Fyziologie rostlin – maturitní otázka (3)

Otázka: Fyziologie rostlin

Předmět: Biologie

Přidal(a): Isabelllka

FOTOSYNTÉZA A DÝCHANÍ, VODNÍ REŽIM ROSTLINY, POHYBY ROSTLIN, VÝŽIVA ROSTLIN

(BIOGENNÍ PRVKY, AUTOTROFIE, HETEROTROFIE)

A) VODNÍ REŽIM

VODA

je nenahraditelnou složkou rostlinného těla
významné rozpouštědlo, hraje důležitou roli při transportu látek = transportní funkce
účastní se mnoha metabolických procesů (fotosyntéza, dýchání)
termoregulační funkce (chrání před prudkými teplotními změnami)
umožňuje šíření plodů (hydrochorie)
podílí se na rozmnožování a různých reakcí
při nedostatku vody se sníží turgor svěracích buněk průduchů a štěrbina se uzavírá
přebytek vody způsobí zvýšení turgoru svěracích buněk a štěrbina průduchů se otevírá

VODNÍ BILANCE = poměr mezi příjmem a výdejem vody

VODNÍ DEFICIT = množství vody, které chybí rostlině k jejímu plnému nasycení

vzniká při nadměrném výparu

Vodní režim rostliny zahrnuje příjem, vedení a výdej vody

průměrně voda tvoří 70 – 80% hmotnosti rostliny
nejméně vody: semena a plody (došlo by k roztrhnutí, protože by v zimě zmrzla)

PŘÍJEM VODY

nižší rostliny a ponořené vodní vyšší rostliny přijímají vodu celým povrchem těla
většina vyšších rostlin přijímá vodu kořenovým systémem, pomocí kořenového vlášení
rostliny přijímají dvěma způsoby:
- a) apoplastickou cestou (pasivně) = pouze buněčnými stěnami a volnými mezibuněč. prostory, bez spotřeby E, rychlejší než aktivní způsob
- b) symplastickou cestou (aktivně) = z buňky do buňky přes membrány a cytoplazmu
spotřeba E, malá rychlost
difúze = částice jedné látky pronikají mezi částice druhé látky, hypertonické prostředí
osmóza=difúze přes membránu, přes kterou se dostávají jen menší molekuly, hypoton. prostředí

Příjem vody ovlivněn:

a) teplotou půdy – při snižování teploty se příjem snižuje, může se až zastavit
b) koncentrací půdního roztoku – vysoká koncentrace osmoticky aktivních látek zabraňuje příjmu vody
c) intenzitou transpirace – čím více vody rostliny vydávají, tím více vody přijímají
d) obsahem kyslíku v půdě – čím intenzivněji rostliny dýchají, tím více vody přijímají

VEDENÍ VODY

voda přijatá rostlinou je rozváděna po celém těle
u cévnatých rostlin se k tomuto účelu vyvinuly cévní svazky – cévy, cévice, třeba dodávat E
v mezibuněčných prostorách a buněčných stěnách nedodává se E, rychlejší

TRANSPIRAČNÍ PROUD = proudění vody s rozpuštěnými anorganickými látkami dřevní částí cévních svazků od kořene nahoru

probíhá samovolně – voda se odpařuje z listů → posouvá se vodní sloupec
umožňuje ho:
- a) transpirace = odpařování vody z nadzemních částí
- b) kořenový vztlak –tlak vytlačuje vodu a v ní rozpuštěné látky z kořene do nadzemních částí
  - na jaře když stromy nemají listy, dodat E
- c) koheze molekul vody = soudržnost vodního sloupce
  - proud vody drží u sebe, nepřetéká
- d) kapilarita = vzlínání vody v úzkých trubicích
- e) adheze = přilnavost vody ke stěnám cév

