Міністерство освіти Російської Федерації

Мічурінський державний педагогічний інститут кафедра біології та основ сільського господарства

Студентка 5 курсу факультету біології

Наталія Вікторівна < p> Філімонова

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ЗМІСТУ

ВОДИ В листя калини В УМОВАХ

АГРОБІОСТАНЦІІ

Дипломна робота

Науковий керівник - асистент кафедрибіології та основ с/г -

Філімонова Галина
Іванівна

Методист - асистент кафедрибіології та основ с/г -

Філімонова Галина
Іванівна

Рецензент - кандидатбіологічних наук, доцент кафедрибіології та основ с/г -

Фролова Любов
Олексіївна

Мічурінськ, 2002

ЗМІСТ

Стр ...

ВСТУП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

1. 1. Значення води для рослин ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6

1. 2. Фізичні та хімічні властивості води ... ... ... ... ... ... ... .. 10

1. 3. Фракційний склад грунтової вологи ... ... ... ... .... ... ... ... .. 13

1. 4. Розподіл води в рослині ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... .. 18

1. 5. Вміст води в рослині ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21

1. 6. Вплив різних факторів на вміст води ... ... ... ... 24

Розділ II. Об'єкти, методи та умови роботи

2. 1. Об'єкти роботи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 26

2. 2. Методи роботи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32

2. 3. Умови роботи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 34

Розділ III. Дослідження загального вмісту води в листках калини

3. 1. Водний режим рослин ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 36

3. 2. Морфологічні та анатомічні особливості листя калини ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 38

3. 3. Погодні умови в період проведення експериментів ... ... 40

3. 4. Аналіз отриманих результатів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
Розділ IV. Залучення школярів до наукової роботи - один із шляхів розкриття творчого потенціалу вчителя ... ... ... ... ... ... ... ... 50

4. 1. Проведення фенологічних спостережень ... ... ... ... ... ... ... ... 51

4. 2. Значення екскурсій у проведенні наукових досліджень ... .53

4. 3. Постановка дослідів і експериментів ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 56

4. 4. Історія пришкільних ділянок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 60

4. 5. Дослідницька діяльність школярів в роботі гуртків і факультативів.

4. 5. 1. Кружки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 67

4. 5. 2. Факультативи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... .. 69

4. 6. Розвиток умінь і навичок дослідницької діяльності учнів при виконанні лабораторних робіт ... ... ... .... ... 73

ВИСНОВКИ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 95

ВИСНОВОК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .96

Список використаних джерел ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .97

ДОДАТОК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 103

ВСТУП

Еволюційний розвиток рослинного світу визначило генетичніцентри походження культурних рослин. Протягом 200 мільйонів роківсформовані географічні регіони зростання певних рослиннихспільнот, родин, родів і видів рослин.

Генетичні центри походження культурних рослин є місцеммаксимальної реалізації потенціалу продуктивності та адаптивності конкретнихкультур. Просування рослин півдня в більш північні райони знижує їхпотенційні можливості. Разом з тим, плодові рослини північної зони, вЗокрема Європейсько-азіатського генцентра, в процесі еволюції виробиливисоку стійкість до біотичних і абіотичних факторів середовища, щозабезпечує стабільність їх плодоношення.

Росія розмістили їх у Європейсько-азійському генцентре, отримала вподарунок понад 40 дикорослих плодових, ягідних і горіхоплідних порідрослин. В умовах північної зони ці рослини протягом багатьох столітьвиробили високий «дрімаючий резерв» адаптації до природних катаклізмів,повторюваним часом раз на десятки років.

Тісний зв'язок людини з навколишнім середовищем, використання в їжудикорослих плодів і ягід служили основою профілактики стійкості людейдо різних захворювань. При хворобі людина сама знаходив і споживавлікувальні плоди, ягоди, трави, користуючись шостим почуттям. Сама природа такимчином підказала нам необхідність введення в культуру тих харчовихрослин, продукція яких вкрай необхідна для здоров'я; тих рослин,які, володіючи високим адаптивним потенціалом, забезпечують стабільністьотримання лікувально-дієтичних продуктів харчування.

Критично оцінюючи стан російського садівництва в новихринкових відносинах, при посиленні імпорту плодів із заходу, сходу, Африкиі в зв'язку з природними катаклізмами 1990, 1991, 1994 і 1995 р. можнабачити найбільш реальний шлях до його збереження і процвітання за рахунокзміни структури природного сортименту: введення в культуру новихнетрадиційних садових рослин, що не потребують «екологічних сховищах»та дають продукцію, конкурентно здатну на світовому ринку.

Потреба введення в культуру нових видів рослин пов'язана знеобхідністю підвищення лікувально-дієтичних якостей продукції, оскількидикорослі харчові рослини не тільки не поступаються своїм культурнимпобратимам за змістом фізіологічно активних речовин, але часто іперевершують їх у цьому відношенні. Ресурси дикорослих харчових рослин внашій країні величезні, але використовуються лише на один відсоток їхбіологічного врожаю.

Лікувальне значення дикорослих ягідні і плодових рослин, як івсієї продукції північного садівництва, добре розкрито школою найбільшогоросійського вченого-біохіміка Л. І. Вігорова (1976). На важливість створеннясадів лікувальних культур вказував І. В. Мічурін, який писав: «Я звертаюувагу на можливість отримати такі сорти, вживання яких будесприяти лікуванню тих чи інших людських хвороб ».

Найбагатшим джерелом лікувальних продуктів харчування єдикорослі ягідні, плодові та горіхоплідні рослини лісів Росії. Уостаннє десятиліття з'явилася небезпека не тільки зниження природнихзапасів, але і втрати цінного генетичного матеріалу - національногобагатства країни. Шлях до порятунку цих багатств лежить через селекцію,введення в культуру нових нетрадиційних рослин і створення лікувальнихсадів. Перші успіхи в цьому плані отримані в НІІС Сибіру ім. М. А.
Лісавенко, де створені перші в світі сорти обліпихи, жимолості, калини. Закордоном успішно введено в культуру лохина, журавлина (США), ірга (Канада),брусниця, горобина (Німеччина), шипшина (Швеція).

Однією з найважливіших лікувальних садових культур є калина. Ународній медицині вона відома з 14 століття. І про лікувальні переваги калиниписали А. Т. Болотов (1725), лікарі А. П. Нелюбин (1828) і Ф.
І. Іноземцев (1858).

Дослідження вчених підтвердили факт цілющих властивостей калини. Плодикалини містять глікозид - вібурнін, який діє заспокійливо нанервову систему і попереджає крововилив. У ній багато цукрів (до 10
%), Містяться вітаміни С, Р, Е, каротин, фарбувальні і дубильні речовини,органічні кислоти, мікроелементи (заліза до 5 мг %).

У зв'язку з цим необхідно всебічне вивчення цієї культури:особливостей вегетації, фотосинтезу, врожайності, водного режиму і т. д. врізних екологічних умовах. Тому метою нашої роботи було вивченняводного режиму калини в умовах агробіостанціі МГПИ. Більш глибоко мививчали питання загального вмісту води в листках калини. А завданнями нашоїроботи були:

1) Вивчити морфологічні ознаки сортів калини.

2) Вивчити здатність калини до зростанню в умовах агробіостанціі.

3) Вивчити загальний вміст води в листках сортів у різні вегетаційні періоди.

4) Вивчити можливості використання калини як об'єкт вивчення в середній школі.

Підсумки нашої роботи доповідалися на наукових студентських конференціяхв Мічурінському педагогічному інституті (1998, 2001, 2002 р.р.).

ГЛАВА I: СТАН І РОЛЬ ВОДИ У рослині

1. 1. Значення води для рослин

Про роль води в живому організмі стародавніми вченими були висловленіумоглядні гіпотези. Зусилля багатьох дослідників були направлені доз'ясування практичних питань, пов'язаних з обробіткомсільськогосподарських рослин. Вода, очевидно, мала велике значення і ввиникнення життя на нашій планеті.

На думку багатьох вчених, життя виникло у водному середовищі. Вода малаважливе значення в еволюції неорганічних речовин, а потім органічнихз'єднань, тому що вона має високу теплоємність, невеликі коливаннятемпературного режиму в навколишньому середовищі не викликають зміни їїтемператури. Вода захищала складні органічні освіти від прямоговплив ультрафіолетових променів (сонячної радіації). Завдякизахисній дії води могли зберегтися і еволюціонувати складніорганічні сполуки.

Деякі автори (Фірсов) вважають, що вона брала участь і в еволюціїпервинної атмосфери Землі, тому що перехід останньої від відновленої доокисної формі пов'язаний з наявністю води. В атмосфері Землі завдякифотохімічному окислення води, з'являються вільний кисень і водень:

Н2О + Н2О (2 Н2 + О2

Під дією ультрафіолетового випромінювання здійснювався синтезформальдегіду з вуглекислого газу і молекули водню, при цьомузвільнявся вільний кисень:

СО2 + Н2 (СНОН + О

Зазначені процеси сприяли збільшенню кількості кисню впервинній атмосфері.

