Mineralinių ir organinių medžiagų judėjimas visame augale yra labai didelis didelę reikšmę, nes tai yra procesas, kurio metu vyksta atskirų organų fiziologinis ryšys. Tarp organų, tiekiančių maistines medžiagas, ir organų, kurie jas suvartoja, susidaro vadinamieji donoro-akceptoriaus ryšiai. Mineralų donoras maistinių medžiagųŠaknis tarnauja kaip organinių medžiagų donoras – lapas. Šiuo atžvilgiu augaluose yra du pagrindiniai maistinių medžiagų srautai – kylantis ir besileidžiantis. Augalų žiedavimo technika suvaidino didelį vaidmenį tiriant atskirų maisto medžiagų judėjimo kelius. Ši technika apima žiedinių auginių uždėjimą ant augalo stiebo; šiuo atveju žievė (floema) pašalinama, bet mediena (ksilemas) lieka nepažeista. Šios technikos pagalba XVII amžiaus pabaigoje. Italų tyrinėtojas M. Malyshgi parodė, kad vandens srautas į viršų su mineralais eina per ksilemą, organinių medžiagų srautas žemyn iš lapų per floemo elementus. Tokią išvadą M. Malyshgi padarė remdamasis tuo, kad lapai virš žiedo įpjovos išliko kieti, nepaisant pašalintos žievės, vanduo į juos ir toliau tekėjo. Organinių medžiagų srautas buvo sustabdytas, todėl virš įdubos susidarė sustorėjimas (mazgeliai). Nemažai paaiškinimų, susijusių su medžiagų judėjimo visame augale keliais ir kryptimis, buvo atlikta atliekant tyrimus naudojant žymėtus atomus. Šiuo metu mokslininkai mano, kad augalų transporto sistema apima tarpląstelinį, trumpojo nuotolio ir tolimųjų atstumų transportavimą. Trumpojo nuotolio pernešimas yra medžiagų judėjimas tarp ląstelių organo viduje išilgai nespecializuotų audinių, pavyzdžiui, išilgai apoplasto ar simpplasto. Tolimųjų atstumų pervežimas – tai medžiagų judėjimas tarp organų per specializuotus audinius – laidžius ryšulius, t.y. per ksilemą ir floemą. Kartu ksilemas ir floemas sudaro laidžią sistemą, kuri prasiskverbia į visus augalo organus ir užtikrina nuolatinę vandens ir medžiagų cirkuliaciją.
Plazmolizė ir citorizė, jų vaidmuo ląstelių gyvenime.
Plazmolizė – tai protoplasto nukrypimas nuo ląstelės sienelės, stebimas augalo ląstelei panardinus į hipertoninį bet kokios medžiagos tirpalą.
Jei ląstelė yra hipertoninis tirpalas, kurios koncentracija yra didesnė už ląstelių sulčių koncentraciją, tada vandens difuzijos iš ląstelių sulčių greitis viršys vandens difuzijos greitį į ląstelę iš aplinkinio tirpalo. Dėl vandens išsiskyrimo iš ląstelės sumažėja ląstelių sulčių tūris ir mažėja turgoras.
Ląstelės vakuolės tūrio sumažėjimą lydi plazmolizė. Vykstant plazmolizei, pasikeičia plazmolizuoto protoplasto forma. Plazmolizės pobūdis priklauso nuo kelių veiksnių:
· dėl citoplazmos klampumo;
apie skirtumą tarp osmosinio slėgio tarpląstelinio ir išorinė aplinka;
· nuo cheminė sudėtis ir išorinio hipertoninio tirpalo toksiškumas;
· dėl plazmodesmų pobūdžio ir skaičiaus;
· apie vakuolių dydį, skaičių ir formą.
Iš pradžių protoplastas nuo ląstelės sienelės atsilieka tik tiek pasirinktos vietos, dažniausiai kampuose. Šios formos plazmolizė vadinama kampas
Tada protoplastas ir toliau atsilieka nuo ląstelių sienelių, tam tikrose vietose palaikydamas kontaktą su jomis; protoplasto paviršius tarp šių taškų yra įgaubtas. Šiame etape vadinama plazmolizė įgaubtas. Įgaubta plazmolizė dažnai yra grįžtama; Hipotoniniame tirpale ląstelės atgauna prarastą vandenį ir vyksta deplazmolizė.
Palaipsniui protoplastas atitrūksta nuo ląstelės sienelių per visą paviršių ir įgauna apvalią formą. Ši plazmolizė vadinama išgaubtas. Išgaubta plazmolizė paprastai yra negrįžtama ir sukelia ląstelių mirtį.
Taip pat išsiskiria konvulsinis plazmolizė, panaši į išgaubtą plazmolizę, bet skiriasi nuo jos tuo, kad išsaugomi citoplazminiai siūlai, jungiantys suspaustą citoplazmą su ląstelės sienele, ir kepurės formos plazmolizė, būdinga pailgoms ląstelėms.
Citorizė yra išsausėjusios augalo ląstelės būklė, kurios paviršiuje susidaro bangos formos vingiai.
Atsiranda ląstelėse su elastingomis membranomis. Citoriza gali būti aptikta jaunuose vynuogių lapuose, esant vandens stresui. Toks reiškinys stebimas ląstelėse, kuriose vandens praradimas įvyko ne dėl osmoso, o dėl išgaravimo oro aplinka. Kai ląstelė nuvysta, plazmolizė šiuo atveju nevyksta. Tokių ląstelių protoplazma, susitraukianti tūriu, nėra atskirta nuo apvalkalo, o kartu su savimi nešioja atskiras pastarojo dalis.
Plastidai: struktūra ir funkcijos.
| Chloroplastai | Chromoplastai | Leukoplastai | ||
| Struktūra | Jie susidaro iš smulkių bespalvių pradinių dalelių – proplastidų, kurių yra meristematinėse ląstelėse. Jie turi dvigubą membraną. | |||
| - Ovalo formos, Žalia spalva; - Vidinėje membranoje susidaro stromos – lamelės ir tilakoidai. Tylakoidai renkami į grupes – grana; - Susiformavo šviesoje. | - Geltona, oranžinė arba raudona spalva; - susidaro jų chloroplastai; - Karotinoidai nėra įmontuoti į membraną, o randami matricoje lašų ar kristalų pavidalu. | - Susidaro iš protoplastidų tamsoje; - Bespalvis; - Blogai išvystyta vidinė membrana. | ||
| Funkcijos | 1. Šviesos energijos panaudojimas ir organinių medžiagų kūrimas iš neorganinių (fotosintezė) 2. Turėdami savo DNR, atlieka tam tikrą vaidmenį perduodant paveldimas savybes. | Vaisių dažymas | Krakmolo ar kitų saugojimo medžiagų kaupimasis | |
Transpiracijos greitis
Transpiracija yra fiziologinis augalo vandens išgarinimo procesas. Transpiracija būtina:
1. transpiracija apsaugo augalą nuo perkaitimo, o tai jam tiesiogiai gresia saulės šviesa. Išsiliejančio lapo temperatūra 5-7 laipsniais žemesnė už aplinkos temperatūrą;
2. kada aukštos temperatūros Chloroplastai sunaikinami ir fotosintezės procesas slopinamas ( optimali temperatūra fotosintezei 30-35ºС);
3. transpiracija sukuria nuolatinį vandens srautą iš šaknų sistemos į lapus ir sujungia visus augalo organus į vieną visumą;
4. tirpios mineralinės ir iš dalies organinės maisto medžiagos juda kartu su transpiracijos srove, o kuo intensyvesnė transpiracija, tuo procesas vyksta greičiau.
Transpiracijos vertė:
Ar viršutinis vandens srovės variklis;
Vandens judėjimas visame augale;
Susijęs su CO 2 suvartojimu;
Įtakoja medžiagų apykaitą augale;
Įtakoja augalų temperatūrą.
