Jak „piją” rośliny?

Woda jest niezbędna do życia wszystkim organizmom żywym – od bakterii, poprzez rośliny i grzyby, na zwierzętach (w tym ludziach) kończąc. O tym, jak niedobór wody wpływa na rośliny, możemy się przekonać zwykle latem, gdy coraz częściej pojawiają się susze, a trawa staje się pożółkła, sucha i obumiera. Dla nikogo nie jest chyba także tajemnicą, że rośliny pobierają wodę z gleby. Jak to się jednak dzieje?

W jaki sposób zarówno trawa czy drobne polne kwiaty, jak i duże, wysokie drzewa, są w stanie nie tylko pobrać wodę z otaczającej je ziemi, ale także przetransportować ją do wszystkich, najdalej nawet położonych liści?

W organizmach zwierząt za transport wielu substancji odpowiedzialna jest krew. 

Nie dziwi nas, że złożona w dużej mierze z wody krew, krąży w naszych żyłach i tętnicach. W końcu posiadamy serce, które miarowo, przez całe nasze życie, pompuje ją, zapewniając sprawny obieg w układzie krążenia. Serce występuje nie tylko u ssaków, ale także u innych grup zwierząt, w tym owadów i mięczaków. Choć jego budowa może być różna, zawsze spełnia tą samą rolę – kurcząc się nadaje krwi odpowiednią „siłę”. Rośliny nie posiadają takiej pompy. 

Czy mimo tego są w stanie jakoś zasysać wodę?

Rośliny wodne pobierają wodę całą swoją powierzchnią i znajdują się w stanie pełnego uwodnienia, dlatego nie wykazują wyraźnej siły ssącej. U roślin lądowych natomiast wszystko zaczyna się od korzeni. U większości roślin na korzeniach wytwarzają się tzw. włośniki, które znacząco zwiększają ich powierzchnię, podobnie jak kosmki jelitowe w naszym układzie trawiennym. Komórki włośników pobierają wodę z gleby wykorzystując przede wszystkim osmozę – naturalny proces przenikania rozpuszczalnika (w tym wypadku wody) przez błonę komórkową w kierunku od słabszego stężenia (w glebie) do stężenia większego (w komórkach). Komórki korzenia utrzymują wyższe stężenie osmotyczne, to znaczy, że zapewniają w swoim wnętrzu większe niż w otaczającym środowisku stężenie różnorodnych jonów. Dzięki temu woda przenika z gleby do komórek.

Co dzieje się dalej?

Dalszy transport wody odbywa się w oparciu o dwa mechanizmy – bierny i aktywny. W procesie biernym duży udział ma wyparowywanie wody z liści, czyli transpiracja. Komórki, z których wyparowuje woda, stają się mniej uwodnione, tracą swój turgor, pobierają więc wodę z sąsiadujących komórek. Ta siła ssąca przenosi się coraz dalej, z liści na łodygę i z łodygi na korzeń, sprzyjając pobieraniu wody przez korzeń. W tym procesie niemałe zadanie spełnia także kohezja – jest to fizyczna właściwość wody, związana z chemiczną budową jej cząsteczek. Dzięki niej cząsteczki wody przyciągają się wzajemnie i przylegają do siebie. W uproszczeniu można powiedzieć, że w czasie transportu „wciągają się” wzajemnie w górę. Te procesy nie wymagają nakładów energii.

Transport aktywny z kolei polega na aktywnym (ze zużyciem energii) przekazywaniu jonów przez błonę komórkową. Najpierw między komórkami korzeni i dalej, w poprzek korzenia do struktur odpowiedzialnych za transport wody. Powoduje to wzrost ciśnienia w elementach przewodzących (poziom wody się podnosi). To wywierane ciśnienie nazywa się parciem korzeniowym. Jego siła jest niższa od siły ssącej liści.

Za transport wody u większości roślin odpowiada drewno.

Drewno (ksylem) jest zbudowane z kilku typów komórek, które mogą pełnić różne funkcje. Za rozprowadzanie wody odpowiadają dwa wyspecjalizowane typy: cewki (u roślin nagozalążkowych) i naczynia (u okrytozalążkowych). Oba typy są silnie zdrewniałe i martwe. Transport odbywa się w nich poprzez tzw. przepływ objętościowy: związany z siłami kapilarnymi, adhezją i parciem korzeniowym. Nazwa tej tkanki nie przypadkowo kojarzy nam się z tym drewnem, którym palimy w kominku. Bo to właśnie ta tkanka tworzy m.in. gałęzie i pnie drzew.

Chociaż rośliny na pierwszy rzut oka nie posiadają organów odpowiedzialnych za „picie”, to jednak w toku ewolucji wykształciły mechanizmy, które umożliwiły im sprawny transport wody w swoich organizmach. My powinniśmy jedynie zadbać o to, żeby nie zakłócać tego procesu.