П'ять тисяч років до нашої ери люди знали про роль води в житті рослин,про це свідчить те, що вони споруджували водосховища і будувализрошувальні системи для поливу оброблюваних рослин для забезпечення їхводою. Фалес (640 - 546 рр. до н. Е..) Вважав, що вода єпервинним речовиною Всесвіту, що вона першооснова всього.

Для з'ясування ролі живильної води перші досліди проводилися Ван-
Гельмонт. Він посадив гілку верби (2,3 кг) в суху землю (вага землі 90,7 кг)і напоїв його дощовою водою протягом п'яти років. При ліквідації дослідів через
5 років вага рослини був 76,8 кг. , Втрата ваги землі становила 56,6 р., априріст гілки 74,5 кг. . На підставі цих досліджень автор прийшов до висновку,що рослина живиться водою (так як втрата ваги землі невелика).

Досліди Ван-Гельмонта були перевірені Вудворд, який рослини (м'яту)в одному варіанті поливав дощовою водою протягом 77 днів, в іншомуваріанті - витяжкою, отриманої з грунту. У першому варіанті приросту м'яти ввазі не спостерігалося (вихідні вага її був 1,8 р., а після досвіду 1,12 р.). У
Варіанті, де рослини поливають грунтової витяжкою, приріст склав
12,29 р. На підставі своїх дослідів Вудворд відкинув висновок Ван-Гельмонтапро те, що рослина харчується (тільки) водою.

У живому організмі вода виконує різноманітні функції. По-перше,вона, будучи середовищем і розчинником, сприяє розпаду солейнеорганічних речовин, по-друге, зовнішній вигляд рослини, особливостіморфологічного, анатомічної будови його, а також будівлі цитоплазмиїї субклітинних компонентів тісно пов'язані з наявністю води, по-третє, вонамає важливе значення в процесах метаболізму.

Зовнішній вигляд рослини в значній мірі залежить від стануклітинної оболонки, останнє пов'язане з кількістю води в ній. Приоптимальному вмісті води клітинна оболонка трохи розтягнута, цестан її визначається тургорним тиском, спрямованим від центру допериферії, його можна розглядати як тиск протопластів на клітиннуоболонку. Остання володіє пружними властивостями, під дією тургорноготиску розтягується, внаслідок чого виникає протитиск,спрямоване від клітинної оболонки до центру клітини. Його називають радіальнимтиском (або тургорним натягом), за величиною воно дорівнює тургорному.
Тургорное тиск впливає на форму листа, на зовнішній вигляд рослини. Принестачі води в клітці воно зникає, листя в'януть, змінюється кутнахилу листа на осі стебла, порушується явище негативного геотропізма.
Тургорное стан клітин визначається кількістю води в рослині івеличиною тургорного тиску.

Величина осмотичного тиску клітинного соку і сисний сили клітинтісно пов'язана з наявністю і кількістю води в клітинах (Сулейманов, 1974).
Осмос - це дифузія через напівпроникну мембрану, тобто такумембрану, яка добре проникна для води і непроникна чи поганопроникна для розчинених у воді речовин (Лібберт, 1976).
Низькомолекулярні, високополімерние речовини і неорганічні солі здатнідо прояву осмотичній активності в клітинах лише присутності води.
Молекули неорганічних речовин розпадаються на іони за участю води,остання, викликаючи диспергирование солей, сприяє збільшенню числаактивно діючих частинок, що беруть участь у осмотичний тиск іметаболічних процесах. При зниженій кількості води (наприклад, підчас посухи) осмотичний тиск клітинного соку підвищується, що ссутьсила клітин зростає, що зумовлює надходження води в рослину. Цейприклад свідчить про те, що процес водообміну (надходження) пов'язаний із кількістю води в організмі рослини.

