Транспорт воды в растении и его регуляция

Транспорт воды как важнейшая физиологическая функция. Вода является универсальной внутренней средой, в которой разыгрываются жизненные процессы. Она является, по образному выражению А. Сент-Дьёрдьи, «матрицей» жизни. Вместе с тем, содержащаяся в организме вода находится в постоянном движении, то есть живой организм подобен не изолированному водоему со стоячей водой, а проточному водоему, в котором вода непрерывно обменивается. Именно благодаря безостановочной циркуляции водных растворов реализуются взаимосвязи между отдельными клетками, тканями, органами (в том числе доставляются метаболиты и удаляются токсины); возникает круговорот веществ; поддерживается гомеостаз и функционирование организма как единого целого.

Пути транспорта воды в растении. Общепризнанно, что у животных циркуляция воды осуществляется по системам крово- и лимфообращения и эндогенно регулируется. Моторную роль при этом выполняют контрактильные системы, прежде всего сердце, остановка которого мгновенно приводит к смерти. Транспортные системы животных интенсивно изучаются и уже достигнут известный прогресс в понимании соответствующих движущих сил. К сожалению, в отношении растений этого сказать нельзя. Природа транспорта воды у них изучена несравненно слабее.

Главным транспортным путем воды у наземного растения считается восходящий ток. Обычно только его и имеют в виду, когда заходит речь о межклеточном (ближнем, по неспециализированным тканям) или дальнем (по проводящим тканям) транспорте воды. До сих пор распространено упрощенное представление, согласно которому восходящий водный ток своим происхождением обязан не столько потребности самого растения в передвижении по нему воды, сколько специфическим условиям существования растения. А именно: растение не имеет прочных покровов (как у животных), поэтому, находясь в наземно-воздушной среде жизни, согласно законов физики должно непрерывно испарять влагу в окружающую среду в процессе транспирации и одновременно восполнять свой водный запас за счет поглощения воды из почвы. То есть в сущности, растение выполняет всего-навсего роль канала между почвой и атмосферой. Но это не совсем так.

Не следует забывать, что в наземном растении, помимо восходящего, имеется ещё и нисходящий водный ток, отнюдь не зависящий от транспирационной тяги. Этот ток называется флоэмным. Формируется он в листьях за счет воды, поступающей с восходящим током, а затем возвращается в корни, доставляя в них ассимиляты и другие продукты жизнедеятельности листьев. Таким образом, в растении одновременно функционируют два противоположно направленных водных потока. Причем, становятся все более очевидными их структурные и функциональные взаимосвязи (Курсанов, 1976). Следовательно, во-первых, у растений существует круговорот водных растворов, а, во-вторых, имеется единая гидродинамическая система целого растения (Жолкевич и др., 1989) или единая транспортная система (Гамалей, 1997).

Доказательством этого является то, что циркуляция водных растворов обнаружена (в опытах с тритиевой водой) у вообще ничего не испаряющих, полностью погруженных в воду высших растений и водорослей. Наряду с этим установлено, что в наземном растении восходящий водный ток возможен при практически полностью подавленной транспирации, то есть в отсутствие транспирационной тяги. Все это ставит под сомнение правомерность представления о возникновении и поддержании восходящего водного тока лишь вследствие необходимости компенсировать неизбежные, но не особенно нужные растению потери влаги при транспирации, а о самом этом токе как о простом физическом явлении.

Ниже остановимся лишь на части единой гидродинамической системы целого растения – восходящем водном токе. Рассмотрим этапы восходящего водного тока. Начнем с радиального транспорта воды от поверхности корня до сосудов центрального цилиндра.