Az oldott tápanyag útja

Vízszállítás és logisztika a növényekben

Mindenki tudja, hogy a növényeknek szükségük van vízre az élethez. Víz nélkül lekonyulnak, kis idő után kiszáradnak és elpusztulnak. Az is köztudott, hogy a gyökereiken keresztül szívják fel a vizet, és vele együtt jutnak tápanyagokhoz. Mindez nagyon egyszerűnek és logikusnak tűnik, valójában azonban egy bonyolult és összetett folyamatról van szó.

Ha közelebbről is megvizsgáljuk a teljes folyamatot, egyből kitűnik, hogy a környezeti tényezők, mint például a fény mennyisége, a világos órák száma, a páratartalom és a hőmérséklet mennyire szoros kapcsolatban állnak a vízellátással.

Gyökér, szár és levél
Röviden összefoglalva, egy növény vízfelszívó rendszere a következőképpen működik: a gyökerek a talajból felszívják a vizet, a száron keresztül pedig a benne lévő oldott sók felfelé szívódnak; a levelekben ezek a sók új anyagokká változnak. Általában nagyméretű – például a növekedést elősegítő – molekulákról van szó, melyeket a növények minden részükben felhasználnak. A motor, a levelekben termelődő tápanyagok mögött rejlő hajtóerő nem más, mint a fotoszintézis.
A víznek és a benne lévő, oldott tápanyagoknak folyamatosan felfelé, míg a levelekben előállított molekuláknak lefelé kell áramolniuk. Ez azt jelenti, hogy nemcsak a víz és ásványi sók szállításával kell foglalkoznia, hanem nagyméretű szerves anyagok szállításával is. Arról, hogy mindez pontosan hogyan működik, és miért nem alakulnak ki dugók ebben a forgalomban, később lesz szó. Most kezdjük a gyökereknél.

Vízszállítás a növények gyökérzetében
A gyökérzetnek több funkciója is van, a víz felszívásán kívül ugyanis stabilitást biztosít a növény számára. A gyökérnek – a növény talaj feletti részével egyensúlyban – saját magának kell növekednie, új gyökérrészeket létrehoznia, ugyanakkor részben felelős a tartalékok, például a keményítő raktározásáért is. Ezenkívül a gyökérzetben jön létre több igen specifikus molekula is (mint a dohányban a nikotin).

Csak stabilan
Mivel szerkezetének köszönhetően különösen alkalmas erre a feladatra, a gyökérzet tartja a növényt a talajban vagy más közegben. A gyökérzet fő és támogató részei együtt egy tengelyes szerkezetet alkotnak. Ezáltal, valamint az összetett szerkezet révén magas fokú rugalmasságot és stabilitást érnek el, valamint nagy felületi terjedelmet biztosítanak.
A gyökér fő szerkezete jól látható egy csemetén.
A gyökérrendszer középső hajtása a főgyökér, amely a mag csírázásakor a talajba hatol. A sziklevelek csak a főgyökér megerősödése és a vízellátás biztosítása után nőhetnek a fény felé – ám ezt annak érdekében, hogy elindulhasson a fotoszintézis, olyan gyorsan teszik, amennyire csak lehetséges.
A főgyökérből hajtanak ki az oldalgyökerek, melyek egyrészt a növény stabilitásáról, másrészt az egész gyökérzet nagyobb felületi terjedelméről gondoskodnak. A főgyökerek és az oldalgyökerek is csak egy irányba növekednek. Ennek köszönhetően a kifelé növekvő hajszálgyökerek optimális rögzítést biztosítanak a talajban.

A gyökér növekedése és a gyökérszőrök rövid élettartama
A gyökerek általában a végükön, azaz a gyökércsúcson növekednek. Az újonnan létrejött sejtek mellett található a gyökérzet központja, amely az új sejtek képződését irányítja; ez a gyökérnövekedéshez szükséges osztódózóna. Az osztódózóna a gyökér csúcsán a növekedés során folyamatosan előretolódik. A gyökércsúcs mögött az újonnan létrejött sejtek megnyúlnak, ez a nyúlási zóna. Mögötte, a teljes gyökérzethez viszonyítva elég apró területen található a gyökérszőrök zónája, a víz és a sók azonban csak itt szívódnak fel.
Mivel a gyökér a csúcsánál folyamatosan nő, a gyökérszőrös zóna is folyamatosan „csúszik” előre. Ez azt jelenti, hogy a gyökérszőrök folyamatosan elhalnak és újraképződnek, élettartamuk ezért csak néhány nap.

Vízszállítás a gyökerekben
A gyökérszőrök szerkezete nagyon kényes, faluk pedig vékony, ezáltal a víz és a benne oldott anyagok könnyedén felszívódhatnak. A vízhatlanság itt a legminimálisabb. A gyökérszőrök finom szerkezete ezenkívül lehetővé teszi, hogy a gyökérzet felülete minél nagyobb legyen.
A felfelé vezető járat, a központi vízszállító cső a gyökér belsejében található. A víz a gyökérszőröktől a központi vízszállító csőig jut. A vízhatlanság ezen a szakaszon a legnagyobb, mivel a víznek több membránon (járaton) is keresztül kell jutnia.
A gyökérszőrök zónájában a növény óriási szabad felülettel rendelkezik, ami intenzív kapcsolatban van környezetével. Világosan látható a gyökérszőrök és a talaj részecskéi között fennálló szoros kapcsolat. A vízfelszívás azonban nem egy aktív folyamat; a gyökérzet inkább olyan, mint egy olajba mártott kanóc, amely az olajat folyamatosan az égés helye, azaz a lángok felé szívja.
A gyökerek felszívó erejének nagyobbnak kell lennie a talaj felszívó erejénél, máskülönben a víz kiszivárogna a gyökerekből – ha kiszárad a talaj, ez valójában meg is történhet. A vízfelszívó erő attól az ellenállástól függ, amibe a víz ütközik, amikor a gyökérrel kapcsolatba kerül. Ezt az ellenállást többek között a talaj hőmérséklete is meghatározza: a víz viszkozitása (tapadása) a hőmérséklet csökkenésével növekszik, ilyenkor a víz szirupossá válik. Ha a talaj meleg, akkor kisebb, ha pedig hideg, akkor értelemszerűen nagyobb az ellenállás.
A vízfelszívás után a második legfontosabb erő a párolgás, azaz a víz elpárologtatása a leveleken keresztül. Ha sok víz párolog el, a gyökerek vízfelszívó ereje nagy (mint egy szivacsé). Az, hogy mennyi víz párolog el a leveleken keresztül, nagyban függ a növény környezetének nedvességtartalmától. Az alacsony nedvességtartalom erős párolgást eredményez, és ugyanez működik fordítva. A levegő hőmérséklete szintén befolyásolja a folyamatot: itt viszont az alacsony gyenge párolgást, a magas hőmérséklet pedig erősebbet okoz.
Az alábbi ábra kísérleti modellje bemutatja, hogy a leveleken keresztül történő párolgás – a negatív víznyomásnak köszönhetően – hogyan okoz szívóerőt. A növény képes feljebb húzni a higanyszálat, mint a légnyomás – ezt láthatjuk a barométer által mutatott értéken.
A kísérlet bebizonyítja, hogy a gyökerek vízfelszívó erejében a párolgás játssza a legfontosabb szerepet.

Vízsokk
Ha a talaj hideg és a páratartalom alacsony, a leveleken keresztül sok víz párolog el. A gyökerek azonban ilyenkor nem képesek elegendő vizet szállítani a levelek felé, mivel a hideg talaj miatt túl nagy a vízellenállás. A tünetek – a lekonyult és hervadt levelek – azonnal jelentkeznek, míg a nedves talajban a gyökerek rohadásnak indulnak, majd lassan elgombásodnak.
A növény közege túl száraz, és túl nedves sem lehet huzamosabb ideig. Mint azt már fentebb említettük, a növények nem aktív módon jutnak vízhez, ráadásul sose szívnak fel annál többet belőle, mint amennyi elpárolog a leveleiken keresztül. Képtelenek a vizet „tárolni”. Ezért kell részben a cserépben található talajnak felszívnia és tárolnia a vizet – ebben például perlit hozzáadásával segíthetünk, mivel a szer növeli a víztárolási képességet. Az öntözőberendezésnek a vízellátás szabályozása érdekében gyakran, de kis mennyiségű vízzel kell öntöznie a talajt.
A növény közegének szilárdnak kell lennie ahhoz, hogy optimálisan megtarthassa a gyökérzetet, ugyanakkor elég levegősnek is, hogy a gyökércsúcsok áttörhessék azt.

Ezek a leglényegesebb dolgok, amiket a növények vízellátásáról tudni érdemes. Legközelebb egyebek mellett azt vizsgáljuk meg, hogy a levegő páratartalma és a talaj hőmérséklete milyen hatással van a növényekre.

Megosztom...