3. Зона всасывания или поглощения, или зона корневых волосков, длинной до несколько сантиметров, начинается над зоной растяжения. Здесь отдельные клетки кожицы корня вытягиваются, образуя наружные выросты длинной от 1-2 до 20 мм - корневые волоски, которые по мере роста вытягиваются, ослизняются. Тонкие наружные оболочки корневых волосков - тесно соприкасаются с частицами почвы, что всасывающей функции.
На единицу поверхности корня приходится большое количество волосков: на 1 мм кв. корня гороха - 230 волосков, у кукурузы - 425. Волоски не долговечны, через 15-20 дней отмирают и заменяются новыми.
В зоне всасывания происходит специализация клеток. Под кожицей размещается, обширная зона первичной коры - образована живыми клетками с тонкими стенками, вытянутыми вдоль оси корня. Между ними образуются межклетники, по которым циркулируют газы, необходимые для дыхания и поддержания интенсивного обмена веществ. Внутренний слой клеток коры состоит из клеток с утолщенными стенками и образует кольцо вокруг центральной части корня. 4. Проводящая зона покрыта пробковой тканью, находится над всасывающей зоной и расположена в центре корня. Она включает первичную флоэму и первичную ксилему. У однодольных растений такое строение сохраняется в течении всей жизни, у двудольных - только на первых этапах развития. Но уже в течение первого года жизни у некоторых двудольных наблюдаются вторичные изменения в корне, связанные с появлением образовательной ткани - камбия. Камбий закладывается между ксилемой и флоэмой, замыкая первичную ксилему в центре и отодвигая первичную флоэму к периферии. За счет деления клеток камбия корень двудольных растений растет в толщину. Проводящая система обеспечивает восходящий ток из корня в стебель воды и минеральных веществ и нисходящий ток - передвижение органических веществ из стебля в корень. Состоит она из сосудисто-волокнистых пучков. Основные проводящие элементы флоэмы - ситовидные трубки, ксилемы - трахеи (сосуды) и трахеиды.
Из общего количества солнечного излучения, попадающего на нашу планету, лишь половина доходит до поверхности Земли, только 1/8 имеет длину волны, подходящую для фотосинтеза, и лишь 0,4 % таких лучей (около 1 % от общего объёма энергии) используется растениями. Именно от этого одного процента зависит вся жизнь на Земле.
В процессе фотосинтеза углекислый газ в присутствии хлорофилла реагирует с водой; при этом образуется глюкоза и выделяется кислород: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2. Более грамотной будет запись CO2 + 2H2O → [CH2O] + O2 + H2O, которая показывает, что выделяющийся кислород образуется из воды. Похожим уравнением описывается и хемосинтез серобактерий: CO2 + 2H2S → [CH2O] + 2S + H2O,
Таким образом, процесс фотосинтеза включает в себя две стадии:
- получение водорода (фотолиз) – при этом кислород выделяется как побочный продукт реакции;
- получение глюкозы (восстановление) .
Первая стадия фотосинтеза протекает на свету. Световые кванты дают электронам энергию, необходимую для переноса их от хлорофилла или другого фотосинтезирующего пигмента. В ходе первой стадии из АДФ (аденозиндифосфата) и фосфата синтезируется АТФ (аденозинтрифосфат) , а НАДФ () восстанавливается до НАДФ∙H2. Синтез АТФ за счёт энергии световых квантов называется фотофосфорилированием. Этот процесс может быть циклическим (в реакции «работают» одни и те же электроны) и нециклическим (электроны в конце концов доходят до НАДФ и, взаимодействуя с ионами водорода, образуют НАДФ∙H2). Кислород как побочный продукт реакции выделяется только во втором случае.
Для реакций второй стадии свет не нужен. Восстановление CO2 происходит за счет энергии АТФ и накопленного НАДФ∙H2. Углекислый газ связывается с пятиуглеродным сахаром рибулозобисфосфатом, образуя две молекулы трёхуглеродной фосфоглицериновой кислоты (ФГК) . Такой процесс получил название C3-фотосинтеза. Последующий цикл реакций (цикл Кальвина) приводит к образованию из ФГК сахара (например, глюкозы) , а также ресинтезу рибулозобисфосфата. У некоторых растений (например, сахарного тростника, сои) наблюдается так называемый C4-фотосинтез, в реакциях которого CO2, восстанавливаясь, включается в состав органических кислот, имеющих четыре атома углерода (например, яблочной) . При этом поглощение углекислоты идёт гораздо эффективнее, повышается и продуктивность растений.
На скорость фотосинтеза влияют многие факторы. Основными из них являются интенсивность света, концентрация кислорода и углекислого газа, температура окружающей среды. Состояние, когда скорость выделения кислорода растением равна скорости его дыхания, называется точкой компенсации.
Кислород в процессе фотосинтеза может действовать как конкурентный ингибитор, взаимодействуя с рибулозодисфосфатом вместо углекислого газа. При этом образуется одна молекула ФГК и фосфогликолат, сразу расщепляющийся до гликолата. Чтобы вернуть хотя бы часть углерода, связанного в бесполезном гликолате, у растения имеется процесс, называемый фотодыханием. Это зависимое от света потребление кислорода с выделением углекислого газа, заметное лишь у C3-растений, не имеет ничего общего с обычным дыханием. Фотодыхание, в целом, идёт с поглощением энергии; в результате образуется фосфоглицерат, а 25 % углерода теряется в виде CO2. В фотодыхании участвуют хлоропласты, пероксисомы и митохондрии. У C4-растений фотодыхания практически нет, что и является причиной их большей продуктивности.
В связи с энергетической проблемой учёные пытаются провести фотосинтетические процессы искусственно, особенно их первые этапы, когда вода под действием солнечной радиации расщепляется на кислород и водород. Сжигание водорода (с образованием воды) – экологически чистый процесс
