Организм мен клетканың тіршілігіндегі судың маңызы

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 31 бет
Таңдаулыға:

М А З М Ұ Н Ы

КIРIСПЕ . . . . . . . . . . . .
3

I. ТАРАУ. Өсімдікте судың алмасу

І.1 Организм мен клетканың тіршілігіндегі судың маңызы . . .
5
І.2 Өсімдіктің "жылауы" мен гутациясы . . . . . .
6
ІІ. ТАРАУ .Өсімдіктегі транспирацияның маңызы
ІІ.1 Өсімдіктің суды буландыруы – транспирация . . . . .
8
ІІ.2 Устьицелік және кутикулалық транспирация. . . . .
10
ІІ.3 Өсімдіктің бойымен судың жылжуы . . . . .
15
ІІ.4 Өсімдіктің құрғақшылыққа төзімділігінің физиологиялық негіздері .
18
ҚОРЫТЫНДЫ . . . . . . . . . . 29
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР . . . . . . . 31

КІРІСПЕ

Мақсаты:Өсімдіктің өсуі және дамуы үшін судың атқаратын ролі.
Өсімдіктің булану, жылауы мен гутация процестерін бақылау және оларға
сипаттама беру.
Курстық жұмыс екі тараудан және әр түрлі бөлімдерден,қорытынды мен
әдебиеттерден тұрады. Бірінші бөлімде өсімдікте судың алмасуын, ал екінші
тарауда өсімдіктегі транспирацияның маңыздылығы туралы жазылған. Курстық
жұмыс 31 беттен тұрады.
Өсімдік күн сәулесінің энергиясын сіңіргеннен кейін қатты қызады.
Олар ұзак уақыт қызатын болса, онда клеткалардағы белоктар коагуляцияғa
ұшырайды да, өсімдік тіршілігінен айрылады. Олардың қызып кетпеуіне
транспирация өте үлкен әсер етеді. Өсімдік суды бүландыру нәтижесінде
салқындайды. Ылғалды ауада транспирация нашар жүреді. Жылыжайда және
оранжерияларда ғана ауа өте ылғалды болады. Табиғи ауаның ылғалдылығы
әдетте біркелкі өтеді. Құрғақшылық жылы ауа ылғалдылығы кемитіндіктен
транспирация қарқынды өтеді. Жаз айларында температурасын қалыпты ұстау
үшін жылыжайлардың сыртын ақ бояумен сырлайды.
Транспирация көмірқышқыл газымен тығыз байланысты, көмірқышқыл газы
устьицелерден алмасады. Транспирация өсімдіктің вегетациялық кезеңдерімен
де тығыз байланысты. Ауа ылғалдылығы калыпты болған жағдайда өсімдіктің зат
алмасу процесі қарқынды өтеді.
Тамырдың минералды элементтерді сіңіріп және олардың өсімдік
сабақтарына қарай қозғалуы да транспирацияға байланысты.
Транспирацияны анықтау әдістері. Транспирация екі әдіспен
анықталады, олар: мөлшерлік және сапалық әдіс. Сапалық әдіспен
транспирацияны анықтау үшін ең алдымен сүзгі қағазын алып, оны 30
проценттік хлорлы кобальт ерітіндісіне маламыз. Қағаз кызғылт түске
боялады. Хлорлы кобальт ерітіндісі сіңген қағазды плита үстінде кептіреміз.
Кепкеннен кейін қағаздың кызғылт түсі көк түске езгереді. Міне осы қағазды
құрғақ ыдысқа салып қойып сақтаймыз. Транспирацияны анықтау үшін оны алып,
өсімдіктің жапырағына жапсыратын болсақ қағаздың көк түсі кызғылт түске
айналады. Неғұрлым көк түс қызғылт түске тез айналса, солғұрлым
транспирация қарқынды өтетінін көрсетеді, яғни өсімдік суды көп
буландыратының аңғартады.
Транспирацияның мелшерлі көлемін анықтауға кейінгі кезде хлор-
кобальт әдісі пайдаланылуда. Г. А. Евтушенко транспирацияның мөлшерін
транспирометрмен анықтады. Ал қазіргі транспирацияны анықтауға Совет
Одағының ғалымы Л. А. Иванов ұсынған тез өлшеу әдісі қолданылып жүр. Бұл
тәсілді пай-далана отырып ол, 1918 жылы транспирацияны анықтады. 1918
жылдан бері, бұл тәсіл жетілдіріліп, оған бірнеше өзгертулер мен қосымшалар
енгізілді.

І.ТАРАУ. Өсімдікте судың алмасу
І.1 Организм мен клетканың тіршілігіндегі судың маңызы

Өсімдіктің өсу және даму процестерінде судың атқаратын ролі орасан
зор. Су — өсімдіктің негізгі қоректік заты. Ол өсімдіктің химиялық құрамына
кіріп, өсімдіктегі физиологиялық және биохимиялық процестердің қарқынды
өтуіне әсер етеді. Өсімдік организмінде органикалық заттардың мол жиналуы
да суға байланысты. Өсімдіктегі суды К. А. Тимирязев екі категорияға бөлген
болатын. Бірінші категорияға жататын суды қосылыстағы су, ал екіншіге
жататын суды бос су деп атады. Бұл сулар өсімдіктер организмінде өтетін
күрделі физиологиялық процестерге қатынасады. Бос суда қант пен белок, май
және минералды элементтер жылдам еріп, зат алмасу процесін тездетеді. Бірақ
бос су өсімдіктердің организмінде ұзақ уақыт сақталмайды. Ол лезде буға
айналып, ұшып кетеді. Осының нәтижесінде өсімдіктер суға мұқтаж болады да,
өсімдіктің өнімділігі төмендейді. Ал қосылыстағы су өсімдік организмінде
негізгі физиологиялық процестердің қарқынды өтуіне әсер етіп, өсімдіктің
өнімділігін жоғарылатады. Әдетте өсімдік организмінде бос су мол болып,
қосылыстағы судың мөлшері аз болады.
Өсімдіктегі судың алмасуын төрт категорияға бөледі: 1) өсімдікке
судың келуі; 2) өсімдікте судың қозғалуы; 3) өсімдіктен судың бу және сұйық
күйінде бөлінуі; 4) өсімдіктің суды сіңіруі.
Өсімдіктегі су өте қозғалғыш келеді. Ол тамырдан сабаққа көтеріліп,
одан буға айналып ұшып кетіп отырады. Өсімдік топырақтан 1000 г су
сіңіретін болса, оның 990 г буға айналады да, тек қана 10 г су өсімдік
организміне сіңіріледі. Сіңірілген 10 г судың 1—2 г химиялық жолмен, ал
қалған 8—9 г осмостық жолмен өсімдік организмімен байланысады.
Өсімдіктің әртүрлі мүшесіндегі су мөлшері түрліше болады. Вакуольде
су мөлшері — 80—90%. Жас өсімдіктің организмінде, әсіресе цитоплазмада су
көп болады. Олардың клеткаларында вакуоль болмайды. Өсімдіктегі суда
әртүрлі органикалық және бейорганикалық заттар ериді, соның нәтижесінде
олардың дәмі де өзгереді. Кейбір өсімдіктің шырыны ащы, ал
кейбіреулерінің дәмі тәтті болып келеді. Өсімдіктердің шырынының ащы
және тәтті болуы ондағы қантқа, алкалоидтарға, органикалық қышқылдарға,
басқадай органикалық заттарға және минералды элементтерге байланысты.
Өсімдіктегі су мөлшерін мына таблицадан көре аламыз:

1-кесте

Судың кейбір өсімдіктегі мөлшері % (Б.А.Рубин)

Өсімдіктер Судың мөлшері (%)
Балдырларда 96—98
Салатта, томатта және қиярда 94—95
Сәбіз тамырында 87—91
Шептесін өсімдіктердің жапырағында, 83-86
алма,алмұрт тканьдерінде
Ағаш жапырағында 79—82
Картоп түйінінде 74—80
Құрғақ дәндерде 12—14
Қына, мүк тканьдерінде 5—7

Өсімдіктің организміндегі судың мөлшері олардың өсетін ортасына және
вегетациялық кезеңіне байланысты. Сыртқы ортаға және вегетациялық кезеңнің
өзгеруіне қарай, өсімдіктегі судың келемі үнемі өзгеріп отырады.

І.2 Өсімдіктің "жылауы" мен гутациясы

Өсімдіктердің жылауы осмос қысымы әсерінен екені белгілі. Өсімдік
физиологиясын зерттеген ғалым Д. А. Сабинин көптеген жылдар бойы
өсімдіктердегі осмос қысымын анықтаған болатын. Ол осмос қысымы сыртқы
ортаға тығыз байланысты екенін дәлелдеп шықты. Д. А. Сабинин вегетациялық
ыдыста өсірілген өсімдікті мұзға салғанда судың топырақтан тамырға келуі
нашар болуынан одан су буланбағанын байқады. Бұдан сон ғалым өсімдікті тұз
концентрациясы жоғары ерітіндісі бар ыдысқа салды. Сол себептен өсімдіктер
топырақтағы суды сіңіре алмай, қайта өсімдіктегі судың топыраққа ауысуы
байқалды. Осы тәжірибенің қорытындысына қарап, Д. А. Сабинин осмос
қысымының ерітінді концентрациясына байланыстылығын анықтады. Өсімдіктің
жылауы вегетациялық кезеңге тығыз байланысты болады. Өсімдік жылауын
ерте кездерде патологиялық процес деп ойлаған. Бірақ кейінгі зерттеулер,
бұл ойдың дұрыс еместігін дәлелдеді. Өйткені өсімдік организмінен кейде аз,
ал кейбір уақытта пасока көп бөлінеді. (Асқабақ бір тәулікте 1 л пасока
бөліп шығарады). Өсімдіктерден пасоканың бөлінуі — физиологиялық процесс.
Өсімдіктер жылауынан басқа өсімдіктерде гуттация про-цесі бар.
Гуттация дегеніміз — өсімдіктердің организмінен тамшылап бөлініп шыққан су.
Ол өсімдіктердің гидатодынан шығады. Гидатод дегеніміз — жапырақтағы
арнаулы клеткалар (саңылаулар).
Гуттация көбінесе ауа ылғалды кезде ғана болады да, ауа
ылғалы аз кезде ол кездеспейді. Гуттацияны таңертең ертемен
байқауға болады. Сағат 10—11-де гуттация көрінбейді. Өткені
бұл кезде өсімдіктерде транспирация процесі қарқынды түрде
өтеді де, барлық бос су буланып ұшып кетеді. Гуттация топырақтағы су қорына
және тамыр қысымына да байланысты. Егер топырақта су қоры мол болса,
гуттация өсімдікте жиі-жиі кездеседі. .
Гуттацияны лабораторияда тәжірибе жасап көруге де болады. Ол үшін
вегетациялық ыдысқа траспирация процесі жүргізілетіндей етіп, өсірілген
өсімдік үстіне шыны қалпақ жабады. Осы кезде өсімдік организмінен бөлінген
су жиналып, тамшыға айналады. Егер хлороформ құйылған ыдысты шыны қалпақ
астына қойсақ, онда өсімдікте гуттация құбылысы байқалмайды. Бұл
гуттацияның өсімдіктегі физиологиялық процестерге тығыз байланысты екенін
көрсетеді.
Гуттация өсімдіктің өсіп-даму процестерінде өте үлкен роль
атқарады. Өсімдік жас кезінде топырақтағы, барлық кез келген (улы, усыз)
элементтерді өзіне сіңіре береді. Улы элементтер өсімдік организмінде
жиналып, оларды улайды. Ал өсімдік гуттация арқылы улы заттардың бәрін өз
денесінен бөліп шығарып отырады. Сортаң топырақта, әдетте, ас тұзы көп. Ол
өсімдіктің өсуіне қолайсыз жағдай туғызады. Оны өсімдік өз денесінен
гуттация арқылы бөліп шығарады. Сондықтан өсімдік жылдам өсіп-дамиды.
Сонымен өсімдіктің жылауы мен гуттация кұбылысы олардың тамыр
жүйесінің жұмыс істеуіне тығыз байланысты. Тамыр жүйелері топырақтағы
байланысқан суды үнемі насос сияқты сорып, жапырақтарға қарай қысып
шығарады. Сондықтан өсімдіктердің тамыр жүйесін өсімдіктердегі судың
төменгі ағысы деп атайды.

ІІ ТАРАУ.Өсімдіктегі транспирацияның маңызы
ІІ.1 Өсімдіктің суды буландыруы - транспирация

Өсімдіктің суды буландыруын транспирация деп атайды. Өсімдіктен
судың — булануы олардың өсіп-даму процесінде өте үлкен роль атқарады.
Сондықтан да өсімдіктің тіршілік ету кезеңінде жапырақтарынан өте көп су
буланады.
Транспирация — физиологиялық құбылыс. Бірақ транспирация физикалық
заңдылық негізінде Дальтон формуласымен анықталады:
760 (р1 -
р°)
v= k(F — f)―∙S; v= k ――— ∙S
р
p
мұндағы:
v — буланған су мелшері; k — диффузия коэффициенті немесе судың массасы,
белгілі бір уақытта, белгілі көлемнен буланған су мөлшері, эмпериялық
жолмен табылған константа (тұрақты шама); (F — f)F— берілген температурада
кеңістікті қанықтыратын бу серпімділігі мен f — тәжірибедегі бу
серпімділігі арасындағы айырмашылық; 760 — қалыпты атмосфералық қысым; р —
тәжірибеде байқалған атмосфералық қысым; р1 — будың серпімділігі; р°—ауаның
серпімділігі; S — буланатын беттің ауданы.
Неғұрлым F — f арасындағы айырмашылық үлкен болса, яғни ауданның су
буымен қанығуы жеткіліксіз болса, солғұрлым булану процесі мол болады.
Дальтон формуласы булануды өте жуық мөлшерде ғана сипаттайды. Шын
мәнісінде судың өсімдік жапырақтарынан булануы өте күрделі жүреді.
Қозғалыссыз ауадағы судың булану процесі Дальтон заңына бағынады.
Ауа табиғатта үнемі қозғалыста болады, сондықтан жел соғады. Су булану үшін
буланатын бет пішіні, ауа қозғалысы және басқа жағдайлар маңызды роль
атқарады. Оларды білу үшін мынадай тәжірибе жасауға болады. Қатырма
қағаздан ауданы мен салмағын бірдей етіп, екі бөлік кесіп алынады. Оның
біреуінің пішіні өсімдік жапырағына ұқсас болуы керек. Сонда біріншісінің
суды көп буландырып, екіншісінің аз буландырғаны байқалады. Бұл тәжірибе
судың булануы өсімдік жапырақтарының пішініне байланысты екенін дәлелдейді.
Өсімдік жапырақтары көлемді болып келсе, олар суды мол буландырады.
Сондықтан өсімдіктің қандай жерде (сулы және сусыз) өсетінін жапырағының
көлеміне қарап ажыратуға болады. Тіпті жапырақтардың келеміне қарап,
топырақтағы су қорын да анықтай аламыз.
Транспирация жапырақтардың орналасу тәртібімен де реттеліп отырады.
Әдетте өсімдіктің үстінгі жағында орналасқан жапырақтар, астыңғы жағына
орналасқан жапырақтарға қарағанда, суды мол буландырады. Бұл жалпы
заңдылыкқа бағынатын құбылыс.
Дальтон формуласында булану мен суды буландыратын заттың бет көлемі
біріне-бірі тура пропорционал деп тұжырымдалады.
Мұндай тен пропорция транспирация процесінде кездеспейді. Мысалы,
картон жапырақтарының көлемі он есе өскен кезде транспирация не бары екі
немесе үш есе ғана жоғарылайды.
А. М. Алпатьевтың зерттеулері (1959), өсімдіктен судың буланып
шығатын мөлшерін өлшеп, анықтау керек скенін көрсетті және оны мынадай
формуламен анықтауға болатынын дәлелдеді.
Е = 0,65 D,
Мұндағы:
Е — Өсімдікке қажет; 0,6 — эмперикалық жолымен алынған коэффициент; D —
ауадағы жетіспейтін ылғалдық барлық мөл-шері.
Бұл формуламен транспирацияны мөлшерлі түрде ғана анықтайды.
Өсімдіктегі транспирацияның маңызы. Транспирацияның бір тәулікте
қанша су буландыратынын өлшеу әдісімен анықтайды. Тіпті өсімдіктің
вегетациялык кезеңінде қанша суды буландыратынын да білуге болады. Ол үшін
ең алдымен өсімдіктің жапырағын немесе бұтағын, өркенін кесіп алып,
таразыға өлшейді.
Таразылардың бірнеше түрлерін пайдалануға болады. Әдетте торзион таразысы
мен квадрант таразысы қолданылады. Мысалы осы мақсатқа автор 1959, 1960,
1961, 1965, 1970 жылдары зерттеу жұмыстарында торзион және квадрант
таразысын пайдаланды. Зерттеу жұмыстарының ретіне қарай жапырақтарды,
бұтақтарды өлшеп алғаннан кейін, қайтадан сол кесіп алынған жерге қиыстырып
ұстап үш минуттан соң кесілген бөлікті қайтадан таразыға өлшесе, жапырақтың
кейінгі салмағы бірінші салмағынан жеңіл болатыны байқалады. Өйткені
қиыстырылған бөлікте 3 минутта жапырақ арқылы су буланады. Мәселен
жапырақтың алғашқы салмағы 3 г болса, үш минуттан кейін оның салмағының 2,5
г болғаны анықталады. Сонда жапырақ салмағының айырмасы 0,5 г болады. Енді
пропорция құрамыз:

3г – 0,5г 0,5∙1
х = —— = 0,17г
1г – х 3

Сонда 1 г өсімдік жапырағы 1 минутта мынадай су буландырады: 0,17 :
3 = 0,05 г.
Транспирация қарқындылығын анықтауға өсімдіктің жылма-жылғы салмағы
және жапырақтарының ауданы да пайдаланылады.

ІІ.2 Устьицелік және кутикулалық транспирация.

Өсімдік суды устьицелері және кутикулалары арқылы буландырады.
Устьицелік транспирация жапырақтардағы устьице санылаулары арқылы өтеді. Ал
кутикулалық транспирация өсімдік жапырағындағы кутикула қабатынан жүреді.
Әдетте жас өсімдіктердің кутикулалық транспирациясыныц мөлшері болады,
Кейіннен кутикулалық транспирацияның көлемі біртіндеп азая береді. Себебі
жапырақтардағы кутикула қабаты қалыңдай түседі де суды аз буландырады.
Сондықтан өсімдік судың устьице саңылаулары арқылы мол буландыруға мәжбүр
болады.
Қайыңның жапырағына жасалған бір тәжірибені мысалға келтіруге
болады. Жас қайыңның жапырақтарында кутикулалық транспирацияның мөлшері —
51%, ал устьицелік транспирация 49% болған. Қайың өсе келе устьицелік
транспирацияның мөлшері жоғарылап (85,4%), кутикулалық транспирацияның
мөлшері азая бастаған. Сондай-ақ өрік жапырағындағы устьицелик транспирация
14 апрельде — 26,6%, кутикулалық транспирация — 73,4% ал 26 сентябрьде
устьицелік транспирация — 77,8%, кутикулалык транспирация —22,2% болған.
Бұдан шығатын қорытынды: өсімдіктің жас кезінде кутикулалык транспирация,
ал есейе келе устьицелік транспирация қарқынды өтеді. Устицелік және
кутикулалық транспирациядан биогенетикалык заңдылықты көреміз, яғни
өсімдіктің негізгі тараған жері суда болғанын көрсетеді. Өсе келе өсімдік
суды аз буландыруға бейімделеді.
Транспирацияның устьицелер арқылы реттелуі. Транспирацияның қарқынды
өтуінде устьицелер өте үлкен роль атқарады. Устьицелер жабық кезде су нашар
буланады. Сондықтан өсімдіктің температурасы кенет көтеріледі. Егер
устьицелер жабық тұратын болса, онда өсімдікке көмірқышқыл газы аз
сіңіріледі де өсімдіктің түсімі төмен болады. Өйткені фотосинтез қарқынды
өтпейді.
Устьицелердің құрылысы өте күрделі. Ол екі кішкене клеткалардан
тұрады. Осы екі клетка арасында саңылау бар. Ол кейде ашық тұрады да, кейде
жабылып қалады. Устьиценің ұзындығы 10—40 мк, ал ені 3—12 мк. Өсімдік
жапырағын 1000 бөлшекке бөлсек, устьицелер, соның 15 бөлігін алады.
Жапырақта устьицелер өте көп. 1 см2 жапырақта: бидайда— 1500, күнбағыс,
жасымықта — 180 мың, 30 мыңға дейін устьицелер болады. Устьицелерді
микроскоппен қарасақ пішінінің сопақша екенін көреміз. Устьице орналасқан
клеткаларда хлорофилл дәні бар. Устьице клеткасының саңылаулы жағы имектеу
болады. Клетка қабықшасы жұқа. Ал устьицелердің жапырақ ұлпасына қараған
жағы дөңестеніп келеді де клетканың қабықшасы қалыңдай түседі. Міне осыған
байланысты устьицелер ашылады және жабылады. Устьицелердің ашылуы мен
жабылуы көптеген ішкі және сырткы жағдайлармен байланысты. Ішкі фактордың
ең бастысы — крахмал. Жоғарыда аталғандай, устьицелер орналасқан
клеткаларда хлорофилл дәндері өте мол. Хлорофилде крахмал көп жиналады,
әсіресе күндіз клеткаларда крахмал мол синтезделеді де, крахмал судың және
күн сәулесінің әсерінен қантқа айналады. Ал қант суды өзіне сіңіріп,
клетканың тургор қысымын жоғарылатады. Сондықтан клеткадағы устьицелер
ашылады. Сөйтіп транспирация қарқынды өтеді.
Устьицелердің ашылып және жабылып тұруының механизме В. С. Ильин,
А. А. Рихтер және басқа ғалымдар зерттеді. Ал қант крахмалға айналғанда
суды онша сіңіре алмайды. Сондықтан тургор қысымы азаяды да, устьицелер
жабылып қалады.
Устьицелердің ашылу және жабылу механизмін жан-жақты зерттеген
ғалымдардың бірі — Швед ғалымы М. Столфельт (1928). Ол устьицелердің ашылып
және жабылып тұратыны сыртқы ортаның факторлеріне байланысты екенін
эксперимент арқылы дәлелдеді. Устьицелердің жабылуына және ашылуына үш
түрлі жағдай қажет. Біріншісі — су, екіншісі — күн сәулесі, үшіншісі — ауа
температурасы. Ең алдымен устьицелер өте гидропассивті ашылады және
жабылады. Гидропассивті ашылып жабылуының себебі тургор қысымына
байлынысты. Клеткада су мол болғанда, устьицелер гидропассивті жабылады.
Клеткалардан су 3—4% буланса, устьицелер гидропассивті ашылады. Ал су қоры
азайғанда устьицелер гидроактивті қозғалыста болады. Бұл устьицелерге,
хлоропластардағы физиологиялық процестерге байланысты құбылыс.
Хлоропластардағы қант крахмалға айналады, сондай-ақ керісінше қант
крахмалға ыдырайды. Су қоры 15% азайғанда устьицелердің саңылаулары қаурыт
жабыла бастайды. Ал су қоры өте көп азайып кетсе, устьицелер гидроактивті
жабылады.
Устьицелердің ашылуына сәуле де өте үлкен әсер етеді. Устьицелер
күндіз ашылады да түнде жабылып қалады. Сол сияқты устьицелердің ашылып
және жабылуына температура да әсерін тигізеді. Температура жоғарыласа,
устьицелер ашылады, ал ол төмендесе, жабылады. Сонымен устьицелердің
ашылуына және жабылуына әртүрлі факторлар әр қилы әсер етеді.
Кейінгі кезде С. А. Кибрик (1973) және басқа авторлар устьицелердің
қозғалысы басқа себептерден болатынын дәлелдеді. Олардың көзқарасы бойынша
крахмал барлық өсімдік клеткаларында бірдей синтезделмейді.
Устьицелердің козғалуы АТФ-ка байланысты. Устьицелер ашық тұрған
уақытта клеткаларда АТФ мол түзіледі де, осмостық әрекетшіл заттар мол
жиналады. АТФ-тағы микроэнергиялар клетканың мембраналарынан осмотикалық
әрекетшіл заттардың өтіп отыруына жұмсалады. Клеткаларда осмостық потенциал
молаяды да устьицелер ашылады. Сонымен устьицелердің ашылып жабылуы АТФ-
қа байланысты. АТФ-та микроэнергиялар азайса, устьицелер жабылып қалады
немесе керісінше ашылады.
Устьицелердің қозғалысы ДНҚ-мен шектелетіні белгілі болды. ДНК
ядрода кейде аз, кейде мол синтезделеді. Сонымен бірге ДНК бір қалыпта
тұрмайды: кейде әрекетшіл, кейде әре-кетсіз күйде болады; устьицелердің
ашылып-жабылуы осы құбылысқа негізделеді.
Устицелердің жапырақта орналасуы. Өсімдіктің биологиялық және
экологиялық ерекшеліктеріне қарай, устьицелер әрқилы орналасады. Шөптесін
есімдіктің жапырактарында устьицелер жапырақтардың астыңғы бетінде, көлеңке
жерде өсетін өсімдіктің устьицелері жапырақтардың үстіңгі жағында болады.
Мысалы, ағаш тәрізді өсімдікте (қайыңның, еменнің, теректің және т. б.)
устьицелері жапырақтың астыңғы бетінде орналасады. Устьицелердің көлемі
кішкене, саны көп болса, су қарқынды буланады. Стефан заңы бойынша кішкене
саңылаулардан су буының диффузиясы қарқынды өтеді. Стефан заңы бойынша су
буының диффузиясы саңылаулардың диаметріне тура пропорционал. Судың булануы
тіркестік заңына байланысты. Кішкентай саңылаулардан судың тізбегі
бұзылмастан өтеді. Егер саңылаудың диаметрі үлкен болса, тізбегі үзіліп
кетеді де, аз буланады. Устьицелердің орналасуы да транспирация процесін
реттеп тұрады.
Транспирацияның устьицелерсіз реттелуі. Жоғарыда көрсетілгендей
транспирацияның қарқындылығы устьицелердің днаметріне және оның ашық
тұруына тура пропорционал болады. Неғұрлым устьице саңылаулары ашық болса,
солғұрлым траспирация процесі қарқынды өтеді. Бірақ табиғатта мұндай
жағдайлар кездесе бермейді. Транспирация процесі устьицелер ашық тұрса да
өтпеуі мүмкін. Мұндай жағдайларды мақтадан байқауға болады. Жаздың ыстық
күндерінде мақтаның устьицелері ашық болады. Бірақ су устьицелер арқылы
буланбайды. Бұл құбылысты былай түсіну керек.
Өсімдіктің клеткаларынан су буланған кезде, ең алдымен ол
цитоплазмадан буланып, клетка арасындағы кеңістікке келеді. Кеңістіктен
устьице арқылы ауаға бу болып ұшып кетеді. Клетка қабықшасынан судың мол
булануына байланысты клетка қабықшасы мен цитоплазма арасында ауасыз аймақ
пайда болды. Бұл ауасыз құрғақ аймақ арқылы су цитоплазмадан да, сыртқы
ортадан да өте алмайды. Сондықтан цитоплазмадағы су буланбайды.
Цитоплазмада физиологиялық процеске жетерліктей мөлшерде су сақталады.
Фотосинтез қарқынды өтеді. Цитоплазмада су азайғанымен цитоплазма клетка
қабықшасынан ажырамайды. Мұндай құбылысты циторриз деп атайды. Егер
цитоплазмаға ұзақ уақыт су келмейтін болса, ол біртіндеп клетка
қабықшасынан ажырайды. Цитоплазмада зат алмасу процесі төмендеп, тіршілігін
жояды. Циторризді лаборатория жағдайында қолдан жасауға болады. Күкірт
қышқылы құйылған эксикатордың үстіне өсімдік жапырағын қойса, жапырақтағы
бос суды күкірт қышқылы түгелдей сіңіріп алады да, жапырақтың клеткаларында
циторриз құбылысы пайда болады. Клеткалардағы устьицелер үнемі ашық қалады.
Транспирация устьицесіз реттегенде топырақтағы су қорын үнемді
пайдалануға мүмкіндік туады. Мұндай құбылыс Орта Азияда және Солтүстік
аудандарда өсетін өсімдіктерде кездеседі. Транспнрацияның устьицесіз
реттелуі өсімдіктің жүйелілік топтағы түрлеріне байланысты. Мәселен, бидай
транспирацияны устьицелер арқылы реттейді, ал мақта — устьицесіз
реттейді.
Сыртқы ортаның транспирацияға әсері. Транспирацияның қарқындылығы
сыртқы орта факторларына тығыз байланысты. Оған ауа температурасы, күн
сәулесі, жел, топырақтың және ауаның ылғалдылығы өте үлкен әсер етеді. Ауа
температурасы неғұрлым жоғары болса, транспирация солғұрлым қарқынды өтеді.
Жел қатты соққан күні өсімдіктен су мол буланады. Транспирация қарқынды
өтуіне күн сәулесі өте үлкен әсер етеді. Күн сәулесінің әртүрлі спектрі де
әрекет жасайды. Қызыл спектрде транспирация қарқынды өтеді.
Транспирация процесі өсімдік жапырағындағы суға тығыз байланысты.
Өсімдік жапырағында су мол болса, транспирация қарқынды өтеді. Жапырақта
судың мол болуы топырақтағы су қорына байланысты. Ал топырақтағы су қорының
мөлшері жауын-шашынға тәуелді. Сыртқы ортаның факторлары әр уақытта
біркелкі болмайды. Сондықтан транспирация кейде қарқынды өтеді де, ал кейде
баяу жүреді.
Транспирацияның күндізгі уақытта өтуін қағазға график ретінде
түсіретін болсақ, қисық сызықтар аламыз. Таңертең ертемен транспирация
қарқынды өтеді де, түс мезгілінде баяулайды. Өсімдіктер кешке қарай
қайтадан көп су буландырады.
Транспирацияның біресе қарқынды, біресе баяу жүретінің қатысты бірнеше
көзқарас бар. Ғалымдардың бір тобы топырақтағы су қоры мол болғанда
транспирация қарқынды өтеді деп тапшылайды. Мәселен, түсте топырақтағы су
қоры азаяды сондықтан транспирация қарқыны кемиді. Кешке қарай су қоры
топырақта қайтадан жиналады, өсімдіктер суды мол буландырады. Сөйтіп
транспирация процесі топырақтағы су қорымен тығыз байланыста болады.
Транспирация көрсеткіштері. Транспирацияның төрт түрлі көрсеткіші
бар. Олар: транспирацияның қарқындылығы, транспирация коэффициенті,
транспирацияның өнімділігі, салыстырмалы транспирация.
Транспирация қарқындылығы дегеніміз — 1 грамм өсімдік жапырағынан
мин. ішінде буланып шыққан судың мөлшері. Ол өсімдіктердің жылма-жылғы
салмағымен немесе шаршы сантиметр көлемімен есептеледі. Өсімдік жапырағы
бір тәулікте 2 - 3 г кейде 10—15 грамға дейін су буландырады. Егер өсімдік
осындай мөлшерде су буландырмаса, ол өсіп дами алмайды.
Транспирацияның коэффициенті дегеніміз — ол 1 г құрғақ зат жинауға
кеткен судың мөлшері, 1 г құрғақ зат жинау үшін өсімдік 300-ден 1000 грамға
дейін су буландырады. Кейінгі кезде транспирация коэффициенті оның
өнімділігі деп те аталады.
Транспирацияның өнімділігі дегеніміз — өсімдіктер 1000 г су
буландырған кезде жиналған органикалық заттар мөлшері, яғни транспирация
өнімділігі, транспирацияның коэффициентіне қарама-қарсы болады.
Транспирацияның өнімділігі мен коэффициенті тұракты емес. Олар өсімдіктің
жүйелілік түрлеріне, өсетін орнына және ауа райына қарай үнемі өзгереді.
Өсімдіктердің суға мұқтаждығын транспирация коэффициенті бойынша анықтауға
болады.
Транспирация коэффициентіне қарап, өсімдіктерге қанша су қажет
екенін де білу қиын емес. Транспирация коэффициентін анықтап, өсімдіктердің
құрғақшылыққа төзімді немесе төзімсіздігін білуге болады. Бұрын ғалымдар
транспирация коэффициентімен өсімдіктердің құрғакшылыққа төзімділігін
анықтаған. Әрине, транспирация коэффициентіне қарап, өсімдіктердің
құрғақшылыққа төзімділігін айыру қиын еді. Себебі, транспирациялық
коэффициенті үнемі өзгеріп отырады. Сондықтан кейінгі кезде транспирация
коэффициенті арқылы өсімдіктердің құрғақшылыққа төзімділігін анықтамайтын
болды. Тіпті ұзақ уакытқа дейін транспирация коэффициентін анықтаудың
қажеті жоқ деген тұжырым да болды. Тек кейінгі жылдары қайтадан
транспирациялық коэффициентті анықтауға мән беріліп отыр, Әсіресе
транспирацияның өнімділігін анықтауға кең көлемді зерттеу жұмыстары
жүргізіліп келеді. Транспирация өнімділігі жайылымдағы өсімдіктердің сумен
қамтамасыз етілуін білу үшін кең қолданылады. Қазір ауыл шаруашылығында
суармалы дақылдарға ерекше көңіл аударылып отырғандықтан, транспирация
коэффициенті кең көлемде зерттелуде. Дақылдарды ғылыми түрде суару үшін
транспирациялық коэффициентті анықтау керек.

ІІ.3 Өсімдіктің бойымен судың жылжуы

Өсімдіктегі су қозғалысы. Өсімдік мүшесінде судың қозғалуын
бірінші рет зерттеген ағылшын ғалымы — С. Гейльс. Ол өсімдіктердегі судың
қозғалуын анықтау үшін 1735 жылы тәжірибе жасады. С. Гейльс өсімдіктерде
төменгі ағыс бар екенін анықтап, өсімдіктердің жылауы туралы да құнды
зерттеулер жүргізді.
С. Гейльс өсімдіктің суды тамыр талшықтары арқылы сіңіретінің білді.
Ол сіңірілген су қабықтың поренхимдік клеткаларымен бірнеше миллиметрге
көтеріліп, ксилемалардың түтікшелеріне өтетінін, тірі клеткалардағы су
жылжуы клеткалардың copy күшіне байланысты болатынын, copy күші аз
клеткалардан copy күші мол клеткаларға қарай су козғалып отыратынын
анықтады. С. Гейльс тамыр талшықтарының copy күші топырақ бөлшектерінің
copy күшінен жоғары болатынын білді. Кейінгі кездегі зерттеулер тамыр
талшықтары топырақтағы суды өзіне сіңіретінін толығымен анықтады. Тамыр
талшықтарының топырақпен жалғасқан клеткаларының copy күшіне қарағанда
топырақтан алыс жатқан клеткалардың copy күші мол болады. Сондықтан суды
бірінші клеткадан екінші клетка сорып, өзіне сіңіріп отырады. Ал үшінші
клетканың copy күші екінші клетканын copy күшіне қарағанда көп болуы тиіс.
Үшінші клетка суды екінші клеткадан сорып алады. Сол сияқты клетканың copy
күші осылайша біртіндеп өсіп отырады.
Сонымен су тамырдан сабаққа қарай қозғалады. Мұндай қасиет жапырақ
клеткаларында да бар. Жапырақ ортасындағы клеткалардын copy күші шеткі
клеткалардың copy күшіне қарағанда аз болады. Суды шеткі клеткалар ортадағы
клеткалардан сорып алады. Жапырақ ортасындағы клеткалардың сору күші 12,1
атмосфера болса, шеткі клеткалардың сору күші 32,1 атмосфераға дейін
жетеді. Өсімдіктердің сабақтарындағы түтікшелерде клетка болмайды.
Сондықтан су түтікшелер арқылы көтеріліп тамыр қысымымен жапыраққа дейін
көтеріледі. Ал жапырақтын түтікшемен жанасқан бірінші клеткаларының copy
күші үлкен болады. Олар суды түтікшеден өзіне сіңіріп алады. Ал екінші
клетка бірінші клеткадан суды сорады. Сөйтіп, су жапырақта да тамырдағы
сияқты қозғалып отырады. Жапырақ пен тамыр арасындағы су тізбегі жіп сияқты
созылады. Топырақта су қоры жеткілікті кезде судың мұндай тізбегі
үзілмейді. Ал су қоры өте аз болса, су тізбегі үзіліп кетеді де, өсімдік
тіршілігін жояды. Мұндай жағдай ауа және топырақ құрғақшылығынан кездеседі.
Жапырақтағы судың қозғалуын жоғарғы ағыс деп атайды. Төменгі және жоғарғы
ағыс деп атау шартты емес, тіпті дұрыс деп айтуға да болмайды. Бірақ
ботаника ғылымына осы терминдер қалыптасып қалған. Сондықтан ботаниктер мен
физиологтар төменгі және жоғарғы ағыс деп атап кеткен. Судың өлі клеткалар
арқылы трахеидтер мен трахеилардан (жылжуын мына төмендегі тәжірибелерден
көруге болады). Егер шөп тәріздес өсімдіктің сабағын кесіп алып, суға салып
қойсақ, су үздіксіз сабақ арқылы жапыраққа келеді. Ал сабақтағы
түтікшелерді желатинмен бітесе, онда сабақтан жапыраққа су келмей қалады.
Жапырақтан су булану нәтижесінде жапырақ клеткаларының copy күші
артып, судың сабаққа тез көтерілуіне мүмкіндік туады. Судың сабақ арқылы
қандай жылдамдықпен көтерілуі боялған су арқылы тәжірибе жасап көруге
болады, боялған су біраз уақыттан кейін өсімдік сабағына, содан кейін
жапырақтарға көтеріледі. Егер жапырақтардың су буландыру процесі қарқынды
болса, онда су тез көтеріледі. Боялған суды микроскоп арқылы көруге болады.

1-сурет.Потометр

Транспирацияның сору күшіне тигізетін әсерін анықтау үшін кесіп
алынған өсімдік сабағын ішінде суы бар шыны түтікке салып, сынап кұйылған
ыдысқа батырамыз. Су буланған сайын түтікке сынаптын көтеріле бастағаны
байқалады. Сынап едәуір биіктікке көтеріледі.
Жапырақтар судың жоғары көтерілуінде өте үлкен роль атқарады.
Жапырақтың copy күші күн сәулесі энергиясымен реттеліп отырады. Ал
өсімдіктердің төменгі су қозғалту жүйесі фотосинтез процесінде түзілген
органикалық заттардың энергиясымен реттеледі. Көпке дейін аралық су
қозғалтатын жүйесінің болу-болмауы белгісіз болып келді. Орыс ғалымы Е. Ф.
Вотчал (1897) аралық су қозғалтатын жүйе бар екенін, ол өсімдіктің кесіп
алынған сабағына судың тамыр қысымымен бір бағытта жиналатынын көрсетті.
Судың сабақпен жоғары қарай жапырақтарға көтерілуі тіркестік заңына
негізделген. Тіркестік заңы дегеніміз — су молекулаларының бір-бірімен өте
үлкен күшпен байланыс жасауы. Ғылымда ол тіркестік теориясы деген атпен
қалыптасқан. Тіркестік теориясының негізін құрған Е. Ф. Вотчал болатын. Су
тізбегі су көпіршігі мен ауа көпіршігін алмастыра отырып жүзеге асады.
Судың 10 м биіктікке дейін көтерілетіні белгілі. Ауа көпіршігі көп болса,
су өте биіктікке көтеріле алмайды. Кейінгі кездегі зерттеу жұмыстарына
қарағанда, өсімдік сабағын көптеген су бағаналары бойлап жататыны байқалды.
Неміс ғалымдары (Г. Р. Бос) және Боде (1923) мұны тәжірибе жүзінде көрді.
Ондай тәжірибе жасау үшін жапырағы бар аздан солған бұтақты кесіп алып,
потометрге салып бұтақтың жапырақтарын кесіп тастасақ, су бетінің
ойықтығының төмендеуі байқалады. Оның себебі: бұтақтағы су бағаналары
үзіледі де түтікшелер кеңиді. Швейцар ғалымы А. Уршпрунг (1915) тәжірибені
лалагүл сабағына жасады. Ол ауа кірмеу үшін сабақты сынапқа малып кесті де
кесіндімен судың жоғары көтерілгенін байқады. Бұдан су тізбегінің түтікше
қабырғаларына өте қатты күш түсіре байланыс жасап, тартылатыны, ондай
күштің жүздеген атмосферамен өлшенетіні анықталды.
Папоротник споронгийінен қарастырсақ онда бірнеше дөңгелек
шығыршық тәрізді клеткалар бар екені байқалады. Бұлар — өлі
клеткалар. Олар суға толы болады. Клеткалардың ішкі жағындағы қабықшасы
қалың да, сыртқы жағындағы қабықшасы жұқа. Егер папоротник споронгийінен
аздап кесіп алып, микроскоппен қарайтын болсақ, олардың клеткалары ат
тағасының пішіні тәрізді екенін көреміз. Олар құрсауланған тәрізді
байланысып, бірнеше қабат түзеді. Осы клеткалар кептірген немесе пісіп
жетілген кезде ішіне ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.