Nagyon fontos az ásványi és szerves anyagok mozgása a növényben, mivel ez az a folyamat, amely során az egyes szervek élettani összekapcsolódása megy végbe. A tápanyag-ellátó és az azokat fogyasztó szervek között úgynevezett donor-akceptor kapcsolatok jönnek létre. A gyökér az ásványi tápanyagok donora, a levél a szerves anyagok donora. Ebben a tekintetben a növényekben a tápanyagoknak két fő áramlata van - emelkedő és leszálló. Az egyes tápanyagok mozgási módjainak vizsgálatában fontos szerepet játszott a növénygyűrűzés módszere. Ez a technika abból áll, hogy a növény szárán gyűrű alakú levágásokat helyezünk; miközben a kéreg (floém) eltávolításra kerül, és a fa (xilém) érintetlen marad. E technika segítségével a XVII. század végén. M. Malyshgi olasz kutató kimutatta, hogy a víz felfelé áramlása az ásványi anyagokkal a xilémen, a szerves anyagok lefelé irányuló áramlása a levelekből - a floém elemein keresztül. Ezt a következtetést M. Malyshga azon az alapon vonta le, hogy a gyűrű alakú bevágás feletti levelek merevek maradtak, a kéreg eltávolítása ellenére a víz továbbra is beléjük áramlott. A szerves anyagok áramlása leállt, és ez a bevágás felett megvastagodás (megereszkedés) kialakulásához vezetett. Az anyagok növényen keresztüli mozgásának módjainak és irányának kérdésében számos finomítást végeztek jelölt atomok felhasználásával végzett vizsgálatok. Jelenleg a tudósok úgy vélik, hogy a növények szállítási rendszere magában foglalja az intracelluláris, rövid és hosszú távú szállítást. Közeli szállítás - anyagok mozgása a sejtek között egy szerven belül nem speciális szöveteken keresztül, például az apoplaszt vagy szimplaszt mentén. A nagy távolságú szállítás az anyagok mozgása a szervek között speciális szövetek mentén - vezető kötegek, azaz xilém és floém mentén. A xilem és a floém együtt egy vezető rendszert alkotnak, amely átjárja a növény minden szervét, és biztosítja a víz és az anyagok folyamatos keringését.
Plazmolízis és citorrhisis, szerepük a sejt életében.
A plazmolízis a protoplaszt leválása a sejtfalról, amely akkor figyelhető meg, ha egy növényi sejtet egy anyag hipertóniás oldatába merítenek.
Ha a cella bent van hipertóniás oldat, amelynek koncentrációja nagyobb, mint a sejtnedv koncentrációja, akkor a víz diffúziós sebessége a sejtnedvből meghaladja a víz diffúziós sebességét a környező oldatból a sejtbe. A sejtből való víz felszabadulása miatt a sejtnedv térfogata csökken, a turgor csökken.
A sejtvakuólum térfogatának csökkenését plazmolízis kíséri. A plazmolízis során a plazmolizált protoplaszt alakja megváltozik. A plazmolízis természete számos tényezőtől függ:
a citoplazma viszkozitásától;
az intracelluláris és a külső környezet ozmotikus nyomása közötti különbségből;
a külső hipertóniás oldat kémiai összetételéről és toxicitásáról;
a plazmodezmák természetéről és mennyiségéről;
a vakuolák méretéről, számáról és alakjáról.
A protoplaszt kezdetben csak különálló helyeken, leggyakrabban a sarkokban marad le a sejtfal mögött. Ennek a formának a plazmolízisét nevezzük sarok.
Ezután a protoplaszt továbbra is lemarad a sejtfalak mögött, és külön helyeken tartja a kapcsolatot velük, a protoplaszt felülete e pontok között homorú. Ebben a szakaszban a plazmolízist nevezik homorú. A homorú plazmolízis gyakran reverzibilis; hipotóniás oldatban a sejtek visszanyerik az elvesztett vizet, és deplazmolízis következik be.
A protoplaszt fokozatosan elszakad a sejtfalaktól a teljes felületen, és lekerekített alakot vesz fel. Ezt a plazmolízist nevezik konvex. A konvex plazmolízis általában visszafordíthatatlan és sejthalálhoz vezet.
Kiosztani is görcsös plazmolízis, hasonló a konvexhez, de attól különbözik, hogy megmaradnak a tömörített citoplazmát a sejtfallal összekötő citoplazmaszálak, ill. sapkás a megnyúlt sejtekre jellemző plazmolízis.
A citorrhiza egy dehidratált növényi sejt állapota, amelynek felületén hullámos hajlatok képződnek.
Elasztikus membránnal rendelkező sejtekben fordul elő. A cytorrhiza a fiatal szőlőlevelekben található meg vízterhelés alatt. Ez a fajta jelenség figyelhető meg a sejtekben, a vízveszteség, amely nem ozmózis, hanem a levegőbe párolgás következtében következik be. Amikor a sejt elsorvad, ebben az esetben nem történik plazmolízis. Az ilyen sejtek térfogatában zsugorodó protoplazmája nem válik el a héjtól, hanem az utóbbi egyes szakaszait húzza végig.
Plasztidok: szerkezet és funkciók.
| Kloroplasztok | Kromoplasztok | Leukoplasztok | ||
| Szerkezet | Kis színtelen kezdeti részecskékből - proplasztidokból - keletkeznek, amelyek a merisztematikus sejtekben találhatók. Dupla membránjuk van. | |||
| - Ovális forma, zöld; - A belső membrán stromákat - lamellákat és tilakoidokat képez. A tilakoidokat klaszterekben gyűjtik - grana; - Megalakult a világban. | - Sárga, narancssárga vagy piros színezés; - Kialakították kloroplasztjaikat; - A karotinoidok nem épülnek be a membránba, hanem a mátrixban vannak cseppek, kristályok formájában. | - Sötétben protoplasztidokból képződik; - Színtelen; - Fejletlen belső membrán. | ||
| Funkciók | 1. Fényenergia felhasználása és szervetlen anyagokból szerves anyagok előállítása (fotoszintézis) 2. Saját DNS-sel rendelkeznek, bizonyos szerepet játszanak az örökletes tulajdonságok átvitelében. | gyümölcs színezés | Keményítő vagy egyéb raktározó anyagok felhalmozódása | |
Transzspirációs sebességek
A transzspiráció a víz növény általi elpárolgásának élettani folyamata. Párolgás szükséges:
1. a párologtatás megóvja a növényt a túlmelegedéstől, ami közvetlen napfényben veszélyezteti. A párolgó lap hőmérséklete 5-7 fokkal alacsonyabb a környezeti hőmérsékletnél;
2. magas hőmérsékleten a kloroplasztiszok elpusztulnak és a fotoszintézis folyamata gátolt (a fotoszintézis optimális hőmérséklete 30-35ºС);
3. a párologtatás folyamatos vízáramlást hoz létre a gyökérrendszerből a levelek felé, és a növény összes szervét egyetlen egésszé köti össze;
4. Az oldható ásványi és részben szerves tápanyagok a transzspirációs árammal együtt mozognak, míg minél intenzívebb a transzspiráció, annál gyorsabb a folyamat.
Transzspirációs érték:
Ez a vízáram csúcsmotorja;
A víz mozgása a növényen keresztül;
CO 2 bevitelével kapcsolatos;
Befolyásolja a növény anyagcseréjét;
Befolyásolja a növény hőmérsékletét.
Transzspirációs sebesség:
A transzspiráció intenzitása egy olyan érték, amely megmutatja, hogy egységnyi területről hány gramm víz párolog el időegység alatt (1 g és 250 g között változik).
Transzspirációs hatás - a víz g mennyisége 1 g szárazanyag képződésében (125 g-ról 1000 g-ra).
Függ a növények fajtájától, a levelek rétegzettségétől, a környezeti feltételektől.
Transzspirációs termelékenység - megmutatja, hogy hány g szárazanyag képződik 1 kg víz áramlási sebességénél (1-8 g).
Relatív transzspiráció - a transzspiráció intenzitásának és a szabad felületről történő párolgás intenzitásának aránya (0,1 g-ról 1 g-ra).
A sztóma transzpirációját a sztómák nyitása vagy zárása szabályozza. Mozgásukat különféle tényezők okozzák. Mint már említettük, a sztómák fő, kondicionáló mozgása a védőcellákban lévő víztartalom (a turgor változása). Különböztesse meg a sztómák hidropasszív és hidroaktív nyitását és zárását.
A hidropasszív reakció a sztómahasadékok elzáródása, amelyet az okoz, hogy a környező parenchymasejtek vízzel túlcsordulva mechanikusan összenyomják a védősejteket. Az összenyomás következtében a sztóma nem tud kinyílni. A hidropasszív mozgás általában erős öntözés után figyelhető meg, és gátolja a fotoszintézis folyamatát, és befolyásolja azokat a folyamatokat is, amelyek a növényen keresztüli vízáramláshoz kapcsolódnak. A hidroaktív nyitási és zárási reakció a védőcellák mozgása, amelyet a víztartalom alkalmazása okoz. Ennek oka az ozmotikusan aktív anyagok koncentrációjának változása a fotoszintézis folyamatában, a védősejtekben.
A transzpirációt befolyásoló tényezők:
1. A hőmérséklet emelkedésével a párologtatás fokozódik.
2. A fényben a zöld levelek elnyelik a spektrum egyes részeit, a levél hőmérséklete megemelkedik, és ennek következtében a párologtatási folyamat felerősödik. A fény transzspirációra gyakorolt hatása annál nagyobb, minél nagyobb a klorofilltartalom. Fényben a citoplazma permeabilitása megnő.
3. A talaj és a növény egységes vízrendszert alkot, ezért a talaj víztartalmának csökkenése csökkenti a növény víztartalmát, és ennek következtében a transzspirációt.
4. A transzspiráció intenzitása számos belső tényezőtől is függ, elsősorban a levelek víztartalmától. A levelek víztartalmának bármilyen csökkenése csökkenti a párologtatást.
5. A transzspiráció a sejtnedv koncentrációjától is függ. Minél koncentráltabb a sejtnedv, annál gyengébb a transzspiráció. A transzpiráció intenzitása a sejtfalak rugalmasságától függ.
6. A növények életkorának növekedésével a transzspiráció intenzitása csökken.
7. A transzpiráció folyamatát befolyásolja a nappal és az éjszaka változása. Éjszaka a párologtatás erősen csökken a hőmérséklet csökkenése, a levegő páratartalmának növekedése és a fényhiány miatt.
8. A transzspirációs maximum a nap közepén figyelhető meg.
9. A transzspiráció a levélfelület nagyságától függ, minél nagyobb (levélfelület), annál erősebb a párolgási folyamat.
1. Milyen típusú vezető szöveteket ismer a szárban?
Fa, háncs.
2. Milyen szerkezeti jellemzői vannak e szövetek sejtjeinek?
A kéreg belső rétegét háncsnak nevezik. Szitacsövekből és szatellitsejtekből, vastag falú háncsrostokból, valamint a fő szövet sejtcsoportjaiból áll.
A szitacsövek megnyúlt élő sejtek függőleges sora, amelyben a keresztirányú falak lyukakkal vannak átszúrva (mint egy szita), ezekben a sejtekben a sejtmagok összeomlottak, és a citoplazma a membránnal szomszédos. Ez a háncs vezetőképes szövete, amely mentén a szerves anyagok oldatai mozognak. A szitacsöveket a kísérősejtek tartják életben.
A háncsrostok - megnyúlt sejtek tönkrement tartalommal és lignifikált falakkal - a szár mechanikai szövetét képviselik. A len, a hárs és néhány más növény szárában a háncsrostok különösen jól fejlettek és nagyon erősek.
