Drogi transportu wody i gazów u roślin wodnych - część 3

Transport wody

    Rośliny, które żyją całkowicie zanurzone w wodzie, utraciły zdolność transpiracji. Jest to proces polegający na czynnym parowaniu wody z nadziemnych części roślin. Rośliny transpirują przez aparaty szparkowe (transpiracja szparkowa) i przez skórkę (transpiracja kutykularna).  Przepływ wody jest napędzany poprzez parowanie z powierzchni liści, które podnosi słup wody w tkankach rośliny do góry w związku z dużą siłą spoistości wody. W wodzie rozpuszczone są jony składników pokarmowych, pobranych przez korzenie, jak również woda transportuje fitohormony produkowane w korzeniach. Wszystkie te substancje wraz z wodą dostarczane są do aktywnych części pędów, gdzie składniki pokarmowe budują nowe tkanki a fitohormony regulują wzrost. Rośliny wodne również posiadają wiązki naczyniowe w łodygach ale do niedawna nie było jasne jak są one w stanie podtrzymywać przepływ wody do górnych partii rośliny Oczywiście nie mogą one wykorzystywać tej samej siły napędowej ruchu wody co rośliny lądowe ponieważ woda nie może parować z części roślin całkowicie zanurzonych w wodzie. Zanurzone rośliny, z drugiej strony, również potrzebują wydajnych dróg transportu składników pokarmowych i fitochormonów.

Zdolność do przenoszenia składników pokarmowych z korzeni poprzez łodygi do liści jest bardzo ważna dla roślin całkowicie zanurzonych ponieważ często w wodzie występuje ich niedobór w naturalnym środowisku gdyż są one intensywnie pobieranie przez wolno pływające glony. Pierwszym uczonym, który zauważył ten problem był w 1862 austriacki botanik Unger. Postawione przez niego tezy są istotne do dnia dzisiejszego. Brak odpowiedniej techniki w tych czasach nie pozwalał jednoznacznie zinterpretować wyników przeprowadzanych eksperymentów. Nie mniej jednak już wtedy podejrzewano, że dobrze rozwinięty system transportu wody występuje nawet u nie posiadającego korzeni rogatka (Ceratophyllum).

Obecnie używa się radioaktywnych pierwiastków aby prześledzić drogi transportu wody u roślin wodnych. Autor artykułu zbadał w ten sposób 9 gatunków roślin wodnych i wszystkie z wyjątkiem Zostery morskiej (Zostera marina) wykazywały znaczący transport wody z korzeni do pędów. Eksperyment pokazał również, że woda jest głównie kierowania do miejsc aktywnego wzrostu co jest oczywiste ze względu na duże zapotrzebowanie na składniki pokarmowe fitohormony.

Okazało się, że wydzielanie jest zjawiskiem, które umożliwia transport wody roślinom całkowicie zanurzonym.  Za pomocą mikroskopijnych, szklanych naczyń kapilarnych autor był w stanie zebrać wydzielane przez liście kropelki wody w ilości  0,5/1.000.000 litra od roślin wodnych trzymanych w atmosferze o bardzo wysokiej wilgotności. Ten eksperyment pokazał również, że transport wody u roślin całkowicie zanurzonych wymaga przemiany energii w korzeniu rośliny. Przy zablokowaniu przemiany energii w korzeniach transport wody prawie całkowicie ustaje. Blokowania przemiany energii dokonywano za pomocą substancji toksycznych lub ochłodzenia korzeni do 4C⁰. Autor artykułu wykazał, ze transport wody u roślin całkowicie zanurzonych jest napędzany ciśnieniem wytwarzanym w korzeniu. Ciśnienie to jest w rzeczywistości ciśnieniem hydrostatycznym wytwarzanym w wiązkach przewodzących korzenia. Znajduje ono swoje ujście w pędach poprzez wypychanie wody przez łodygi do liści gdzie następuje, w warunkach pełnego zanurzenia w  wodzie, wydzielanie wody w postaci drobnych kropelek. Niewyjaśnioną kwestią pozostaje jak siła napędza transport wody u rogatka nie posiadającego korzeni a eksperymenty wykazują, że transport ten jest silny.

    Na zakończenie należy stwierdzić, że życie roślin w środowisku wodnym wymaga specjalnych adaptacji i to jest właśnie powód dlaczego nie można używać roślin lądowych do aranżacji zbiorników wodnych. Im bardziej rośliny sa przystosowane do życia w środowisku wodnym, np. dobrze rozwinięta aerenchyma, tym więcej korzyści odniesiemy w uprawie submersyjnej. Z drugiej strony, fizyczne ograniczenia medium jakim jest woda mogą być przezwyciężone. Możemy zapewnić lepszy rozwój korzeni roślin ziemnowodnych ze słabiej rozwinięta aerenchymą poprzez używanie żwirku do podłoża o szorstkiej fakturze. Takie podłoże pozwala na mieszanie się tlenu z dolnymi warstwami podłoża i tak unikniemy powstania środowiska beztlenowego.  Podłoże to daje szansę na dobre zaopatrzenia korzeni w tlen i prowadzenie metabolizmu tlenowego. Należy jednak pamiętać, że beztlenowe środowisko jest również pożądane ponieważ ważne składniki pokarmowe jak żelazo czy mangan w środowisku tlenowym ulegają utlenieniu do form, które są niedostępne dla roślin. Pożytecznym jest również nawożenia wody CO ₂ gdyż pozwala to uniknąć niedoboru tego składnika. Nawożąc wodę dwutlenkiem węgla w zasadzie imitujemy naturalne środowisko występujące w wielu strumieniach. Bogate w CO ₂ wody gruntowe często zasilają strumienie znacznie podnosząc stężenie tego gazu w wodzie. Być może wszystkie wymyślne sztuczki, które stosujemy w akwarium są bardziej lub mniej dobrze znanymi strategiami z naturalnych siedlisk roślin wodnych.

Na podstawie publikacji Ole Pedersena by Fisherfisher