Fyziológia rastlín- Voda a život rastlín, minerálna výživa
10. 11. 2021
Fyziológia rastlín
- Veda, ktorá skúma a vysvetľuje životné prejavy rastlín a funkcie organizmov
Základne funkcie:
- metabolizmus
- rozmnožovanie
- rast a vývin
- dráždivosť
- pohyb
- riadiace a obranné procesy
Voda a život rastliny
Voda
- Substrát pre životné deje
- 2-5% Metabolické procesy
- 95% transport látok medzi rastlinou a prostredím
Význam vody pre rastlinu
- metabolická - je zdrojom vodíka a kyslíka
- transportná - prenos látok medzi prostredím a rastlinou, 95% vody v rastline
- zásobná - rezervná látka pre prípad nedostatku, Sukulentné rastliny ( kaktus)
- rozpúšťadlo - rozpúšťadlo látok v rastline
- pH - H+ a OH- regulácia kyslosti a zásaditosti bunkovej šťavy
- termoregulácia - vyrovnáva teplotu rastlinného tela a okolitého prostredia
Obsah vody v rastline
- 60-90% hmotnosti rastliny
Závisí od :
1. stupňa vývinu ( ontogenézy)
2. typu rastliny
3. jednotlivých orgánov V prípade poklesu vody, klesne aj intenzita dejov ( rast, fotosyntéza, dýchanie…)
- 50 % - zdrevnatené pletivá
- 5 – 14 % - suché semená
- 95 % - dužinaté plody a plodnice húb
- 98 % - riasy a vodné rastliny
Vodný režim rastlín
- Hospodárenie rastlín s vodou
- Nepretržitý obeh dejov, ktorý zabezpečuje stály prúd vody do všetkých častí rastliny
- príjem - > vedenie - > výdaj
Príjem vody
Spôsoby:
- Koreňom – hlavný orgán, absorpčný povrch zväčšuje koreňové vlásky
- Celým povrchom tela – vodné rastliny
- Mimokoreňovým spôsobom- vo vlhkom prostredí, využitie rosy pri nedostatku vody v pôde
Mimokoreňová výživa
- Doplnkový príjem minerálov inými orgánmi ( vo forme vodných roztokov)
- v čase zvýšeného dopytu rastliny po živinách ( nedostatok vlahy, vysoká/ nízka teplota, poškodenie koreňov hmyzom, nevhodné pH pôdy)
- postrekovaním, poprašovaním počas vegetačného obdobia
Výhody- neprehnojovanie, uľahčuje príjem niektorých prvkov, rýchlo sa odstráni nedostatok živín, zamedzí reakciu s ostatnými prvkami v zemi, možno kombinovať s pesticídmi
Nevýhody- nižšia účinnosť, nutnosť použiť zmáčadlá, koreňovú nemožno nahradiť
Príjem vody
- aktívny – jar, keď rastliny nemajú listy, princíp osmózy
- pasívny – keď rastliny majú listy, vyparovanie vytvorí podtlak v cievach a voda sa pasívne nasáva cez vlásky do ciev,90%
Procesy príjmu vody
- difúzia a osmóza
Difúzia
- samovoľné prenikanie vody s rozpustenými látkami
- do buniek koreňových vláskov
- cez medzibunkové priestory a bunkovú stenu buniek
- uskutočňuje sa do vyrovnania koncentrácie prostredí
Osmóza
- cez semipermeabilnú membránu do protoplastu buniek ( nie naopak)
- membrány prepúšťajú osmoticky iba vodu (rozpustené látky nie)
- vzniká osmotický tlak- tlak rozpustených častíc na membránu
- tlak je tým vyšší, čím je vyššia koncentrácia vody a rozpustených látok v bunke
- osmotický tlak má vždy kladnú hodnotu
Osmotický potenciál
- protitlak proti osmotickému tlaku
- zabraňuje ďalšiemu prenikaniu vody do bunky
- rovnako veľký alebo so zápornou hodnotou osmotického tlaku
Vodný potenciál
- vyjadruje stav vody v rastline
- sacia sila rastlinných pletív- schopnosť prijať vodu
- vždy záporné hodnoty
- čím je hodnota nižšia ( menšia množstvo vody v rastline), tým vyššia sacia sila rastliny - vyjadrenie hodnôt v jednotkách tlaku, megapascaly (MPa)
- vyjadruje koľkokrát je aktivita vody v bunke nižšia ako aktivita čistej vody / tlak čistej vody 0Pa
- osmotický potenciál + tlakový potenciál = vodný potenciál
Turgor
- vnútorný osmotický tlak
- lak bunkovej steny vyvolaný osmotickým tlakom
- bunková stena sa rozťahuje pokiaľ sa nevyrovná turgor
- bunka je turgescentná- osmoticky napnutá bunka (prejav pružnosť celého orgánu)
- v prípade vodného deficitu klesá turgor- rastlina vädne
Vodná bilancia
