Vodní režim a minerální výživa rostlin

Otázka: Vodní režim a minerální výživa rostlin

Předmět: Biologie

Přidal(a): Zuzana Řehořová

Chemické složení buňky

buňka je nejmenší stavební jednotkou všech organismů, která je schopná samostatně vykonávat všechny životní funkce
voda – 60-90 % (rozpouštědlo látek, vodič, akumulátor tepla)
sušina – látky organické a anorganické
- bílkovina – polypeptidový řetězec, stavební součástí všech buněčných struktur, např. enzymy (metabolismus), hormony (regulace procesů), protilátky (obrana proti cizorodým látkám)
- nukleové kyseliny – DNA (deoxyribonukleová), RNA → dědičnost
- cukry (sacharidy) – zásoba energie
  - monosacharidy (glukóza, fruktóza)
  - disacharidy (sacharóza)
  - polysacharidy (škrob, celulóza – u rostlin, glykogen – u živočichů, chitin – u hub)
- tuky (lipidy) – dlouhodobá zásoba energie, součást buněčných struktur, např. biomembrán ⇾ fosfolipidy

Význam vody pro život rostlin

tvoří vnitřní prostředí buněk
účastní se všech metabolických procesů (fotosyntéza, dýchání)
je výborným rozpouštědlem
umožňuje regulovat teplotu rostlin
umožňuje rozšiřování plodů, oplození výtrusných rostlin
díky vysokému povrchovému napětí vody dochází k její vzlínavosti (kapilaritě) v půdě i v tělech rostlin
vodní bilance je označení pro poměr mezi příjmem a výdejem vody u rostlin
vodní deficit nastává nadměrným výparem vody = označení pro množství vody, která chybí rostlině k jejímu plnému nasycení
plazmolýza je jev, při kterém voda uniká z buňky kvůli osmoticky vyšší koncentraci, protoplast se smršťuje a odděluje od buněčné stěny
plazmotýza je jev, při kterém je intenzivně nasávána voda z důvodu nízké osmotické koncentrace, buněčná stěna praská

Aktivní a pasivní příjem vody

nižší rostliny přijímají vodu celým povrchem těla
vyšší rostliny zakořeněné v zemi přijímají vodu kořenovým systémem
příjem vody rostlinou ovlivňuje hlavně teplota půdy a obsah kyslíku v půdním prostředí
1. difúze:
- = přenos částic z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací rozpuštěné látky
- současně proniká voda v opačném směru, takže nakonec dojde k vyrovnání rozdílu koncentrací
- proces difuze je účinný (tedy dostatečně rychlý) pouze na vzdálenosti do cca 1 cm
- je to pasivní proces – není potřeba energie, voda je do kořene nasávána mezibuněčnými prostory
2. osmóza:
- = pronikání molekul vody do roztoku přes polopropustnou membránu, která propouští vodu, ale látky v ní rozpuštěné ne
- zvláštní případ difúze
- roztok se tak vodou zřeďuje a zvětší objem
Jsou dvě cesty transportu vody a minerálních živin pletivy kořenu:
- Symplastická cesta
  - je cesta z buňky do buňky přes membrány a cytoplazmu
  - tento mechanismus je pomalý a vyžaduje dodání energie
  - uplatňuje se hlavně při transportu látek na kratší vzdálenosti
- Apoplastická cesta
  - jde o pohyb vody a živin pouze buněčnými stěnami a volnými mezibuněčnými prostory
  - tato cesta je rychlejší a nevyžaduje přísun energie

Vedení vody nadzemními částmi rostlin

voda přijatá rostlinou je rozváděna po celém těle, u cévnatých rostlin se k tomuto účelu vyvinuly cévní svazky
proudění vody s rozpuštěnými anorganickými látkami dřevní části rostlin od kořenů nahoru nazýváme transpirační proud [1], umožňuje ho především:
- transpirace – odpařování vody z nadzemních orgánů rostliny (způsobuje podtlak v cévách a nasávání vody kořeny)
- kořenový vztlak – tlak vytlačující vodu a v ní rozpuštěné látky z kořene do nadzemních částí rostliny
- koheze – soudržnost vodního sloupce
- kapilarita – vzlínání vody v úzkých trubicích (cévách a cévicích)
- adheze – přilnavost vody ke stěnám cév

