Vodní režim a minerální výživa rostlin

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

 

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 O2 z 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 HPO42-
    • 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: