tema_15_vodni_ rezim_ rostlin - Letohradské soukromé gymnázium

Report
Výuková centra
Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/01.0057
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Vodní režim
rostlin
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Voda a její význam pro
rostliny
= stálá a nenahraditelná složka rostlinného těla
• Průměrný obsah vody v rostlinných pletivech je
kolem 70 – 80 % hmotnosti čerstvé rostliny.
• Ve šťavnatých plodech a u vodních rostlin může
přesáhnout až 95 %.
• Zdřevnatělé části rostlin obsahují nejvýše 50 %
vody
• (nejnižší množství vody ve zralých semenech 5 –
15 %)
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
• Obsah vody je ovlivňován vnějším prostředím
rostliny, mění se během života, stejně jako v
průběhu roku (nejvyšších hodnot dosahuje ve
vegetačním období).
• Prioritní úkoly v rostlině: zabezpečení
dostatečně rychlého příjmu a vedení vody,
přísná regulace výdeje vody…
• Poměr vody a sušiny je proměnlivý (závisí na
druhu rostlin, rostlinném orgánu, stáří,
fyziologickém stravu aj.).
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Nezastupitelná úloha vody v
životě rostlin projevená v řadě
funkcí:
• Je to nejdůležitější rozpouštědlo a
prostředí pro průběh životních procesů; má
významnou roli při transportu látek v
rostlinném organismu
• Účastní se přímo mnoha metabolických
reakcí (fotosyntéza, dýchání,...), je
nezbytná pro činnost řady sloučenin, např.
bílkovin, u nichž podmiňuje prostorové
uspořádání a tedy i biologickou aktivitu
jejich molekul
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
molekula vody
- Má důležitou termoregulační funkci, kdy díky vysokým
hodnotám výparného tepla a vysoké tepelné vodivosti chrání
rostlinná pletiva před důsledky prudkých teplotních změn.
- Voda se významně uplatňuje i v procesu oplození výtrusných
rostlin, vlastností vody využívají rostliny též k rozšiřování
plodů, různým pohybům,...
- Voda má značný význam i při růstu rostlin, zejména v
prodlužovací fázi růstu buněk.
- Má vysoké povrchové napětí,
což umožňuje její vzlínavost v
půdě i v těle rostlin
povrchové napětí vody
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Vodní režim rostlin
Zahrnuje procesy :
- příjem vody
- vedení vody
- výdej vody
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
I. Příjem vody
• Nižší a ponořené vodní vyšší rostliny přijímají vodu celým
povrchem těla.
• V zemi zakořeněné vyšší rostliny přijímají potřebné množství
vody kořenovým systémem; největší množství je přitom
absorbováno v zóně kořenového vlášení
• Příjem je ovlivňován zejména teplotou půdy a obsahem
kyslíku v půdním prostředí. U některých teplomilných druhů
se příjem vody zastavuje již při 4 °C.
• Voda je v rostlině v neustálém pohybu, který se děje na
základě spádu vodního potenciálu v systému půda – rostlina
– atmosféra.Vyjadřuje se v Pascalech.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Vodní potenciál
• Vyjadřuje sníženou dostupnost
vody pro různé chemické
reakce a rozpouštění dalších
látek, ve srovnání s čistou
vodou, která má nejvyšší vodní
potenciál (0 Pa při normálním
atmosférickém tlaku).
• Vlivem látek rozpuštěných v
buněčné šťávě jsou proto
hodnoty vodního potenciálu v
rostlině zpravidla záporné.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
1) difůze
= fyzikální pochod, při němž probíhá transport částic z míst
vyšší koncentrace na místa o nižší koncentraci rozpuštěné
látky, tj. do roztoku zředěnějšího.
• Díky současnému pronikání vody v opačném směru dojde
nakonec k vyrovnání rozdílů koncentrací přes buněčnou stěnu.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
2) osmóza
= v podstatě zvláštní případ difuze, kdy dochází k pronikání molekul
rozpouštědla do roztoku, odděleného polopropustnou
(semipermeabilní) membránou.
• Ta je dobře propustná pro vodu, nepropouští však molekuly
rozpouštěné látky. Jedná se vlastně o jednosměrnou difuzi
• V důsledku pronikání vody se daný roztok zřeďuje a zvětšuje svůj
objem.
• Hydrostatický tlak ve směru opačném než probíhá osmóza, který
by za normálních podmínek zabránil samovolnému pronikání
molekul rozpouštědla do koncentrovanějšího roztoku, se nazývá
osmotický tlak.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
• V důsledku příjmu vody tlačí zvětšující se vakuola na
buněčnou stěnu, která je tím rozpínána; tento tlak bývá
označován jako turgor.
• Buněčná stěna však současně působí na protoplast stejně
velkým tlakem v opačném směru = tlak buněčné stěny.
• Díky turgoru získává rostlina potřebnou pevnost. Nadměrná
ztráta vody vede naopak k poklesu turgoru, listy i stonky
ochabují a rostlina vadne. Obdobně působí i vysoká teplota,
která narušuje polopropustnost buněčných membrán a
způsobuje unikání látek z buňky.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
a) Hypertonické prostředí
= vnější prostředí má vyšší
koncentraci osmoticky
aktivních látek, uniká voda
ven z buňky aby jej naředila;
protoplast se smršťuje a
odděluje od buněčné stěny.
• Tento jev se nazývá
=PLAZMOLÝZA.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
b) Izotonické prostředí
- koncentrace látek jsou na obou stranách
vyrovnané, tak jako osmotické tlaky
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
c) Hypotonické prostředí
= vnější prostředí má nižší koncentraci osmoticky
aktivních látek než má buněčná šťáva vakuoly
tzn. že voda se tlačí dovnitř buňky, aby naředila její
obsah a tím srovnala obě prostředí
-v extrémních případech, ve velmi silně zředěném
prostředí, dochází k tak intenzivnímu osmotickému
nasávání vody,že buněčná stěna praská; to se děje
např. u pylových zrn na vodní hladině nebo u plodů s
vysokým obsahem cukrů za deštivého počasí
=DEPLAZMOLÝZA = PLAZMOPTÝZA
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Příjem vody ovlivňuje :
•
•
•
•
•
Teplota půdy
Vlhkost půdy
Intenzita transpirace
Velikost půdních částic
Koncentrace půdních
roztoků
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
II. Vedení vody
• uplatnění cév a cévic
• Pohyb vody v těle rostliny vyžaduje souvislý vodní sloupec
udržovaný ve vodivém pletivu.
• Z kořenových vlásků se voda dostává přes korový parenchym,
endodermis a dřevní parenchym do xylému kořene – nutnost
vodivých pletiv – viz.cévní svazky
• V současné době není dosud uspokojivě vysvětlen pohyb vody
s rozpuštěnými minerálními látkami kořenem v příčném
směru. V zásadě možné dva způsoby :
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
• 1) symplastická cesta = z buňky do buňky přes membránu a
cytoplazmu. Tento transport je pomalý a vyžaduje dodání
energie. Uplatňuje se hlavně při transportu látek na kratší
vzdálenosti.
• 2) apoplastická cesta = pohyb vodných roztoků pouze
buněčnými stěnami a volnými mezibuněčnými prostorami.
Pohyb apoplastem je rychlejší a nevyžaduje žádnou energii.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Transpirační proud
• Dřevní částí cévních svazků rostliny
stoupá obvykle rychlostí 1 – 50 m/h
souvislý transpirační proud končící
v listech; nejvyšších hodnot dosahuje u
lián.
• Při pohybu vody v rostlině se
uplatňuje několik faktorů, zejména
transpirace, koheze,
adheze a kořenový vztlak.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
• schéma transpiračního proudu
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Koheze = soudržnost molekul vody způsobená
vodíkovými můstky
• kohezní síly - podíl na udržení souvislého transpiračního
proudu mezi molekulami vody, bránící přerušení vodního
sloupce
• kapilární vzlínání vody v úzkých cévicích či cévách –
menší význam z hlediska transportu vody v rostlině
Adheze
= přilnavost vody ke stěnám cév
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
III. Výdej vody
a) jako vodní pára
- transpirace= fyziologicky významný proces
odpařování vody z nadzemních orgánů rostliny,
zejména z listů
• klíčový význam pro vedení vodního sloupce až do
vrcholků lesních velikánů
• pasivní děj, nevyžaduje od rostliny přísun energie
• veden pouze na účet vnějších energetických zdrojů,
především slunečního záření
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
t.kutikulární
– vody z části proniká z pokožkových buněk přes kutikulu
– méně než 10 % hodnoty celkové transpirace
t. stomatární
– nejdůležitější typ transpirace
– voda se odpařuje tenkostěnných buněk listového mezofylu do
nápadně vyvinutých mezibuněčných prostor a odtud difunduje
skulinami průduchů do okolní atmosféry
Pozn.: 1 ha bukového lesa uvolní transpirací 3,6 mil. litrů vody za celé
léto, 1 dospělý dub asi 570 litrů vody denně.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Transpirační koeficient
• vyjadřuje náročnost rostliny na vodu ve vztahu k vytvořené
biomase (sušině)
• udává poměr množství vody (v gramech) vydaného rostlinou za
celé vegetační období k vytvořené sušině
• zdánlivá neekonomičnost vodního provozu má pro rostliny
obrovský význam
• transpirační proud zajišťuje:
– potřebné zásobení všech buněk vodou a udržování jejich turgoru
– spolu s vodou též transport minerálních živin i různých organických látek
z kořenů do nadzemních částí
– určitou ochranu intenzivně transpirujících orgánů před přehřátím
– přísun dostatečného množství CO2 pro fotosyntézu otevřenými průduchy
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
rychlost transpirace
• vychází z rozdílu tlaků vodní páry
uvnitř listu a v okolním vzduchu
• během dne charakteristické změny,
lze je obvykle vyjádřit
dvouvrcholovou křivkou
• před polednem – maximální hodnoty
• v poledních hodinách – snížení
• odpoledne stoupá, k večeru klesá
• polední uzavírání průduchů
způsobeno především hlavně
poklesem obsahu vody v listech –
dočasné zastavení příjmu CO2
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
b) v kapalném stavu
- Kořenový vztlak úzce souvisí s aktivním nasáváním vody
kořenovým systémem;
- Voda spolu s rozpuštěnými minerálními látkami je při tom
vytlačována xylémem do nadzemních částí rostliny; tento pohyb
výrazně pomalejší než při transpiraci;
- hlavní význam zjara – projevuje se tím, že z dřevin po poranění
vytéká proud asimilátů jako tzv. míza
- u nepoškozené rostliny se může projevit známou gutací
= výdej vody v kapalném skupenství vodními skulinami, které se
nacházejí na okraji či na vrcholu listu (z lat. gutta = kapka)
• uplatnění obvykle časně zrána po chladné noci
• velmi běžná v tropech – někde tak intenzivní, že připomíná
déšť
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
gutace
míza
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Vodní bilance
• určuje ji poměr mezi příjmem a výdejem vody v rostlině
• obě složky mohou být v rovnováze, v přirozených podmínkách
výskyt porušení rovnovážného stavu na straně výdejové složky
• nadměrný výpar vede k vytvoření vodního deficitu
– představuje množství vody chybějící rostlině k jejímu plnému
nasycení
– v jeho důsledku klesá buněčný turgor a dochází k vadnutí
rostliny
– negativní vliv nedostatku vody v prostředí = vodní stres se
nejvíce projevuje sníženým růstem nadzemních částí rostlin,
především listů
– rostliny reagují na vzniklý vod. def. rychlým uzavírání průduchů
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
• u hospodářsky významných druhů se v zemědělské praxi v
boji proti suchu využívá nejčastěji umělého zavlažování
• v sušších oblastech se současně upřednostňuje pěstování odrůd
s nižšími nároky na vodu
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Testík
1) Jaký je průměrný obsah vody v rostlinných pletivech ?
70 – 80 % hmotnosti zdravé rostliny
2) Čím je ovlivňován obsah vody v rostlině ?
vnějším prostředím
3) V jakých jednotkách se vyjadřuje spád vodního potenciálu ?
v Pascalech
4) Jaké 2 cesty může absolvovat voda s rozpuštěnými minerálními
látkami kořenem v příčném směru?
symplastickou nebo apoplastickou cestu
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
5) Které 4 základní faktory se uplatňují při pohybu vody v rostlině ?
transpirace, koheze adheze a kořenový vztlak
6) Pojmenuj jevy na obrázcích.
míza
gutace
7) K čemu vede nadměrný výpar vody z rostliny ?
k vodnímu deficitu
8) Čím hospodáři bojují proti suchu ?
umělým zavlažováním
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Zdroje
• http://www.maturita.cz/biologie/vodni_rezim.htm
• http://maturuj.kvalitne.cz/biologie/otazky/voda_pohyby.htm
• http://www.zabatko.estranky.cz/clanky/biologie-__/vodnirezim-rostliny-a-mineralni-vyziva-rostlin
• http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Diffusion.png
• http://fotopribeh.avcr.cz/fotky/fls_932/357-4.jpg
• učebnice Biologie rostlin, Fortuna
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Výuková centra
Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/01.0057
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.

similar documents