§ 22. Выделение у растений

Физиологический процесс освобождения растительного организма от конечных продуктов обмена веществ, избытка воды, солей и токсичных соединений, образующихся в ходе жизнедеятельности.

• 1. Особенности организации — у растений отсутствует специализированная выделительная система (как у животных); функции выделения выполняют рассеянные специализированные клетки, ткани и органы.
• 2. Локализация и хранение — нерастворимые продукты метаболизма (кристаллы оксалата кальция) консервируются в вакуолях, смоляных ходах хвойных, млечных трубках одуванчика и клетках коры или древесины.
• 3. Пути выведения — удаление вредных метаболитов происходит через корни в почву, в виде газов через устьица и чечевички, а также массово с опадающими листьями во время листопада.

Естественный биологический процесс массового сезонного сбрасывания листьев деревьями, кустарниками и некоторыми травами, представляющий собой важнейшее эволюционное приспособление к неблагоприятным условиям среды.

• 1. Сигнал запуска — главным пусковым стимулом служит астрономическое сокращение длины светового дня (фотопериодизм), улавливаемое растением задолго до наступления холодов или засухи.
• 2. Защита от обезвоживания — зимой охлаждённые корни не способны всасывать ледяную почвенную воду, поэтому сброс испаряющей листовой поверхности спасает дерево от зимней физиологической засухи и гибели.
• 3. Очищение организма — с опадающей листвой растение выводит накопленные за сезон токсичные балластные вещества и метаболиты.

Специализированный клеточный слой рыхлой паренхимы, формирующийся в основании листового черешка перед наступлением листопада.

• 1. Механизм разделения — под действием ферментов межклеточное вещество между клетками растворяется, клетки ослизняются и легко отделяются друг от друга при малейшем порыве ветра.
• 2. Защитный рубец — со стороны стебля образуется слой пробки (листовой рубец), надёжно закупоривающий проводящие сосудистые пучки и защищающий ткани побега от высыхания и проникновения микробов.

Микроскопические выделительные структуры, расположенные на верхушках и зубцах по краям листовых пластинок, приспособленные для выделения капельно-жидкой воды (гуттации).

• 1. Условия функционирования — открываются при высокой влажности воздуха и тёплой почве, когда корневое давление продолжает нагнетать воду, а транспирация через обычные устьица заблокирована.
• 2. Биологическая функция — сбрасывают избыток воды и растворённых солей, предохраняя внутренние ткани листа от водянки и разрыва клеточных стенок.

Специализированные железистые образования цветка (или вегетативных органов), выделяющие сахаристую жидкость — нектар.

• 1. Состав и свойства — секрет содержит раствор сахаров, аминокислот и бактерицидных веществ, защищающих завязь от патогенных бактерий и грибков.
• 2. Экологическая роль — привлекают насекомых-опылителей, обеспечивая эффективное перекрёстное опыление цветковых растений.

Из-за отсутствия выделительных органов продукты жизнедеятельности накапливаются в различных изолированных клеточных структурах и тканях:

• В вакуолях растительных клеток: водорастворимые конечные продукты обмена, танины и нерастворимые кристаллы солей (в виде друз и рафидов оксалата кальция) пожизненно консервируются внутри центральных вакуолей стареющих клеток;
• В специальных вместилищах выделений: у хвойных пород смолы и эфирные масла скапливаются в межклетных смоляных ходах; у молочаев, одуванчика и чистотела млечный сок собирается в млечниках;
• В тканях коры и древесины: у многолетних деревьев балластные вещества откладываются в мёртвых клетках пробки, корки и ядровой древесины ствола;
• В клетках стареющих листьев: к осени в листовых пластинках концентрируется максимальное количество отработанных минеральных солей и продуктов распада белков и пигментов, которые сбрасываются при листопаде.

Выделение продуктов метаболизма у растений осуществляется несколькими путями:

• Газообменное выделение через устьица и чечевички: углекислый газ, образующийся при дыхании, диффундирует в атмосферу через открытые устьичные щели листьев и чечевички коры;
• Выведение паров воды и капельной жидкости: избыток воды удаляется в виде водяного пара через устьица (транспирация), а при переувлажнении — в виде капель через краевые водяные устьица (гидатоды);
• Выделение через специализированные секреторные железы: нектарники цветков выделяют сахаристый нектар; эфиромасличные желёзки (мяты, пеларгонии, эвкалипта) испаряют летучие эфирные масла;
• Корневое выделение: корни выделяют в почву органические кислоты, углекислый газ и ферменты, способствующие растворению труднодоступных минералов почвы;
• Сбрасывание с листопадом: конечные токсичные продукты обмена, накопленные в листьях, безвозвратно удаляются из растения при осеннем сбросе листвы.

Листопад — это важнейшее комплексное физиологическое приспособление растений к выживанию:

• Защита от зимней засухи (иссушения): зимой замерзшая почва охлаждается, и корни теряют способность всасывать холодную воду; если бы деревья не сбросили листья, транспирация быстро исчерпала бы все запасы влаги в стволе, приведя растение к гибели от высыхания;
• Защита ветвей от снеголома: широкие листовые пластинки задерживали бы колоссальные массы мокрого снега, под тяжестью которого обламывались бы крупные скелетные ветви и выворачивались стволы;
• Очищение организма: с опадающими листьями растение навсегда избавляется от токсичных солей и вредных метаболитов, скопившихся за весь вегетационный период;
• Удобрение и утепление почвы: перегнивающий листовой опад обогащает лесную почву органическим перегноем и минеральными элементами, а толстый слой подстилки предохраняет корневые системы деревьев от промерзания в суровые зимы.