Vízszállítás Felfelé
Logisztika a növényekben
A víz és a feloldott sók behatolnak a gyökérbe, felé áramlanak. A felfelé haladó folyadékok a szárban gyűlnek össze, útjuk onnan vezet tovább a levelekbe. Ezúttal a növényekben zajló tápanyag-szállítási folyamatokért felelős, különös logisztikai rendszer részleteit és külső hatásokra adott válaszait vizsgáljuk meg cikksorozatunk immár hatodik részében.
A szárak gyors vezetők. A növények vére a szárban folyik, ez a növény nedve. Mostanra már tudjuk, hogyan veszik fel a gyökerek a vizet és a trágyasókat (lásd a sorozat korábbi részeit). A gyökérnedv akadálytalanul hatol be növénybe, mely a vízben feloldódott sókat még a szárba érkezés előtt különválasztja. A gyökér központi vízszállító csöve, ami a szár szállítócsövéhez kapcsolódik, a gyökér közepében fut végig. Ezen keresztül egyenes útjuk van a nedveknek a levelekhez. A vízfelvétel a szubsztrátumból passzív folyamat. A gyökerek vízfelszívásának hatására a levelek párologtatni kezdenek. Ha sok víz párolog el a leveleken keresztül (meleg, száraz időjárásban), akkor a gyökereknek sok vizet kell felvenniük. Ha a párologtatás lanyha (hidegben és csapadékos időben), akkor a gyökerek kevesebb vizet fogyasztanak. Ez bár nagyon egyszerűen hangzik, egyúttal azt a látszatot kelti, hogy a növények túlságosan ki vannak szolgáltatva az időjárásnak. Valójában a növények nagyon is jól tudják szabályozni a levelek párologtatási szintjét, így kompenzálva az időjárás változékonyságát.
A szabályozás
Általában a növény nedve a gravitáció ellenében folyik felfelé, vagyis egy passzív folyamatról beszélünk. Hogy a víz felfelé áramoljon, erőkifejtésre van szükség, ami a levelek párologtatásából keletkezik. A párologtatást (ami önmagában is passzív folyamat) a növény aktívan szabályozhatja, ez energiafogyasztással jár, viszont csökkenti a kiszolgáltatottságot az elérhető víz mennyiségétől. A felfelé szállítás igazi motorjai azonban a levél fonákján található pórusok. Ezeket aktívan tudja irányítani a növény. Ha nem elegendő a párologtatás mértéke, megnyitja a pórusokat, és bezárja őket, ha a talajból elérhetőnél több víz párolog el. Ha minden pórus zárva van, se párologtatás, se vízfelvétel nem történhet.
A magas és alacsony nyomásfázisok
A levél pórusain keresztül elpárolgott víz eltűnik a növényből. Ez negatív víznyomást (deficitet) eredményez a levelekben. E negatív nyomás akkor egyenlítődik ki, amikor a növény alsó régióiba újra víz kerül. Ez további negatív nyomást eredményez az alsóbb régiókban, ami a még alsóbb régiókban kompenzálódik és így tovább. A negatív nyomás egészen a gyökérlabdáig hatol, ahol a deficit vízfelvétellel egyenlítődik ki. Eközben még több vizet párologtatnak a levelek, amely vég nélküli negatív nyomást hoz létre a növény csúcsa és alja között. A negatív nyomás vízgőzképződés esetében a legnagyobb (negatív vízgőznyomás) a növény csúcsain (1. ábra).
Amikor esténként időjárás-jelentést nézünk, természetesnek vesszük a magas és alacsony nyomású területek létét. Amikor egy alacsony nyomású terület az országon kívül helyezkedik el, a környék levegője megpróbál odahatolni. Így az összes felhő (vízgőz) és eső beáramlik erre a területre. Ennélfogva amikor alacsony nyomásról értesülünk, rossz időre számíthatunk. Ugyanígy jelentős alacsony nyomás található azokban a levelekben, amelyek pórusaiból a víz elpárolgott. A növény összetett szerkezetének köszönhetően lehetetlen, hogy a folyadék csak egy csatornában áramoljon. A központi vízszállító cső a növény szárában különböző szegmensekre bomlik. Az egyes részek között állandó víznyomáskülönbség figyelhető meg. A legalacsonyabb nyomás mindig a növény csúcsain található. Ez szívatja fel a vizet a levelekben található alacsony nyomásnak köszönhetően, és okozza, hogy a víz szegmensenként felfelé kússzon.
A folyadékáramlás mértéke
A növény direkt módon tud hatni nedvei áramlásának mértékére. A 2. ábra vázlatosan mutatja annak működését, hogyan lehetséges a folyadékáramlás mértékének mérése a szárban. A szárban egy pillanat alatt felmelegszik a víz a belső hőmérsékletre. Egy, a száron elhelyezkedő hőszabályzó szenzor méri az áramló folyadék hőmérsékletét, és figyeli, mikor érkeznek a legmelegebb nedvek. Az áramlás távolsága és ideje adja meg az áramlás mértékét m/s-ban. Ennek a mérésnek a folyamatos ismétlésével valósul meg az áramlás napi rendszere a szárban és a növény más részeiben.
Az eredmények a 2. ábra diagramjában láthatók. Az áramlás szintje a levelekben (kék görbe) magasabb, mint a szárban. A szint a napi folyamatok tükrében változik a következők szerint. Gyorsan emelkedik reggel, amíg dél körül el nem éri a maximumot (amikor a nap a legmagasabban áll). A szint délután csökkenni kezd, míg az áramlás el nem éri a minimumot este. Az áramlás szintje a szárban később kezd emelkedni (piros görbe), mint a levelekben, így a minimumot és a maximumot is később éri el. Az áramlás ezen az alacsony szinten marad egész éjjel a növény minden részében, de a szárban még lassabb, mint a levelekben. Ennek oka az, hogy alacsonyabb a vízellenállás a felsőbb, leveles részeken, mint a szárban. A vízellenállás a levél pórusaiban kifejezetten alacsony.
A növény napi rutinja szerint a pórusok tágra nyitásával köszönti, amikor a nap felkel. Olyan ez, mint a reggeli hideg zuhany. A pórusok teljes kinyitásával a növény aktiválja anyagcsere-folyamatait. Mivel a vízellenállás alacsonyabb a levelekben, mint a növény más részeiben, a levelek jobban ki is ürülnek. Délben a helyzet stabilizálódik, amint a szárban áramló folyadék eléri a csúcsokat.
Mit jelent ez egy amatőr kertész számára
Amikor a lámpát felkapcsoljuk (ez a növény számára a reggelt jelenti), a levelek pórusai teljesen kinyílnak. Ha a növény túl száraz közegben „ébred fel”, látható vízdeficit történik, a levelek petyhüdtté válnak, és dél körül már lekonyulnak. Ha nem történik azonnali közbelépés, és a növény nincs megfelelően öntözve, visszafordíthatatlan károk keletkeznek. Még ha a növény normálisnak is tűnik néhány órával a megöntözése után, nem lesz elegendő energiája egész napra, mivel az alacsony víztartalom miatt nem történik említésre méltó szállítás a levelekben. A növényeket legjobb reggel vagy egy-két órával a lámpák felkapcsolása után táplálni. Ebben az időszakban minden növényi folyadék maximális erővel áramlik. A másik ok, amiért érdemes reggel öntözni, hogy biztosítsuk, hogy a gyökér ne legyen túl nedves éjszakára. A pórusok éjjel csak minimálisan vannak kinyílva, így a folyadékáramlás épphogy fenntartó szinten van. Vagyis sötétben nem történik vízfelvétel. Az éjjelre nedvesen hagyott gyökerek penészedést és rothadást okozhatnak, ami az egész növényt gyengíti. Emellett a talajban pangó víz is növeli az éjjeli nedvesedést. Ez gátolja a növény légzését reggel. A növénynek küzdenie kell a túlzott nyirkosság ellen (lásd az 1. ábrát, negatív vízgőznyomás a nyirkos levegőben). A nap folyamán a víz magas előfordulása a közvetítő közegben hűtést eredményez a párologtatás miatt. Ezért a legjobb reggel öntözni a növényt. Mindazonáltal bizonyosodj meg róla, hogy a közeg megszárad minden egyes öntözés közti időszakban, vagyis hogy a gyökerek felszívóereje megfelelően működik.