Кругообіг речовин в рослині здійснюється шляхом участі води.
Координація діяльності органоидов в клітинах і органах рослини пов'язана знаявністю води, отже, вона в значній мірі визначаєфункціональну цілісність організму. Дослідами академіка А. Л. Курсанова
(1960) встановлено, що, з одного боку, діяльність кореневої системирослини пов'язана з речовинами, які утворюються в листках, інакшеговорячи з діяльністю листя і стебла, з іншого боку, нормальнефункціонування листя, їх діяльність залежить від роботи кореневоїсистеми. Різні речовини, що надійшли з грунту в корінь, пересуваються ввигляді пасок в надземні органи, в тому числі і в листя, де вонивикористовуються на синтез нових речовин, необхідних для побудови тіларослини, для нормального функціонування його. Метаболіти, що утворилисяв їх листі (цукру та інші речовини), переміщуються низхідним струмом впідземні органи (коріння), де вони необхідні для підтримання їхдіяльності, для забезпечення життєвих процесів, тим самим забезпечуєтьсязв'язок між органами рослини.

Зменшення кількості води в листках значно уповільнює відтікречовин з листя в корінь і тим самим послаблює інтенсивність процесівобміну і кругообігу речовин в організмі рослини. Діяльність рослини вцілому координується завдяки процесам пересування речовин, у тому числіі води, як ішов, так і тих, що сходять струмами.

Роль води в терморегуляції рослини.

Як відомо, випаровування води (транспірація) листям супроводжуєтьсяпоглинанням тепла. Джерелами тепла в рослині є сонячні промені ірізні реакції метаболізму, в першу чергу, процес дихання. Якщо брослина безперервно поглинало енергію, не випромінюючи частину її у навколишнійповітря, то його температура весь час підвищувалася б до тих пір, поки ненаступила «теплова смерть». Однак цього не спостерігається внаслідок того,що рослини втрачають більше половини поглиненої енергії, випромінюючи її підзовнішнє середовище (Гейтс, 1967). Крім того, втрата тепла рослиною має місцеі в процесі транспірації.

У процесі транспірації в листі рослин вода переходить з рідкогостану в пароподібний. У цей час відбувається поглинання енергіїмолекулами води, вона витрачається на розрив водневих зв'язків, що мали місцеміж молекулами води.

Таким чином, фазові переходи води мають велике значення втепловому балансі рослин (Сулейманов, 1974).

1. 2. Фізичні та хімічні властивості води

Вода - основний компонент живої речовини. Її зміст доходить до
90% від маси організму. Вона становить невід'ємну частину внутрішньоїструктури всього живого і є одним з головних факторів, що визначаютьклімат на поверхні землі. Вода бере активну участь у біологічнихперетвореннях, служить субстратом для фотосинтезу, є одним зпродуктів процесу дихання і створює умови зовнішнього середовища, якізабезпечують можливість життя. Як кліматичний фактор вона регулюєтемпературу на поверхні землі, перебуваючи в атмосфері, частковозатримує сонячну радіацію, зменшує дію екстремальнихтемператур. Вода в тілі рослин і вода, що покриває нашу сушу і що входить досклад атмосфери, незважаючи на різні її форми єдина, і ритми її руху ввідсталої і живої матерії узгоджені (Галазій, Бейдеман, 1975).

Вода відіграє важливу роль у життєдіяльності організму, завдякисвоїм унікальним фізичним і хімічним властивостям. Молекула води складаєтьсяз двох атомів водню, приєднаних до одного атому кисню. А?? мукисню відтягує електрони від водню, завдяки цьому заряди вмолекулах води розподілені нерівномірно. Один полюс молекули виявляєтьсязарядженим позитивно, а другий - негативно. Інакше кажучи, водаявляє собою диполь. Молекули води можуть асоціювати один з одним.
Позитивний заряд атома водню однієї молекули води притягається донегативного заряду іншого. Це призводить до виникнення водневихзв'язків. Завдяки наявності водневих зв'язків вода має певнуупорядковану структуру. Кожна молекула води притягує до себе ще чотиримолекули, які прагнуть розташуватися як би по вершинах тетраедра.
Число асоційованих молекул може бути невизначено великою. У рідкоїводі впорядковані ділянки чергуються з неупорядкованими - хаотичнорозподіленими молекулами. Таким чином, більша частина молекулорганізована у вигляді тетраедрів, менша частина заповнює порожнини цихтетраедрів.

У твердому стані (лід) всі молекули води з'єднані водневимизв'язками. При нагріванні лід плавиться, і частково ці зв'язки розриваються. Принулі градусів розривається приблизно 15% водневих зв'язків. Навіть принагріванні до 20 градусів залишаються не порушеними 80% водневих зв'язків.

