Základy fyziologie rostlin – Vodní režim rostlin
Základy fyziologie rostlin
fyziologie zkoumá životní děje v rostlinách
Vodní režim rostlin
(každá rostlina je závislá na vodě)
příjem, vedení a výdej vody
obsah vody v rostlině: 60 – 98%
přes 95% – šťavnaté plody, vodní rostliny
okolo 50% – zdřevnatělé části rostlin, dřeviny
5 – 15% – zralá semena
obsah vody v rostlině se v průběhu života mění (největší je ve vegetačním období)
Funkce vody v rostlině
o transport živin (transportní funkce)
o termoregulace (chrání rostlinu před výkyvami teplot)
o rozpuštědlo minerálních a organických látek
o účastní se metabolických reakcí (fotosyntéza, dýchání)
o u nižších rostlin dochází pomocí vody k oplození
o stavební materiál (vakuolární voda)
Fyzikální – chemické vlastnosti vody (v rostlině)
molekula vody obsahuje polární kovalentní vazby – dokáže tvořit vodíkové můstky
díky vodíkovým můstkům drží molekuly vody pohromadě
o koheze = soudržnost molekul vody díky H-můstkům
o adheze = přilnavost vody k nesmáčivému povrchu (např. stěny cév)
o kapilarita = vzlínavost (díky povrchovému napětí a H-můstkům)
r. homoiohydrické = aby přežily musí udržovat stálou hladinu vody (fíkus benjamina)
r. poikilohydrické = nevadí jim když vyschnou, po zalití revitalizují (mechorosty)
vadnutí rostliny = změna vnitřního tlaku = TURGOR
Příjem vody rostlinou
(ovlivňován teplotou půdy a obsahem kyslíku v půdě)
o celým povrchem těla – vodní rostliny, suchozemské stélkaté rostliny
o kořenovým systémem – kořenové vlášení
Vedení vody rostlinou
Na krátké vzdálenosti (v rámci 1-2 buněk)
bobtnání = hydratace = nasávání vody (semena)
difúze = transport rozpuštědla a rozpuštěných látek přes propustnou membránu
z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací (využívá se E konc. spádu)
osmóza = transport rozpuštědla před plazmatickou membránu (polopropustnou)
z oblasti o nižší koncentraci do oblasti o vyšší koncentraci (využívá se E konc. spádu)
Buněčné prostředí:
o izotonické = fyziologické – stejné koncentrace látek v buňce jako v prostoru kolem ní
(nedochází k žádným transportům)
o hypotonické – menší koncentrace látek venku než v buňce = buňka nasává, osmoticky
přijímá vodu (může dojít až k prasknutí buňky)
o hypertonické prostředí – menší koncetrace látek v buňce než venku = voda se
transportuje ven (buňka se svrašťuje = plasmolýza)
Na dlouhé vzdálenosti
díky vodivým pletivům
uplatňuje se zejména xylém (cévy a cévice) – proudí jím voda a látky v ní rozpuštěné
z kořenových vlásků se voda dostává přes parenchym a endodermis do
xylému kořene a odtud je vedena dřevní částí cevních svazků do místa potřeby
voda se dostává z kořenové pokožky do xylému dvěma způsoby:
o symplastická cesta – z buňky do buňky přes membrány a cytoplazmu (pomalý
proces, vyžaduje hodně E)
o apoplastická cesta – přes buněčné stěny a mezibuněčné prostory (rychlejší, skoro
žádná E)
Hnací síla transpirační proud (díky transpiraci, kohezi a kapilaritě)
pasivní proces (využívají se vnější energetické zdroje – sluneční záření)
voda, která je vedena do listů se tam vypařuje (transpirace) a tím donutí rostlinu znovu
nasát další molekuly vody vytváří se vodní sloupec (javor klen – rychlost 500l vody za
hodinu do výšky 20m)
Transpirace = výdej vody v plynném stavu
o stomatární – přes průduchy 70%
o kutikulární – přes pokožku
o lenticelární – přes čočinky
(otevírání a zavírání průduchů je závislé na světle, konc. CO2 a obsahu vody v listech a ABA)
