Biologie - Výživa a funkce rostlin

Autor: Daniela Bednářová

Výživa rostlin

 

A) autotrofie

 

 - uhlík je čerpán z molekul CO₂ (A => O)

 

B)  hetetrofie

 

  - uhlík je čerpán  z organických látek v okolí (O => O)

  - organismy rozdělujeme podle zdroje org. látek :

 

         a) saprofyté - využívají odumřelých rostlin. a živočiš. těl

                                     - většinou bakterie a houby                                                                                                                                                                 - koprofilní houby - na exkrementech (hnilák smrkový))

 

         b) parazité - cizopasné rostliny čerpající org. látky ze živých organismů

                                   - žijí uvnitř nebo i vně hostitelů

                                   - bakterie, houby i krytosemenné rostliny

                                   - podle míry parazitismu :

                                     - hemiparazité - zelené rostliny schopné fotosyntézy

                                                                        - čerpají vodu a minerální látky pomocí                                                                                     haustorií (jsou zapuštěny do xylému)

                                                                        - jmelí

                                     - holoparazité - nezelené rostliny

                                                                       - odebírají vodu, min. látky i asimiláty

                                                                       - podbílek šupinatý, kokotice

  - mixotrofie  - organismy se vyživují autotrofně i heterotrofně

                          - např. masožravé rostliny - lapací zařízení; žijí na chudých                                                                                                půdách, z obětí berou chybějící látky

                                                                    - rosnatka okrouhlolistá, láčkovka

 

  - simbióza - soužití dvou různých organismů

                      - lišejníky : houba dodáví min. l. a vodu, řasa nebo sinice asimiláty                                                                - simbióza hlízkových bakterií s bobovitými rostlinami (bakterie váží pro rostlinu                            

vzdušný  N₂ , rostlina jim dává asimiláty)

                  - mykorhiza = soužití houbových vláken s kořínky rostlin

                                         --- ektomykorhiza - vlákna houby obalují povrch kořínků

                                              endomykorhiza - houba žije uvnitř kořenových buněk (orchideje )

 Minerální výživa

 

- každá rostlina minerální látky získává, využívá, případně vydává

- rostl. tělo => vysušení --- voda - 70-80 %

                                           sušina => spálení --- popel = anorg. látky - 5% ( minerály )

                                                                             org. látky - 95% ( C, O, H, N )

 

- nebiogenní prvky = ultramikroelementy - nejsou nezbytné ( Ag, Au, Cd, Ni )

 

- biogenní prvky - jsou pro rostlinu nezbytné, nenahraditelné

                          --- makrobiogenní - plní převážně stavební funkci

                                                       - C, O, H, N, S, K, P, Mg, Ca, Fe  ( COHN SKoPl Magorovi CaFe )

                                 mikrobiogenní - katalytická funkce

                                                       - B, Mn, Cu, Cl , Zn, Mo  ( BarMan CuCl ZnáMou )

 

C - hlavně z CO₂, základní stavební prvek všech živých organismů

O - v podobě O₂ a H₂O, má význam v dýchacím procesu

H - v podobě H₂O, stavební prvek, význam v energetickém metabolismu rostliny

N - v podobě iontů NO₃^-, NH₄⁺ nebo N₂ pomocí bakterií

    - důležitý pro růst listů, pro bílkoviny, nukleové kyseliny a ATP

S - ionty SO₄^2- - součást aminokyselin, bílkovin a silic

K - ionty K⁺ ( roztoky drasel. solí ) - důležité pro hydrofilnost cytoplazmy a otvírání průduchů

P - ionty H₂PO₄^-, HPO₄^2-, součást nukl. kyselin, ATP, vitamínů, důležité pro vývin květu, listu

Mg - ionty Mg²⁺, součást chlorofylu ( X panašované listy ), tvorba enzymů

Ca - ionty Ca²⁺, důležitý při neutralizaci kyselých šťáv, při stavbě buň. stěny, vývinu kořene

Fe - ionty Fe²⁺, Fe³⁺, obsaženo v chloroplastech

 

- hnojiva - musí být rozpuštěna

                --- statková - hnůj, močůvka, kompost, kejda

                      zelená - zaorání zbytků po sklizni

                      průmyslová --- jednosložková - dusíkatá ( ledek ), draselná, vápenatá

                                              dvousložková - NPK, celerit

 

 

Význam vody

 

- voda

            - je nenahraditelnou a stálou složkou rostlinného těla

            - v rostlině průměrně - 70-80%

            - u vodních rostlin a dužnatých plodů - až 95%

            - zralá semena 5-15%

 

        - funkce - rozpouštědlo

                        - napomáhá transportu látek

                        - účastní se mnoha metabolických reakcí ( fotosyntéza, dýchání )