Висока прихована теплота випаровування води обумовлюється наявністюводневих зв'язків. Для того щоб у процесі випаровування стався відривмолекул від водної поверхні, необхідно затратити додатковекількість енергії для розриву водневих зв'язків. Тому випаровування водирослиною (транспірація) супроводжується охолодженням транспірірующіхорганів. Зниження температури листя при транспірації має важливефізіологічне значення.

Вода має дуже високу теплоємність, тому поглинання абовтрата значної кількості тепла тканинами рослин супроводжуєтьсяпорівняно невеликими коливаннями їх температури. Це дозволяєрослинному організму сприймати коливання температури навколишнього середовищав пом'якшеному вигляді. Вода в рослині знаходиться як у вільному стані, такі у зв'язаному. Вільної називають воду, що зберегла всі або майже всівластивості чистої води. Вільна вода легко пересувається, набуваєрізні біохімічні реакції, випаровується в процесі транспірації ізамерзає при низьких температурах. Пов'язана вода має зміненіфізичні властивості внаслідок взаємодії з наведених компонентами. Цівзаємодії являють собою процеси гідратації, внаслідок чогозв'язану воду нерідко називають гідратної водою. Розрізняють два основнихпроцесу гідратації: 1) тяжіння диполів води до заряджених частинок (якдо іонів мінеральних солей, так і до зарядженим групам білка СОО-і NH2 +);

2) утворення водневих зв'язків з полярними групамиорганічних речовин - між воднем води і атомами О або N.

Воду, гідратірующую колоїдні частки (насамперед білки) називаютьколоїдно-пов'язаної, а розчинені речовини (мінеральні солі, цукру,органічні кислоти, тощо) - осмотично пов'язаної.

Вода володіє виключно високою розчинюючої здатністю. У водіаніони і катіони будь-якої солі виявляються роз'єднаними. Гідратноїоболонки, що оточують іони, обмежують їх взаємодію. Позитивнозаряджені іони притягують полюс молекули води з негативно зарядженимиатомами кисню, тоді як іони, що несуть негативний заряд, притягаютьполюс з позитивно зарядженими атомами водню. Одночасно порушуєтьсяі структура самої води. При цьому, чим більша іон, тим це порушеннясильніше (Якушкіна, 1980).

1. 3. Фракційний склад грунтової вологи.

З фізіологічної точки зору зручно виділити наступні формигрунтової вологи, що розрізняються за ступенем доступності їх для рослин:

1. Гравітаційна вода.

2. Капілярна вода.

3. Плівкова вода.

4. Гігроскопічна вода (Якушкіна, 1980).

В даний час виділяють такі форми (фракції) грунтової вологи:

Хімічно зв'язана вода. Цю категорію води можна розділити наконституційну і кристалізаційну. Перша входить до складу вториннихмінералів. Вона настільки міцно пов'язана, що для її видалення потрібнозастосування температури до 200 градусів і вище. Природно, що ця формаводи недоступна для рослин. До конституційної воді слід також віднестиводу, що входить до складу органічних речовин грунту.

кристалізаційна вода менш міцно пов'язана, ніж конституційна.
Вона входить до складу гіпсу та інших мінералів. Її можна видалити шляхомтривалого прогрівання при температурі близько 100 градусів. Ця водатакож недоступна для рослин.

сорбованих вода. Сорбованих воду ділять на прочносвязанную
(гігроскопічних) і рихлосвязанную (плівкову). Обидві ці формибезпосередньо зодягну грунтові частинки і утримуються на їх поверхнісилами адсорбції.

гігроскопічна вода утримується з силою до 1000 МПа і більше іпересувається тільки після переходу в пароподібний стан. Термін дії оголошення закінчився згрунту при нагріванні до 105 градусів протягом 6 годин. Наявність такої водиобумовлено гігроскопічністю грунту. Тобто Здатністю твердої фази своєїповерхнею поглинати водяну пару. Гігроскопічність залежить відмеханічного складу грунту та вмісту в ній органічної речовини.
Максимальний зміст гігроскопічної вологи спостерігається при повномунасичення повітря водяними парами, тобто При 99 - 100%-ної відносноївологості. Це зміст гігроскопічної вологи називають найбільшою абомаксимальної гігроскопічністю грунту.

адсорбовані на поверхні грунтових частинок шар гігроскопічноївологи втрачає свою рухливість і сильно ущільнюється. У результаті високоїщільності гігроскопічна вода змінює свою природну структуру і рядфізико-хімічних властивостей. Така вода має підвищену в порівнянні зчистою водою в'язкістю, не замерзає навіть при -70 -78 градусах, не маєелектропровідність. Дана форма грунтової води недоступна рослинам. Такяк сили зв'язування води перевищують сисних силу коренів.