- ak je pomer príjmu a výdaju 1 = procesy v rovnováhe
- rastline sa darí – príjem = výdaj
- rastlina usychá – výdaj > príjem
- rastlina hynie – výdaj < príjem
Faktory príjmu vody
Osmotická aktivita pôvodného roztoku
- Koncentrácia pôdneho roztoku- hypotonický, izotonický, hypertonický
- Vysoký obsah solí v pôde znižuje príjem vody ( okrem halofytov- slanomilných rastlín)
- Fyziologické sucho- dosť vody no vysoká salinita
Teplota
- Optimálny príjem závisí od typu rastliny ( teplomilná, chladnomilná)
- Optimum 20-25°C
- Znižovanie teploty pôdy spomaľuje príjem
- Ekologické sucho- pri mrazoch nie je možné prijímať vodu vo forme ľadu
Faktory príjmu vody
Množstvo vody v pôde
- Nedostatok vody, nízky osmotický tlak, zníženie príjmu vody
- Veľa vody, vytláčanie kyslíka z pôdy
- Optimálna vlhkosť 60-70%
- Ekologické sucho- vody dostatok ale nevhodná forma
Kyslík
- Na príjem vody potrebujeme energiu z dýchania
- Kyprenie pôdy
Veľkosť pôdnych častíc
- Čím menšia veľkosť častív, tým horšie sa voda prijíma
- Ílovité, mastné a kyslé pôdy bránia prijímaniu vody do rastliny- fyziologické sucho
Vedenie vody
- Nižšie rastliny
- Difúziou a osmózou medzi bunkami Nižšie
- Nemajú vodivé pletivá
- Vyššie rastliny
- Cievnymi zväzkami- xylémom
- kooperácia transpiračný prúd, koreňový výtlak, vlastnosti vody- adhézia, kohézia, kapilarita
Transpiračný prúd
- Vedenie vody a v nej rozpustených anorganických látok z koreňa do nadzemných častí rastliny
- Vyvolaný transpiráciou
- Do výšky 60-150cm Rýchlosť TP
- listnaté 1-44m/h • liany 150m/h
- Ihličnaté 1,2m/h
Koreňový výtlak
- Príjem vody koreňom
- Sila, ktorá vytláča vodu cievnymi zväzkami vyššie do orgánov proti gravitácii
- Na jar ( kým neprebieha transpirácia)
- Max do 50cm nad zemou
- Spôsobuje ho osmotická sila cytoplazmy koreňových buniek
- U bylín stačí na rozvoz, u drevín do určitej výšky a potom trnaspirácia
- 0,1-0,25MPa
- Dreviny- jarné krvácanie pred pučaním listov
- Vinič- vytekanie miazgy pri narezaní stonky
- Javor cukrový- získavanie cukru z lykovej šťavy
Faktory
- Kohézia - súdržnosť molekúl vody vďaka vodíkovým kohézia mostíkom, zabezpečuje súvislý vodný stĺpec
- Adhézia - priľnavosť vody k stenám ciev- meniskus je pri adhézia stene ciev vyšší
- Kapilarita - vzlínavosť vody v tenkých cievach, voda vystúpi vyššie ako v pôde ( ako v pipete)
Výdaj vody
- Transpirácia
- v podobe vodnej pary
- Iba čistá voda
- cez deň
- Prieduchmi
- Listami, celým povrchom
- Gutácia
- v kvapalnom stave
- Voda s minerálmi
- prevažne v noci a nad ránom
- V prostredí s vysokou vlhkosťou a chladným vzduchom
- hydatódami
Typy transpirácie
- kutikulárna - Transpirácia celým povrchom tela – pokožkovými bunkami
- prieduchová - Zatváravými bunkami špeciálne prispôsobenými na výdaj vody
Intenzita transpirácie
- Veličina dôležitá v poľnohospodárstve
- Vyjadruje množstvo vody vyparenej porastom za časovú jednotku
- Ovplyvnená vonkajšími a vnútornými činiteľmi
- Napr. 1ha bukového lesa denne 25-30tisív kg vody
Transpiračný koeficient
- Množstvo vody v litroch spotrebované rastlinou/ porastom za jedno vegetačné obdobie na 1kg suchej hmotnosti
- Zistenie podmienok najlepšieho vývinu a rastu porastu
Minerálna výživa rastlín
- Kvantitatívna analýza rastlín
Biomasa - > sušina - > anorganické látky
- > organické látky
- > voda
2. Kvalitatívna analýza ratslín
- Makroelementy Prvky vyskytujúce sa v rastline vo väčších množstvách
- Mikroelementy - Prvky vyskytujúce sa v mikroelementy stopových množstvách
Makroelementy
- Životne dôležité
- Normálny rast a vývin rastliny
- Vysoká metabolická a biologická aktivita
- Biogénne- základné stavebné jednotky organických látok
- Funkčne nezastupiteľné
- Nedostatok- morfologické zmeny, fyziologické poruchy, hynutie
- C, H, O, N, P, S, K Ca, Mg, Fe..
Mikroelementy
- Významné úlohy v metabolizme rastliny
- Nedostatok sa prejaví zastavením životne dôležitých procesov
- Napr. B- potrebný na prerastanie peľového vrecúška cez čnelku k vajíčku, nedostatok zníži tvorbu semien, zakrpatený rast
- Mn, B, Cl, Cu, Zn, Ba, Li, Mo, B, Co..
Kultivácia
- Pestovanie v živnom( kultivačnom) médiu
- Zloženie média presne poznáme
- Možno zistiť dôležitosť prvkov pre rastlinu
- pieskové kulty – vodné kulty – poľné kultúry – pletivové kultúry
Hydropónia
- Pestovanie rastlín bez pôdy v živnom roztoku ( keramzit-íl, minerálna plsť)
- Vodná kultivácia
- Výhoda- rýchlejší rast, vyššia odolnosť voči chorobám, vhodné pre alergikov
Prehnojovanie
- spôsobuje eróziu, prekysľovanie pôdy, vyplavovanie Ca a K z pôdy
- prekyslená pôda viaže vodu, znižuje sa jej príjem rastlinou a tým aj úrodnosť
Fyziologický význam stavebných prvkov
uhlík
- Základ organických látok
- Získavanie listami CO2 alebo CO3 2- koreňmi
vodík
- Základ organických látok
- Získavanie fotolýzou vody prijatej koreňmi
kyslík
- Základ organických látok, biologická oxidácia látok, fotolýza vody
- Získavanie zo vzduchu O2
dusík
- koreňmi NO3 - alebo NH4 +
- Nedostatok - spomalenie rastu, blednutie, predlžovanie listov, predčasné kvitnutie
- Nadbytok- mohutný rast, no nespevnené bunkové steny
síra
- Koreňmi SO4 2-
- Tvorba bielkovín a enzýmov
fosfor
- Koreňmi PO4 3-
- Tvorba bielkovín, enzýmov, nukleových kyselín, ATP, metabolizmus cukrov
- Nedostatok- netypické kvety, deformácia plodov
draslík
- Koreňmi K+
- Metabolizmus rastlín, hydratácia cytoplazmy, syntetické deje
- Nedostatok- vädnutie, žltnutie listov
vápnik
- Koreňmi Ca2+
- Neutralizácia organických kyselín v bunkovej šťave, stavba bunkových stien, transport cukrov, rozvoj koreňovej sústavy
- Nedostatok- spomalenie rastu, úhyn
horčík
- Koreňmi Mg2+
- Súčasť koenzýmov a chlorofylu, potrebný fotosyntéza, metabolizmus cukrov
- Nedostatok- žltnutie medzi žilkami, opadávanie listov
železo
- Koreňmi Fe2+, Fe3+
- Súčasť enzýmov
- Nedostatok- poruchy chlorofyl, bledosť, žltnutie listov, tmavšia žilnatina
Fyziológia rastlin- Voda a život rastlín, minerálna výživa.pdf
Fyziológia rastlín- voda a život rastlín- preze.pdf