VÝDEJ VODY

rostlina vydává vodu několika způsoby:
a) TRANSPIRACÍ = odpařování vody z nadzemních orgánů rostlin, hlavně z listů odpařováním
- pasivní děj → nevyžaduje přísun E
b) GUTACÍ = výdej vody ve formě kapek hydatodami
- nastává při velké vzdušné vlhkosti, kdy je pozastavena transpirac
- gutační voda obsahuje minerální látky
výdej vody ovlivňuje: – obsah vody v rostlině, stav listů a průduch,
- teplota vzduchu (s rostoucí teplotou transpirace stoupá a při určité teplotě se průduchy uzavřou),
- vlhkost vzduchu (s rostoucí teplotou transpirace klesá)
- světlo (zvyšuje transpiraci, průduchy se otevírají)

B) METABOLISMUS

→ FOTOSYNTÉZA (anabolismus) A DÝCHÁNÍ (katabolismus)

FOTOSYNTÉZA

Maturitní otázka č. 2
biochemický proces, který má zásadní vliv na udržení života na Zemi
za účasti slunečního záření a chlorofylu dochází k přeměně anorganických látek (H20, CO2) na látky organické (sacharidy)
probíhá v chloroplastech
dochází k přeměně světelné energie na energii chemických vazeb
intenzita fotosyntézy závisí na mnoha faktorech:
- VNĚJŠÍ
  - SVĚTLO – ↑ intenzita → ↑rychlost fotosyntézy, ale jen do určité úrovně
  - KONCENTRACE CO2 v ovzduší
  - VODA – nedostatek se projevuje uzavíráním průduchů
  - TEPLOTA – nejintenzivnější při 25 – 30 stupňů
  - (teplotní optimum: 15 – 25 stupňů, t=-1 →zastavení, t=+30→rychlost klesá)
- VNITŘNÍ
  - množství chlorofylu
  - stáří listů
  - minerální výživa,…

DÝCHÁNÍ (respirace)

= soubor katabolických reakcí, kterými rostlina uvolňuje E z organických sloučenin a tato E se dále spotřebovává
hlavním substrátem pro dýchání jsou jednoduché cukry, hlavně glukóza
pro rostliny je typické dýchání za aerobních podmínek = za přítomnosti kyslíku

Srovnání fotosyntézy a dýchání:

FOTOSYNTÉZA	DÝCHÁNÍ
-probíhá jen v buňkách s fotosynteticky aktivními barvami	-probíhá ve všech živých rostlinných buňkách
-probíhá jen na světle	– probíhá na světle i ve tmě
-CO2 a H2O vstupují do reakce	-CO2 a H20 se uvolňují
-kyslík se uvolňuje	-kyslík se spotřebovává
-hromadí se energeticky bohaté zásobní látky, hmotnost rostliny se zvyšuje	-zásobní látky se spotřebovávají, hmotnost rostliny se snižuje

C) VÝŽIVA ROSTLIN

AUTOTROFNÍ = schopny přeměňovat anorganické látky na látky organické

fotosyntetizující květiny a rostliny (zelené rostliny)

HETEROTROFNÍ – získávají živiny různým způsobem:

a) SAPROFYTÉ – hemisaprofyté (polosaprofyté) – př. vstavačovité
- holosaprofyté (úplní saprofyté) – př. hlístník
- = zisk živin z odumřelých částí (jehličí, opad.listy,..)
- asi už neexistuje
b) PARAZITÉ = odebírá látky živým org. – podbílek šupinatý, kokotice
- hemiparazité (poloparazité) – zelené, fotosyntéza – jmelí
- holoparazité (úplní p.) – nezelené

MIXOTROFNÍ = přechod mezi autotrofním a heterotrofním způsobem života

charakteristická tím, že autotrofní rostlina vyžaduje pro svůj život přísun některých organických látek
př. řasy, masožravé rostliny – rosnatka okrouhlolistá, žláznatka, konvice)
živý se hmyzem, vylučuje leptavou tekutinu → na ní se nalepí hmyz → masožravka ho sežere
a) symbióza – bakterie + hrách
b) mykorhiza – houba + -rostlina
c) lichenismus – vytváří lišejníky – hlízkovité bakterie + kořeny bobovitých rostlin

MINERÁLNÍ

procesy příjmu, vedení a využití minerálních látek, tzv. iontů anorganických látek – nezbytně nutné
hlavním zdrojem minerálních látek pro rostliny je půda (pevná fáze půdy – jíl a humus)
jednobuněčné org. a vodní rostliny přijímají celým povrchem těla
vyšší rostliny kořenovým systémem – kořenové vlášení
k transportu iontů ke kořenům slouží půdní roztok

kompletní živný roztok

= všechny živiny, postupně se ubírají jednotlivé prvky (rostlina v čistém křemičitém písku)
→ pozorování (jak hodně roste, atd)
→ přehled o tom, co která rostlina potřebuje
→ HYDROPONIE = pěstování rostlin pouze v živném prostředí

BIOGENNÍ PRVKY

prvky živých organismů a mají v něm specifickou funkci
zjištění: rostliny + sušina →po spálení vznikne popel →zbydou anorg. látky (CO2,H20,NO2,..)
dělíme je na:
- MAKROBIOGENNÍ – ve větším množství, stavební fce (C, H, O2, N, S, K, P, Mg, Ca)
- MIKROBIOGENNÍ – funkce katalyzátoru, prvky stopové (=stačí menší množství) – Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B, Cl
- UHLÍK – základ všech organických sloučenin, hlavním zdrojem je atmosférický CO2, částečně přijímán z půdy ve formě HNO3-
- KYSLÍK – dýchání, stavební prvek všech živých organismů
  - přijímán ze vzduchu, vody a z půdy
  - konstantní množství → není třeba dodávat
- VODÍK – stavební prvek ve všech živých organismech → energetický metabolismus, přijímán v podobě H20
- DUSÍK – je součást bílkovin (aminokyselin)
  - všechny květiny ho potřebují, protože má vliv na růst
  - zisk v podobě vodních roztoků z půdy (dusičnany – NO3-, NH4+), ne ze vzduchu
  - nedostatek → květiny nízké, malé listy, málo rostou, světlozelené, neprospívají
  - přebytek →tmavězelené, nechce se jim kvést, bujně rostou, špatný vývoj pletiv
  - nitrifikační bakterie → váží na sebe N
  - nitrofilní druhy = plevel, kopřiva, černý bez → mají hodně N
- FOSFOR – je součástí nukleových kyselin, ATP → účast na fotosyntéze i dýchání
  - příjem ve formě (PO4)3-, (HPO4)2-, (H2PO4)2-
  - má vliv na tvorbu květů a plodů
  - nedostatek → listy zakrnělé, bledě zelené, zpomaluje se růst, méně plodů
  - nadbytek → intenzivní metabolismus
- SÍRA – zisk z půdy, protože jí je tam hodně, ve formě (SO4)2- →hrozí zasolení půd
  - některé sloučeniny jsou ve vyšších koncentracích pro rostliny škodlivé
- DRASLÍK – ovlivňuje otevírání a zavírání průduch → ovlivňuje fotosyntézu
  - vliv jak rostlina přežije sucho a nízké teploty → zvyšuje odolnost → nutný
  - přijímán ve formě draselného kationtu K+ z půdy
- HOŘČÍK – přijímán z roztoku z půdy ve formě hořečnatých kationtů (Mg)2+
  - součást chlorofylu → nezbytné pro průběh fotosyntézy, dýchání, syntézu nukl.kys
  - nedostatek → INTERVENÁLNÍ CHLORÓZA = listy žloutnou mezi žilkami
- VÁPNÍK – zisk z roztoku s vodou z půdy ve formě vápenatých iontů (Ca)2+
  - ovlivňuje děje v buňce – činnost membrán, neutralizuje toxický účinek org.kys.
  - většinou ve formě nerozpustných šťavelanů
  - nedostatek → zpomalení růstu kořenů, rostliny, žloutnutí listů
- ŽELEZO – přijímán ve formě iontů železnatých (Fe)2+ nebo železitých (Fe)3+
  - průběh fotosyntézy, součástí systému předávající elektrony
  - nedostatek → žloutnutí a opadávání listů
- BOR – vliv na metabolismus cukru
  - nedostatek → SRDÉČKOVÁ CHOROBA – u řepy cukrovky
- ZINEK– vliv na aktivaci enzymů, příjem ve formě zinečnatých kationtů (Zn)2+
  - nedostatek → narušení tvorby semen
- MĚĎ – součást enzymů, přijímán ve formě (Cu)2+
  - podíl na procesu fixace vzdušného dusíku půdními bakteriemi
  - hromadí se hlavně v semenech a rostoucích částech rostliny
  - nedostatek → zpomalení růstu a kvetení, chloróza

Živiny pro zemědělské plodiny bývají často doplňkovým hnojením, rozlišujeme HNOJIVA:

A) STATKOVÁ – přírodní (organická)– kompost, hnůj, močůvka
- výhoda: bezezbytku rozložitelné, nedostávají se do půdy cizí látky
- nevýhoda: omezené množství, nemůžeme ovlivňovat složení (hl. N)
B) PRŮMYSLOVÁ – umělá
- výhoda: můžeme volit hnojivo se složením nejlepším pro danou rostlinu
- nevýhoda: spotřebuje se jen část, přehnojení → hypertonické prostředí → nic neporoste
- např. dusíkatá (močovina, amoniak, ledky), sírany, fosforeční, draselná, vápenatá, NPK
C) ZELENÉ HNOJENÍ – bobovité rostliny poutají vzdušný N
- hypotonické prostředí = pěstování v živném roztoku, bez půdy a hlíny
D) RŮST ROSTLIN
- základní znak života
- rostliny na rozdíl od živočichů rostou po celý život
- =charakteristické nevratné zvětšování rozměrů i hmotnosti rostlin → je spojen se změnami tvaru a vnitřního uspořádání rostlinných orgánů
- uskutečňuje se pomocí meristémů – dělivých pletiv

Rozlišujeme fáze, které lze rozlišit u každé rostliny:

a) ZÁRODEČNÁ FÁZE = embryonální – zmnoží se buňky dělivých pletiv
b)PRODLUŽOVACÍ FÁZE– buňky se zvětšují a protahují, vznikají velké centrální vakuoly
c)ROZLIŠOVACÍ FÁZE = diferenciační – buňky se stavebně i funkčně diferencují, vznik pletiv a orgánů, buňky nabývají svého konečného tvaru a velikosti
- nadzemní části rostlin rostou kratší dobu než kořeny

FATRORY RŮSTU:

1) VNĚJŠÍ = světlo, teplo, voda
2) VNITŘNÍ = rostlinné hormony

SVĚTLO – nezbytně nutné pro fotosyntézu
- rostlina na světle → nižší listy, hustě nad sebou, tmavozelená
- nedostatek světla → protahuje se do dálky, žlutozelené, listy daleko od sebe, dochází k etiolizaci = pěstování rostlin při nedostatku světla
TEPLO – teplotní optimum 15 – 30 stupňů
- růst probíhá mezi 5 (teplotní minimum)– 40 stupni (teplotní maximum)
- každá rostlina má jiné nároky
VODA – důležitá hlavně v zárodečné a prodlužovací fázi, musí jí být dostatek – vliv na růst
ROSTLINNÉ ORGÁNY (fytohormony) – použití v zahradnictví
- už v malém množství ovlivňují růst a vývoj rostlin
- organické sloučeniny syntetizované v pletivech
- rozlišujeme:
  - a) STIMULÁTORY – povzbuzují růst, hlavně na jaře
    - AUXINY – podpora prodlužovacího růstu buněk
      - podporují zakořeňování
    - GIBERELINY – urychlují růst orgánů, klíčení semen
    - CYTOKINY–urychlují buněčné dělení, vývoj pupenů
  - b) INHIBITORY – zpomalují růst, působí hlavně přes zimu
    - KYS. ABSCISOVÁ – zpomaluje růst, způsobuje, že květiny v zimě nevykvetou a opad listu na podzim
      - navozuje u rostlin odpočinek (dormaci)
    - ETHYLEN–zpomaluje růst kořene a stonku, opad listů,květů,plodů
      - použití na dozrávání plodů, na plevele a pokud nechci aby rostlina byla vysoká
- ROČNÍ PERIODICITA RŮSTŮ – u nás období klidu v zimě = DORMACE (stromy mají opadané listí, nerostou)