Stavba vodivých pletiv

pletiva vodivá se vyvinula v souvislosti s přechodem rostlin na souš
umožňují transport vody a v ní rozpuštěných látek po rostlinném těle
vodivou soustavu tvoří soubor CÉVNÍCH SVAZKŮ
v cévních svazcích je zastoupena:
- dřevní část (xylém) – přivádí roztoky minerálních látek z půdy (tzv. transpirační proud) kořeny a stonkem do listů, kde jsou využity pro metabolické procesy, tvoří ji:
  - cévy (tracheje) – trubice tvořené dlouhými řadami mrtvých buněk, vznikly z buněk stojících nad sebou, mezi nimiž se rozpustily příčné přehrádky, stěny trachejí bývají charakteristicky zesílené – šroubovitě, kruhovitě, tečkovitě
  - cévice (tracheidy) – jsou tvořeny protáhlými mrtvými buňkami, příčné přehrádky jsou zešikmené, nerozpouštějí se, komunikace umožňují tzv. dvůrkaté tečky, cévice se vyskytují hlavně u jehličnanů a kapradin
- lýková část (floém) – vede z listů asimiláty neboli produkty fotosyntézy (tzv. asimilační proud) do míst spotřeby (vzrostné vrcholy stonku, kořene) a k místům jejich uložení (např. cibule, hlízy), tvoří ji:
  - sítkovice – živé tenkostěnné buňky s proděravělými přehrádkami, fungují jen jedno vegetační období (otvory sítkovic se na konci vegetační doby ucpávají amorfní hmotou, tzv. kalózou), činností kambia se každé jaro tvoří nové sítkovice
uzavřený cévní svazek druhotně netloustne, vzniká diferenciací celého prvotního meristému na trvalá pletiva (u jednoděložných rostlin)
otevřený cévní svazek může druhotně tloustnout činností kambia (u nahosemenných a dvouděložných rostlin) – směrem dovnitř stonku se tvoří druhotné dřevo, směrem ven druhotné lýko, druhotným tloustnutím přibývá především dřevo, u dřevin mírné ho pásu produkuje kambium na jaře tenkostěnné široké buňky, tzv. jarní dřevo, a v létě tlustostěnné úzké buňky, tzv. letní dřevo na průřezu druhotně tloustnoucího stonku se rozdílnost jarního a letního dřeva projevuje jako letokruhy
Podle vzájemného postavení lýka a dřeva rozeznáváme cévní svazky:
- soustředné (koncentrické) – jedna část cévního svazku obklopuje druhou
  - lýkostředné – lýko je obklopeno dřevem, např. v listech
  - dřevostředné – dřevo je obklopeno lýkem, např. u kapradin
- paprsčité (radiální) – oddělené dřevní a lýkové části se pravidelně střídají, např. v kořenech cévnatých rostlin
- bočné (kolaterální) – dřevo a lýko jsou umístěny za sebou, dřevo nejčastěji na vnitřní straně, lýko na vnější, např. u stonků semenných rostlin
- dvoubočné (bikolaterální) – dřevní část je mezi dvěma lýkovými, např. u lilkovitých rostlin

Výdej vody

transpirací – odpařováním vody z nadzemních orgánů rostliny, zejména za listů, jde o pasivní děj, který nevyžaduje přísun energie:
- stomatární transpirace[2] – probíhá přes skuliny průchodů, je regulovatelná otvíráním a zavíráním průchodů
- kutikulární transpirace[3] – probíhá celým povrchem listů přes kutikulu
gutací[4] – hydatodami ve formě kapek, nastává při velké vzdušné vlhkosti, když je pozastavena transpirace

Krycí pletiva

Pletiva krycí pokrývají povrch rostlinných orgánů. Chrání rostlinu proti nepříznivým vlivům z vnějšího prostředí a zprostředkovávají výměnu látek mezi rostlinou a vnějším prostředím
Systém pletiv krycích tvoří:
- POKOŽKA – většinou tvořena jedinou vrstvou buněk, které k sobě těsně přiléhají a neobsahují chloroplasty, na povrchu pokožky nadzemních částí rostlin je kutikula chránící rostlinu a snižující ztráty vody výparem
- CHLUPY (trichomy) – vyrůstají z pokožkových buněk většiny rostlin, mohou být jednobuněčné nebo mnohobuněčné, mají rozmanitý tvar, délku a hustotu, rozlišujeme např. trichomy:
  - krycí – doplňují ochrannou funkci pokožky, snižují riziko přehřátí rostlinných orgánů, umožňují rozšiřování semen a plodů
  - žláznaté – slouží k vyměšování některých látek, např. silic (máta)
  - žahavé – po odlomení jejich koncové části dojde k uvolnění pálivé tekutiny, např. u kopřivy
- PRŮDUCHY – struktury v pokožkových pletivech nadzemních částí rostlin regulující výměnu plynů a vypařování vody, vyskytují se ve všech mladých zelených částech vyšších rostlin, jsou vyvinuty zejména na spodní straně listů (pouze u vodních rostlin se vzplývavými listy jsou na svrchní straně), jsou tvořeny dvěma svěracími buňkami ledvinovitého tvaru , mezi nimiž je skulina průduchu zajišťující styk s prostředím; velikost štěrbiny je ovlivněna především turgorem svěracích buněk (čím více jsou buňky naplněny vodou, tím více jsou od sebe oddáleny)
- VODNÍ SKULINY (hydatody) – mají podobnou stavbu jako průduchy, nemají však možnost se uzavírat. Jejich prostřednictvím se z těla rostlin vytlačuje přebytečná voda ve formě kapek – gutace
- KOREK (druhotné krycí pletivo) – tvoří se u většiny zdřevnatělých stonků, nahrazuje pokožku, která se při ztloustnutí stonku trhá; vzniká činností druhotného meristému felogénu (zakládá se pod pokožkou, směrem dovnitř stonku vytváří felogén živé buňky zelené kůry a na vnější stranu buňky korku), korek je tvořen odumřelými buňkami se ztloustlými buněčnými stěnami, které nepropouštějí vodu ani plyny, je tepelným a mechanickým izolátorem a chrání rostlinu před infekcí, u některých dřevin vnější vrstvy korku praskají, odlupují se a vytvářejí tzv. borku

Minerální výživa rostlin

zahrnuje procesy příjmu, vedení a využití minerálních látek, tzv. iontů anorganických solí, které jsou nezbytné pro život rostliny
jednobuněčné organismy a vodní rostliny přijímají živiny celým povrchem těla
vyšší suchozemské rostliny přijímají živiny kořenovým systémem, zejména kořenovým vlášením, příjem kořeny vyžaduje dostatečný příjem energie (ve formě ATP)
zdroj minerálních látek pro rostliny je půda
biogenní prvky nezbytné pro život rostliny označujeme jako esenciální, dělíme na:
- MAKRObiogenní
  - C, O, H, N, S, P, K, Mg, Ca
  - plní stavební funkci
- MIKRObiogenní
  - Fe, Zn, Mn, Mo, Cl, B
  - plní funkci řídící, regulační

Fyziologický význam stavebních prvků

UHLÍK (C)
- hl. zdroj pro suchozemské rostliny je atmosférický CO₂, pro vodní rostliny rozpuštěný CO₂ nebo HCO₃^–
KYSLÍK (O)
- rostliny ho přijímají v podobě molekul O₂z ovzduší a štěpením molekul vody
- významný v procesu dýchání
VODÍK (H)
- příjem z vody
DUSÍK (N)
- rostliny nejsou schopny přijímat N₂ z atmosféry
- přijímají ho tedy kořeny v podobě NO₃^– a NH₄⁺ nebo díky hlízkatým bakteriím a jiným bakteriím v půdě
- nedostatek dusíku omezuje růst rostlin, způsobí časné dozrávání semen
- nadbytek oddálí kvetení a způsobí hromadění dusičnanů v rostlině
FOSFOR (P)
- přijímán z půdy ve formě H₂PO₄^– nebo HPO₄^2-
- je součástí nukleových kyselin, ATP, vitamínů atd.
- nedostatek způsobí bledost a malý vzrůst listů, zpomalí růst rostliny atd.
SÍRA (S)
- je zabudována do některých aminokyselin a bílkovin
- rostliny ji potřebují jen v malém množství
DRASLÍK (K)
- zvyšuje odolnost rostliny proti nízkým teplotám a suchu
- nedostatek snižuje fotosyntézu
HOŘČÍK (Mg)
- tvoří součást molekuly chlorofylu, je nezbytný při fotosyntéze, dýchání, syntéze bílkovin a nukleových kyselin
VÁPNÍK (Ca)
- je součást buněčných membrán
- při nedostatku se zpomaluje růst rostlin

Vliv tepla a světla na růst rostlin

růst rostliny probíhá ve 3 fázích:
- zárodečná (embryonální) – dochází ke zmnožení buněk dělivých pletiv a k nárůstu cytoplazmy buněk
- prodlužovací (elongační) – dochází k zvětšování objemu buněk, intenzivní plošný růst buněčné stěny a vznik centrálních vakuol
- rozlišovací (diferenciační) – buňky získávají stavební i funkční specializaci v rámci pletiv a orgánů
světlo i teplo patří mezi vnější faktory růstu, mezi vnitřní patří rostlinné hormony (fytohormony)

a) SVĚTLO
- důležité pro tvorbu asimilátů při fotosyntéze zelených rostlin
- rostliny rostoucí ve tmě nazýváme etiolizované – mají světlou barvu, slabě vyvinutá mechanická pletiva, využívá se to např. při pěstování chřestu
b) TEPLO
- u většiny rostlin probíhá růst při 5-40 °C
- pro každý druh rostliny lze vymezit teplotní minimum, kdy začíná růst, teplotní optimum, kdy rostlina roste rychleji a teplotní maximum, kdy se růst zpomaluje

[1] Transpirační proud především zajišťuje:

zásobení všech buněk vodou a udržování jejich turgoru
transport minerální živin a organických látek z kořenů do nadzemní části
ochranu transpirujících orgánů před přehřátím

[2] Při nedostatku vody v rostlině se sníží turgor svěracích buněk průchodů a štěrbina se uzavírá. Přebytek vody v rostlině způsobí zvýšení turgoru svěracích buněk a štěrbina se průchodu otvírá.

[3] Kutikulární transpirace tvoří méně než 10% celkové transpirace.

[4] Gutační voda na rozdíl od transpirační obsahuje i minerální látky.

Další podobné materiály na webu: