Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 portalstudcon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Фізіологічні функції рослинного організму, їхні взаємозв'язки, регуляція та пристосування до навколишнього середовища (становлення в процесі еволюції й індивідуального розвитку)

Предмет: 
Тип роботи: 
Лекція
К-сть сторінок: 
16
Мова: 
Українська
Оцінка: 
1. Місце і роль фізіології рослин при створенні бази раціонального використання й захисту рослинного світу
2. Водний режим рослин
 
1. Місце і роль фізіології рослин при створенні бази раціонального використання й захисту рослинного світу
 
Сучасна фізіологія рослин – це наука про функціональну активність рослинних організмів і механізми процесів рослинних систем, різних рівнів їх організації – від цілісного рослинного організму до його окремих частин. Перетворення, обмін, транспортування речовин між окремими органами та між організмом у цілому й навколишнім середовищем, засвоєння й виділення речовин, дихання, ріст і розвиток, функціональна й структурна диференціація, розмноження – кожна з цих функцій, логічно узгоджена з іншими, зумовлює індивідуальний розвиток організму, спричинює на кожному етапі онтогенезу певні зміни та порушення корелятивної цілісності організму.
Предмет фізіології рослин – це функції живих рослинних організмів, їхніх органів, тканин, клітин і клітинних компонентів, їхні взаємозв'язки, регуляція та пристосування до навколишнього середовища, а також їхнє становлення в процесі еволюції й індивідуального розвитку.
Одним із проявів цілісності є те, що, незважаючи на велике значення кожної окремої функції, життєдіяльність організму в цілому залежить від того, яким чином конкретна функція пов'язана з іншими, і як ці співвідношення змінюються залежно від умов довкілля.
Завдання фізіології рослин – це пізнання закономірностей життєвих функцій, розкриття їхніх механізмів, формування уявлення про структурно-функціональну організацію рослинних систем різних рівнів; одержання й узагальнення нових знань про фізіологічні функції рослинного організму, та можливості керування продукційним процесом фітоценозів, задля створення теоретичної бази раціонального використання й захисту рослинного світу.
Рослинному організмові притаманні функції повітряного фотосинтетичного й кореневого мінерального живлення, що найтісніше поєднані між собою.
Специфічною рисою рослинного організму є його автотрофність. Основу життєдіяльності живих організмів становить постійний обмін із навколишнім середовищем речовиною та енергією. Проте, тільки зелені рослини й деякі мікроорганізми здатні використовувати неорганічні речовини як вихідний матеріал для синтезу життєво важливих органічних сполук. Саме цю їхню властивість називають автотрофністю, а самі організми – автотрофами, на відміну від гетеротрофів, які включають в обмін речовин органічні сполуки, синтезовані автотрофами. Причому рослини автотрофні не лише по відношенню до вуглецю, який вони поглинають у вигляді С02 і в процесі фотосинтезу перетворюють на органічну речовину, а й по відношенню до інших мінеральних елементів, таких як азот, фосфор, сірка. В результаті складної послідовності біохімічних реакцій та молекулярно-біологічних змін, поєднання продуктів фотосинтезу із продуктами метаболічних перетворень у корені, стеблі, пагонах, світлова енергія витрачається на потреби всієї рослини, на нормальний розвиток її органів і одержання з ґрунту елементів, необхідних для функціонування цілісного організму.
Іншою, не менш важливою ознакою рослин є те, що вони відносно нерухомі, тому цілеспрямовано реагують під час росту на зміну умов довкілля. Рослини формують значну листкову поверхню для більш ефективного поглинання СО2 і сонячних променів, та розгалужену кореневу систему для поглинання води й мінеральних солей. Звідси ріст і новоутворення структур часто є основою їхнього функціонування. В зв'язку з цим великого значення набуває транспортування води й речовин по рослині – міжклітинне (безперервність мембран і плазмодесми), та за участю провідних судин між певними органами. Транспортні системи об'єднують органи й тканини в єдиний організм. Вони мають важливе значення для регуляції функції росту й розвитку рослин. Специфіка метаболізму в окремих органах, і обмін речовин створюють основу взаємодії органів, обумовлюють цілісність рослинного організму. Ріст є основою формування всіх функцій, і кожна функція, у свою чергу, зазнає певних змін в онтогенезі рослин.
