Как растения сохраняют воду
Растениям для выживания необходима влага, однако мало кто догадывается, насколько разные и порой противоположные стратегии они используют для управления своим водным бюджетом. Одни зеленые обитатели планеты быстро расходуют драгоценные капли. Другие, напротив, включают режим строжайшей экономии при малейшем намеке на непогоду. Например, гигантские хлопковые деревья в густых лесах Амазонки ведут себя совершенно иначе, чем жесткие низкорослые травы равнин.
Для чего растению нужна вода
Вода необходима для фотосинтеза, во время которого корни забирают из земли водород, а листья впитывают из воздуха углекислый газ через особые поры — устьица. В результате этого сложного процесса получается пища для самого растения и кислород для планеты.
Кроме того, вода работает как эффективный природный кондиционер. Она постоянно испаряется с поверхности листьев, и этот процесс, который ученые называют транспирацией, спасает флору от смертельного перегрева в знойные и ветреные дни. Чем больше влаги уходит через листья, тем сильнее корни начинают качать новые запасы из глубины почвы.
Именно вода отвечает за упругость всего зеленого организма. Она создает постоянное давление на клеточные стенки, которое биологи называют тургором. Благодаря этому давлению цветы и травы сохраняют свою форму, легко гнутся на сильном ветру и могут поворачивать листья вслед за солнцем. Если влаги не хватает, ткани быстро темнеют, листья скручиваются, и растение погибает.
Как вода поднимается по корням
Каждое растение — это сложнейшая гидравлическая система. Жидкость внутри корня всегда гуще и концентрированнее, чем в почве, поэтому влага сама стремится внутрь. Она заполняет клеточные вакуоли, создавая внутреннее давление — тургор, который делает стебли и листья жесткими и упругими.
Если земля слишком соленая, этот отлаженный механизм ломается. Концентрация соли снаружи становится выше, чем внутри, и вода начинает вытекать из корней обратно в почву. Листья вянут, а клетки сморщиваются и гибнут. Однако растения солянки научились выживать в таких условиях, накапливая внутри себя еще больше соли, чтобы перехитрить природу и продолжать впитывать влагу.
В нормальных условиях клетки корней буквально проталкивают воду наверх. Это называют корневым давлением. Его силы хватает, чтобы напоить низкие травы. Но чтобы поднять влагу к вершинам высоких деревьев против силы тяжести, включается еще один мощный мотор — испарение воды листьями, или транспирация.
Листья вытягивают воду из сосудов и превращают ее в пар, который выходит в атмосферу через устьица. Это движение работает как мощный тягач. Вместе с водой по всему организму разносятся полезные минералы, а само испарение отлично охлаждает крону в жару.
Зимой движение соков полностью замирает, ведь замерзшая внутри клеток вода может просто разорвать их мембраны. Чтобы защитить себя перед наступлением холодов, листопадные деревья сбрасывают листву и проходят процесс закалки. Они начинают активно накапливать в своих клетках сахара, которые работают как настоящий зимний антифриз, не позволяя тканям превратиться в лед. При этом лишняя влага уходит в безопасные межклеточные пространства, благодаря чему само дерево успешно засыпает до весны.
Как растения экономят воду
Транспирация — очень расточительный процесс. Из-за открытых устьиц, которые необходимы для дыхания и фотосинтеза, растения теряют в никуда до 98% всей поглощенной влаги. Если сухой воздух, солнце и ветер начинают забирать слишком много воды, умная флора просто закрывает свои поры. А обитатели пустынь и вовсе приспособились открывать устьица исключительно по ночам, чтобы экономить каждую каплю.
Но даже при дефиците влаги полевые травы продолжают активно качать и тратить воду из земли до тех пор, пока она полностью не иссякнет. Леса же действуют как мудрые и бережливые хозяева. Задолго до наступления критического момента деревья сильно сокращают свое потребление влаги, чтобы гарантированно избежать катастрофы.
За таким поведением кроется эволюционный расчет. Большинство трав живут недолго, часто всего один сезон, поэтому у них есть единственный короткий шанс оставить потомство. Деревья же живут веками, они просто не имеют права рисковать своими сложными внутренними системами транспортировки соков.
При этом растения могут менять тактику. Например, в суровой пустыне Мохаве, где дожди идут строго в определенные сезоны, местные кактусы и кустарники меняют свое поведение в зависимости от месяца, становясь то экономными, то агрессивными потребителями. Так что не все так однозначно.
По материалу сайтов earth.com, acsedu.com.
