1)Термодинамический Основы водного обмена растений.
Вода и жизнь. Распространение воды в природе. Качественный количественный состав, круговорот, возраст и генезис воды. Изотопный состав, тяжелая вода. Чистая и сверхчистая вода. Способы ее опреснения и очистки. Эффект обезвоживания веществ. Особые свойства жидкой воды - реальные и вымышленные.
Физические свойства воды. Особенности строения молекул, водородные связи и модели структуры жидкой воды. Коэффициент самодиффузии как показатель микроподвижности молекул.
Водные растворы. Взаимодействие водной структуры с растворенным веществом.
Различные виды гидратации: гидрофильная и гидрофобная, ионная и электронейтральная.
Растворы макромолекул. Вода свободная и связанная, капиллярная, коллоидная, иммобилизованная. Вода в биологических структурах. Клатратные комплексы и их свойства. Соотношение различных фракций воды в растении и их физиологическое значение. Методы оценки состояния воды в биологических объектах: ЯМР-, ИК- и диэлектрическая спектроскопия.
Макроперемещения молекул воды в растении. Факторы, влияющие на этот процесс.
Водный потенциал как обобщенный энергетический показатель состояния воды в биологических системах. Термодинамические показатели состояния воды и ее растворов. Понятие об энергии. Энергия внутренняя, тепловая, свободная. Законы термодинамики. Химический потенциал. Зависимость химического потенциала от концентрации. Активность воды и способы ее определения. Ионная сила раствора. Полный потенциал системы и его составляющие. Значение, способы и единицы выражения химического, полного и водного потенциалов. Диффузия. Движущая сила этого процесса. Законы А.Фика. Осмотический потенциал водных растворов, выводы Вант-Гоффа. Связь водного потенциала с полным, осмотическим потенциалами и с сосущей силой клетки.
Давление в жидкости. Гидростатическое, осмотическое и тургорное давление. Тургор и плазмолиз в растительных клетках. Методы определения осмотического и водного потенциалов биологических объектов. Осмотики, используемые при исследованиях и предъявляемые к ним требования. Коэффициент отражения биологических мембран.
Потоки воды в целом растении. Большой круг циркуляции воды в системе почва - растение-атмосфера. Движущие силы на этом пути. Радиальный транспорт воды в корне. Анатомические особенности строения корня. Нижний концевой двигатель растений . Осмотическая и метаболическая составляющие корневого давления. Представления о пассивном и активном участии растения в процессах водообмена . Верхний концевой двигатель растений . Транспирация. Поток воды на пути ксилемные окончания-воздух. Способы регуляции этого потока. Строение и функциональне особенности устиц. Движение воды по внутриннему апопласту растений. Поверхностное натяжение и капилярные силы. Значение когезии и адгезии для транспорта воды. Анатомические особенности строения проводящих путей ксилемы.
Малый круг циркуляции воды в растении. Поток через флоэму и силы его регулирующие. Строение проводящей системы флоэмы. Некоторые модели флоэмного двигателя и его роль в жизни растений . Влияние внешних и внутренних факторов на водообмен растений . Эволюция проводящих систем у растений. Особенности растений различных экологических групп и пути их адаптации к условиям водосна.