Однією з важливих функціональних властивостей рослин є здатність адаптуватися до зміни умов навколишнього середовища, що забезпечує стійкість рослин до абіотичних і біотичних стресів.
Методологія фізіології рослин заснована на уявленнях про рослинний організм як складну саморегулюючу систему, з ієрархією різних структурних рівнів – від субклітинних (макромолекул) до цілісної рослини.
 
2. Водний режим рослин
 
Всю історію досліджень водообміну, яка бере свій початок від джерел фітофізіології як науки, білоруський фізіолог Л. Г. Ємельянов поділяє на п'ять етапів: осмотичний, колоїдно-хімічний, термо біохімічний, біофізичний, кожен зі своїми уявленнями та методами дослідження. Увага дослідників до вивчення водообміну зумовлена важливістю та багатогранністю функцій, які він виконує, адже водообмін – найважливіший регулятор водного статусу клітин, і невід'ємна частина їхнього метаболізму, це основа взаємозв'язку рослин із водною фазою ґрунту й атмосферою, один із головних керованих факторів продуктивності, прямий індикатор життєдіяльності рослинного організму.
Серед хімічних сполук живих організмів вода в кількісному відношенні займає домінуюче положення. В листках мезофітів її майже до 85%, а в корені – до 99% сирої маси. Щодо стану сухого насіння та спор, де вміст води становить 3... 15%, то вони перебувають у стані анабіозу, коли інтенсивність метаболізму в них зведена до мінімуму.
Висока обводненість характерна не лише рослинам, а й всім живим організмам, причому не лише наземним, а і водним. Встановлено порогове (тобто мінімальне) значення вмісту води в клітинах, нижче якого рослинний організм гине. Така вода дістала назву гомеостатичної. Для різних представників рослинного світу вміст гомеостатичної води неоднаковий, але завжди досить значний. Так, для рослин гігрофітів він становить 65... 70 %, мезофітів – 45... 60, ксерофітів – 25... 27%.
Підкреслюючи структурне значення води в рослині, доречно нагадати, що саме за рахунок води створюється гідростатичний тиск (тургор), від якого залежить характерна форма рослинних тканин і органів. Вода – терморегулюючий фактор, адже завдяки своїй високій теплоємності вона захищає рослину від різких коливань температур зовнішнього середовища. Отже, вода – це внутрішнє середовище організму, чим пояснюється необхідність високого рівня обводненості тканин. Разом із тим незрозуміло, чому вода, яка не вступає в біохімічні процеси, весь час кудись зникає, що потребує постійного надходження її ззовні.
Пояснюється це тим, що згідно з основними положеннями загальної біології, активний прояв життєдіяльності можливий лише у водному середовищі, яке повсякчас поновлюється.
Безперервно циркулюючи в організмі, вода постачає клітинам субстрати та метаболіти, одночасно виносячи продукти їхньої життєдіяльності, в тому числі й токсичні. Все це забезпечує гомеостаз і функціонування організму як єдиного цілого. Цілком очевидно, що ця об'єднуюча транспортна функція води має першочергове значення для життєдіяльності як рослин, так і інших організмів, тому механізм транспортування води в системі ґрунт-рослина-атмосфера не зводиться до простої ультрафільтрації води через рослину до атмосфери.
Отже, вода – це:
специфічне середовище, в якому лише і відбувається життєдіяльнісгь рослинних організмів;
зв'язуюча транспортна ланка між різними клітинами, тканинами, органами, яка забезпечує гомеостаз і функціонування організму як єдиного цілого;
невід'ємний компонент протоплазматичних структур;
обов'язковий компонент, учасник низки біохімічних процесів;
фактор, який забезпечує тургор, а отже, і форму тканин, органів, цілісних рослин;
фактор, який стабілізує температуру тіла, стає перепоною до перегрівання.
Фракційний склад внутрішньоклітинної води
Деякі іони підвищують рухомість молекул води, а інші – знижують. Якщо трансляційний рух води підвищується – то це від'ємна гідратація, а якщо знижується – позитивна.
Гідратація – це орієнтування молекул води в електростатичному колі йона.
Від'ємну гідратацію спричинюють йони калію, цезію, аміаку, хлору, йоду та нітратів; позитивну – йони магнію, кальцію, натрію, сульфатів.
Здатністю змінювати фізичні властивості води та її структуру характеризуються також слабкорозчинні речовини, які не утворюють зв'язків з молекулами води. Гідратація молекул високополімерних речовин розподіляється на йонну та електронейтральну. Вона базується на електростатичному притягуванні молекул води. В цитоплазмі, де присутні йони, низько- та високо-молекулярні сполуки, відбувається гідратація всіх її компонентів. Воду, яка зв'язана йонами та низькомолекулярними сполуками, називають осмотично зв'язаною водою.
В клітинних оболонках і судинах провідної системи локалізована капілярно зв 'язана вода. Крім того, слід розрізняти іммобілізовану, або структурно зв 'язану воду.
Іммобілізація – це механічне захоплення води в разі конформаційних змін молекул, внаслідок чого молекули потрапляють в замкнутий простір.
Більша частина іммобілізованої води зберігає властивості чистої води. Однак її досить важко використати, тому цю фракцію води вважають « зв'язаною». Про фізіологічне значення іммобілізованої води ми знаємо дуже мало. Перебуваючи у замкненому просторі, така вода важко випаровується, хоча і характеризується значною рухомістю. Вважається, що насіння довгий час зберігає свою життєздатність саме за рахунок наявності в його зародках іммобілізованої води.
Воду, зв'язану як із внутрішніми, так і з розташованими на поверхні групами, називають колоїдно зв'язаною водою.
Амінокислоти мають у своєму складі два електронегативні елементи – азот і кисень, які здатні утворювати водневі зв'язки з водою за рахунок невизначених пар електронів. Принципової різниці в гідратації амінокислот та вуглеводів немає.
Гідратація білків здійснюється за рахунок взаємодії молекул води з гідрофільними, гідрофобними радикалами та іммобілізації її в замкнених ділянках.
До складу протоплазми в значних кількостях входять і ліпіди, які мають у своєму складі велику кількість гідрофобних груп, однак їх дія на воду залишається нез'ясованою.
Вода, як складова частина протоплазми, в рослині перебуває переважно в стабілізованому стані, тобто її активність знижена. Причина стабілізації – зв'язування води шляхом гідратації та за рахунок бар'єрної функції мембран. В результаті цього формується фракція колоїдно зв'язаної води, найбільш стабільний водний запас організму, що забезпечує стійкість рослин у стресових ситуаціях. Частина води, яка належить до осмотично зв'язаної та так званої фракції вільної води, бере участь переважно у фізіологічних процесах.
Надходження і транспортування води в рослинному організмі
Переважна маса води надходить в рослину через кореневу систему із ґрунту. Розподіл кореневої системи в певних горизонтах ґрунту часто обумовлений розподілом води в ґрунті. Ґрунт складається з трьох фаз: твердої (мінеральні частинки, гумус), газоподібної (ґрунтове повітря) та рідкої (ґрунтовий розчин).
Водний режим ґрунтів залежить від явищ, які зумовлюють надходження вологи в ґрунт, її пересування по профільних горизонтах, утримання та втрати (випаровування) води. Розрізняють такі форми ґрунтової води:
гравітаційна вода, яка заповнює крупні проміжки між частинками ґрунту і доступна для рослин;
капілярна вода, яка заповнює капілярні пори ґрунту й утримується в них силами поверхневого натягу, і також доступна для рослин;
плівкова вода, що оточує колоїдні частинки ґрунту. Така вода із периферійних шарів гідратаційних оболонок може поглинатися клітинами кореня. Разом з тим, чим ближче до колоїдних частинок знаходяться молекули води, тим з більшою силою вони утримуються і, як правило, менш доступні для рослин;
гігроскопічна вода, яка адсорбується сухим ґрунтом, що перебуває в атмосфері з 95% -ю відносною вологістю повітря. Ця форма води недоступна для рослин.
Недоступна вода становить так званий мертвий запас, величина якого залежить від фізико-хімічних особливостей ґрунту, його структури. Л. Брігс і Г. Шанц запропонували назвати мертвий запас коефіцієнтом в'янення рослин, що є межею вологості ґрунту, за якої спостерігаються незворотні ознаки в'янення рослин, їхній тургор таких умов не відновлюється, припиняється приріст біомаси та формування врожаю. У різних ґрунтів коефіцієнт в'янення неоднаковий.
Рідка фаза грунту – ґрунтовий розчин, активно впливає на водний режим рослин. Концентрація цього розчину зумовлює його водний потенціал. Вода ґрунтового розчину утримується з різною силою: легкодоступна – 0, 5
МПа, середньодоступна – 1, 0... 1, 2 МПа та важкодоступна – 2, 5... 3, 0 МПа. Пересувається вона в ґрунті завдяки різниці водних потенціалів між різними частинами системи ґрунтового розчину.
За повної польової вологоємності ґрунту (вологість, за якої всі пори ґрунту заповнені водою) водний потенціал ґрунту близький до нуля, тому вода легко надходить до клітин кореня. Якщо потенціал ґрунтової води нижчий за потенціал води в клітинах кореня, рослина в'яне.
Вода в рослині є єдиною взаємозв'язаною системою, що безпосередньо контактує з ґрунтовою водою та водяною парою в атмосфері, що оточує рослину.
Вода завжди надходить в напрямі більш від'ємного водного потенціалу, тобто від тієї системи, де її енергія більша, туди, де її енергія менша. Слід пам'ятати, що визначальним під нас пересування води є градієнт водного потенціалу.
Коренева система як орган поглинання води
Для виконання своїх основних функцій – поглинання із ґрунту води та мінеральних солей – корінь має здатність орієнтуватися в просторі, реагувати на градієнти життєво важливих факторів, просуватися у відповідності з цим в ґрунтових профілях і створювати максимальну поверхню для контакту із ґрунтом. Усі особливості будови кореня найтісніше пов'язані з виконанням цих функцій. Завдяки величезній поверхні кореня забезпечується надходження води в рослину із великого об'єму ґрунту. Коренева система здатна активно пересувати воду в клітинах кореня в певному напрямі – крізь кореневі волоски, клітини корової паренхіми, ендодерму, перициклу до судин ксилеми осьового циліндра кореня.
Зона найбільш інтенсивного поглинання води коренем збігається з його зоною розтягування та зоною розвитку кореневих волосків. Деяка кількість води може надходити і крізь опробковілу зону кореня. Це характерно головним чином для дерев. У таких випадках вода проникає крізь сочевички або в разі поранення кореня.
Крізь клітини паренхіми кори можливі два шляхи транспортування води:
позаклітинний, або апопластний, коли вода транспортується крізь об'єднану систему клітинних оболонок в обхід протопласту клітин;
міжклітинний, який поєднує транспортування води крізь плазмодесми, мембрани та цитоплазму живих клітин, тобто симплатний.
Оскільки опір клітинних оболонок для води значно нижчий, ніж у цитоплазмі, радіальне (ближнє)
транспортування води здійснюється в цій частині кореня в основному апопластним шляхом.
Два основні процеси забезпечують дальнє транспортування води та розчинених у ній речовин по рослині: транспіраційний потік і пересування фотоасимілятів. Для такого транспортування існують провідні тканини: судини та трахеїди в ксилемі для транспіраційного потоку і ситоподібні трубки флоеми для асимілятів.
Ближнє транспортування, до провідних судин і від них, здійснюється крізь клітини неспеціалізованих тканин, які складаються з низки розмежованих, тобто відокремлених одна від одної систем – апопласту та симпласту.
Усі ці системи слугують для ближнього транспортування: симпласт – для мінеральних та органічних речовин, апопласт – для води та неорганічних солей. Вакуолі як дискретні системи слугують виключно для надходження води.
Вода пересувається по рослині із зони з високим водним потенціалом (ґрунт) у зону з більш низьким водним потенціалом (атмосфера) відповідно з його градієнтом. Водний потенціал помірно зволоженого повітря на кілька десятків тисяч кілопаскалей нижчий, ніж у рослині, тому вода і прагне покинути тканину рослини.
Рушійні сили висхідного потоку води
Загальновизнано, що поглинання води та її висхідне пересування здійснюються в результаті спільної дії таких факторів, як кореневий тиск (нижній кінцевий двигун) та транспірація – (верхній кінцевий двигун).
Вода, що надійшла в клітини кореня, під впливом різниці водних потенціалів, які виникають завдяки транспірації і кореневому тиску, пересувається провідними елементами ксилеми (провдна тканина, по якій здійснюється висхідне транспортування води і мінеральних речовин в рослині).
В нормі вода із рослини виходить у вигляді пари. Для переходу води з рідкого стану в пароподібний використовується сонячна енергія. Випаровується вода крізь продихи, кутикулу та сочевички, як наприклад, у дереві після опадання листків. Отже, в природних умовах у ксилемі потік води існує як результат транспірації. У разі слабкої транспірації концентрація солей в ксилемі зростає, і за законами осмосу сприяє рухові всередину кореня. Вода, рухаючись крізь тканини кореня до центрального циліндра, в клітинах ендодерми, має проникнути крізь їхню мембрану та протопласти, оскільки їхні оболонки непроникні для води. Тому циліндричний прошарок клітин ендодерми є немовби єдиною мембраною, по один бік якої (в ксилемі) міститься концентрований розчин, а по інший (з боку ґрунту та тканин кореня) – розчин значно слабшої концентрації. Внаслідок різниці концентрацій, саме тому вода дифундує з ґрунту в ксилему крізь цю умовну оболонку.
Непроникні клітини ендодерми (точніше їхні оболонки) виконують ще одну функцію: вони не дають змоги солям, що надійшли в ксилему, здійснити зворотний шлях, тобто вийти назовні крізь апопласт. Ось за таких умов у кореневій системі розвивається тиск у кілька атмосфер – кореневий тиск.
В разі незначної транспірації, коли кількість води, яка надходить у рослину, перевищує ту, що випаровується нею спостерігається гутація – виділення краплин рідкої води крізь гідатоди – водяні продихи, по краях листків, у місцях закінчення листкових жилок. Гутація в природних умовах відбувається головним чином вночі і вранці, коли кореневий тиск підвищується. Гутації також сприяє помірно тепла та волога погода, коли повітря, що оточує рослину, насичене водяним паром.
При цьому рослини захищені від можливих втрат мінеральних речовин.
Отже, плач рослин, як і гутація, свідчить про те, що коренева система поглинає воду і нагнітає її в рослину. На цій основі кореневу систему рослин називають нижнім кінцевим двигуном.
Кореневий тиск складається із двох складових частин: осмотичної та метаболічної, причому остання потребує затрат АТФ.
Транспірація
Транспірація – це фізіологічний процес випаровування води рослиною. Жилки листка, що складаються із ксилеми та флоеми, утворюють настільки густу сітку, що будь-яка його клітина знаходиться дуже близько від джерела води. Із ксилеми вода апопластним шляхом надходить до клітин мезофілу. Отже, вода в рідкому стані заповнює шлях від грунту крізь тканини кореня та стебла до клітин мезофілу (основна тканина (паренхіма) листка між шарами епідерми; клітини її звичайно містять хлоропласти) в листку.
Транспірація буває продихова (крізь продихи), кутикулярна (крізь кутикулу) і лентикулярна (крізь сочевички).
Продихова транспірація зазвичай є основною, але у рослин різних екологічних груп значення обох видів транспірації неоднакове і залежить від умов навколишнього середовища.
Кутикулярна транспірація здійснюється крізь поверхню кутикули, що вкриває епідерміс листка. Вона, як правило, значно менша за продихову. Однак молоді листки рослин мають високу інтенсивність саме кутикулярної транспірації, тому що шар кутикули в них ще не такий потужний, як у старих листків. Природно, що молоді рослини особливо чутливі до водопостачання та легко засихають.
Лентикулярна транспірація відбувається за участю сочевичок – сукупності нещільно розташованих клітин перидерми, що випинаються на поверхню у вигляді горбочків, рисочок, крізь які і здійснюється газообмін у багаторічних стебел і коренів.
Процес транспірації значною мірою зумовлюється особливостями будови листка, станом його клітин і тканин, а також гідрометеорологічними факторами. Тому в разі дослідження водного режиму різних рослин надзвичайно важливе значення має вивчення таких величин транспірації, як її інтенсивність, транспіраційний коефіцієнт, продуктивність транспірації тощо.
Якщо показники транспірації відомі, це дає змогу простежити вимоги рослин щодо умов водопостачання в онтогенезі й обґрунтувати агротехнічні заходи, спрямовані на забезпечення рослин водою і створення для них сприятливих умов росту, розвитку та високої продуктивності.
В свою чергу, їх поділяють на пойкілогідрові (бактерії, ціанобактерії та деякі інші водорості, лишайники), що пристосувалися витримувати дефіцит вологи без значних втрат життєдіяльності, та гомойогідрові (наземні папоротеподібні, голонасінні, квіткові), тобто більшість рослин суші. Для них характерна наявність тонких механізмів регуляції продихової та кутикулярної транспірації.
Рослини різних зон поділяють на відповідні екологічні типи, серед яких розрізняють: гідатофіти, гігрофіти, мезофіти, гідрофіти та ксерофіти.
Гідатофіти – це водяні рослини, які цілком або частково занурені у воду (кушир, елодея, водяна лілія тощо). У них мало розвинена механічна тканина, провідні елементи, оскільки поживні речовини поглинаються всією поверхнею рослин.
Гігрофіти – це рослини, що ростуть в умовах значного зволоження, мають гігроморфну структуру (відносно великі розміри клітини, тонкі клітинні оболонки, більші за розміром продихи). У гігрофітів стебло видовжене, коренева система розвинена слабо.
Мезофіти – це рослини середньозволожених місць, переважно представники культурної флори. Ці рослини різноманітні, дуже поширені на земній кулі і мають величезне значення в житті людини. Вони широко використовуються в сільському господарстві. Це хлібні злакові рослини, кормові трави, овочеві, технічні, олійні, кормові, плодові, волокнисті та інші культури.
Гідрофіти – це рослини, які розвиваються в умовах достатнього водопостачання, на низинних місцях з неглибоким заляганням ґрунтових вод, болотах, озерах, на берегах рік, морів тощо. Мають досить розвинені механічні та провідні тканини, міжклітинники і повітряні порожнини, крізь які повітря доходить до занурених у воду частин рослин.
Ксерофіти – це рослини, що відрізняються від представників мезофітів і гідрофітів незвичайною формою та будовою. До цієї групи належать рослини пустель, напівпустель, сухих степів, де умови водопостачання ускладнені у зв'язку з нестачею води. Отже, можна дати визначення ксерофітів як рослин сухих місць зростання, що здатні в процесі онтогенезу добре пристосовуватися до посухи завдяки специфічним ознакам і властивостям, що виникли під впливом умов існування в процесі еволюції.
Умови нестачі води дуже позначалися на анатомо-фізіологічних особливостях ксерофітів і сприяли виникненню рослин, незвичайних за формою і будовою. Загальна ознака всіх представників ксерофітів – максимальне скорочення випаровуючої поверхні, що призвело, в свою чергу, до незначного розвитку надземної частини. Цим і пояснюється, що більшість ксерофітів – це трави, низькорослі кущі, в яких підземні частини розвинені краще, ніж надземні, як наприклад, полин, люцерна степова, верблюжа колючка. До ксерофітів належать рослини різних систематичних груп, але однакові умови водопостачання сприяли розвитку в них аналогічних пристосувань до умов життя.
За морфологічними ознаками ксерофіти надзвичайно різноманітні: це кактуси, сукуленти, тонколисті ксерофіти, жорстколисті ксерофіти, ефемери.
До кактусів належать рослини пустель, розвиток яких відбувався по лінії максимального скорочення поверхні рослин, що здатна випаровувати воду. Внаслідок цього листки втратили свої функції асимілюючого та випаровуючого органу. Коренева система кактусів теж має свої особливості: вона поширена в поверхневих шарах ґрунту, що має пристосувальне значення. Таке розташування її забезпечує швидке вбирання води, що накопичується на поверхні ґрунту й швидко надходить у рослину. Під час посухи кореневі волоски у кактусів відмирають, а решта коренів вкривається захисною кіркою. Особливістю кактусів є те, що їхні тіла за великого об'єму мають невеликі поверхні.
До сукулентів, крім кактусів, належать такі рослини, як алое, заяча капуста, очиток їдкий тощо. Всі вони мають значні запаси води, які накопичуються в основному в листках, внаслідок чого листки сукулентів мають м'ясистий вигляд і характеризуються великим вмістом клітинного соку. У листках сукулентів добре розвинена водоносна паренхіма, а клітинний сік її характеризується невисоким осмотичним тиском. Коренева система цього типу рослин розміщується в поверхневих шарах ґрунту. Сукуленти розвиваються на скелях, кам'яній огорожі, пісках тощо і характеризуються високою жаростійкістю.
До тонколистих ксерофітів належать полин, степова люцерна, верблюжа колючка тощо. Ця група рослин має надзвичайно розвинену кореневу систему, яка проникає в глибокі шари грунту й поглинає звідти потрібну для життя воду. Тіло їх вкрите білими волосками, які утворюють напівпрозорий екран, що захищає хлоропласти від шкідливого впливу яскравого світла. Характерними ознаками цих рослин є шипи, колючки. В результаті специфічності процесу обміну в їх тілі утворюються речовини, що мають гіркий смак і різкий запах. Клітинний сік цих рослин має високу концентрацію, тому йому властива величезна всисна сила, що забезпечує вбирання води із ґрунту. Поверхня листків тонколистих ксерофітів дуже розсічена. Якщо в ґрунті нестача води, то у таких рослин спостерігається анабіоз.
Втрата великої кількості води внаслідок транспірації компенсується вбиранням її кореневою системою, яка проникає в глибокі шари ґрунту. Крім люцерни та верблюжої колючки, до тонколистих ксерофітів належать дикий кавун, деякі види полину, листки яких швидко в'януть, якщо їх зірвати з рослини. Загальною властивістю цих рослин є невідповідність між кореневою системою і надземною частиною.
До жорстколистих рослин належать деякі представники степових злаків: ковила, типчак, деякі зонтичні, зокрема перекотиполе. Найважливішою ознакою їх є здатність добре витримувати тривале в'янення. У цей час листки їх скручуються в трубочки, забезпечуючи тим самим економне витрачання води, оскільки продихи потрапляють саме всередину трубки, де вони ізольовані від навколишнього середовища.
На відміну від сукулентів жорстколисті ксерофіти мають високу концентрацію клітинного соку.
Ефемери – це група так званих несправжніх ксерофітів, які характеризуються надзвичайно коротким вегетаційним періодом. Вони мають малорозвинену кореневу систему, що розвивається в поверхневих шарах ґрунту. Розвиток їх триває три-чотири тижні, протягом яких вони зацвітають і дають стиглі плоди. Це відбувається напровесні, коли в поверхневих шарах ґрунту є достатня кількість вологи, необхідної для розвитку зазначених рослин.
Водний баланс рослин
Водний баланс рослин – це надходження, пересування та витрати води організмом.
Водний баланс у рослин може складатися по-різному, а саме:
- надходження води перевищує її витрати;
- надходження води дорівнює витратам;
- витрати води більші, ніж її надходження.
У різний період доби і протягом вегетації співвідношення між надходженням і витратами води часто не збігається, в результаті чого в тканинах рослин виникає водний дефіцит. Розпочинається він із моменту некомпенсованої витрати води рослиною, коли поглинання її кореневою системою відстає від інтенсивності транспірації.
У формуванні водного дефіциту більш істотне значення має розподіл води між різними гідрофільними компонентами клітини, а не її загальний вміст, причому в умовах дефіциту спостерігається перерозподіл води між органами. Водний дефіцит має істотний вплив на деякі фізіологічні процеси (фотосинтез, дихання, окиснювально-відновну рівновагу в клітині, ферментативний каталіз тощо), що знижує продуктивність рослин.
Теорія водного режиму рослин слугує основою для зрошувального землеробства.
Для водного балансу конкретного регіону важлива не стільки абсолютна кількість опадів, скільки співвідношення опадів і випаровування. Якщо сума річних опадів переважає випаровування – то це гумідна зона, а якщо навпаки – аридна.
 
Питання для самоконтролю
 
1. Місце і роль фізіології рослин при створенні бази раціонального використання й захисту рослинного світу.
2. Водний режим рослин.
3. Фракційний склад внутрішньоклітинної води.
4. Надходження і транспортування води в рослинному організмі.
5. Коренева система як орган поглинання води. Рушійні сили висхідного потоку води. Транспірація.
6. Особливості водного режиму різних екологічних груп рослин.
7. Водний баланс рослин.
Фото Капча