Растения берут энергию из воздуха
|
Наземные растения произошли от водорослей, и им, как и водорослям, нужно, чтобы каждую их клеточку омывала проточная вода. По мнению ученых из Института экологии природных систем Академии наук Татарстана, на суше растения обеспечили себе достаточный водный поток благодаря дефициту влаги в атмосфере.
Продуктивность водорослей и фитопланктона связана с движением воды, благодаря которому клетки получают минеральные вещества, кислород, углекислоту, «сигнальные» вещества и избавляются от продуктов жизнедеятельности. Чтобы растения могли освоить сушу, им надо было либо преобразовать свои клетки так, чтобы они могли обходиться без постоянного омовения, либо создать себе океанские условия на суше. Наземные растения пошли по второму пути: выйдя на берег, они «забрали океан с собой».
Надземные органы высших растений находятся в атмосфере в условиях колоссальных перепадов относительной влажности. Но растительные клетки не погибают, потому что они погружены в независимую от окружающего пространства водную среду — воду межклеточного пространства, просветов клеточной оболочки и сосудов. И эта внутренняя вода не стоит на месте, она постоянно течет, омывая клетки от кончика корня до верхушки стебля и выступая в роли энергоносителя. От интенсивности этого движения — транспирации — зависят интенсивность фотосинтеза и роста.
Транспирация — уникальное явление в биологии, ведь в течение суток вода в растении обновляется 20-30 раз! А движение такого колоссального количества воды через растение стало возможно именно благодаря дефициту влаги в атмосфере. Растение испаряет воду, создавая при этом силу, тянущую влагу из почвы и вверх по сосудам. Если поместить растения в условия стопроцентной влажности, при которой испарение невозможно, они вынуждены будут тратить на перекачку воды собственные силы, и от этого состарятся раньше времени.
И действительно, эксперименты по выращиванию пшеницы и подсолнечника в условиях стопроцентной влажности, проведенные специалистами из Института экологии природных систем Академии наук Татарстана, подтвердили, что насыщение атмосферы влагой ведет к увеличению энергетических издержек растения и к падению его продуктивности. К примеру, леса влажных тропиков менее продуктивны, чем северные, поскольку тратят на обеспечение внутреннего потока на 30-40% больше энергии.
В ходе эволюции всем живым организмам приходится более эффективно использовать внешнюю энергию и преобразовывать ее в сложные и разнообразные жизненные формы. И вода как источник энергии играет в эволюции огромную роль. Создав структуру, качающую и испаряющую воду, растения смогли освоить сушу, сохранив в почти неизменном виде биохимические и биофизические параметры клетки.
Источник информации: А. А. Зялалов «Энергетический аспект освоения растениями суши». «Успехи современной биологии», 2005, том 125, №1.
«Информнаука»