Transpirační koeficient (vyjadřuje náročnost rostliny na vodu k vytvořené biomase)
množství vydané vody (v gramech) za vegetační období na 1g sušiny (kukuřice 230)
Kořenový vztlak
aktivní proces (využívá se ATP i E konc. spádu), pomalejší než transpirace
probíhá hlavně na jaře (opadavé dřeviny ještě nemají listovou plochu) nebo v noci
projevuje se tím že z dřevin po poranění vytékají asimiláty – „míza“ nebo gutací
Gutace (ronění)
výdej vody přes vodní skuliny (hydatody) – vyrovnává přetlak
probíhá když je v okolí velká vzdušná vlhkost, protože neprobíhá transpirace
(probíhá časně z rána nebo v tropech)
Vodní bilance = poměr mezi přijmem a výdejem vody
obě složky můžou být v rovnováze, často ale převládá výdej = vodní deficit (klesá
buněčný TURGOR a rostlina vadne)
Minerální výživa rostlin
Biomasa = veškeré hmotné částice rostliny
o voda – 65%
o ostatní – 35% (32% org. látky, 3% minerální látky)
Biogenní prvky
(makrobiogenní, mikrobiogenní)
Makrobiogenní
jsou obsaženy ve větším množství a mají převážně stavební funkci
S, P, C, O, H, N, K, Ca, Mg
organogenní prvky – tvoří 95% hmotnosti sušiny (zbytek – 5% jsou min. prvky)
Uhlík – C
základní stavební prvek všech živých organismů, při fotosyntéze
získáme ho rozkladem CO2
Kyslík – O2
důležitý při dýchání
příjímán hlavně v podobě molekul O2 ze vzduchu
Vodík – H2
stavební prvek v organických sloučeninách
přijímán z vody
Dusík – N
rostliny ho neumí syntetizovat = získávají ho díky hlízkovým bakteriím
Mikrobiogenní
mají katalytickou funkci
Fe, B, Mo, Mn, Zn, Co, Cu, I, Cl, Ti, V
stopové prvky – regulační a řídící funkce
Nedostatek prvků – fyziologické choroby
o Fe (součást chloroplastů) = chloróza – blednutí listu
o Ca – nemá plody, rostlina je celkově menší
o B – při nedostatku dochází k odumírání vzrostného vrcholu
Příjem minerálních látek
souvisí s příjmem vody
Kořenovým systémem
přes kořenové vlásky, poté se transportují xylémem (bílkoviny floémem)
NH4+, NO2 – toxické, v kořeni jsou přeměněny na dusičnany a poté trans. do prýtu
Celým tělem
hlavně u vodních rostlin, suchozemské mají smáčivé trichomy aby mohly přijmout min.
látky jinak než kořenem (hnojení na list), poté jsou transportovány floémem
CO2 – přes průduchy
Hnojiva
zlepšení výživy a zvýšení výnosu
Statková (organická): hnůj, močůvka, kompost
Průmyslová (podle převládané složky):
o dusíkatá: ledky, amoniak
o vápenatá: mletý vápenec, pálené vápno
o draselná: KCl, K2SO4
o kombinovaná
Transport plynných látek
Ontogenetický vývoj rostlin
Ontogeneze = vývoj jedince (od klíčení po smrt)
1. embryonální (zárodečná) fáze – rychlé zvětšení buněk a jejich objemu, končí uzráním
semene
2. vegetativní (růstová) fáze – klíčení semen až vytvoření prvního květu
3. generativní (rozmnožovací fáze) – vytvoří se první květy (opilení, oplození) končí když
rostlina ztratí schopnost se rozmnožovat
4. senescence (stárnutí) – rostlina chřadne, org. látky dává do vyvíjejicích se semen
5. smrt
Délka života rostlin
Jednoleté rostliny = monokarpické (vykvetou 1x za život + plodí)
o letničky = zaseju na jaře vykvetou plody zahynou, do další sezóny semena
(slunečnice roční, mák setý)
o ozimy = podzim – stadium klidu, léto – generativní orgány (roste, semena) smrt
(většina obilovin)
o efemery = nejkratší život – vyklíčí semeno smrt (během několika dní, měsíců)
(pouštní rostliny)
Dvouleté rostliny = monokarpické (vykvetou 1x za život)
1. rok = klíčí, roste = vegetativní fáze
2. rok = plodí, smrt = generativní fáze
