Części nadziemne roślin lądowych oddają wodę do atmosfery, gdzie potencjał wodypotencjał wodypotencjał wody jest na ogół dużo niższy niż w komórkach rośliny. Straty wody muszą zostać uzupełnione, najczęściej w wyniku jej pobierania z gleby przez system korzeniowy. Parowanie wody z roślin (transpiracjatranspiracjatranspiracja), pobieranie wody z gleby i przewodzenie wody z korzeni do tkanek transpirujących w organach nadziemnych (tzw. strumień transpiracji) decydują o bilansie wodnym rośliny.

bg‑azure

W jaki sposób rośliny pobierają wodę ze środowiska?

Można wyróżnić dwa sposoby pobierania wody ze środowiska:

  • pobieranie wody przez cały organizm (np. w przypadku mchów, a czasem roślin naczyniowych, gdy wodę pobiera cały pęd);

  • pobieranie wody przez wyspecjalizowane organy (np. korzenie roślin wyższych, pokryte włośnikamiwłośnikiwłośnikami).

Mchy

Mchy pozyskują wodę z wilgotnego otoczenia. W warunkach wysokiej wilgotności powietrza mogą zawierać od 3 do 15 razy więcej wody niż wówczas, gdy powietrze jest suche. Woda zostaje pobrana szybko, ponieważ listki niektórych mchów, np. mchu płonnika nie zawierają skórki górnej, a komórki miękiszu tworzą szeregi komórek, między które wnika woda – roślina nasiąka wodą w ciągu kilku minut i po półgodzinie osiąga maksymalne uwodnienie.

Pędy roślin naczyniowych

Pędy roślin naczyniowych pokryte są kutykuląkutykulakutykulą, która ogranicza parowanie i zarazem utrudnia pobieranie wody z wilgotnego otoczenia. Dlatego też pędy pobierają wodę tylko przez wyspecjalizowane komórki, hydatodyhydatodyhydatody (przepuszczalne dla wody miejsca w epidermie, poprzez które zachodzi również wydalanie wody z tkanki), a także przez pozbawione kutyny podstawy specjalnych włosków na epidermie lub łuski zdolne do pęcznienia (np. u bromeliowatych – Bromeliaceae).

R1SxbQ2m8cvIE
Oplątwa brodaczkowa (Tillandsia usneoides L.) pod powiększeniem ×20, ukazującym łuski zdolne do pęcznienia.
Źródło: Mark Smith1989, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.
bg‑azure

Pobieranie wody przez korzenie

R1SJqjhGDARnp1
Systemy korzeniowe osiągają dużo większe rozmiary niż części nadziemne roślin. Penetrują glebę do znacznej głębokości, przy czym głębokość ta, a także struktura systemów korzeniowych są bardzo różne i w dużej mierze zależą od gatunku rośliny. Adsorpcja wody przez korzeń zachodzi głównie w strefie położonej blisko wierzchołka, gdzie komórki skórki mają cienkie ściany i liczne włośniki. Pobieranie jest możliwe tylko wtedy, gdy potencjał wody w komórkach korzeni jest niższy od potencjału wody w glebie. Ilość wody zaabsorbowanej przez korzeń zależy od wielkości powierzchni absorbującej i różnicy potencjałów między korzeniem a glebą oraz od oporów, jakie napotyka woda na drodze swojego przepływu. Włośniki, wnikając między cząstki gleby, zapewniają bezpośredni kontakt korzenia z wodą zaabsorbowaną na powierzchni tych cząstek lub z roztworem wody w kapilarach gleby. Stanowią one dużą część korzeni, znacząco zwiększając ich powierzchnię chłonną. Na przykład u żyta powierzchnia włośników stanowi ponad 60% całej powierzchni systemu korzeniowego tej rośliny, u innych gatunków zaś może być kilka razy większa niż powierzchnia pozostałej części korzeni. Dzięki obecności włośników powierzchnia systemu korzeniowego jest też wielokrotnie większa od powierzchni części nadziemnej.
R1X1Le9vxQ0xq
Schemat pobierania i transportu wody przez roślinę.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑gray1

Rola transpiracji w pobieraniu wody przez korzenie

RGaFTPwmwg0UM1
Transpiracja, czyli utrata wody Komórki liścia stale tracą wodę w wyniku jej parowania z powierzchni liścia i z powierzchni przestworów międzykomórkowych. Powstawanie słupa wody Ubytek wody w ksylemie (drewnie) powoduje powstanie podciśnienia hydrostatycznego w naczyniach, w wyniku czego słup wody zostaje podciągnięty (zassany) do góry. Uzupełnianie strat Straty wody uzupełniane są przez komórki korzenia, które oddają wodę pobraną z gleby do ksylemu, dzięki czemu rozprowadzana jest po całej roślinie. Z gleby aż do tkanek liścia przemieszcza się więc nieprzerwana kolumna wody. Energia Energia do tego procesu pochodzi z energii cieplnej Słońca. Zapewnia ona ciepło parowania (ilość energii potrzebną do odparowania wody), dzięki czemu powoduje ciągłą transpirację.

Więcej na temat parowania wody z powierzchni roślin przeczytasz w e‑materiale pt. „Transpiracja i czynniki na nią wpływające”.

W sytuacji, gdy transpiracja jest ograniczona lub w ogóle nie występuje, pobieranie wody i soli mineralnych odbywa się dzięki parciu korzeniowemuparcie korzenioweparciu korzeniowemu. Więcej o tym procesie przeczytasz w e‑materiale pt. „Parcie korzeniowe i gutacjaP12decFvYParcie korzeniowe i gutacja”.

bg‑azure

Pobieranie soli mineralnych

Korzeń czy części nadziemne?

Głównym absorbentem mineralnych składników pokarmowych z gleby jest korzeń. Jednak pewne ilości pierwiastków (np. jony NHIndeks dolny 4Indeks górny +, KIndeks górny +, NaIndeks górny +) dostają się do roślin również przez części nadziemne.

W jakiej formie pobierane są sole mineralne?

Składniki mineralne pobierane są przede wszystkim w formie jonów rozproszonych w roztworze glebowymroztwór glebowyroztworze glebowym lub zaadsorbowanych na koloidach glebowych.

O odżywianiu mineralnym roślin przeczytasz również w e‑materiale pt. „Pobieranie i przyswajanie różnych form azotu i siarki przez rośliny”.

Rola mikoryzy

Bezpośrednie pozyskiwanie mineralnych składników pokarmowych (fosforu, azotu, cynku, miedzi) może ułatwiać asocjacja systemu korzeniowego roślin z grzybami mikoryzowymimikoryzagrzybami mikoryzowymi. Na przykład rośliny hodowane na podłożu ze szczepionką mikoryzowąszczepionka mikoryzowaszczepionką mikoryzową pobierają prawie trzykrotnie więcej cynku i manganu niż rośliny hodowane na podłożu bez tej szczepionki.

Pobieranie wody a pobieranie soli mineralnych

Pobieranie wody i substancji mineralnych odbywa się równolegle, przy czym procesy te w dużej mierze przebiegają niezależnie. Woda przenika do włośników na drodze osmozy i jest transportowana w poprzek korzenia do tkanek przewodzących. Sole mineralne dyfundują z wodą przez ścianę komórkową włośników, ale dalej są transportowane selektywnie, przez kanały jonowe i pompy jonowe błony komórkowej.

Transport pasywny czy aktywny?

Mechanizm wnikania składników pokarmowych z gleby przez system korzeniowy do roślin to skomplikowany proces. Przebiega on przy udziale sił fizykochemicznych (transport biernytransport biernytransport bierny) – na drodze dyfuzji – oraz energii metabolicznej (transport aktywnytransport aktywnytransport aktywny). Pewne ilości jonów dostają się również wraz z masowym przepływem wodyprzepływ masowy wodymasowym przepływem wody. Masowy przepływ wody uruchamiany jest przez mechanizm bierny (transpirację) lub aktywny (parcie korzeniowe). Transport składników mineralnych niesionych w roztworze wodnym z korzeni zależy od tempa przepływu wody.

Więcej na temat dróg transportu pasywnego i aktywnego składników mineralnych przeczytasz w e‑materiale pt. „Transport symplastyczny i apoplastyczny”.

Słownik

hydatody
hydatody

(gr. hýdōr – woda, hodós – droga) wypotniki; roślinne wytwory służące do wydzielania wody z niewielką ilością soli mineralnych

ksylem (drewno)
ksylem (drewno)

tkanka przewodząca wodę wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami mineralnymi; elementami tej tkanki są cewki u paprotników i nagonasiennych a u roślin okrytonasiennych głównie naczynia

kutykula
kutykula

u roślin zewnętrzna warstwa ściany komórkowej przesycona kutyną, pokrywająca powierzchnię skórki na liściach, łodygach i owocach

mikoryza
mikoryza

(gr. mýkēs – grzyb, rhíza – korzeń) zjawisko symbiotycznego współżycia grzybów z korzeniami roślin wyższych; występuje powszechnie, obejmując ok. 85% gatunków roślin wyższych na całym świecie

parcie korzeniowe
parcie korzeniowe

ciśnienie płynu powstające w tkankach korzeniowych, odpowiedzialne za „tłoczenie” wody i rozpuszczonych w niej substancji w ciągach naczyń

potencjał wody
potencjał wody

ilość energii swobodnej (zdolność do wykonania pracy użytecznej) wnoszonej do układu przez każdy mol wody

przepływ masowy wody
przepływ masowy wody

przepływ wody w ksylemie lub substancji rozpuszczonych (asymilatów) wraz z wodą w łyku z miejsca o wyższym ciśnieniu do miejsca o niższym ciśnieniu hydrostatycznym (pod wpływem gradientu ciśnienia działającego na układ); główny mechanizm przemieszczania wody w ksylemie

roztwór glebowy
roztwór glebowy

woda glebowa wraz z zawartymi w niej substancjami mineralnymi, organicznymi i gazami

transpiracja
transpiracja

parowanie wody z powierzchni roślin przez aparaty szparkowe, komórki epidermy i przetchlinki

transport aktywny
transport aktywny

transport cząsteczek przez błonę plazmatyczną wbrew gradientowi ich stężenia, wymagający obecności błonowego białka przenoszącego i nakładu energii w postaci ATP; może być też napędzany przez jony: gdy transportowana cząsteczka i jon przemieszczają się przez błonę w tym samym kierunku, mówimy o symporcie (np. przenośnik NaIndeks górny +/glukoza), a gdy w przeciwnym – o antyporcie

transport bierny
transport bierny

transport cząsteczek przez błonę plazmatyczną ze stężenia większego do mniejszego, niewymagający energii metabolicznej; transport bierny zachodzący na drodze prostej dyfuzji nie wymaga obecności błonowych białek przenoszących, a szybkość przemieszczania cząsteczek jest wprost proporcjonalna do gradientu ich stężenia w poprzek błony; transport bierny na drodze dyfuzji ułatwionej wymaga obecności przenoszących białek błonowych

włośniki
włośniki

cienkościenne, cylindryczne, długie uwypuklenia komórek skórki u lądowych roślin naczyniowych