку ивы (2,3 кг) в сухую землю (вес земли 90,7 кг) и поливал ее дождевой водой в течение пяти лет. При ликвидации опытов через 5 лет вес растения был 76,8 кг. , потеря веса земли составляла 56,6 г. , а прирост ветки 74,5 кг. . На основании этих опытов автор пришел к выводу, что растение питается водой (так как потеря веса земли небольшая).

Опыты Ван-Гельмонта были проверены Вудвордом, который растения (мяту) в одном варианте поливал дождевой водой в течение 77 дней, в другом варианте – вытяжкой, полученной из почвы. В первом варианте прироста мяты в весе не наблюдалось (исходный вес ее был 1,8 г. , а после опыта 1,12 г.). В Варианте, где растение поливалось почвенной вытяжкой, прирост составил 12,29 г. На основании своих опытов Вудворд отверг заключение Ван-Гельмонта о том, что растение питается (только) водой.

В живом организме вода выполняет разнообразные функции. Во-первых, она, являясь средой и растворителем, способствует распаду солей неорганических веществ, во-вторых, внешний облик растения, особенности морфологического, анатомического строения его, а также строения цитоплазмы ее субклеточных компонентов тесно связаны с наличием воды, в-третьих, она имеет важное значение в процессах метаболизма.

Внешний облик растения в значительной степени зависит от состояния клеточной оболочки, последнее связано с количеством воды в ней. При оптимальном содержании воды клеточная оболочка немного растянута, это состояние ее определяется тургорным давлением, направленным от центра к периферии, его можно рассматривать как давление протопласта на клеточную оболочку. Последняя обладает упругими свойствами, под действием тургорного давления растягивается, вследствие чего возникает противодавление, направленное от клеточной оболочки к центру клетки. Его называют радиальным давлением (или тургорным натяжением), по величине оно равно тургорному. Тургорное давление влияет на форму листа, на внешний облик растения. При недостатке воды в клетке оно исчезает, листья увядают, изменяется угол наклона листа на оси стебля, нарушается явление отрицательного геотропизма. Тургорное состояние клеток определяется количеством воды в растении и величиной тургорного давления.

Величина осмотического давления клеточного сока и сосущей силы клеток тесно связана с наличием и количеством воды в клетках (Сулейманов, 1974). Осмос – это диффузия через полупроницаемую мембрану, то есть такую мембрану, которая хорошо проницаема для воды и непроницаема или плохо проницаема для растворенных в воде веществ (Либберт, 1976). Низкомолекулярные, высокополимерные вещества и неорганические соли способны к проявлению осмотической активности в клетках лишь присутствии воды. Молекулы неорганических веществ распадаются на ионы при участии воды, последняя, вызывая диспергирование солей, способствует увеличению числа активно действующих частиц, принимающих участие в осмотическом давлении и метаболических процессах. При пониженном количестве воды (например, во время засухи) осмотическое давление клеточного сока повышается, сосущая сила клеток возрастает, что обусловливает поступление воды в растение. Этот пример свидетельствует о том, что процесс водообмена (поступление) связан и с количеством воды в организме растения.