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 = molekuly jedné látky pronikají do molekuly 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 transpirace
-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
- VNĚJŠÍ
(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) lišejníky – houby-řasy
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:
-VNĚJŠÍ = světlo, teplo, voda
-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
-patří sem 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
- 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
- OZIMY – vyklíčí na podzim, přezimují a na jaře vykvetou a oplodí
-př. obilniny – ječmen, pšenice
- DVOULETÉ – 1. rok: vznik vegetativních orgánů
- rok: kvetou a plodí a umírají
-př. mrkev, petržel, řepa, divizna, karafiát, měsíčnice
- 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 charakteris-
ticky 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:
