Transcript tema_15_vodni_ rezim_ rostlin - Letohradské soukromé gymnázium
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 prostředí pro průběh životních procesů; má významnou roli při rozpouštědlo a 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
molekula vody © Letohradské soukromé gymnázium o.p.s
.
- 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
látek sníženou dostupnost vody pro různé chemické reakce a rozpouštění dalších
, 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. vzdálenosti. Tento transport je pomalý a vyžaduje dodání energie. Uplatňuje se hlavně při transportu látek na kratší •
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 souvislý lián.
rostliny stoupá obvykle rychlostí 1 – 50 m/h
transpirační proud
končící v listech; nejvyšších hodnot dosahuje u 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
zejména z listů = fyziologicky významný proces odpařování vody z nadzemních orgánů rostliny, • 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 CO 2 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 CO 2
© 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
.
míza gutace
© 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 především listů =
vodní stres
se nejvíce projevuje sníženým růstem nadzemních částí rostlin, – 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
7) K čemu vede nadměrný výpar vody z rostliny ?
gutace 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-__/vodni rezim-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
.