Biljka svakodnevno mora da dopremi vodu iz zemljišta do delova koji se nalaze iznad površine, uključujući stabljiku, grančice i listove. Taj proces nije zasnovan na jednoj pumpi, već na kombinaciji osobina biljnih tkiva, kretanja vode i gubitka vode preko listova.
Najvažniju ulogu u tom sistemu ima provodno tkivo poznato kao ksilem. Kroz njegove sitne kanale voda može da putuje od korena prema vrhu biljke, dok osobine molekula vode i neprekidan gubitak vode preko listova pomažu da se tok održi.
Voda najpre ulazi kroz koren
Koren je deo biljke koji ostvaruje kontakt sa zemljištem i omogućava preuzimanje vode. Posebno su važni korenovi dlačice, sitna proširenja ćelija koja povećavaju površinu kroz koju voda može da dospe u biljku. Voda se kreće iz zemljišta prema ćelijama korena zbog razlike u koncentraciji rastvorenih materija i vodnog potencijala.
Nakon ulaska u koren, voda prolazi kroz različite slojeve tkiva dok ne stigne do provodnog sistema. Biljka pritom ne preuzima samo čistu vodu, već sa njom dolaze i mineralne materije rastvorene u zemljišnom rastvoru. Kontrola prolaska kroz pojedine slojeve omogućava biljci da reguliše šta dospeva u unutrašnji provodni sistem.
Kada voda stigne do ksilema, nalazi se na početku puta koji vodi kroz celu biljku. Od tog trenutka njen transport zavisi od osobina provodnih elemenata i sila koje deluju duž stabljike.
Ksilem predstavlja unutrašnji vodeni put
Ksilem je biljno provodno tkivo specijalizovano za transport vode i mineralnih materija. Njegovi elementi formiraju povezane kanale kroz koren, stabljiku i lisne drške, pa voda može da se kreće prema višim delovima biljke. Zidovi tih struktura dovoljno su čvrsti da mogu da izdrže promene pritiska tokom transporta.
Voda u ksilemu ne putuje kao niz nepovezanih kapljica. Molekuli vode međusobno se privlače, pa mogu da formiraju neprekidan stub unutar provodnih kanala. Istovremeno se molekuli vode privlače i za zidove kanala, što doprinosi održavanju toka.
Ovakva organizacija je posebno važna kod visokih biljaka. Kada bi se vodeni stub lako prekidao, transport od korena do listova bio bi mnogo teži. Zbog toga osobine vode i struktura ksilema zajedno omogućavaju efikasan transport.
Gubitak vode iz listova pokreće tok
Jedna od ključnih sila za kretanje vode nastaje na samom vrhu transportnog sistema. Listovi gube vodu kroz sitne otvore koji se nazivaju stome, a taj proces poznat je kao transpiracija. Kada voda isparava sa unutrašnjih površina lista, nastaje sila koja povlači vodu iz dubljih delova biljke.
Transpiracija tako povezuje listove sa vodom koja se nalazi u ksilemu. Kako molekuli vode napuštaju list, privlačne sile između molekula pomažu da se povlačenje prenese niz vodeni stub. Na taj način gubitak vode na jednom kraju sistema doprinosi njenom dopremanju sa drugog kraja.
Brzina tog procesa zavisi od uslova sredine. Temperatura, vlažnost vazduha, strujanje vazduha i količina svetlosti mogu promeniti brzinu transpiracije, pa biljka mora da usklađuje otvaranje i zatvaranje stoma sa potrebama za vodom.
Zašto voda može da stigne do visokih listova
Kretanje vode prema vrhu biljke deluje neobično kada se posmatra samo sila Zemljine teže. Međutim, kapilarne osobine vode, kohezija između njenih molekula i pritisak nastao zbog transpiracije omogućavaju da se tok održava kroz uske kanale. Kod visokih biljaka posebno je važan neprekidan vodeni stub u ksilemu.
Kapilarno kretanje samo po sebi nije dovoljno da objasni transport kroz veoma visoka stabla. Ono doprinosi kretanju u uskim kanalima, dok transpiraciono povlačenje predstavlja ključnu komponentu ukupnog sistema. Zato se transport vode ne može svesti na jednostavno uspinjanje kroz cev.
Korenu može doprineti i takozvani korenov pritisak, odnosno pozitivan pritisak koji nastaje usled kretanja vode i rastvorenih materija u korenu. On može pomoći u određenim okolnostima, ali uglavnom nije glavni mehanizam koji vodu podiže do vrhova velikih biljaka.
Listovi koriste vodu, ali i kontrolišu njen gubitak
Kada voda stigne do lista, ona se raspoređuje do ćelija kojima je potrebna za fotosintezu, održavanje strukture i druge fiziološke procese. Deo vode na kraju ispari kroz stome, čime se nastavlja tok iz ksilema. Biljka tako istovremeno dobija vodu i gubi njen deo u atmosferu.
Stome imaju važnu regulatornu ulogu jer mogu da se otvaraju i zatvaraju. Kada je opasnost od prevelikog gubitka vode velika, njihovo zatvaranje smanjuje transpiraciju. Kada su uslovi povoljni, otvaranje omogućava razmenu gasova potrebnu za fotosintezu, ali tada se povećava i gubitak vode.
Ceo sistem zato funkcioniše kao povezana celina: koren preuzima vodu iz zemljišta, ksilem je prenosi kroz biljku, a listovi svojim isparavanjem stvaraju uslove za nastavak toka. Voda tako može da pređe put od sitnih korenovih dlačica do udaljenih listova bez postojanja jedne centralne pumpe.
Upravo ta kombinacija građe biljke i fizičkih osobina vode omogućava biljkama da održavaju snabdevanje čak i kada se njihovi listovi nalaze visoko iznad tla. Transport nije trenutan, već predstavlja neprekidan proces koji zavisi od dostupnosti vode u zemljištu i uslova u atmosferi.