Az edények a zárvatermő fa jellegzetes vezető elemei. Ezek nagyon hosszú csövek, amelyek számos sejt fúziója eredményeként jöttek létre, amelyek "végtől a végéig" összekapcsolódtak.
3. Mi az a gyökérnyomás?
Gyökérnyomás - nyomás a gyökerek vezető ereiben, amely biztosítja a víz és a benne oldott ásványi anyagok mozgását a növény föld feletti szervei felé.
Laboratóriumi munka
A víz és az ásványi anyagok mozgása a szár mentén
1. Vegyünk egy hárs hajtás vagy más fás szárú növény keresztmetszetét, amely 2-4 napig állt színezett vízben. Határozza meg, hogy a szár melyik rétege festett.
Festett fa.
2. Tekintsük ennek a hajtásnak egy hosszmetszetét. Jelölje meg, hogy a szár melyik rétege foltos. Észrevételei alapján vonjon le következtetést!
Festett fa. Ebben a kísérletben a tinta helyettesítette a vízben oldott ásványi anyagokat. Ezeknek az anyagoknak az oldatai, mint a színes víz, a gyökértől felfelé, a szár belsejében emelkednek fel a fa edényein keresztül.
3. Olvassa el a tankönyvben, hogy melyek azok a sejtek, amelyeken keresztül a víz és az ásványi sók mozognak!
Az edények - a csak keményfák tipikus vízszállító elemei - hosszú vékonyfalú csövek, amelyeket rövid cellák hosszú függőleges sorából, úgynevezett edényszegmensekből alakítanak ki a köztük lévő válaszfalak feloldásával.
5. Következtetések levonása a víz és az ásványi anyagok szár mentén történő mozgásának jellemzőiről!
Az ásványi anyagok oldatai a gyökértől felfelé, a szár belsejében emelkednek fel a fa edényein keresztül.
Kérdések
1. Mik azok a vaszkuláris kötegek? Milyen funkciót töltenek be?
A vezetőképes szövetek vaszkuláris kötegekké egyesülnek, amelyeket gyakran erős mechanikai szövetszálak vesznek körül. Ezért az ilyen kötegeket vaszkuláris-szálasnak nevezik. A teljes száron áthaladnak, összekötve a gyökérrendszert a levelekkel.
2. Milyen tapasztalatok igazolják, hogy a fa edényeiben ásványi anyagokat tartalmazó víz mozog?
A forgatásnál tintával vízbe tettem, csak a fa foltos volt.
3. Miért emelkedik fel folyamatosan a víz a szár edényein keresztül?
A párolgás elősegíti a víz mozgását a növényben. A párolgás révén a víz a gyökereken keresztül a szár mentén a levelekhez jut. A víz felemelkedik a levelekbe és a gyökérnyomás erejével.
4. Milyen tapasztalatokkal lehet meggyőződni arról, hogy a szerves anyagok áthaladnak a háncs szitacsövein?
Egy szobanövény (például dracaena vagy ficus) szárán óvatosan gyűrű alakú bemetszést készítünk. Távolítsa el a kéreggyűrűt a szár felületéről, és tegye ki a fát. Egy üveghengert vízzel rögzítünk a szárra. Emlékszel, hogy egy fa vagy cserje szárát bőr, parafa, elsődleges kéreg, háncs, kambium, fa és bél alkotja. A háncsban szitacsövek találhatók, amelyeken keresztül a szerves anyagok a levelekről a növény más szerveibe jutnak. Az ág begyűrűzésével ezeket a csöveket levágjuk, így a levelekből kiáramló szerves anyag eljut a gyűrű alakú bevágásba és ott halmozódik fel.
Egy növényben a friss vágás felületén mindig sebdugó keletkezik. A sebdugó alatti sejtek erőteljesen osztódnak. Felhasználják a gyűrűs bemetszés előtt felhalmozott tápanyag szerves anyagot. Hamarosan gyűrűs beáramlás következik be, amely begyógyítja a sebet. A beáramlásból véletlenszerű gyökerek fejlődnek ki.
Tehát a szerves anyagok a háncs mentén mozognak. És felfelé és lefelé is mozoghatnak.
5. Hol tárolják a szerves anyagokat a különböző növényekben?
Az anyagok egy része tartalékban rakódik le az egynyári növényekben a gyümölcsök és magvak sejtjeiben, valamint a két- és évelő növényekben, ezenkívül a gyökerek, szárak és ezek módosulatainak sejtjeiben.
A sárgarépa, a répa, a fehérrépa és néhány más növény gyökérnövényei a tápanyagok egyfajta tárolóhelyei. A karalábé káposzta vastag, gömb alakú szárat alkot, hasonlóan a fehérrépához. Az ilyen szárban a növény tápanyagokat raktároz.
A fákban és cserjékben a fő szervesanyag-tartalékok a gesztben és a fában rakódnak le.
Gondol
Segíthetnek-e a növényekben a tápanyagok mozgásával kapcsolatos ismeretek fejlődésük szabályozásában? Ha igen, kérjük, mondjon példákat.
Tudva, hogyan mozognak a tápanyagok a növényben, szabályozhatja mozgásukat. Például, ha levágja a paradicsom és a szőlő oldalhajtásait, akkor a gyümölcsökbe küldheti azokat a szerves anyagokat, amelyeket a távoli hajtások kialakulásában használnának. Ez felgyorsítja a gyümölcs érését és növeli a termést.
Feladatok
A magok csíráztatásának tanulmányozására való felkészüléshez vegyünk négy pohár vagy kis üvegedényt, és tegyünk bele ugyanannyi uborka-, bab-, zab- vagy búzamagot. Hagyja megszáradni a magokat az első pohárban. A másodikban öntsünk egy kevés vizet az aljára, és tegyük meleg helyre. A harmadik poharat színültig töltjük fel forralt vízzel, és fedjük le pohárral. A negyedik pohárba öntsünk egy kis vizet (mint a másodikba), de tegyük hidegre, például a hűtőbe, vagy ássuk be a hóba. Figyelje meg, mi történik az egyes pohárokban lévő magokkal. Minden pohár és minden mag kicsírázott? Tudja meg, milyen feltételek szükségesek a vetőmag csírázásához. Írja le észrevételeit és következtetéseit.
A magok csak a második pohárban csíráztak ki. Más esetekben a vetőmag csírázásának egyik feltétele nem volt megfigyelhető - a víz, a levegő és a hő jelenléte.
Az első esetben vízre van szükség, mert. az embrió csak oldat formájában tud tápanyagot fogyasztani. Ezért a magok nyugalmi állapotban maradtak.
A harmadik pohárban nem volt oldott oxigén, nem volt mit lélegezni a magembriónak, halála után a mag egyszerűen elrohadt a vízben.
A negyedik pohárban hőhiány miatt nem keltek ki a magok (csak a búza tud csírázni, mert hidegtűrő).
Küldetések a kíváncsiskodóknak
A 83. ábrán látható kísérlet megismétlésével figyeljük meg a hajtások és a járulékos gyökerek képződését a szobanövények elfásult hajtásain. A hajtás talajba való gyökeres elültetése után figyeljük meg a növény fejlődését a gyökeres hajtásból!
A folyamat szervezettségi szintjétől függően háromféle anyagszállítást különböztetnek meg egy növényben: intracelluláris, közeli (a szerv belsejében) és távoli (szervek között).
intracelluláris transzport. Az anyagok egy sejten belüli mozgása a ciklózis (a citoplazma körkörös mozgása) és az ezen a mozgáson keresztül irányított diffúzió együttes hatásának eredményeként valósul meg, ami az anyagok szinte teljes keveredését eredményezheti a hialoplazmában. Magasabb növényekben a citoplazma mozgása az aktomiozin típusú kontraktilis fehérjék részvételével történik. A citoplazma mozgási sebessége 0,2-0,6 mm/perc. Az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-vezikulák csatornái is részt vesznek az anyagok intracelluláris transzportjában.
Közel a közlekedés. Ez az ionok, metabolitok és víz mozgása a sejtek és szövetek között egy szerven belül. A közeli szállítás magában foglalja az anyagok sugárirányú szállítását a gyökerekben és a szárban, az anyagok mozgását a levelek mezofiljában rövid távolságokon, milliméterben mérve. Olyan szövetek sejtjein keresztül hajtják végre, amelyek nem specializálódtak az anyagok apoplaszt mentén történő szállítására - sejtközi terek és sejtfalak interfibrilláris üregei, szimplaszt - sejtprotoplasztok halmaza, amelyet plazmodezma és vákuum köt össze - egy diszkrét rendszer sejtvakuolák.
Távolsági szállítás. Ez az anyagok mozgása a növény szervei között. Speciális vezetőrendszeren keresztül hajtják végre, beleértve a xilém edényeit és tracheidáit (felszálló áram) és a floem szitacsöveit (leszálló áram).
22. A talaj mint tápanyagforrás.
A talajban különféle elemekből álló vegyületek széles választéka található, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással. Nagyon sok tápanyag található a talajban ásványi anyagok vagy vízben oldott szerves anyagok formájában. A tápanyagok túlnyomó többsége szerves anyaggal és alumínium-szilikát komplexekkel kötött állapotban található meg a talajban.A talajjal érintkezve a növényi gyökerek szinte oldhatatlan ásványi anyagokat képesek feloldani. A talajban található humusz sokszor tartalmaz > mikroelemeket (Cu, Zn, St, Se, Mn, Ni, Co) ezek a növénybe kerülő elemek fokozzák az enzimek aktivitását, katalizálják a biokémiai folyamatokat, részt vesznek a fotoszintézisben, cikloparaffinok és nafténsavak - serkented a növények növekedése és fejlődése. A talaj vitaminokat tartalmaz: B 6 és B 12, tiamint, riboflavint; enzimek A növények számára szükséges tápanyagok 4 formában találhatók meg a talajban: vízben oldva (talajoldat); kolloidok felületén adszorbeálódik, nem mosódik ki, de ioncserével a növények rendelkezésére áll; a növények által kibocsátott ionok (H +); a növények számára nehezen elérhető szervetlen sók (szulfátok, foszfátok, karbonátok).
A humusz fontos szerepet játszik a talajban lévő tápanyagok körforgásában. Minél több humusztartalék van a talajban, annál gazdagabb nitrogénben, foszforban, kénben, káliumban, kalciumban és mikroelemekben. A talajkolloidok által adszorbeált anyagok növény számára elérhetősége különböző körülményektől függ. A talaj ezzel az elemmel való telítettsége és kapcsolatának erőssége mellett nagyon fontos a növények vízzel való ellátása. Már a rövid ideig tartó hervadás is ugrásszerűen csökkenti a gyökérszövetek adszorpciós képességét, és a felszívódási aktivitás gyengüléséhez vezet.A talaj tápanyagellátását meghatározó fontos tényező a hidrogénionok koncentrációja a talajoldatban. A hidrogénionok magas koncentrációja, szikes-podzolos talajokon és alumíniumon egyaránt közvetlen és közvetett káros hatással van a növények táplálkozására, az anyagcserére és a fehérjeszintézis gátlására, az ionok adszorpciójának és abszorpciójának változásaira a növényekben A megnövekedett savasság különösen erős szikes-podzolos talajok foszfátrendszerére gyakorolt hatás - a foszfor mobilitása és emészthetősége csökken. Az alumínium közvetlen káros hatása megfigyelhető: az alumínium-foszfát bejutása a növények gyökérrendszerébe elnyomja az utóbbi képességét, hogy foszfort szállítson a föld feletti szervekbe. Ennek eredményeként a növények specifikus foszfát-éhezése figyelhető meg.
