Fizjologia roślin: transpiracja, odżywianie, tropizmy i auksyny

Woda wchodzi do korzenia przez włośniki osmotycznie: zawsze przemieszcza się tam, gdzie potencjał wody jest mniejszy. Dalej płynie do walca osiowego apoplastem i symplastem. W śródskórni ściany komórek są uszczelnione, dlatego woda musi tam przejść przez protoplasty. Potem wnika do naczyń i cewek drewna.

W drewnie woda płynie w górę dzięki dwóm siłom. Parcie korzeniowe wypycha ją od dołu, ale główną rolę gra transpiracja: parowanie z liści obniża potencjał wody w miękiszu i wytwarza podciśnienie, które zasysa słup wody. Cząsteczki wody trzymają się razem dzięki kohezji, a przylegają do ścian naczyń dzięki adhezji, więc słup się nie rwie.

Szparkami steruje turgor komórek szparkowych. Gdy komórki pobierają jony K⁺, ich potencjał osmotyczny i potencjał wody maleją, woda napływa, turgor rośnie, a nierówno pogrubione ściany wyginają się tak, że szparka się otwiera. Gdy jony wychodzą, woda wypływa i szparka się zamyka. Susza fizjologiczna to stan, w którym woda jest w glebie, ale korzeń nie może jej pobrać, np. w glebie silnie zasolonej.

Roślina pobiera pierwiastki jako jony rozpuszczone w wodzie glebowej. Azot trafia do niej głównie jako NO₃⁻ i NH₄⁺, siarka jako SO₄²⁻. Makroelementy są potrzebne w dużych ilościach, mikroelementy, np. żelazo, w śladowych, ale jedne i drugie są niezbędne. Brak pierwiastka, którego nic nie zastępuje, zaburza funkcje, w których on uczestniczy.

Rośliny korzystają z pomocy innych organizmów. Bakterie brodawkowe żyją w brodawkach korzeni roślin bobowatych, wiążą N₂ z powietrza w związki dostępne dla rośliny, a od rośliny otrzymują cukry. Mikoryza, czyli współżycie korzeni z grzybami, powiększa powierzchnię chłonną: strzępki grzyba docierają do wody i fosforanów, a grzyb dostaje od rośliny cukry. Bakterie glebowe przekształcają też związki azotu w formy, które korzeń może pobrać.

Nasienie bielmowe składa się z łupiny, zarodka i bielma z zapasami. Zarodek ma korzeń zarodkowy, łodyżkę i liścienie. Pierwszym etapem kiełkowania jest pęcznienie, czyli pobranie wody; woda kończy spoczynek nasienia i budzi metabolizm zarodka. Potrzebny jest też tlen do oddychania komórkowego i odpowiednia temperatura, a u niektórych gatunków światło. Liścienie magazynują zapasy albo je przekazują, a u wielu siewek zielenieją i prowadzą fotosyntezę.

Auksyny powstają w wierzchołkach pędów i młodych liściach. Pobudzają wydłużanie komórek, hamują rozwój pąków bocznych, hamują opadanie liści i ułatwiają ukorzenianie sadzonek. Etylen jest gazem, który przyspiesza dojrzewanie owoców i opadanie liści. Ta sama substancja może działać różnie zależnie od stężenia i od organu.

Tropizm to wzrostowa reakcja organu na bodziec o określonym kierunku: dodatni oznacza wzrost ku bodźcowi, ujemny – od niego. Pęd wykazuje fototropizm dodatni, bo auksyna przemieszcza się na stronę zacienioną, tam komórki wydłużają się szybciej i pęd zgina się ku światłu. Korzeń ma geotropizm dodatni, a pęd ujemny. Kierunek grawitacji odbierają amyloplasty w czapeczce korzenia, które osiadają na dolnej stronie komórek.

Nastia to ruch wywołany bodźcem, którego kierunek nie wyznacza kierunku reakcji: zależy on od budowy organu. Mimoza składa listki po dotknięciu, bo zmienia się turgor komórek w stawach liści, a muchołówka zamyka pułapkę po kolejnych dotknięciach włosków. Nie myl nastii z tropizmem: w tropizmie bodziec ma kierunek i wyznacza kierunek zgięcia.