Передвижение веществ в растении
Внутри растения работают два встречных конвейера: вода с солями поднимается по сосудам, а сахара разъезжаются по ситовидным трубкам — разбираем потоки и опыты с кольцеванием.
В марте на клён вешают ведро: из просверлённого в стволе отверстия капает сладкий сок. Откуда сахар внутри дерева, если листья ещё спят в почках? А через пару месяцев в этом же дереве вода с солями взлетит с корней на десятки метров — без единого насоса и мотора. Разгадка в том, что внутри растения работают два встречных конвейера, и по ним едут совершенно разные грузы. Выучишь их маршруты — поймёшь и берёзовый сок, и почему обгрызенная по кругу яблоня погибает.
Два встречных потока
Первый конвейер — восходящий ток: вода с растворёнными минеральными солями. Корень выкачал её из почвы миллионами корневых волосков, и дальше вода идёт по стеблю к листьям. Её дорога — сосуды древесины, ксилемы: мёртвые полые трубки без живого содержимого, вода течёт по ним свободно, как по капилляру. Что двигает воду? Снизу поджимает корневое давление — корень нагнетает воду внутрь, как насос. А сверху тянет испарение: устьица листа выпускают пар, уходящая вода цепляет следующие молекулы, и весь столб поднимается вверх, как верёвка в игре «перетягивание». Так вода доходит до верхушек секвой высотой под сто метров.
Второй конвейер — нисходящий ток: готовая еда. Сахара, которые лист построил на свету, разъезжаются ко всем клеткам, которым нужен корм, — к растущим почкам, цветкам, плодам, корням и запасающим клубням. Их дорога — ситовидные трубки луба, флоэмы: живые клетки, соединённые перегородками с мелкими отверстиями, как сито. По ним сахароза течёт и вниз к корням, и вверх к молодым побегам — главное направление не «вниз», а «от листа», ведь лист — фабрика, а остальные органы — потребители.
| Поток | Что едет | Куда | По чему | Какие клетки |
|---|---|---|---|---|
| восходящий | вода и минеральные соли | от корня к листьям | сосуды древесины (ксилема) | мёртвые, полые |
| нисходящий | органика — сахара | от листа ко всем органам | ситовидные трубки луба (флоэма) | живые, с ситами |
Опыты, которые всё доказали
Поставь веточку или белый цветок в стакан с подкрашенной водой — за ночь лепестки окрасятся. Срежь стебель поперёк: цветными окажутся отдельные точки и пучки — это сосуды древесины, по которым краска ехала вместе с водой. Кора и сердцевина останутся неокрашенными: их конвейеры в этот рейс не работали. Один простой опыт показывает точный маршрут восходящего тока.
Нисходящий ток ловят кольцеванием. Сними со ствола ветки узкое кольцо коры до древесины — так перекрывается луб с ситовидными трубками, а сосуды древесины остаются целыми: вода продолжает идти, ветка не вянет. Но через несколько недель выше кольца появляется наплыв: сахара, которые не смогли спуститься к корню, копятся в припас и заставляют клетки делиться. Ниже кольца корень сидит без еды. Если снять кору по кругу со всего ствола — дерево гибнет, поэтому в садах на зиму стволы защищают от зайцев и мышей, обгрызающих кору.
Скорость у конвейеров разная. Вода в сосудах взрослого дерева поднимается примерно на метр за час: до нижних ветвей она добирается за считаные часы, а до вершины высокого тополя едет несколько суток — и всё это время дерево качает воду, теряя часть её через устьица. Сахара едут спокойнее, зато доставка адресная: каждый орган получает столько еды, сколько ему нужно сейчас, — растущим почкам больше, зрелым стволам меньше.
Сезоны переключают конвейеры. Весной, пока почки ещё спят, корни просыпаются первыми: они нагнетают воду, и по сосудам вверх идёт пасока — тот самый берёзовый и кленовый сок с сахаром из прошлогодних запасов, которые хранились в корнях и стволе; в берёзовом соке сахара 1-2%. Осенью картина обратная: лист перед листопадом отдаёт всё ценное, и сахара оттекают в корни и запасающие органы — дерево складирует еду на зиму, а не выбрасывает её с листвой.
Восходящий ток держится на испарении — ты знаешь его по транспирации. Лист выбрасывает пар, за ним подтягивается следующий кусок воды, и весь столб натягивается от устьиц до корневых волосков, как канат. Если воздух сырой и испарять почти нечего, натяжение слабеет, и главную работу берёт на себя корневое давление: во влажной теплице корень продавливает воду прямо наружу, и на зубцах листьев выступают капельки. Поэтому в жару с сухим воздухом растения поливают щедрее — тяга сильная, и воды конвейеру нужно много.
Транспорт объясняет и работу садовника с прививкой. Чтобы черенок прижился, его камбий соединяют с камбием подвоя: через пару недель клетки срастаются и пристраивают новые сосуды и ситовидные трубки — вода из корней подвоя поедет в черенок, а сахара из его листьев вернутся вниз. Пока проводящие пути не срослись, черенок живёт на собственных запасах, поэтому прививку держат в тепле и влажности.
- восходящий ток#
- вода с солями от корня вверх по сосудам
- нисходящий ток#
- органика от листа ко всем клеткам по лубу
- ксилема (древесина)#
- мёртвые полые сосуды для воды
- флоэма (луб)#
- живые ситовидные трубки для сахаров
- пасока#
- весенний сок с сахарами из запасов
- корневое давление#
- нагнетание воды корнями снизу
| Что перекрыли | Какой ток встал | Что увидим |
|---|---|---|
| кольцо коры на ветке | нисходящий | ветка не вянет — вода идёт, но выше кольца растёт наплыв из сахаров |
| кольцо коры вокруг всего ствола | нисходящий | корень сидит без еды, дерево погибает |
| сосуды древесины (воздушная пробка) | восходящий | вода не доходит до листьев, побег вянет за считаные дни |
| устьица (засуха) | восходящий | тяга слабеет, лист перегревается и увядает |
- Задание: со ствола ветки сняли кольцо коры. Ветка не завяла, но через месяц выше кольца появился наплыв. Объясни оба факта.
- Ветка не завяла, потому что вода идёт по сосудам древесины, а они целы: кольцо сняли только до древесины.
- Наплыв появился, потому что перекрыт луб: сахара с листа не дошли до корня и копились выше кольца, заставляя клетки делиться.
- Проверка: если бы перекрыли древесину, ветка завяла бы за дни — ей не шла вода с солями.
- Вывод: два потока идут по разным дорогам, и каждую можно перекрыть отдельно — на этом и построены все опыты с кольцеванием.
Нажми на элемент, затем на категорию. Нажми на разложенный элемент — вернётся в пул.
Как это спрашивают на контрольной
- Верю — не верю: луб состоит из мёртвых клеток (нет: мёртвые — сосуды древесины, ситовидные трубки живые).
- Задача: опиши опыт, который докажет, что по стеблю идут два разных потока.
- Развёрнутый ответ: сравни восходящий и нисходящий токи — что и куда едет, по каким трубкам, из каких клеток.
Образец полного ответа на последний вопрос: «По растению идут два встречных потока. Восходящий ток — вода и растворённые минеральные соли от корня к листьям по сосудам древесины, ксилеме; их поднимают корневое давление и испарение из устьиц. Нисходящий ток — органические вещества, сахара, от листа ко всем органам по ситовидным трубкам луба, флоэмы. Ксилема построена из мёртвых полых клеток, а флоэма — из живых; поэтому перекрытие коры останавливает еду, но не воду».
Увидеть конвейеры можно за один вечер: побег в стакане с подкрашенной водой покажет сосуды на срезе, а белый цветок к утру окрасится в цвет краски. Два потока — это не абстракция из учебника, а живая логистика, которая работает прямо сейчас в каждом дереве за окном.
Этой логистикой пользуется и цветовод. Растворённое в воде едет одним маршрутом с водой: удобрение, внесённое под корень, корневые волоски всасывают, и через несколько часов его следы уже в листьях. Так же работают системные средства защиты: препарат под корень поднимается по ксилеме, и сок становится несъедобным для тли на каждой верхушке — опрыскивать каждый лист не нужно. Но помни и про обратную сторону: всё растворённое едет без таможни, поэтому лишняя доза удобрения обжигает корни и появляется в плодах — конвейер честен к тому, что в него загрузили.
Проверь себя
Клавиши 1–9 выбирают вариант, Enter — «Проверить»
1 По каким трубкам вода с солями поднимается от корней к листьям?
2 Как одним словом называют ток, по которому сахара едут от листа к корню?
3 Сосуды древесины состоят из мёртвых полых клеток.
4 Что двигает воду вверх по стеблю? Выбери все верные ответы.
5 Соедини поток или трубку с его описанием.
Нажми на элемент слева, затем на его пару справа. Повторное нажатие отменяет связь.
6 Расставь путь сахара от листа к корню.
7 Разложи грузы по потокам.
Разложи элементы по категориям: нажми на элемент, потом на категорию.
Было понятно? Скажи — так мы видим, какие темы переписать.
Частые вопросы
Почему весной течёт берёзовый сок?
Корни просыпаются раньше почек: они нагнетают воду, и по сосудам вверх поднимается пасока с сахаром из прошлогодних запасов ствола и корней.
Что произойдёт, если снять кольцо коры вокруг ствола?
Перекроется луб с ситовидными трубками: сахара не дойдут до корней, выше кольца появится наплыв из скопившихся сахаров, а корень со временем истощится — вместе со всем деревом.
Какой опыт доказывает, что по стеблю едут два разных потока?
Подкрашенная вода показывает сосуды древесины: окрашиваются только они. А кольцевание перекрывает луб: без коры сахара копятся выше кольца, но ветка не вянет. Два опыта — два конвейера.
Почему срезанные цветы ставят в воду, подрезав стебель?
Чтобы в сосуды не попал воздух: воздушная пробка перекрывает путь воде. Подрезка под водой держит конвейер открытым, и цветы стоят дольше.