Zadanie 5
Matura z biologii, maj 2026, poziom rozszerzony
Wymaganie: V. Różnorodność roślin — przystosowania roślin do środowiska (higrofity, kserofity, mezofity), budowa anatomiczna liścia. III. Fizjologia roślin — transpiracja, gutacja, mechanizm transpiracyjno-kohezyjny transportu wody.
Treść zadania
Higrofity to rośliny przystosowane do środowiska o wysokiej wilgotności powietrza i podłoża. Z powodu wysokiej wilgotności powietrza parowanie z powierzchni liści jest powolne. U higrofitów wykształciły się liczne cechy ułatwiające transpirację — fizjologiczne, morfologiczne i anatomiczne, np. komórki skórki pokryte są cienką warstwą kutikuli.
Na zdjęciu mikroskopowym i schemacie przedstawiono anatomię blaszki liściowej higrofitu Ruellia portellae, z zaznaczonymi: żywymi włoskami, skórką, miękiszem, hydatodą i aparatem szparkowym.
5.1. (0–1) Oceń, które cechy budowy liści R. portellae ułatwiają transpirację przez zwiększenie powierzchni blaszki liściowej (T/N):
- Obecność żywych włosków.
- Brodawkowate uwypuklenia komórek skórki.
5.2. (0–1) Rozstrzygnij, czy u higrofitów występowanie cech ułatwiających transpirację jest przyczyną spowolnienia czy przyśpieszenia przepływu wody w drewnie roślin. Uzasadnij, odwołując się do mechanizmu transportu wody w roślinie.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
5.1. TT
- T — żywe włoski (trichomy) są wypustkami komórek skórki. Każdy z nich powiększa powierzchnię kontaktu liścia z atmosferą, z której może parować woda.
- T — brodawkowate uwypuklenia komórek skórki działają tak samo: nierówna, pofałdowana powierzchnia ma większe pole niż powierzchnia gładka, więc parowanie jest z niej intensywniejsze.
U roślin suchych siedlisk (kserofitów) włoski pełnią funkcję odwrotną — tworzą warstwę nieruchomego, wilgotnego powietrza ograniczającą transpirację. U higrofitów są to włoski żywe i pojedyncze, nietworzące gęstego kożuszka, więc powiększają jedynie powierzchnię parowania.
5.2.
Rozstrzygnięcie: przyśpiesza przepływ wody w drewnie.
Uzasadnienie: transport wody w roślinie opiera się na mechanizmie transpiracyjno-kohezyjnym:
- Woda paruje z komórek miękiszu liścia i uchodzi przez aparaty szparkowe.
- W komórkach liścia spada potencjał wody — powstaje siła ssąca.
- Siła ta „podciąga" wodę z sąsiadujących naczyń drewna (ksylemu).
- Ciągły słup wody w naczyniach nie rwie się dzięki siłom kohezji (przyciąganiu między cząsteczkami wody) oraz adhezji do ścian naczyń.
Im szybsza transpiracja, tym silniejsze podciśnienie w naczyniach i tym szybszy przepływ wody na trasie korzeń → łodyga → liść. Cechy ułatwiające parowanie przyśpieszają więc transport w drewnie.
W 5.1 kusi odpowiedź N przy włoskach. To odruch z lekcji o kserofitach, gdzie gęste owłosienie ogranicza transpirację. Tutaj kontekst jest odwrotny: higrofity mają cechy ułatwiające parowanie, a polecenie pyta wprost o zwiększenie powierzchni.
Polecenie 5.1 zawiera dodatkowe kryterium: „przez zwiększenie powierzchni". Cecha musi ułatwiać transpirację właśnie tym mechanizmem, a nie jakimkolwiek. Cienka kutikula ułatwia transpirację, ale nie przez powiększenie powierzchni — nie spełniałaby więc kryterium.
W 5.2 kusi odpowiedź „spowalnia". Intuicja podpowiada, że skoro powietrze jest wilgotne, woda krąży wolniej. Ale pytanie dotyczy skutku cech ułatwiających transpirację — a te, zwiększając parowanie, przyśpieszają przepływ.
Uzasadnienie musi odwołać się do mechanizmu, nie do skutku. Samo „bo woda szybciej paruje" to za mało. Trzeba wskazać siłę ssącą / spadek potencjału wody / podciśnienie w naczyniach — i najlepiej wspomnieć o kohezji utrzymującej ciągłość słupa wody.
Nie myl hydatody z aparatem szparkowym. Aparat szparkowy odpowiada za transpirację (parowanie pary wodnej); hydatoda wydala wodę w postaci ciekłej — to gutacja, zachodząca przy wysokiej wilgotności, gdy transpiracja jest utrudniona. Obecność hydatod to typowa cecha higrofitów.
Transport wody w drewnie jest bierny. Roślina nie zużywa ATP na podciąganie wody — napędza je energia słoneczna zużywana na parowanie. Aktywny jest natomiast transport w łyku (floemie).
Treść zadania (CKE)
Mechanizm transpiracyjno-kohezyjny
| Ogniwo | Zjawisko |
|---|---|
| parowanie z komórek miękiszu | usuwa cząsteczki wody z górnego końca słupa |
| spadek potencjału wody () | tworzy gradient napędzający przepływ |
| podciśnienie (napięcie) w naczyniach | „ciągnie” słup wody w górę |
| kohezja | wiązania wodorowe między cząsteczkami wody utrzymują ciągłość słupa |
| adhezja | przyleganie wody do ścian naczyń przeciwdziała opadaniu |
| parcie korzeniowe | pomocniczo popycha wodę od dołu (istotne nocą i wiosną) |
Cały mechanizm jest bierny — energię dostarcza słońce, nie ATP rośliny.
Higrofity, mezofity, kserofity
| Cecha | Higrofity | Mezofity | Kserofity |
|---|---|---|---|
| siedlisko | wilgotne, cieniste | umiarkowane | suche |
| kutikula | cienka | średnia | gruba, woskowa |
| aparaty szparkowe | wyniesione ponad skórkę | w płaszczyźnie skórki | zagłębione w kryptach |
| blaszka liściowa | duża, cienka | średnia | mała, gruba, zredukowana |
| owłosienie | pojedyncze żywe włoski | zmienne | gęsty kutner z martwych włosków |
| hydatody | liczne — gutacja | rzadkie | brak |
| tkanka wodna | brak | brak | często obecna (sukulenty) |
| przykłady | Ruellia, paprocie leśne, niecierpek | większość drzew liściastych | kaktusy, rozchodniki, oleander |
Transpiracja a gutacja
| Cecha | Transpiracja | Gutacja |
|---|---|---|
| postać wody | para wodna | ciecz (krople) |
| przez co | aparaty szparkowe, kutikula | hydatody |
| kiedy | w dzień, przy suchym powietrzu | noc, wysoka wilgotność |
| co napędza | gradient wilgotności | parcie korzeniowe |
| skład | czysta woda | woda z solami mineralnymi |
Higrofity mają liczne hydatody właśnie dlatego, że w wilgotnym powietrzu transpiracja jest utrudniona — nadmiar wody usuwają gutacją.
Dwa rodzaje transpiracji
| Rodzaj | Udział | Regulowana? |
|---|---|---|
| szparkowa | ok. 90% | tak — przez ruchy komórek szparkowych |
| kutykularna | ok. 10% | nie — zależy od grubości kutikuli |
U higrofitów cienka kutikula zwiększa udział transpiracji kutykularnej — to kolejna cecha ułatwiająca parowanie.
Po co higrofitom szybka transpiracja
| Funkcja | Znaczenie |
|---|---|
| transport soli mineralnych | jony wędrują z wodą z korzeni do liści |
| chłodzenie liścia | parowanie pochłania ciepło |
| utrzymanie ciągłości przepływu | bez transpiracji ustaje ruch wody w ksylemie |
| turgor | dostarczanie wody komórkom |
W wilgotnym powietrzu parowanie jest utrudnione — dlatego higrofity musiały wykształcić cechy je ułatwiające, odwrotnie niż rośliny suchych siedlisk.
Punktacja CKE
- 5.1. 1 pkt — TT.
- 5.2. 1 pkt — rozstrzygnięcie (przyśpiesza) wraz z uzasadnieniem odwołującym się do mechanizmu transpiracyjno-kohezyjnego (siła ssąca, spadek potencjału wody, podciśnienie w naczyniach).
- Razem: 2 pkt.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „higrofity, transpiracja, hydatody, mechanizm transpiracyjno-kohezyjny, transport wody w roslinie" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl