background image

ZAWARTOŚĆ WODY W ORGANACH ROŚLIN  

(W % ŚWIEŻEJ MASY)  

Zawartość wody w komórkach i tkankach zależy od: rodzaju 

tkanki/organu, etapu rozwoju, aktywności metabolicznej, 

pory roku (wegetacja/spoczynek).    

Organy 

Płatki kwiatów 

 

Liście 

 

Bulwy, korzenie 

 

Owoce soczyste 

 

Drewno 

 

Nasiona 

90-95 

 

75-95 

 

70-90  

  

80-95 

 

40-50 

 

10-15 

background image

FORMY I MIEJSCE WYSTĘPOWANIA WODY W 

KOMÓRKACH I TKANKACH ROŚLINNYCH 

I. ZE WZGLĘDU NA MIEJSCE WYSTĘPOWANIA: 

1. Woda hydratacyjna (5-

10% ogólnej zawartości wody) 

2. Woda zapasowa 

(ponad 50% zawartości wody) 

3. Woda interstycjalna  

background image

FORMY I MIEJSCE WYSTĘPOWANIA WODY W KOMÓRKACH    

I TKANKACH ROŚLINNYCH 

1. Woda hydratacyjna  

poprzez oddziaływania elektrostatyczne:  
•  tworzy otoczki wokół jonów, 
• rozpuszcza składniki organiczne, 
• uwadnia makrocząsteczki, 

utrzymywana siłami kapilarnymi  

wypełnia przestrzenie pomiędzy strukturami 
komórkowymi oraz protoplastem i ścianą 
komórkową, 
wypełnia wolne przestrzenie w ścianie 

komórkowej. 

background image

FORMY I MIEJSCE WYSTĘPOWANIA WODY W KOMÓRKACH    

I TKANKACH ROŚLINNYCH 

2. Woda zapasowa  

• gromadzona w różnego typu pęcherzykach  
 i wakuolach. 

background image

FORMY I MIEJSCE WYSTĘPOWANIA WODY W KOMÓRKACH    

I TKANKACH ROŚLINNYCH 

• ośrodek transportu w przestrzeniach pomiędzy komórkami oraz w 

wiązkach przewodzących (woda waskularna). 

3. Woda interstycjalna:  

background image

FORMY I MIEJSCE WYSTĘPOWANIA WODY W 

KOMÓRKACH I TKANKACH ROŚLINNYCH 

I. ZE WZGLĘDU NA STOPIEŃ POWIĄZANIA ZE 

STRUKTURAMI KOMÓREK/ORGANÓW: 

1. Woda „wolna” – pula wody tracona na skutek 

suszenia świeżej masy roślinnej w temperaturze 105 – 

110

ºC do stałej wagi. 

2. Woda 

„związana” –  jej usunięcie wymaga 

suszenia świeżej masy materiału roślinnego w 

znacznie wyższej temperaturze. 

background image

Świeża masa roślinna: 

materiał roślinny w stanie naturalnym. 

 

 

Masa roślinna powietrznie sucha: 

materiał roślinny suszony 

w temperaturze pokojowej, w powietrzu,  

którego wilgotność względna (RH) 

wynosi 50-60 %. 

 

Sucha masa roślinna: 

materiał roślinny suszony w temp.  

105 

– 110 

O

C do uzyskania stałej wagi. 

background image

Funkcje wody w roślinie 

1. Rozpuszczalnik substancji 
2. Środowisko, substrat i produkt reakcji 

chemicznych 

3. Utrzymuje prawidłową strukturę (funkcję) 

makromolekuł 

4. Utrzymuje turgor 
5. Umożliwia „szybki wzrost” komórek i tkanek 
6. Jest ośrodkiem transportu 
7. Bierze udział w termoregulacji  

 

background image

Ładunek dodatni (netto) 

Ładunek ujemny (netto) 

Przyciąganie  elektronów  przez  atom  tlenu  powoduje  powstanie  lokalnego 

ładunku  ujemnego  i  dodatniego  w  cząsteczce  wody  (

cząsteczka 

spolaryzowana -

 

dipol

).  

Asymetria  rozmieszczenia  lokalnych 

ładunków  w  cząsteczce  wody  umożliwia 

powstawanie 

wiązań wodorowych

 (elektrostatycznych) 

pomiędzy cząsteczkami 

wody.  

SCHEMAT STRUKTURY CZĄSTECZKI WODY 

background image

KONSEKWENCJE POLARNYCH WŁASNOŚCI  

CZĄSTECZEK WODY 

1.

Doskonały rozpuszczalnik (otoczki wodne jonów i powłoki 
hydratacyjne makromolekuł) 

 

 

2. Wysokie ciepło właściwe i ciepło parowania (termoregulacja) 

 

 

3. Są podstawą zjawisk 

kohezji,

 

adhezji

 i 

napięcia 

powierzchniowego

 

background image

KONSEKWENCJE POLARNYCH WŁASNOŚCI  

CZĄSTECZEK WODY 

Kohezja 

– 

wzajemne przyciąganie cząsteczek wody 

Adhezja 

– 

przyciąganie cząsteczek wody przez powierzchnie 

naładowane elektrycznie 

N

apięcie powierzchniowe – 

zwiększone przyciąganie się 

cząsteczek na styku fazy wodnej i gazowej 

Powierzchnia naładowana elektrycznie 

Powierzchnia naładowana elektrycznie 

Cząsteczki  

wody 

Napięcie powierzchniowe 

Wewnątrz cieczy siły 

wzajemnych 

oddziaływań cząsteczek 

wody równoważą się 

(znoszą się wzajemnie) 

 

Na powierzchni cieczy 

cząsteczki poddawane 

są działaniu 

niezrównoważonych sił, 

których wypadkowa 

skierowana jest w głąb 

cieczy. 

background image

Kąt zwilżania (θ), utworzony  jest przez powierzchnię  płaską  ciała stałego  i  płaszczyznę styczną do powierzchni 
cieczy 

graniczącej  z  ciałem  stałym.  Podłoża  hydrofilowe  mają  kąt  zwilżania  mniejszy  niż  90°,  dla  silnie 

wodolubnych  powierzchni  (woda  na  czystym  szkle  lub  pierwotna 

ściana  komórkowa)  zbliża  się  do  0°.  Woda  na 

podłożach  hydrofilowych  tworzy  cienką  warstwę.  Powierzchnie  hydrofobowe  (nie  lubiące  wody)  charakteryzują 

się kątem zwilżania większym niż 90°. 

Siła 

wypadkowa 

  

Siła napięcia 

powierzchniowego

    

Grawitacja 

  

Ciecz 

umieszczono 

ustawionej  pionowo  szklanej 
kapilarze.  
Ścianki 

kapilary 

są 

silnie 

wodolubne 

więc  dla  słupa  wody 

siła  wypadkowa  skierowana  jest 

górę.  Kolumna  wody  będzie  

podnosić 

się 

dopóki 

siła 

skierowana  ku 

górze nie zostanie 

zrównoważona 

przez 

ciężar 

kolumny, a menisk 

będzie wklęsły. 

Jeśli  ciecz  nie  może  zwilżyć 

ścianek kapilary (np. rtęć) menisk 
cieczy 

będzie  wypukły,  a  siła 

wypadkowa  skierowana 

będzie  w 

dół.  

ZJAWISKA KAPILARNE  

background image

PROCESY UMOŻLIWIAJĄCE RUCH 

WODY W ROŚLINIE 

1. Dyfuzja 

2. Przepływ masowy 

3. Osmoza 

background image

DYFUZJA 

Proces mieszania się cząsteczek spowodowany 

ich ruchami wzbudzonymi termicznie. 

 
 

Zależna od gradientu stężenia substancji w 

układzie.  

 
 

Odgrywa główną rolę w krótkodystansowym (w 

obrębie przedziałów komórki) transporcie wody i 

substancji niskocząsteczkowych. 

 

background image

Stan początkowy

  

Stan pośredni 

Stan równowagowy

  

St

ęż

enie

 

Miejsce w 
zbiorniku 

Profile stężenia

  

Bezładny  ruch  cieplny  cząsteczek  powoduje  dyfuzję,  czyli  stopniowe  mieszanie 
się  cząsteczek,  prowadzące  do  wyrównania  stężeń  w  układzie.  Zjawisko  dyfuzji 
zachodzi 

pomiędzy  gazami  (najszybsze),  cieczami  (wolniejsze)  i  ciałami  stałymi 

(najwolniejsze). 

Układ  cząsteczek  jest  przedstawiony  graficznie  w  górnej  części 

ryciny, a 

odpowiadający jej profil stężenia umieszczono poniżej. Wraz u upływem 

czasu 

następuje wyrównanie się stężeń w całym pojemniku.  

DYFUZJA 

background image

PRZEPŁYW MASOWY 

Jest to przemieszczanie się cząsteczek wody w sposób 

uporządkowany, w jednakowym kierunku wyznaczonym przez 

gradient ciśnienia hydrostatycznego.  

Jest niezależny od gradientu stężenia wody. 