                        - termoregulační funkce

                        - uplatňuje se v procesu oplození ( výtrusné rostl. ) a šíření plodů

 

Vodní režim        

- zahrnuje procesy příjmu, vedení a výdeje vody

- mezi příjmem a výdejem by měla být rovnováha ( z přijmuté vody zase 95% vydá )

 

Příjem a vedení vody

- příjem - nižší a ponořené rostliny - celým povrchem

               - vyšší zakořeněné - kořenovým systémem ( hlavně absorbční zónou )

              - ovlivňován teplotou a vlhkostí půdy, obsahem O₂ v půdě, velikostí půdních částic a                     

              - koncetrací živin v půdě

          - na příjmu a vedení se nejvíce podílí difuze a osmóza

 

- difuze = fyzikální proces, při němž probíhá transport částic z míst vyšší koncentrace                     do míst o nižší koncentraci rozpuštěné látky - současně proniká voda v opač. směru =>    

     dojde k vyrovnání rozdílu koncentrací

 

            - osmóza = zvláštní případ difuze, kdy dochází k pronikání molekul vody do roztoku                           odděleného polopropustnou (= semipermeabilní) membránou (je propustná pro vodu,     

                    ale nepropustná pro rozpuštěnou látku )

                             - v důsledku pronikání vody se roztok zřeďuje a nabývá na objemu

                             - hydrostatický tlak působící v opačném směru se nazývá osmotický tlak

                             - stálý tlak = turgor - v důsledku přibývání vody tlačí vakuoly na buň. stěnu

                                                             - proti němu působí tlak buněčné stěny

                                                             - při jeho poklesu ztrácí rostlina pevnost a vadne (stejně                                                                    působí vys. teploty) => vytváření vodního deficitu

 

            - pohyb osmoticky aktivních látek :

 

                hypotonické prostředí

                        = prostředí o nižší koncentraci osmoticky aktivních látek než má stěna vakuoly

                         - v silně zředěném prostředí dochází k rychlému nasávání vody => buň. stěna                                praskne ( např. pylová zrna na vodě, třešně za deště )

 

                hypertonické prostředí

                        = prostředí o vyšší koncentraci osmoticky aktivních látek

                        - voda uniká z buňky => protoplast se smršťuje a odděluje se od buň. stěny =>                             => plazmolýza

 

- vedení na větší vzdálenosti

 

            - pouze u suchozemských rostlin

            - pomocí cév a cévic

            - transpirační proud

                        - vede vodu od kořene k listům dřevní částí CS

                        - rychlost 1-50 m/h ( nejvyšší u lián - 150 m/h )

                        - zajišťuje termoregulaci, přísun CO₂ pro fotosyntézu, rozvod minerálních živin                                a udržování turgoru

 

- činitelé ovlivňující vedení vody rostlinou ( proti gravitaci )

 

a) biologické faktory

 

            1) transpirace = fyziologický proces související s dýchání

                                    - dochází při ní k vypařování vody z nadzemních částí, hlavně z listů

                                    - má význam pro vedení vodního sloupce až do vrcholu rostliny

                                    - pasivní děj - rostlina nevydává energii ( ta je čerpána ze slun. záření )

 

            2) kořenový vztlak = vytlačování vody z kořenového systému do nadzemních částí

                                          - projevuje se i jako vytékání mízy nebo gutací

 

   b) fyzikální faktory

 

            1) kapilarita = vzlínavost, v úzkých cévách a cévicích

            2) koheze = soudržnost molekul vody, brání v přerušení vodního sloupce

            3) adheze = přilnavost ke stěnám

 

 

Výdej vody

 

1) transpirace - vylučování v plynném skupenství

                       --- průduchová - na principu roztažení a stáhnutí průduchu

                            kutikulární - celým povrchem listu přes kutikulu

 

2) gutace = výdej v kapalném skupenství ( gutta = kapka )

                - zejména v tropech, u nás zrána ( atmosféra přesycena vodními parami )

 

Růst rostlin

- charakterizován nevratným zvětšováním rozměrů i hmotnosti rostliny

- způsobem --- buněčným dělením

                         růstem buněk

- rozlišujeme 3 růstové fáze :

            1) zárodečná = embryonální

                                  - zmnožení počtu buněk, nárůst buň. stěny

 

            2) elongační = prodlužovací

                                - zvětšování objemu buněk, vznik centrálních vakuol, nárůst buň, stěny

                                - obsah hmoty cytoplazmy se nemění

 

            3) rozlišovací = diferenciační

                                  - buňky se stavebně i funkčně specializují, zvětšuje se jejich objem

                                  - kvalitativní změny v této fázi jsou typickým projevem vývoje rostlin

                                  - dochází k diferenční genové aktivitě jádra

 

Faktory růstu

 

a) vnější - světlo - důležité pro fotosyntézu

                            - mohou růst i ve tmě, ale po čase získají světle žlutou barvu, jsou málo                                   vyvinuté, lodyžní články jsou prodlouženy = etiolované rostliny

               - teplota - teplotní body : minimum, optimum, maximum

               - voda - nezbytná v zárodečné a prodlužovací fázi

               - minerální látky

               - znečištění vody, vzduchu, ...

 

b) vnitřní - rostl. hormony ( = fytohormony )

                        - působí účinně v malých koncentracích

                        - ovlivňují procesy růstu a vývoje

                        - jsou syntetizovány v mladých listech a ve vzrostných vrcholcích stonků a poté                  rozváděny do celého těla

                        --- stimulátory - povzbuzují růst

                                                - auxiny, gibereliny, cytokininy

                              inhibitory - brzdí růst

                                               - kyselina abscisová ( urychluje opadávání listů a plodů ), ethylen

           

Periodicita růstu

 

- růst kolísá na základě různých podmínek

- denní periodicita růstu - v noci rostou rychleji

                                      - rozhodující změny teploty, vlhkosti a přísunu min. živin

- roční periodicita růstu - střídá se vegetační období s obdobím veget. klidu

                                     - způsobena  změnami podmínek v ročních obdobích

Celistvost rostlin

 

- projevy celistvosti :

            a) růstové korelace = vzájemná závislost růstu a vývoje části rostliny vůči celku

            b) schopnost regenerace = nahrazení opotřebovaných, poškozených či ztracených částí                                                           těla

                                                    - je to ochrana rostliny i důl. vlastnost při veget. rozmn. (řízky)

 

Vývoj rostlin

 

= individuální vývoj jedince od zygoty po smrt

- 2 vlivy --- genetický

                    vliv vnějšího prostředí ( světlo, teplo )

- 4 období vývoje :

            - embryonální - od vzniku zygoty do dozrání semene

            - vegetativní - od bobtnání semene po pohl. dospělost, možnost pouze veget. rozmn.

            - dospělostní - schopnost tvořit gamety nebo výtrusy, pohl. rozmnožování

            - stárnutí - převládají katabolické děje, jedinec chřadne, ukončeno smrtí

 

Životní cyklus

- trvá různě dlouho ( týdny až tisíce let )

 

- rozdělení podle délky a povahy živ. cyklu :

            - efeméry - žijí pár týdnů

            - ozimy - žijí 1 zimu ( podzim - jaro )

            - jednoleté - zhruba 1 rok

            - dvouleté - 1. rok listy, 2. rok plody ( maliník )

            - vytrvalé - žijí více veget. období, opakovaně plodí ( byliny, keře, polokeře, stromy )

 

- rozdělení podle nároků na světlo :

            - krátkodenní - stačí jim k výkvětu krátká fotoperioda ( do 12 h / den ) - soja, rýže

            - dlouhodenní - 14-16 h / den - řepa, pšenice

            - neutrální - žijí za libovolné periody - sedmikráska

 

Pohyby rostlin

--- pasivní - voda, vítr, živočichové

     aktivní - fyzikální jevy, organismus sám

 

 aktivní

 

  --- fyzikální - mohou je vykonávat živé i mrtvé rostliny, popř. jejich části

                        --- hygroskopické

                              kohézní = mrštivé

         vitální --- taxe

                          tropismy

                          nastie

 

hygroskopické

            - založeny na rozdílné schopnosti bobtnání buň. stěny, různých částí rostliny

            - např. šišky jehličnanů ( za sucha se otvírají )

 

kohézní - založeny na kohezi mezi molekulami vody ( praskání výtrusnic kapraďorostů )

 

taxe - přemísťování celých rostlin v prostoru pomocí bičíků nebo brv

        - u jednobuň. řas, gamet, rejdivých spor řas, u spermatozoidů výtrusných

        - fototaxe ( = reakce na světlo ), chemotaxe ( reakce na teplo

 

tropismy - růstové pohyby vyvoláné jednostranným působením okolního prostředí

                - rostliny reagují pozitivně ( pohyb ke zdroji ) nebo negativně

                - geotropismy, fototropismy, hygrotropismy

 

nastie - pohyby nezávislé na směru působení podnětu

           - mají i ochranou funkci ( zavírání květů )

           --- růstové - vznikají následkem rozdílné rychlosti růstu na obou stranách rostl. orgánu

                             - termonastie (vyvolané změnou teploty), fotonastie (změna intenzity záření)

                turgorové - jejich základem je změna turgoru v některých buňkách

                                - např. spánkové pohyby - souvisí s denní periodicitou růstu