Восходящий транспорт ионов в растении

Восходящий ток ионов осуществляется преимущественно по сосудам ксилемы, которые лишены живого содержимого и являются составной частью апопласта растения. Механизм ксилемного транспорта — массовый ток растворенных веществ вместе с водой, движимый транспирацией и корневым давлением. Но и на этом этапе транспорта веществ, так же как и в корне, осуществляется его активная регуляция.

Применение радиоактивных изотопов фосфора и калия позволило обнаружить, что, хотя они и движутся вместе с восходящим транспирационным током, тем не менее, в большем количестве они поступают не в более энергично транспирирующие, а в растущие части растения — в точки роста, только развертывающиеся листочки, в формирующиеся плоды. Движение ионов по сосудам ксилемы происходит при их непрерывном взаимодействии со стенками самих сосудов. В клеточных стенках ксилемы имеются многочисленные участки с фиксированными отрицательными зарядами, способные избирательно связывать катионы и таким образом тормозить их транспорт по ксилеме.

Ионный поток в ксилеме активно регулируется также прилегающими живыми клетками. Если какого-то элемента в ксилемном соке слишком много, он извлекается из сосудов. Они же могут служить и источником недостающих элементов питания, передавая их по мере необходимости в ксилемный сок. Таким образом, стебель представляет вторую после корня буферную емкость, обеспечивающую равномерность поступления веществ и ионный гомеостаз растительного организма. Благодаря этому в растении при продвижении растущих корней через почвенные слои, в разной мере обеспеченные питательными веществами, нет перебоев в снабжении ими надземных органов.

Использование метода меченых атомов позволило выявить участие в восходящем токе веществ элементов коры. Ее вклад варьирует в зависимости от обеспеченности растений минеральными веществами и водой. Такое дублирование повышает надежность транспортной системы. Пространственная сближенность ксилемы с сосудами флоэмы структурно обеспечивает интенсивный диффузионный обмен между ними уже в стебле. Здесь значительная часть калия вовлекается в обратный базипетальный транспорт, не достигая листьев. Такая рециркуляция калия как осмотически активного вещества может существенно повышать количество воды, транспортируемой по ксилеме.