 
 
 
  
 
 
 
 
 
 

Odgrywa główną rolę podczas przepływu wody w ksylemie, istotny 

również podczas przepływu wody w obrębie ścian komórkowych 

oraz przez błony. 

 

KIERUNEK PRZEPŁYWU 

WODY 

background image

Osmoza 

Niezależne do nakładu energii, spontaniczne 

przemieszczanie się wody przez błonę, zachodzące 

na drodze dyfuzji i przepływu masowego.  

 

Zależy od stężenia wody po obu stronach błony 

(odbywa się zgodnie z gradientem stężenia) oraz od 

ciśnienia, jej kierunek jest wypadkową obu tych sił. 

 

Odpowiada za przepływ wody przez błony 

biologiczne

 
  

background image

ZJAWISKO OSMOZY 

Szklana  rurka  w 

kształcie  litery  U 

zawiera w prawym ramieniu 

czystą 

wodę,  a  w  lewym  wodny  roztwór 
pewnej  substancji,  przedzielone 
selektywnie 

przepuszczalną błoną. 

Błona  nie  przepuszcza  cząsteczek 
substancji 

rozpuszczonej, 

przepuszcza  natomiast 

cząsteczki 

wody. 

Strzałki  wskazują  kierunek 

ruchu 

cząsteczek.  Poziom  słupa 

cieczy  w  lewym  ramieniu  podnosi 
się,  a  w  ramieniu  prawym  opada, 

ponieważ 

wypadkowy 

ruch 

cząsteczek  wody  odbywa  się  z 
prawego ramienia do lewego.  

Siła,  z  jaką  należy  zadziałać  na 

tłoczek, 

aby 

powstrzymać 

podnoszenie 

się  słupa  cieczy,  jest 

równa  ciśnieniu  osmotycznemu 
roztworu. 

background image

 

 = i c RT 

 

          c - st

ężenie molowe (molalne) 

 

  T 

– temperatura (K) 

 

  R 

– stała gazowa (8,31 J mol

-1

 K

-1

          i - 

współczynnik izotoniczny 

 

i = 1+ 

 (k+1) 

 

           

 

- stopie

ń dysocjacji 

           k - 

liczba jonów powstałych z dysocjacji jednej cząsteczki elektrolitu 

 

 

Dok

ładniejszy wynik potencjału osmotycznego otrzyma się, jeśli do równania  van’t Hoffa 

podstawi si

ę zamiast stężenia molowego (mol dm

-3

wody) molalno

ść (mol kg

-1

 wody, co 

jednocze

śnie odpowiada liczbie moli na 1dm

3

 wody). 

OSMOZA I CIŚNIENIE OSMOTYCZNE 

Zależność między stężeniem molowym roztworu a jego ciśnieniem 

osmotycznym (

równanie van’t Hoffa): 

background image

OSMOZA I CIŚNIENIE OSMOTYCZNE 

Ciśnienie osmotyczne roztworu oraz jego 

potencjał osmotyczny są sobie równe co 
do wartości, posiadają jednak przeciwne 
znaki: 

 

Π = - Ψ

 

background image

POTENCJAŁ (CHEMICZNY) WODY Ψ

W

 (

m

w

… jest to ilość energii swobodnej wnoszonej do układu 

przez każdy mol wody (zdolność do wykonania pracy 
użytecznej). 

 

 

Ψ

W

 = 0 

Ψ

W

 = (-x) 

Potencjał chemiczny i potencjał osmotyczny czystej wody w warunkach 

normalnych (ciśnienie atmosferyczne, temp. pokojowa) ma wartość 

zero. 

 

background image

POTENCJAŁ WODY Ψ

W

  

Gradient 

Ψ

W

 jest 

całkowitą siłą napędową

 

decydującą o kierunku i szybkości przepływu 

wody przez błony biologiczne. 

 

 

background image

Potencjał wody w układzie można obliczyć różnymi 

sposobami: 

      

  

(A)               

Ψ

= (

m

W

 - 

m

0

W

)

  

/ V

 

gdzie: 

m

W

 

– potencjał chemiczny wody w układzie, 

m

0

 

– 

potencjał chemiczny czystej wody, V

W

 

– parcjalna molalna 

objętość wody (objętość 1 mol wody, 18 cm

3

      

 

(B)                

Ψ

= Ψ

+ (-)

 

Ψ

 

+ (-)

 

Ψ

τ

  

 

gdzie: 

Ψ

P

 

– potencjał ciśnienia (hydrostatycznego), Ψ

  

(= Ψ

S

)

 

potencjał osmotyczny, Ψ

τ

 

(= Ψ

M

)

 

– potencjał matrycowy (siły 

przyciągania wody przez makromolekuły)  

background image

(A) Czysta woda 

Czysta woda 

(B) 0,1 M roztwór sacharozy 

0,1 M roztwór sacharozy 

PRZYKŁADY ILUSTRUJĄCE POJĘCIE 

POTENCJAŁU WODY I JEGO SKŁADOWYCH 

background image

STOSUNKI WODNE W KOMÓRCE ROŚLINNEJ I 

TRANSLOKACJA WODY MIĘDZY KOMÓRKAMI 

O kierunku przepływu wody z/do komórki oraz pomiędzy jej kompartmentami 

decyduje 

gradient potencjału wody.

  

 

Woda przemieszcza się zawsze z miejsca o wyższym 

(mniej ujemnym) do miejsca o niższym (bardziej 
ujemnym) potencjale wody. 

 

 

 

 

Potencjał wody w dobrze uwodnionej komórce roślinnej 

zawiera się z reguły w granicach  

od -0,1 MPa do -1,0 MPa. 

 

Ψ

W

 = - 0,2 MPa 

Ψ

W

 = - 0,6 MPa 

H

2

Błona 
półprzepuszczalna 

background image

O potencjale wody w komórce decydują

1. 

Potencjał ciśnienia hydrostatycznego (turgorowego) Ψ

-  z 

reguły  dodatni,  zwiększa  energię  swobodną  wody  podwyższając 

potencjał wody w komórce. 

 
2. 

Potencjał  osmotyczny  Ψ

  

-  zawsze  ujemny,  zmniejsza 

energię 

swobodną wody obniżając potencjał wody w komórce. 

  
3. 

Potencjał matrycowy Ψ

 (

Ψ

)

  

(wiązanie wody przez makromolekuły, 

oddziaływania  na  granicy  faz)  zawsze  ujemny,  zmniejsza  energię 
swobodną wody obniżając potencjał wody w komórce.  

              

Ψ

= Ψ

+ (-)

 

Ψ

 

+ (-)

 

Ψ

τ

  

 

Ψ

P

 

–  potencjał  ciśnienia  turgorowego  ściany  komórkowej,  Ψ

 

potencjał 

osmotyczny 

związków  małocząsteczkowych,  gł.  wakuolarnych,  Ψ

τ

 

 

–  potencjał 

matrycowy 

(siły 

przyciągania 

wody 

przez 

makromolekuły, 

napięcie 

powierzchniowe w mikrokapilarach 

ściany komórkowej)  

 

background image

1. Komórka zanurzona w czystej wodzie 

Komórka  

Komórka po 

osiągnięciu stanu 

równowagi  

PRZYKŁADY ILUSTRUJĄCE POJĘCIE POTENCJAŁU WODY I JEGO 

SKŁADOWYCH W KOMÓRCE ROŚLINNEJ 

Początkowy  potencjał  wody  w  komórce  jest  niższy  (-0,7  MPa),  niż 
potencjał czystej wody, dlatego komórka pobiera wodę. Komórka osiągnie 
równowagę, kiedy Ψ

W

 

będzie w niej równe 0, czyli gdy ciśnienie turgorowe 

zrównoważy ciśnienie osmotyczne.   

Czysta woda 

Ψ

W

 = 0 

Ψ

P

 = 0 

Ψ

S

 = 0 

Ψ

W

 = 0 

0 = Ψ

 + 

Ψ

Ψ

P

 = 0.732 MPa 

Ψ

= -0.732 MPa 

background image

2. Komórka zanurzona w hipotonicznym roztworze sacharozy 

Komórka  

Komórka po osiągnięciu 

stanu równowagi  

PRZYKŁADY ILUSTRUJĄCE POJĘCIE 

POTENCJAŁU WODY I JEGO SKŁADOWYCH W 

KOMÓRCE ROŚLINNEJ 

Początkowy  potencjał  wody  w  komórce  jest  niższy  (-0,7  MPa),  niż 

potencjał  wody  roztworu  sacharozy  (-0,2  MPa),  dlatego  komórka  pobiera 

wodę. Po osiągnięciu stanu równowagi, potencjał wody w komórce osiąga 

wartość  równą  potencjałowi  wody  w  roztworze.  W  komórce  po  pobraniu 
wody powstaje dodatnie 

ciśnienie hydrostatyczne (turgorowe).  