(divizna, mrkev, petržel)
Víceleté rostliny
monokarpické = kvetou 1x za život (aloe, bambus)
polykarpické = kvetou vícekrát za život
o trvalky
o dřeviny (strom, keř, polokeř) – žijí i tisíc let
strom – má kmen
keř – nemá kmen (letorosty okamžitě dřevnatí
polokeř – vytváří se letorosty, které dřevnatí až v období přízně
Růst rostlin
narozdíl od žvočichů rostou rychleji a během celého života
způsoben buněčným dělením ale i vlastním růstem buněk
pravý růst = zvětšuje se počet buněk, nemusí narůst hmotnost (brambora)
nepravý růst = zvětšuje se objem buněk, počet je konstantní
Periodicita růstu
střídání růstu a nerůstu (vegetačního klidu) rostlin
záleží na pásmu (zima x léto, období sucha x období dešťů)
nejmenší: jednodenní, u nás: roční
rostliny rostou rychleji v noci než přes den
jarovizace = vernalizace – rostlina potřebuje projít obdobím chladu, aby založila generativní
orgány
Ovlivnění ontogenetického vývoje
Vnějšími faktory:
světlo (fotoperiodismus) – důležité, porovnávají délku dne a noci
krátkodenní – vykvetou když je 14 hodin tmy a 10 hodin světla (v.hvězda)
rostliny dlouhodenní – vykvetou když je 14 hodin světla a 10 hodin tmy (kukuřice)
neutrální – kvete když je krátký i dlouhý den
teplo – nízká teplota – praskají cévy, vysoká teplota – denaturace
voda, živiny
kvalita půdy (živiny, pH)
kvalita ovzduší
ostatní rostliny (ořešák vlašský – amenzialismus – poškozuje jiné organismy)
Vnitřní faktory:
rostlinné hormony = fytohormony – produkovány všemi buňkami, transportovány
vodivými pletivy
podporují růst:
o auxiny – transportovány od vzrostného vrcholu stonku ke kořeni
o cytokininy – od kořene pomocí xylému k prýtu
o gibereliny – syntéza všude, transport jak xylémem, tak floémem
brzdí růst – podporují květ:
o ABA
o ethylen – urychlení zrání plodů (dozrávání ovoce v obchodech)
Celistvost rostlinného těla
jednotlivé části rostlin se navzájem ovlivňují
Korelace = korelační vztahy jsou způsobené fytohormony
nejrozšířenější je apikální dominance – „nadvláda“ vzrostného vrcholu stonku, který
brání růstu úžlabních pupenů
Polarita = schopnost rostliny uvědomit, kde je nahoře a kde dole (transport auxinu)
Regenerace = schopnost obnovy poškozených, opotřebovaných nebo zničených částí těla
rostliny využívají regeneraci k vegetativnímu rozmnožování, nevýhoda při boji
s plevelem
Pohyby rostlin
celé rostliny = z místa na místo (jednobuněčné řasy a nižší rostliny)
Vyšší rostliny:
Fyzikální pohyby (i odumřelé části rostlin)
o explozivní = mrštivé – otevírání výtrusnic, díky kohezi vody dojde k vymrštění výtrusů
o hygroskopické – schopnost bobtnání buněčné stěny (šiška: mokro – zavře se)
Vitální pohyby
Tropismy = pohyby vyvolané díky reakci rostliny na vnější prostředí (kladně – ohyb ke zdroji,
nebo záporně – ohyb od zdroje)
o fototropismus – reakce na světlo (kladně – listy a stonek, záporně – kořeny)
o gravitropismus – reakce na gravitaci (kladně – kořeny, záporně – stonky)
o chemotropismus – reakce na měnící se koncentraci látek
o hygrotropismus – reakce na vlhkost prostředí (kladně – kořeny)
Nastie = neorientovaná reakce na vnější podnět
o termonastie – reakce na změnu tepla (otevírání a zavírání květů – tulipán)
o fotonastie – reakce na světlo (otevírání a zavírání květů – hvězdnicovité)
o seismonastie – reakce na otřesy (citlivka stydlivá)
Taxe = pohyby cytoplazmy uvnitř buněk (pohyb z místa na místo)
Autonomní pohyby = nevíme příčinu (ovíjivé pohyby chmelu)