E) CELISTVOST ROSTLIN

celistvost rostlinného těla je hlavně důsledkem: RŮSTOVÝCH KOLERACÍ
=vzájemné vztahy mezi jednotlivými orgány rostlin
př. třešeň →ořežu větve – kořeny zůstanou → na jaře vytvoří si větší listy a plody, velikost kořenné plochy se přizpůsobí kořenu
změna jedné části rostliny působí na ostatní části, cílem je znovuobnovení rovnováhy, která byla porušena
souvisí s REGENERACÍ = obnovení opotřebovaných nebo poškozených částí
významný způsob obrany rostlin
umožňuje vegetativní rozmnožování rostlin řízky
APLIKÁLNÍ DOMINANCE = hlavní vrchol blokuje růst ostatním, aby ho nepřerostli
- když se hlavní vrchol uřízne → všechny rostou stejně
POLARITA= 3 větve vrby, zavěsím je do skleníku → 1.vrškem nahoru, 2. vodorovně, 3. vrškem dolu → i přesto kořeny vždy porostou na stejné části
ROUBOVÁNÍ – musíme si dávat pozor na polaritu, nesmí se prohodit póly rostlin
METODA EXPLANTÁTOVÉ KULTURY – část rostliny použijeme k pěstování jiné nové rostliny

F) VÝVOJ ROSTLIN (ONTOGENEZE)

ontogeneze = individuální vývoj jedince
zahrnuje období od vzniku až do smrti rostlinného jedince
uplatňují se genetické vlivy a vlivy vnějšího prostředí
fylogeneze = vývoj druhu
období vývoje jedince zahrnuje několik fází:
- EMBRYONÁLNÍ = první období v životě rostliny
  - vývoj embrya od vzniku zygoty až po dozrání semene
- VEGETATIVNÍ (vegetační) – začíná klíčením semene → pak tvorba vegetativních orgánů (kořene, stonku, listu), tvorba květů a plodů a pak zaniká
  - rozmnožování pouze nepohlavně
- FÁZE DOSPĚLOSTI –rostliny jsou schopny se pohlavně rozmnožovat,tvorba pohl. b, výtrusů
- FÁZE STÁRNUTÍ – převažují rozkladné děje, jednotlivé orgány odumírají, rozm. zastaveno

KLÍČIVOST ROSTLIN = proces růstu a vývoje zárodku a vzniku klíční rostliny

potřebné podmínky: teplo, voda, vzduch
různě dlouhá doba (často několik let – 4)
v nesprávných podmínkách neklíčí

ŽIVOTNÍHO CYKLUS

= trvání života rostliny od jejího vzniku po její odumření
podle něj dělíme:
- 1. EFEMERY = rostliny, které mají životní cyklus velmi krátký – 2-3 týdny, př. osivka jarní
- 2. JEDNOLETÉ – během jednoho roku vykvetou, vytvoří plody a odumírají
  - =letničky (nepříznivé zimní období přežívají v podobě semene), př. fazol, hrách, okrasné rostliny – astra, jiřina, afrikán, cínie
- 3. OZIMY – vyklíčí na podzim, přezimují a na jaře vykvetou a oplodí, př. obilniny – ječmen, pšenice
- 4. DVOULETÉ – 1. rok: vznik vegetativních orgánů, 2. rok: kvetou a plodí a umírají, př. mrkev, petržel, řepa, divizna, karafiát, měsíčnice
- 5. VYTRVALÉ (pereny) – žijí víc vegetativních období, na svém stanovišti několik let → slouží k tomu cibulky(tulipán, sněženka)
  - hlízky, kořeny, oddénky (sasanka, kosatec, orsej)
  - někdy kvetou jen 1 za život, většinou každý rok, př. lilie, leknín

FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VÝVOJ ROSTLIN:

hlavně vnější faktory
a) TEPLO – někdy výhodné chladné prostředí
- JAROVIZACE (=vernalizace) = účinek nízkých teplot vyvolávající kvetení
- rychlení konvalinek – oddénky
b) SVĚTLO–FOTORESPIRISMUS =schopnost org. rozlišit světlo, tmu a přizpůsobit se jejich rozdíl. délce
- podle nároků na délku osvětlení rozdělujeme rostliny na:
  - DLOUHODENNÍ – ke kvetení potřebují víc než 12h světla
    - př. špenát, pšenice, ředkvičky, řepa, salát
    - pokud chci pěstovat v zimě → svítit žárovkou
  - KRÁTKODENNÍ – potřebují dlouhou tmavou periodu
    - světlo méně než 12h
    - př. tulipán, chryzantémy, rýže, sója
    - chci pěstovat v létě→zastínit
  - NEUTRÁLNÍ – kvetou kdykoliv
    - př. sedmikráska, pampeliška
    - fotoperioda = délka denního osvětlení

G) POHYBY ROSTLIN A DRÁŽDIVOST

pohyby pomalé, jsou projevem dráždivosti = schopnost vnímat podněty z okolního prostředí a reagovat na ně, dělení pohybů:
- FYZIKÁLNÍ = vykonávají živé i odumřelé části rostlin (šiška spadlá ze stromu)
  - HYGROSKOPICKÉ
    - mechanický princip – pletiva se nasáknou vodou
    - přechod z vlhka do sucha
    - založené na různé nasáklivosti rostli vodou
    - př. otevírání šišky – cílem je otevření za slunného teplého počasí, vlhkem se zavírají
  - MRŠTIVÉ (kohezní)
    - založené na soudržnosti molekul vody
    - umožňuje otevírání výtrusnic kapradiny– na povrchu mají pruh buněk s charakteristicky ztlustlými buněčnými stěnami, tzv. prstenec – při dozrávání výtrusů se snižuje obsah vody až dojde k roztržení a vymrštění zralých výtrusů
- VITÁLNÍ = vykonávají pouze živé části rostlin
  - lokomoční = pohyb z míst na místo (taxe)
  - ohybové = část rostliny se ohne (indukované – tropismy, nastie; ohyby autonomní)
  - TAXE – řasy pomocí bičíků a brv
    - FOTOTAXE = pohyb za světlem
  - TROPISMY – vyvolané podrážděním, rostliny na ně reagují kladně (ohyb za zdrojem) nebo záporně (ohyb od zdroje podráždění)
    - orientované pohyby za světlem
    - FOTOTROPISMUS – otočení listů směrem ke světlu
      - kladně fototropické-stonky; záporně kořeny
    - GEOTROPISMUS (gravitropismus) – směr pohybu ve směru nebo proti směru působení zemské gravitace(pozitivně geotropické=rostou ve směru jsou kořeny; negativně geotropický stonky)
    - HYGROTROPISMUS –reakce na rozdílnou vlhkost prostředí-kořeny kladné
  - NASTIE – směr pohybu není závislý na směru podnětu -reaguje na intenzitu, ne na zdroj podnětu
    - FOTONASTIE – otevírání a zavíraní květu podle intenzity světla (růže)
    - TERMONASTIE – ohyby vyvolané změnou teploty (tulipán)
    - SEISMONASTIE – ohyby vyvolané otřesy, ochrana před býložravci, př. citlivka, šťavel
    - NYKTINASTIE = spánkové pohyby – ohyby vyvolané střídáním dne a noci, šťavel
  - AUTONOMNÍ = samovolné – probíhají bez vnějšího podnětu na rozdíl od indukovaných pohybů
    - hlavně růstové pohyby u klíčních rostlin
    - pohyby vychází z nerovnoměrného růstu rostlin = růstová nastie (fotonastie, termonastie)
    - pohyby vychází ze změny turgoru v buňkách = turgorová nastie (seismonastie, nyktinastie)
  - pohyby aktivní a pasivní (= působením vody nebo větru)

Další podobné materiály na webu: