Шпаргалка по дисциплине "Физиология растений"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 верхній та нижній кінцеві двигуни водного режиму

Т. к. вода поглощается в осн. корневой системой, возникает необходимость ее передвижения по растению. Этот процесс составляет т. н. восходящий ток. Следует отметить, что это название отражает характер передвижения и его локализацию в растении. Он проходит по мертвым тканям стебля или черешка — сосудам у покрытосеменных и трахеидам у голосеменных. Однако эта локализация не абсолютна: вода способна перемещаться и по флоэмной системе. Передвижение по сосудам идет с большей скоростью (20 см/ч), чем по трахеидам (только 5 см/ч).

Если принять во внимание всю протяженность пути восходящего тока, то его можно будет разбить на 2 не равных по длине участка: Мертвые гистологические элементы в середине проводящего пути — сосуды или трахеиды. Протяженность значительна, но вода проходит по нему сравнительно легко, так как двигается пассивно по мертвым элементам, не испытывая с их стороны значительного сопротивления. Живые клетки корня и листа, находящиеся в начале и в конце пути передвижения. Этот путь пространственно короток, но преодолевается он с большим трудом, так как клеточные мембраны препятствуют передвижению воды. Этот ток снабжает водой все органы и ткани, приводя их в состояние тургора. Восходящий ток воды захватывает мин. ионы, поглощенные корнем, переносит их и тем самым облегчает распределение (но не поглощение!) по растению.

Концевые двигатели водного тока

Для того чтобы вода двигалась по растению (и не просто двигалась, а поднималась вверх), необходимы затраты энергии, точки приложения которой располагаются по концам тока, вследствие чего они получили название концевых двигателей.

Нижний концевой двигатель, или корневое давление. Его роль проявляется в основном при активном поглощении — нагнетании воды. При участии актомиозиноподобных сократительных белков он не только подает воду в корневую систему, но и проталкивает ее дальше в сосуды корня и вверх по стеблю. Нагнетание воды — активный энергозависимый процесс, который сильнее всего выражен в коре корня. Сила, развиваемая концевым двигателем, невелика, она может обеспечить подъем воды на высоту не более 1 м., т. е. достаточна для травянистых растений и небольших кустарников. Верхний концевой двигатель, или присасывающая сила транспирации. При постоянном испарении воды в листьях растений разбивается сосущая сила, отсасывающая воду от ближайших клеток и передающаяся др. кл., по к-ым передвигается вода, вплоть до сосудов. В сосудах нет цитоплазмы, поэтому нет и осмотического давления, и всасывание жидкости происходит при участии всей величины сосущей силы. Она позволяет поднять воду на несколько метров. Этой силы дост. для обеспечения водой кустарников и небольших деревьев.

Поднятие воды по стволу

Многие древесные раст. имеют большую протяженность ствола. У таких растений на помощь приходят силы сцепления между молекулами воды, которые очень велики и могут достигать 30 — 35 МПа. Этой силы достаточно для того, чтобы поднять воду на 1 — 2 км, что значительно превышает высоту любого дерева. Силы сцепления молекул воды действуют только при определенных условиях: водные струи в сосудах должны идти непрерывно, без пузырьков воздуха. Если же в них попадает в-х, передвижение воды прерывается. Непрерывность водных струй в сосудах достигается их сильным натяжением и плотным прилеганием к стенкам сосудов. Водные струи оказываются как бы висящими, они удерживаются в подвешенном состоянии сосущей силой трансп. и снизу поддерживаются силой корневого Р. При сильном натяжении водных струй пр-ит натяжение и самих сосудов, при этом у последних наблюдается увелич. длины и уменьшение поперечного сечения (подобно эластичной резине). Это создает предпосылки к смыканию стенок сосудов, что привело бы к их закрыванию и прекращению водного тока. Однако этого не пр-ит, т. к. сосуды имеют внутренние утолщения стенок — кольчатые, спиральные, лестничные, к-ые наподобие каркаса растягивают их и предохр. от смыкания.

Величина его незначительна — всего 20 см воды на 1 см2  площади сосудов. Однако и этого достаточно при условии не очень сильного напряжения атмосферных факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13 вплив умов навколишнього середовища на поглинання води корнем

Влажность почвы — необходимое условие жизни растения. Различные растения предъявляют неодинаковые требования к влажности почвы. Однако для оптимального развития большинства из них она должна быть в пределах 60 — 80 % от полной влагоемкости. При такой влажности усиленная транспирация способствует энергичному передвижению поглощенных корнями э-ов пит. Влажность почвы можно регулировать такими приемами, как рыхление, удобрение (орг-е), полив. Концентрация почвенного раствора. Растения усваивают элементы пит.только из очень разбавленных р-в. При ее увеличении поглощение пит.в-в уменьшается и клетки корня выделяют воду в конц. р-р. Аэрация почвы. Приток кислорода к корням увеличивает поглощение растением пит.в-в. Уменьшение конц.О2 ниже 3 % ведет к снижению поглощения примерно в 2 раза. t° среды: низкая tтормозит поглощение. При повыш.t от 0 до 40 °С через каждые 10° интенсивность процесса увеличивается в 2 — 3 раза. Реакция среды (рН).рН играет очень важную роль в поглощении элементов питания. Рожь и овес могут расти на кислых почвах — при рН от 4,0 до 6,5. При подкислении среды резко угнетается деятельность почвенных бактерий, замедляются процессы нитрификации, нарушается почвенная структура, а следовательно, аэрация и водный режим среды. Подкисление уменьшает поступление фосфора и нитратного азота. Подщелачивание почвы затрудняет поступление кальция, магния, железа, марганца, меди. Растения посредством своих корневых выделений (органических кислот) способны сами несколько изменять реакцию среды. Интенсивность освещения. Для большинства растений усвоение пит.веществ тесно коррелирует с интенсивностью освещения. При уменьшении освещения надземной части растения поглощение замедляется, а в темноте падает и даже прекращается. На свету, в процессе фотосинтеза, образуются углеводы, необходимые для дыхания, а дых.явл. необходимым пр-ом для усиления поглощения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 шляхи рушійні сили та механізми висхідного шляху води по ксилемі

Механизм передвижения воды по растению. Пути ближнего и дальнего транспорта От поверхности корня через клетки коры, эндодерму и перицикл вода должна пройти до сосудов ксилемы. Через клетки коры возможны два пути транспорта воды и минеральных веществ: ― через цитоплазму по плазмодесмам (симпластный транспорт) и ― по клеточным стенкам (апопластный транспорт). Вода поступает в цитоплазму клеток ризодермы и паренхимных клеток корня по законам осмоса. Поскольку сопротивление клеточных стенок для воды значительно ниже, чем у цитоплазмы, более быстрый радиальный транспорт воды осуществляется через корень по апопласту. Однако на уровне эндодермы этот тип транспорта становится невозможным из-за непроницаемых для воды поясков Каспари. Регуляция подачи воды на уровне эндодермы осуществляется, ― с одной стороны, сменой быстрого апопластного транспорта на медленный симпластный, ― а с другой — тем, что диаметр стели, куда должна подаваться вода через эндодерму, в 5 —6 раз меньше диаметра поверхности коры и всасывающей поверхности корня. Следует отметить, что непроницаемость клеточных стенок эндодермы для воды не является абсолютной. Так, в растущих зонах корня, где пояски Каспари клеток эндодермы сформированы не полностью, смены типов транспорта, по-видимому, не происходит. Кроме того, в участках корня, где закладываются боковые корни, эндодерма прерывается. Однако в целом массовый ток воды через эндодерму по апопласту резко ограничен. Внутри проводящего цилиндра движение воды от эндодермы до сосудов ксилемы встречает небольшое сопротивление   и,   возможно,   осуществляется   по   клеточным   стенкам. В сосуды ксилемы вода поступает, как и на первых этапах поглощения, благодаря осмотическому механизму. Осмотически активные вещества в сосудах создают сосущую силу, способствующую осмотическому транспорту воды в ксилему. Сосущая сила сосудов может оказаться выше, чем у окружающих их живых клеток, не только из-за повышающейся концентрации ксилемного сока, но также из-за отсутствия противодавления со стороны клеточных стенок; которые в сосудах лигнифицированы и, следовательно, не эластичны.

. Движущие  силы восходящего тока в растении. Восходящий поток воды движется  по растению главным образом по ксилеме. Элементы ксилемы, формирующиеся из прокамбиальных клеток корня и стебля, в растущих растяжением кончиках корней содержат цитоплазму. Зрелые сосуды и трахеиды с одревесневшими клеточными стенками лишены цитоплазмы и выполняют водопроводящую функцию. Помимо восходящего тока воды по ксилеме существует ток воды по клеточным стенкам живых клеток от корня до листа, также поддерживаемый градиентом водного потенциала, создаваемым транспирацией. Доля этого потока воды составляет 1−10% общего потока. Движущей силой восходящего тока воды в проводящих элементах ксилемы является градиент водного потенциала через растение от почвы до атмосферы. Он поддерживается двумя основными компонентами: 1) градиентом осмотического потенциала в клетках корня (от почвы до сосудов ксилемы), создаваемым активным транспортом ионов в живых клетках корня, включая молодые живые элементы ксилемы, и 2) транспирацией. Поддержание первого градиента требует затрат метаболической энергии; на транспирацию используется энергия солнечной радиации. Градиент осмотического потенциала обеспечивает поглощение воды корнем. Транспирация служит главной движущей силой восходящего тока воды, так как создает большой отрицательный градиент гидростатического давления в ксилеме, который реализуется в возникающем натяжении воды в сосудах ксилемы. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 біолог знач транспірації та хар-ка видів і основних параметрів

Транспира́ция — это испарение воды растением. Основным органом транспирации является лист. Вода испаряется с поверхности листьев через клеточные стенки эпидермальных клеток и покровные слои (кутикулярная транспирация) и через устьица (устьичная транспирация).

Значение:

1. Транспирация  спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете.

2. Транспирация  создает непрерывный ток воды  из корневой системы к листьям, который связывает все органы  растения в единое целое.

3. С транспирационным  током передвигаются растворимые  минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.

Параметры:

1.Продуктивность  транспирации(г сух. В-ва/1л воды)-количество  сух. В-ва,  которое синтезируется  растением при испарении 1л воды.

2.Транспирационный  коэффициент(г воды/г сух. В-ва)-количество  воды, которое испаряется во время  синтеза 1г сух. В-ва.

3.Транспирационный  коэффициент фотосинтеза(мл воды/мл  углекислого газа)- количество воды, которое расходуется при поглощении  1 углекислого газа.

4. интенсивность  транспирациии (г воды/дм2*время)-количество  воды, которое испаряется с единице  площади в единицу времени.

 

Кутикулярная транспирация:  Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации.

Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев.

Устьичная транспирация Устьице — это отверстие (щель), ограниченная двумя замыкающими клетками серповидной формы. Устьица находятся на обеих сторонах листа. (Есть виды растений - только на нижней стороне листа). Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом И. Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия, а диаметру или длине окружности. Поэтому, хотя площадь устьичных отверстий мала по отношению к площади всего листа (0,5-2 %), испарение воды через устьица идет очень интенсивно.

Транспирация слагается из двух процессов:

1)передвижения  воды в листе из сосудов  ксилемы по симпласту (отсутсвие границ между летками) и, преимущественно, по клеточным стенкам, так как в стенках транспорт воды встречает меньшее сопротивление

2)испарения  воды из клеточных стенок в  межклетники и подъустьичные  полости с последующей диффузией  в окружающую атмосферу через устьичные щели.

 

 

 

 

 

 

16. залежність транспірації від різноманітних факторів зов середов. Та регуляція продихової транспірації

Как любой физиологический, процесс, транспирация подвержена действию внешних факторов. Солнечная радиация. Один из важных факторов, который активирует процесс транспирации. В определенных пределах транспирация пропорциональна солнечной радиации. Световые и тепловые лучи приводят к раскрытию устьиц и, следовательно, к ускорению испарения воды листом. Влажность воздуха также влияет на этот процесс. Транспирация, как и всякое испарение, обратно пропорциональна влажности среды и прямо пропорциональна дефициту насыщения. Т.о., при повышенной влажности воздуха интенсивность транспирации будет низкой, так как диффузия паров воды через устьица и их удаление от листа будут затруднены. Движение воздуха — ветер. Он усиливает транспирацию, т.к. относит от листа пары воды, создавая этим не насыщенное водными парами пространство.

Регуляция устичной транспирации:

Открывание и закрывание устьиц регулируется несколькими механизмами.

1.     Изменение тургора замыкающих клеток.

Замыкающие клетки устьиц имеют неоднородные клеточные стенки. Клеточная стенка, которая ближе к устьичной щели толще, чем противоположная стенка. Целлюлозные волокна располагаются в ней так, что эта стенка менее эластична.     По мере того, как клетка поглощает воду, тонкая и эластичная часть клеточной стенки, удаленной от  устьичной щели растягивается. Менее эластичный участок клеточной стенки, окаймляющий устьичную щель, растягивается слабее. Поэтому замыкающие клетки устьиц принимают круглую форму и между замыкающими клетками образуется отверстие – устьица раскрываются.      

Когда вода выходит из замыкающих клеток, то устьица закрываются. 

2.     Степень обеспеченности клеток водой.

Гидропассивная устьичная реакция происходит тогда, когда клетки эпидермиса и хлоренхимы, окружающие устьица, после обильного полива переполняются водой и механически сжимают замыкающие клетки. Если окружающие клетки теряют воду, то устьица открываются.

Гидроактивная устьичная реакция.  Гидроактивное закрывание устьиц происходит в результате того, что транспирация превышает поглощение воды корнем. При этом тургорное давление  замыкающих клетках достигает критического уровня. По мере развития водного  дефицита в клетках листа увеличивается содержание фитогормона абсцизовой кислоты (АБК), которое приводит к снижению тургора клеток,  и устьица закрываются.