Хоча гігроскопічна вода і є недоступною для рослин, але їїосвіта має велике значення, тому що скорочує непродуктивнийвитрата краплинно-рідкої вологи, що надходить в грунт.

плівкова вода. Пароподібному волога, конденсуючись на поверхнігрунтових часток за певних умов температури і тиску, даєпочаток утворенню водної плівки. Процес поглинання водяної пари грунтомрозглядається як перехідний до адсорбції води. Таким чином, частинасорбованої води, яка зв'язується менше міцними силами, іявляє собою рихлосвязанную воду. Вона утримується на поверхнітонких плівок прочносвязанной (гігроскопічної) води. Це додатковопов'язана сорбційними силами вода носить назву плівковою. Частина цієївологи належить водним оболонок колоїдних частинок грунту, з якимизв'язок води міцніша, ніж з грубо дисперсними елементами. Цю частинуплівковою вологи називають колоїдної водою.

плівкова вода, як і гігроскопічна, не пересувається в грунті підвпливом сили тяжіння, але може переходити від однієї грунтової частинки доінший в бік більш тонкої плівки, що оточує ці частинки.

плівкових та гігроскопічна вода є пов'язанугрунтову вологу, утримувану молекулярними силами тяжіння. Максимальнатовщина водяної плівки, що утримується твердими грунтовими частками іколоїдами, представляє максимальну плівкову вологоємність грунту.

плівкова вода відрізняється за своїми фізико-хімічними властивостями тарухливості від вільної води. Точка замерзання води знаходиться в інтервалівід -4 до -78 градусів. Вона має підвищену в'язкість і зниженурозчиняють здатність. На відміну від гігроскопічної плівкова водавиявляє невелику розчиняють здатність - вона містить деякукількість електролітів і має електропровідність. У плівці відбуваєтьсяпоступове наростання концентрації розчинених речовин, починаючи від нуля уповерхні частинок (гігроскопічна волога) і поступово збільшуючись доконцентрації вільного розчину. Плівкова волога частково доступна длярослин.

Вільна вода. Грунтовий профіль має великий відсоток вільногопростору, тобто він порист. Частка пір залежить від типу грунту. В основномуполовина обсягу грунту є вільним простором, який заповнюєтьсяповітрям або водою. Вільний простір є і в грунтових агрегатах
(структурах), де воно представлено капілярами.

У період випадання опадів або при поливі вільний простірводою заповнюється. Цю воду, що вважається вільною, диференціюють накапілярну і гравітаційну. Вона доступна для рослин.

Капілярна вода. Як відомо, водна поверхня в капілярах маєувігнуту форму. Поверхневий тиск увігнутою форми менше нормального.
Тобто менше тиску під плоскою поверхнею. У результаті виникненнядодаткового тиску під викривленій поверхнею в капілярах при їхзануренні відбувається підняття води. Висота цього підняття пропорційнаповерхневого натягу і назад пропорційна радіусу капіляра: чимтонші капіляри, тим рівень води в них вище в порівнянні з рівнем води,в яку капіляр опущений. Тому рівень капілярної води в грунті завждивище рівня грунтової води і вода по капілярах може просуватися знижніх у верхні шари грунту. Висота підняття капілярної води залежить відмеханічного складу грунту: зі збільшенням дисперсності грунтових частиноккапіляри стоншує, і це зумовлює більш значну висотупідняття грунтової води. Однак у лишком тонких капілярах вся водазнаходиться в адсорбованому (прочносвязанном) стані і втрачаєрухливість, що заважає її підйому. Максимально можлива висота підняттякапілярної води в природних умовах досягає% -: м (в глинистихгрунтах). Однак такий рівень капілярної вологи встановлюється рідко.
Зазвичай цей рівень не перевищує 3-4 метрів. А для грунтів легкогомеханічного складу і того менше. Цю воду називають капілярно підпертоюводою.

Існує ще одна категорія вологи - сорбційно-замкнута, яказнаходиться в некапіллярних просторах, перекритих перемичками абопробками з зв'язаної води. Вона локалізована у вигляді скупчень, утримуєтьсясорбційними силами. Ця категорія води або недоступна для рослин, або жчастково доступна в залежності від сил зв'язування з поверхнеюпросторів, в яких вона знаходиться.

Капілярна вода становить, по-перше, ту частину доступною длярослин вологи, яка сконцентрована у верхній частині грунту іутримується силами, порівняно легко долає корінням, а по -друге, вологу, що утворить капілярну облямівку вище дзеркала грунтових вод; ввипадку проникнення коренів у глибину така вода стає доступною длярослин.

Гравітаційна вода. Це одна з форм вільної води, доступної длярослин. Вона міститься в некапіллярних просторах, заповнюючи пори післядощу, поливу, танення снігу. Пересувається під дією сили тяжіння,легко стікає вниз. Затримуватися може тільки водотривких (непроникним)шаром. Ця форма води недовготривала: швидко стікає вниз. Якщо на шляхупросочування гравітаційної води виникає водотривких шар, то врезультаті накопичується певний об'єм води, що називається грунтової.

Грунтова вода є резервом доступної для рослини вологи принеглибокому її заляганні: вона поповнює капілярну облямівку грунтів у разівтрати в ній води (випаровування, поглинання рослинами). Тому пористістьгрунтів (сумарний обсяг усіх пір між частинками твердої фази) має важливоюзначення для накопичення в грунті доступної рослинами вологи. Особливо важливимпри цьому є оптимальне співвідношення капілярних і некапіллярнихпросторів у грунтових горизонтах. Цим умовам відповідає твердафаза чорноземних грунтів, особливо цілинних, з не зруйнованої природногозернистою (дрібнозернистою) структурою, обумовлює наявність капілярів вструктурних агрегатах і некапіллярних просторів між ними.

Гравітаційна вода знаходиться в конкурентних відносинах з аерацієюгрунтів: вона витісняє грунтовий повітря з некапіллярних просторів і тимсамим погіршує повітряний режим грунту, особливо в безструктурні грунтах, щонегативно впливає на низку грунтових процесів і особливо на життєдіяльністькореневої системи. Проте надмірна кількість гравітаційної води шкідливопозначається не на всіх рослинах. Болотні рослини і рядсільськогосподарських, наприклад, рис, активно функціонують і при надлишкуводи, навіть при затоплення території.

пароподібному волога. Представлена в грунті у формі водяної пари іпересувається по градієнту абсолютної пружності пари; може також пасивнопересуватися зі струмом повітря. Вміст у грунті пароподібний вологизалежить від ряду факторів, в першу чергу від вологості, скважність ітемператури грунтового середовища. Ця форма грунтової вологи має деякийзначення у водопостачанні рослин, тому що пароподібному волога припевних температурі і тиску може конденсуватися і доповнювативміст у грунті вільної або плівковою води.

Тверда волога. Ця форма води присутній у грунті при зниженнітемператури до нуля градусів і нижче. Вона нерухома і є недоступною длярослин, але є резервом доступної вологи, яка виникає післятанення льоду (Тарчевскій, Жолкевіч, 1989).

Рис. 2. Різні форми води в грунті: 1 - хімічно зв'язана вода; 2
- Гігроскопічних зв'язана вода; 3 - плівкова вода; 4 - капілярна вода;
5 - гравітаційна вільна вода; світлі гуртки - частки грунту (за Ф. Д.
Сказкина).

1. 4. Розподіл води в рослині

Вміст води у різних рослин по-різному. У листі салату - 95%,кукурудзи - 77%. Кількість води неоднаково в різних органах рослин.
Наведемо дані для соняшника: у листі - 81%, в стеблах - 88%, вкоріння - 71%.

Вміст води в листках зменшується звичайно від морфологічноїверхньої частини до основи стебла (стовбура).

У вакуолях більш старих клітин (нижній ярус) вміст води більше,ніж у молодих (верхній ярус). Більша кількість води в вакуолях клітинстарого листя пояснюється збільшенням їх розмірів з віком рослини.
Більша частина води в клітинах міститься в цитоплазмі, а не в вакуолі
(Сулейманов, 1974).

А) Вода в клітинних оболонках.

Вміст води в клітинних стінках залежить від будови та їїхімічного складу. В оболонці зрілої клітини розрізняють три шари: серединнуплатівку, первинну і вторинну оболонки. Перша з них складається з пектатакальцію, у складі другого шару містяться целюлозні фібрили,просочені пектинові речовини. Вторинна оболонка містить целюлозу,пектинові речовини, лігнін, Кутін, і вона відкладається поверх первинної.
Молекули целюлози мають гідрофільні властивості, що пов'язано, щопов'язано з наявністю гідроксильних груп. Всмоктуються і водоутримуючаздатність клітинної оболонки пов'язана з пектинові речовини та їїцелюлозним компонентами. Лігнін може адсорбувати воду в кількості до
25% від власної ваги. Геміцелюлоза здатна увібрати воду до 100% відсухої ваги. У тургесцентних клітинах велика частина води утримується, по -Мабуть, у вільних межфібріллярних просторах. У зазначених частинах
(клітинна стінка) тургосцентних клітин гідратної води становить менше 10
% Від загальної кількості води, що міститься в клітинних оболонках. Клітинністінки живих клітин здатні утримувати значно більші кількостіводи, ніж її компоненти, виділені у чистому вигляді. У клітинах з пухкимиоболонками, з великими межфібріллярнимі просторами кількість водибільше, ніж в щільних клітинних стінках. Відкладення інкрустуютьсяречовин призводить до зменшення вмісту води в клітинній оболонці.

На вміст води в клітинних стінках впливають різні речовини,що знаходяться в її соку і володіють осмотичним властивостями. Має значеннятакож концентрація соку, що міститься в межфібріллярних просторах.

Б) Води, що міститься в провідній системі рослин

Провідна система рослин складається з ксілеми і флоеми (тут маютьзначення клітини-супутниці і клітини, що виконують механічні функції).

ксиліт, що складається з судин, трахеід, волокон, деревної паренхімитощо, можна розглядати як розподільну систему, завдякидіяльності якої досТігана постачання різних органів рослинводою.

Тканини, які складаються переважно з тонкостінних паренхімних клітин,наприклад верхівкові і бічні меристеми, містять дуже багато води, частопонад 90%. На противагу їм товстостінні клітини або клітини,містять рясні відкладення запасних речовин, зокрема крохмалю,відрізняються в загальному низьким вмістом вологи. Молоді листи, що містятьвідносно багато цитоплазми в порівнянні з речовиною клітинних оболонок,відрізняються високим вмістом води (Козловський, 1969).

Особливо багато води в тканинах, що мають високу фізіологічноїактивністю, навпаки, її мало в тканинах, що мають невелику фізіологічнуактивність. Зрозуміло, зазначене питання можна витлумачити і по-іншому, асаме, в тканинах з малим вмістом води фізіологічні процесипротікають менш інтенсивно (Сулейманов, 1974).

1. 5. Вміст води в рослині

Вода, що міститься в рослині, має подвійне походження:екзогенне й ендогенне. Велика частина її, що надходить із грунту в рослинучерез кореневу систему, має екзогенне походження. Вода може бутипоглинена рослиною у вигляді пари з атмосферного повітря, але цей шляхнадходження не має істотного значення в забезпеченні рослин водою,тому що це не може врятувати їх від загибелі в умовах грунтової посухи.

Основним джерелом води для рослин є грунт. Джерела водив грунті - атмосферні опади, грунтова вода, поливна вода.

По відношенню до води рослини поділяються на три екологічнігрупи: гідатофіти (водні), пойкілогідровие і гомеогідровие (Антіпов,
1973). Зазначені групи відрізняються один від одного за типом водообміну.

Гідатофіти. До цієї групи відносяться такі рослини, у якихжиттєві процеси протікають нормально лише при безпосередньому контактіїх організму з зовнішнім водою. Вони не витримують сухості повітря, швидкогинуть при відсутності безпосереднього зіткнення з водою.
Внаслідок того, що гідатофіти живуть у воді, в їх онтогенезі водообмін НЕзмінюється. До гідатофітам відносяться багато водорості, деякі гриби іокремі лишайники, представники мохоподібних, папоротеподібних іквіткових.

З деяких древніх гідатофітов, що перейшли на сушу, в результатіадаптації до умов нестачі води, виникли пойкілогідровие нижчірослини: наземні водорості, багато гриби, лишайники.

В останніх збереглися риси примітивної організації предків іпримітивний водообмін. Про це свідчить те, що вони, подібногідатофітам, поглинають воду всією своєю поверхнею, не мають спеціальнихпристосувань для регулювання водообміну. Пойкілогідровие рослинипристосувалися переносити зневоднення, висихання на них не дієзгубно (Генкель, 1968). Властивостями пойкілогідрових рослин володіютьтакож і спори, насіння вищих рослин. Вони, також як і пойкілогідровиерослини, не гинуть при повному зневоднюванні і не регулюють утриманняводи. Вони дуже посухостійкі.

У онтогенезі пойкі