• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Gleba w pobliżu korzeni roślin przetrzymuje więcej wody

    19.09.2011. 17:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Ruch wody z gleby do korzeni determinuje relacje między roślinami a wodą, a także sposobem wchłaniania składników odżywczych. Naukowcy od dawna wiedzieli, że korzenie stymulują zmiany we właściwościach chemicznych, biologicznych i fizycznych ryzosfery (gleby w bezpośredniej bliskości korzeni), ale nowe badania pokazują, że gleba przy korzeniach zawiera o 30% więcej wody, niż dotąd uważano. Opublikowane w czasopiśmie New Phytologist badanie było częściowo finansowane przez projekt WATER WATCH („Nieinwazyjne obrazowanie dynamiki wody w systemie wód gruntowych w glebie roślin”), który otrzymał dotację w wysokości 302 tys. euro ze środków działania Marie Curie - Transfer wiedzy, w ramach szóstego programu ramowego UE (6PR).

    Naukowcy z Niemiec, Szwajcarii i USA stwierdzają, że zgromadzona woda pomaga roślinom w czasie krótkich okresów suszy. Wyniki badań mogą zostać wykorzystane w hodowli roślin i projektowaniu wydajnych systemów irygacyjnych. Wykorzystując urządzenia do tomografii neutronowej ze szwajcarskiego Instytutu Paula Scherrera (PSI), naukowcy pokazali rozmieszczenie wody z dokładnością do ułamków milimetra, nie wyjmując roślin z gleby.

    „Sposób, w jaki rośliny pobierają wodę, jest istotny nie tylko dla opracowania nowych, wydajnie korzystających z zasobów wodnych szczepów roślin, ale także dla poprawienia modeli klimatu” - tłumaczy współautor badania Sascha Oswald z Instytutu Nauk o Ziemi i Ochronie Środowiska z niemieckiego Uniwersytetu w Poczdamie - „ponieważ zwykle ponad połowa wody, która w wilgotnym klimacie spada na ziemię pod postacią deszczu, jest wchłaniana przez rośliny, a następnie przekazywana przez nie z powrotem do atmosfery”.

    Główny autor badania, Ahmad Moradi z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis w USA, wyjaśnia: „Rośliny pobierają wodę z gleby za pomocą cieniutkich korzeni o średnicy kilku milimetrów. Grubsze korzenie pełnią funkcję rurociągów i przesyłają wodę dalej. Chcemy poznać proces rozprowadzania wody wokół tych korzeni. Decydujące procesy rozgrywają się tu na przestrzeni kilku milimetrów. Aby niczego nie przeoczyć, potrzebujemy procedury, która pozwoli pokazać szczegóły o rozmiarze mniejszym niż milimetr, bez konieczności wyjmowania rośliny z gleby”.

    Wykorzystując zaawansowaną technologię, naukowcy przesłali neutrony przez rośliny i glebę wokół korzeni. Cząstki te pozwoliły zaobserwować wnętrze różnych obiektów, na podobnej zasadzie jak w przypadku promieni rentgenowskich, ale w lepszej jakości i wraz z wewnętrznymi szczegółami.

    Jak wyjaśniają naukowcy, woda rozcieńcza i rozprasza neutrony, a metal i piasek są dla nich niewidoczne. Dr Moradi tłumaczy: „Korzenie składają się w niemal 90% z wody. Gdy chcemy je zbadać, lub zaobserwować ruch wody w glebie, neutrony okazują się znacznie skuteczniejsze niż promieniowanie rentgenowskie”.

    Naukowcy uzyskali trójwymiarowy obraz rozmieszczenia wody wokół korzeni i określili ilość wody obecnej w różnych miejscach w glebie.

    „Do pomiaru wykorzystano dostępny w placówce mikroskop, pozwalający na uzyskanie obrazu o rozdzielczości 20 pikseli na milimetr” - mówi współautor badania Eberhard Lehmann z instytutu PSI. „W ten sposób mogliśmy otrzymać obraz wody z wymaganą dokładnością. „Dysponujemy trzema stacjami pomiarowymi, w których możemy tworzyć obrazy przy pomocy neutronów - każdy charakteryzujący się swoistymi cechami. Dzięki temu możemy wypróbować różne opcje badań. Ogromną zaletą placówki w PSI jest to, że działa 24 godziny na dobę, dzięki czemu mogliśmy zaobserwować pełny dobowy cykl”.

    Prof. Oswald, jeden z autorów badania, komentuje: „Jeżeli chodzi o praktyczne zastosowanie wyników badania, mogą one pomóc w wyhodowaniu roślin, które będą bardziej odporne na suszę. Możemy także dowiedzieć się, ile dokładnie wody potrzebują rośliny, dzięki czemu unikniemy ich zniszczenia poprzez wysuszenie”.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Punkt trwałego więdnięcia, współczynnik trwałego więdnięcia, PTW, PWP – zawartość wody w glebie, przy której rośliny trwale więdną. Więdnięcie to ustępuje jedynie, gdy zawartość wody w glebie wzrośnie. Jeśli susza jest długotrwała, prowadzi do śmierci rośliny. Wartość PWP jest zależna od gatunku rośliny i właściwości fizycznych gleby. Dla różnych typów ekologicznych roślin mieści się w granicach od -1 do -4 MPa. Trwałe więdnięcie następuje, gdy potencjał wody w glebie jest niższy od potencjału w roślinie i woda nie może być dalej pobierana. Współczynnik więdnięcia – ilość wody w glebie, czyli wilgotność gleby, przy której rośliny zaczynają nieodwracalnie więdnąć, parametr nazywany inaczej „wilgotnością trwałego więdnięcia” (WTW) lub „punktem trwałego więdnięcia” (PTW). Wyróżnia się: Susza fizjologiczna – okres, w którym roślina nie może pobierać wody z otoczenia, mimo iż woda tam występuje. Bezpośrednią przyczyną jest zbyt wysoki potencjał osmotyczny roztworu glebowego. Ilość pobieranej przez roślinę wody zależny od powierzchni absorbującej i różnicy potencjału wody. Gdy różnica potencjału jest zbyt mała roślina nie pobiera wystarczającej ilości wody.

    Ujęcie wody – zespół budowli i powiązanych z nimi urządzeń, przeznaczonych do poboru wody dla potrzeb gospodarczych i bytowych. Ujęcia wody ze względu na źródło, z którego pobierana jest woda, można podzielić na ujęcia wód podziemnych i ujęcia wód powierzchniowych. Filtr do oczyszczania wody - jest to zestaw urządzeń i środków zapewniających oczyszczanie wody słodkiej z zanieczyszczeń mechanicznych, biologicznych i promieniotwórczych w warunkach polowych. Filtry mogą być przenośne i przewoźne.

    Transport ksylemowy, daleki transport wody – proces przenoszenia wody, wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi przez ksylem. Za transport wody z korzeni do nadziemnych części roślin odpowiedzialne są głównie cewki u roślin nagozalążkowych i naczynia u okrytozalążkowych. Sieć tkanek przewodzących obejmuje korzenie roślin, łodygę oraz liście. W nadziemnych częściach roślin pobrana przez korzenie woda wyparowuje w wyniku procesu transpiracji. Odporność roślin na suszę, odporność roślin na deficyt wody – zdolność roślin do przetrwania w środowisku, które nie zapewnia odpowiedniej ilości wody dla organizmu. Mechanizmy zapewniające przetrwanie mogą mieć charakter morfologiczny, fizjologiczny i biochemiczny. Część mechanizmów odpornościowych ma charakter adaptacji, cechy dziedziczone, a część charakter aklimatyzacji, cech pojawiających się w warunkach stresu nie przekazywanych na kolejne pokolenia. Wyróżniane są dwie strategie odporności na suszę. Pierwsza z nich polega na przeciwdziałaniu odwodnieniu, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami homeohydrycznymi. Druga strategia polega na tolerowaniu odwodnienia, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami poikilohydrycznymi. Susza może mieć charakter suszy atmosferycznej, czyli niskiej względnej wilgotności powietrza, suszy glebowej, czyli niskiej zawartości wody w glebie albo suszy fizjologicznej, związanej z zasoleniem gleby lub zamarznięciem wody w glebie.

    Wirtualna woda – ilość wody, która jest potrzebna do wyprodukowania danego produktu spożywczego, a także produkty, które są sprzedawane państwom, w których nie są uprawiane (bądź uprawiane w małej ilości) ze względu na niedostępność wody. Zaoszczędzona w ten sposób woda może być wykorzystana do innych celów. Obroty wirtualną wodą wynoszą około 800 mld USD. Koncepcja została wprowadzona w 1993 przez Johna Anthonego Allana. Jeden hamburger to około 2400 litrów wirtualnej wody. Przeciętny Amerykanin konsumuje około 6,800 litrów wirtualnej wody każdego dnia, trzykrotnie więcej niż Chińczyk. Hydrotropizm – tropizm wywołany działaniem wody na rośliny. Rodzaj chemotropizmu. Polega na wygięciu i kierunkowym wzroście części roślin wrażliwych na nasycenie wodą (parą wodną) – korzeni, ryzoidów itp. Hydrotropizm dodatni skutkuje przesuwaniem i dalszym wzrostem narządu w kierunku źródła wody. Podstawowym miejscem odbierania bodźca jest wierzchołek korzenia.

    Wody reliktowe (szczątkowe) - wody podziemne występujące na dużych głębokościach. Pozostałości wód z minionych okresów geologicznych. Są to zwykle wysłodzone wody morskie.

    Puszczanie kaczek, "kaczka" – rzucanie na wodę płaskiego kamienia tak, by odbił on się od powierzchni wody i poleciał dalej, odbijając się od wody kilkukrotnie.

    Wody podziemne – wody, zalegające pod powierzchnią Ziemi na różnych głębokościach, powstałe na skutek różnych procesów geologicznych. Ich łączna objętość wynosi ok. 60 000 tys. km³, co stanowi ok. 4,12‰ ogólnej objętości zasobów hydrosfery Ziemi. Strefa nasycenia wodami podziemnymi nosi nazwę strefy saturacji, i położona jest poniżej strefy nasycenia powietrzem glebowym i innymi gazami czyli strefy aeracji. W strefie aeracji mogą występować wody, ale tylko jako wody zawieszone albo związane (woda higroskopijna, woda błonkowata, woda kapilarna). Miejsce wypływu wód podziemnych na powierzchnię w zależności od obfitości i sposobu wypływu to źródło, młaka, wykap lub wysięk. Wilgotność gleby, wilgotność gruntu wyraża ilość wody w gruncie (glebie). Zasobność gleby (gruntu) w wodę jest wyrażona wilgotnością poszczególnych warstw jej profilu.

    Woda stołowa - produkt spożywczy w postaci czystej wody (gazowanej lub niegazowanej), konfekcjonowany zazwyczaj w butelkach. Jest ona naturalnie lub sztucznie mineralizowana. Wodę stołową otrzymuje się przez zmieszanie wody źródlanej lub pitnej wody podziemnej z naturalną wodą mineralną, solami naturalnymi lub innymi składnikami mineralnymi. Uzdatnianie wody – proces polegający na doprowadzeniu zanieczyszczonej wody do stanu czystości wymaganego dla danego zastosowania.

    Ryzoderma, epiblema, skórka korzenia – pierwotna tkanka okrywająca korzenia. Występuje w młodych partiach korzeni. Główną funkcją ryzodermy jest podbieranie wody i soli mineralnych z gleby, a także w niewielkim stopniu wymiana gazowa.

    Dodano: 19.09.2011. 17:49  


    Najnowsze