0,1 M roztwór 
sacharozy 

background image

0,3 M 

roztwór 
sacharozy 

Komórka po 

osiągnięciu stanu 

równowagi 

Napęczniała komórka 

Zwiększenie  stężenia  sacharozy  w  roztworze  powoduje  spadek 
potencjału  wody  roztworu  (-0,7  MPa)  i  przemieszczanie  się  wody  z 
komórki  (Ψ

W

  =  -  0,2  MPa)  do  otoczenia.  Utrata  wody  przez 

komórkę 

pociąga  za  sobą  także  obniżenie  ciśnienia  turgorowego.  Kurczący  się 
protoplast  zaczyna 

wówczas  odrywać  się  od  ściany  komórkowej 

(

plazmoliza

)  a  do  przestrzeni 

między  ścianą  a  protoplastem  zaczyna 

wnikać roztwór sacharozy.  

3. Komórka zanurzona w hipertonicznym roztworze sacharozy 

background image

STOSUNKI WODNE W ROŚLINIE 

W tkance roślinnej na gospodarkę wodną komórki wpływa 

sąsiedztwo innych komórek, gdyż poszczególne tkanki i organy 

roślinne charakteryzują się odmiennymi wartościami potencjału 

wody. 

 

 

 

 

background image

STOSUNKI WODNE W ROŚLINIE 

 

Przepływ wody między sąsiadującymi komórkami byłby 

proporcjonalny 

jedynie

 do gradientu 

Ψ

W

 

w tych komórkach, jeśli 

rozdzielająca je błona byłaby całkowicie 

przepuszczalna

 dla 

wody i całkowicie 

nieprzepuszczalna

 dla substancji 

rozpuszczonych.  

 

 

 

 

background image

STOSUNKI WODNE W ROŚLINIE 

 

W rzeczywistości przepływ ten zależy również od: 

 zmian Ψ

 

związanych z przepływem substancji małocząsteczkowych 

 zmian Ψ

τ 

zależnych od wymiany makromolekuł 

zmian przepuszczalności błony, zależnych m.in. od stopnia otwarcia 

kanałów wodnych (akwaporyn) 

 

 

 

 

 

dostępności wody w środowisku 

 

background image

Na rycinie zaznaczono siły napędzające 

przepływ wody: stężenie pary wodnej (

C

wv

), 

ciśnienie hydrostatyczne (



p

) i potencjał 

wody (



w

GŁÓWNE DROGI TRANSPORTU WODY W 

UKŁADZIE GLEBA-ROŚLINA-ATMOSFERA 

Ksylem 
(



p

Gleba  
(



p

Poziom 

gleby 

Przekrój korzenia 
(



w

Liście  (

C

wv

w GLEBA 

= - 0,1 MPa 

w ROŚLINA

= - 1,1 MPa 

w ATMOSF. 

= - 80 MPa 

Strumień transpiracji  

W roślinie odbywa się stały 

przepływ wody zależny głównie 

od gradientu potencjału wody 

pomiędzy poszczególnymi 

częściami rośliny oraz pomiędzy 

rośliną a jej otoczeniem. 

Strumień transpiracji  

W roślinie odbywa się stały przepływ 

wody zależny głównie od gradientu 

potencjału wody pomiędzy 

poszczególnymi częściami rośliny oraz 

pomiędzy rośliną a jej otoczeniem. 

background image

POBIERANIE WODY 

1. Całą powierzchnią ciała – plechowce, pędy i liście roślin 

wyższych   

Hydatody na liściach truskawki 

Gromadzenie, a następnie wchłanianie 

wody przez liście roślin z rodziny  

Bromeliaceae 

Krople rosy na mchu 

Zdolne do pęcznienia włoski i 

łuski roślin z rodziny  

Bromeliaceae 

background image

POBIERANIE WODY 

2. Poprzez wyspecjalizowane organy 

– korzenie roślin wyższych   

System 

 

wiązkowy 

System  

palowy 

Pobieranie wody zachodzi 

głównie we włośnikowej 

strefie wzrostu 

 

(dojrzałe komórki ulegają 

suberynizacji)  

Włośniki zwiększają kilkanaście 

– kilkadziesiąt razy 

powierzchnię chłonną korzeni 

http://portalwiedzy.onet.pl/142096,,,,budowa_roslin_okr
ytonasiennych,haslo.html 

background image

POBIERANIE WODY 

2. Poprzez wyspecjalizowane organy 

– korzenie roślin wyższych   

 

Żeby korzeń pobierał wodę, Ψ

W

 

w glebie musi być wyższe, niż 

Ψ

w komórkach korzenia 

 

Niebezpieczeństwo 

suszy fizjologicznej

 

 

Najczęstsze przyczyny suszy fizjologicznej 

Zasolenie podłoża. 

Niska temperatura gleby. 

Obecność substancji toksycznych. 

 

 

 

background image

POBIERANIE WODY 

2. Poprzez wyspecjalizowane organy 

– korzenie roślin wyższych   

 

Dzięki 

dodatniemu hydrotropizmowi

 

korzeń rośnie w stronę wody, a 

dzięki 

dodatniemu geotropizmowi

 

– 

w kierunku działania siły 

przyciągania ziemskiego  

Źródło 
wody 

background image

DROGI PRZEMIESZCZANIA SIĘ WODY W ROŚLINIE 

1. Transport krótkodystansowy – z komórki do komórki 

a) DROGA APOPLASTYCZNA 

– przez ściany i przestrzenie 

międzykomórkowe, zgodnie z gradientem Ψ

W

 (

dyfuzja

) oraz ciśnienia 

hydrostatycznego 

(przepływ masowy

 

http://cronodon.com/BioTech/Plant_Transport.html 

background image

DROGI PRZEMIESZCZANIA SIĘ WODY W ROŚLINIE 

1. Transport krótkodystansowy – z komórki do komórki 

b) DROGA SYMPLASTYCZNA 

– przez cytoplazmę komórek i przez 

plazmodesmy, bez przenikania przez błony plazmatyczne 

 

http://cronodon.com/BioTech/Plant_Transport.html 

background image

http://cronodon.com/BioTech/Plant_Transport.html 

DROGI PRZEMIESZCZANIA SIĘ WODY W ROŚLINIE 

1. Transport krótkodystansowy – z komórki do komórki 

c) 

DROGA TRANSBŁONOWA – przez cytoplazmę komórek i 

poprzez błony plazmatyczne (plazmolemma, tonoplast) 

 

background image

DROGI PRZEMIESZCZANIA SIĘ WODY W ROŚLINIE 

cytoplazma 

środowisko  

błona 

komórkowa 

cząsteczki 

wody 

kanał wodny 

(akwaporyna

PRZEPŁYW WODY PRZEZ BŁONY KOMÓRKOWE 

Woda 

może  przemieszczać  się  przez  błony  w  komórkach 

roślinnych  w  wyniku  osmozy  (przenikanie  pojedynczych 
cząsteczek wody przez dwuwarstwę fosfolipidową)… 

… lub masowo 

(objętościowo) przez 

specjalne kanały wodne, 

które tworzą integralne 

białka błonowe – 

akwaporyny

background image

DROGI PRZEMIESZCZANIA SIĘ WODY W ROŚLINIE 

2. Transport długodystansowy – przewodzenie w ksylemie 

a) naczynia 

– rośliny okrytonasienne 

b) cewki (tracheidy) 

– rosliny nagonasienne  

Ksylem 

korzenia 

Ksylem 

pędu 

Naczynia 

liścia 

Aparat 

szparkowy 

Główne 

wiązki 

sitowo-naczyniowe 

(nerwy) 

rozgałęziają 

się 

tworząc 

charakterystyczną  siatkę.  Taki  układ 
wiązek 

umożliwia 

dotarcie 

wody 

transportowanej 

przez 

ksylem 

do 

każdej komórki liścia. 

background image

Epiderma 

Komórki kory  Perycykl 

Ksylem 

Floem 

Endoderma 

Pasemka 

Caspary’ego  

Transport 
apoplastowy 

Transport 
symplastowy 

DROGI PRZEMIESZCZANIA SIĘ 

WODY W KORZENIU 

background image

PRZEPŁYW WODY W KSYLEMIE 

1.  Parcie  korzeniowe  –  ciśnienie  hydrostatyczne  roztworów  w 

naczyniach  korzeni.  Wywołane  jest  przepływem  wody  do  wnętrza 
naczyń, będącym następstwem aktywnego wpompowywania jonów 
soli mineralnych z komórek miękiszowych. 

     Z  parciem  korzeniowym  związane  jest  zjawisko  aktywnego 

wydzielania  wody  przez  liście  roślin  (

gutacja

),  a  także  tzw. 

płacz 

przyranny

 - wydzielanie wodnego roztworu z miejsca zranienia lub 

przecięcia pędu.  

 

GUTACJA NA LIŚCIU TRUSKAWKI 

(Fragaria grandiflora)  

background image

Teoria kohezyjno-transpiracyjna  

(Dixon, Joly, Askenasy 1894-1895) 

Straty wody spowodowane jej parowaniem z liści uzupełniane są dzięki 

podciąganiu słupa wody w ksylemie (siły kapilarne, adhezja, kohezja) 
wskutek działania podciśnienia hydrostatycznego wywołanego 
transpiracją. 

Energia do tego procesu pochodzi z energii cieplnej słońca, która 

powodując parowanie wody wytwarza gradient potencjału wody 
pomiędzy wnętrzem liścia, a atmosferą zewnętrzną. 

2.  Transpiracja  (szparkowa,  kutikularna)  –  główny 
mechanizm długodystansowego transportu wody, związany z 
wytwarzaniem ujemnego ciśnienia hydrostatycznego wskutek 
parowania wody z liści.  

PRZEPŁYW WODY W KSYLEMIE 

background image

Kutykula 

Górna 
epiderma 

Dolna 
epiderma 

Komórki 
mezofilu 

Kutykula 

Komora 
podszparkowa 

Miękisz 
palisadowy 

Ksylem 

Graniczna 
warstwa 
powietrza 

Graniczna 
warstwa 
powietrza 

Szparka 

Komórka 
szparkowa 

CO

Duże 

stężenie 

CO

Małe 

stężenie 

CO

Duże 

wysycenie 

parą wodną 

Małe 

wysycenie 

parą wodną 

Para wodna 

Opór dyfuzyjny 

warstwy granicznej (r

b

Opór dyfuzyjny 

szparek (r

s

SIŁA NAPĘDOWA PRZEPŁYWU WODY PRZEZ ROŚLINĘ 

BIERZE POCZĄTEK W LIŚCIACH 

Gradient potencjału wody liść - atmosfera 

background image

Potencjał wody  

(MPa) 

Lokalizacja  

   

Atmosfera (wilgotność względna 

=50%)  

 
 

Wnętrze liścia 

 

Ścina komórki mezofilu (10 m) 

 

   

Wakuola komórki mezofilu (10 m) 

 

Ksylem w liściu (10 m) 

 
 
 
 

Ksylem w korzeniu 

 

Wakuola w komórce korzenia  

 
 

Gleba otaczająca korzeń 

 

Gleba w odległości 10 mm od 

korzenia 

-95,2 

 
 

-0,8 

 

-0,8 

 

-0,8 

 

-0,8 

 
 
 
 

-0,6 

 

-0,6 

 

-0,5 

 

-0,3 

PORÓWNANIE POTENCJAŁU WODNEGO W RÓŻNYCH 

CZĘŚCIACH SYSTEMU TRANSPORTUJĄCEGO WODĘ W 

UKŁADZIE GLEBA-ROŚLINA-ATMOSFERA 

background image

CZYNNIKI ZWIĄZANE Z 

ROŚLINĄ 

Ilość i dostępność 

wody 

Temperatura 

Napowietrzenie 

 

CZYNNIKI REGULUJĄCE POBIERANIE I RUCH WODY 

W ROŚLINIE 

CZYNNIKI 

ŚRODOWISKA 

Glebowe 

Atmosferyczne 

Temperatura 

Wilgotność 

powietrza 

Światło 

Ruch powietrza 

 

Wielkość i przepuszczalność 

powierzchni absorbującej 

wodę 

Wielkość i przepuszczalność 

powierzchni parowania 

Liczba, rozmieszczenie i 

stopień rozwarcia 

aparatów szparkowych 

 

background image

Czynniki glebowe – dostępność wody 

Potencjał wody w glebie:  

Ψ

W

 = Ψ

τ 

+ Ψ

Π  

Ψ

τ  

– wiązanie wody przez cząstki gleby, Ψ

Π 

– wiązanie wody przez jony  

Woda grawitacyjna – 

woda opadowa 

przesiąkająca w głąb 

gleby i opuszczająca 

strefę korzeni – 

szybko staje się 
niedostępna dla 

rośliny 

Woda kapilarna – 

pozostaje w porach 

gleby – dostępna dla 

rośliny, o ile nie 

zostanie związana 

przez jony 

nieorganiczne (gleby 

silnie zasolone) 

Woda 

higroskopijna – 

woda 

zaadsorbowana na 

powierzchni 

cząsteczek gleby – 

niedostępna dla 

rośliny 

background image

Czynniki glebowe – temperatura, dostępność tlenu, zasolenie 

1. Temperatura i dostępność tlenu wpływają na aktywność metaboliczną 

komórek korzenia: 

a) aktywny transport jonów w poprzek korzenia – decyduje o sile parcia 

korzeniowego, 

b) zależne od aktywności metabolicznej tempo wzrostu korzenia – decyduje 

o odnawianiu strefy włośnikowej, w której zachodzi pobieranie wody. 

2. Niska temperatura zwiększa gęstość wody i zmniejsza płynność błon 

plazmatycznych utrudniając pobieranie wody. 

3. Obecne w glebie jony soli mineralnych wiążą cząsteczki wody 

ograniczając ich dostępność dla rośliny (niekorzystny skutek zasolenia 

gleb).  

background image

Czynniki atmosferyczne wpływające na intensywność transpiracji 

a)

zwiększa bezwzględne stężenie 

pary wodnej przy stałej wartości 

wilgotności względnej  

Zależność stężenia pary wodnej w nasyconym 

powietrzu od temperatury powietrza  

Temperatura powietrza (ºC) 

Stęż

eni

nasy

cone

j par

wodnej 

 c

wv(

na

s.)

(m

ol 

m

-3

Temperatura 

(ºC) 

c

wv       

 

(mol m

-3

b) ogrzanie liścia zwiększa prężność 

pary wodnej w przestworach 

międzykomórkowych i podnosi 

energię kinetyczną cząsteczek 

wody, co ułatwia parowanie 

1.

Temperatura  

2. Ruch powietrza – usuwa parę wodną z warstwy granicznej przyspieszając parowanie  

background image

Czynniki roślinne  

1. Powierzchnia liścia 

Fragment przekroju liścia irysa Iris germanica

Fragment przekroju liścia sosny Pinus sp. 

3. Obecność struktur powierzchniowych ograniczających parowanie (np. woski i  

włoski u Echeveria)  

2. Stosunek wewnętrznej powierzchni parowania liścia do powierzchni zewnętrznej 

background image

Czynniki roślinne  

4. Budowa, rozmieszczenie i stopień rozwarcia aparatów szparkowych 

Szparka 

Zgrubiała 

ściana 

komórkowa 

Cytosol  

Szparka  typowa  dla  traw;  mikrografia  elektronowa 
(2560x).  Na  końcach  komórek  szparkowych 
występują charakterystyczne rozszerzenia - bulwki, 
w  których  znajduje  się  cytoplazma  i  organella 
komórkowe. 

Ściana 

komórkowa 

pomiędzy 

bulwkami jest zgrubiała. 

Komórka 
szparkowa  

Szparka   

Aparaty  szparkowe  w  epidermie  cebuli; 
elektronowy  mikroskop  skaningowy  (1640x). 
Górne  zdjęcie  przedstawia  widok  aparatu 
szparkowego  od  zewnętrznej  strony  liścia,  na 
zdjęciu  widoczna  kutykula.  Poniżej  widok 
komórek  szpakowych  od  strony  komory 
przyszparkowej.  

background image

BILANS WODNY ROŚLINY 

BILANS WODNY ROŚLINY – różnica pomiędzy ilością wody pobranej i 

wytranspirowanej przez roślinę.  

Bilans wodny rośliny charakteryzują: 

WZGLĘDNA ZAWARTOŚĆ WODY (

RWC

, ang. relative water content) – 

stosunek aktualnej zawartości wody w tkance do zawartości w niej wody w 

warunkach pełnego wysycenia wodą. 

 

DEFICYT  WYSYCENIA WODĄ (

RSD

, ang. water saturation deficyt) – 

mówi o tym, ile wody brakuje w tkance do jej pełnego wysycenia wodą. 

 

POTENCJAŁ WODY  

background image

BILANS WODNY ROŚLINY 

ROŚLINY HYDROSTABILNE (

IZOHYDRYCZNE

) – nie wykazują dużych 

wahań wody w tkankach (bilans wodny oscyluje wokół zera): 

- duży i wydajny system korzeniowy, 

- aparaty szparkowe szybko reagujące na zmiany uwodnienia, 

- duże ilości wody zapasowej w tkankach, 

np. drzewa, wiele traw, sukulenty. 

ROŚLINY HYDROLABILNE (

ANIZOHYDRYCZNE

) – wykazują duże 

wahania wody w tkankach (bilans wodny jest często ujemny): 

- aparaty szparkowe wolno reagujące na zmiany uwodnienia, 

- niewielkie ilości wody zapasowej w tkankach, 

np. rośliny zielne, niektóre trawy. 

background image

Materiały zawarte w wykładzie zostały przygotowane merytorycznie oraz graficznie na podstawie 

następujących źródeł: 

Kopcewicz J., Lewak S. „Fizjologia roślin”, PWN Warszawa, 2007 

Tukaj Z. (red.) „Przewodnik do ćwiczeń z fizjologii roślin”, Wydawnictwo Uniwersytetu 

Gdańskiego, 2007 

Taiz L., Zeiger E. „Plant physiology” Sinauer Associates, 2006 

Taiz L., Zeiger E. „Plant physiology online” 

http://5e.plantphys.net/

 

http://www.scilinks.org/ 

  http://www.pl.wikipedia.org