Transpiracijos greitis:
Transpiracijos greitis – tai reikšmė, rodanti, kiek gramų vandens išgaravo iš ploto vieneto per laiko vienetą (svyruoja nuo 1 g iki 250 g).
Transpiracijos efektas – tai g vandens kiekis susidarant 1 g sausosios medžiagos (nuo 125 g iki 1000 g).
Priklauso nuo augalo rūšies, lapų sluoksniavimosi, aplinkos sąlygų.
Transpiracijos produktyvumas – parodo, kiek g sausųjų medžiagų susidaro suvartojus 1 kg vandens (nuo 1 iki 8 g).
Santykinė transpiracija – tai transpiracijos intensyvumo ir garavimo iš laisvo paviršiaus intensyvumo santykis (nuo 0,1 g iki 1 g).
Stomatinės transpiracijos reguliavimas atliekamas atidarant arba uždarant stomas. Jų judėjimą lemia įvairūs veiksniai. Kaip jau minėjome, pagrindinis stomato judėjimą lemiantis veiksnys yra vandens kiekis apsauginėse ląstelėse (turgoro pokytis). Yra hidropasyvus ir hidroaktyvus stomos atidarymas ir uždarymas.
Hidropasyvi reakcija yra stomatinių plyšių uždarymas, kurį sukelia aplinkinės parenchimos ląstelės perpildytas vandens, mechaniškai suspauskite apsaugines ląsteles. Dėl suspaudimo stoma negali atsidaryti. Hidropasyvus judėjimas paprastai stebimas po gausaus laistymo ir gali sukelti fotosintezės proceso slopinimą, taip pat turės įtakos tiems procesams, kurie yra susiję su vandens tekėjimu per augalą. Hidroaktyvi atidarymo ir uždarymo reakcija yra apsauginių elementų judėjimas, kurį sukelia vandens naudojimas. Taip yra dėl osmosiškai aktyvių medžiagų koncentracijos pokyčių fotosintezės metu apsauginėse ląstelėse.
Transpiraciją įtakojantys veiksniai:
1. Kylant temperatūrai, didėja transpiracija.
2. Šviesoje žali lapai sugeria tam tikras spektro dalis, pakyla lapo temperatūra ir dėl to suintensyvėja transpiracijos procesas. Šviesos poveikis transpiracijai didėja, tuo didesnis chlorofilo kiekis. Šviesoje padidėja citoplazmos pralaidumas.
3. Dirvožemis ir augalas sudaro vientisą vandens sistemą, todėl sumažinus vandens kiekį dirvožemyje, mažėja vandens kiekis augale ir dėl to – transpiracija.
4. Transpiracijos intensyvumas priklauso nuo daugelio vidinių veiksnių, pirmiausia nuo vandens kiekio lapuose. Bet koks lapų vandens kiekio sumažėjimas sumažina transpiraciją.
5. Transpiracija priklauso ir nuo ląstelių sulčių koncentracijos. Kuo labiau koncentruota ląstelių sultys, tuo silpnesnė transpiracija. Transpiracijos intensyvumas priklauso nuo ląstelių sienelių elastingumo.
6. Augalams senstant transpiracijos intensyvumas mažėja.
7. Transpiracijos procesui turi įtakos dienos ir nakties kaita. Naktį transpiracija smarkiai sumažėja dėl temperatūros kritimo, padidėjusios oro drėgmės ir šviesos trūkumo.
8. Didžiausia transpiracija vyksta vidury dienos.
9. Transpiracija priklauso nuo lapo paviršiaus dydžio, kuo jis didesnis (lapo paviršius), tuo stipresnis transpiracijos procesas.
1. Kokius žinote stiebo laidžių audinių tipus?
Mediena, karkasas.
2. Kokios yra šių audinių ląstelių struktūros ypatybės?
Vidinis žievės sluoksnis vadinamas bastu. Jį sudaro sieto vamzdeliai ir kompanioninės ląstelės, storasieniai karnienos pluoštai, taip pat pagrindinio audinio ląstelių grupės.
Sietiniai vamzdeliai – tai vertikali pailgų gyvų ląstelių eilė, kurios skersinės sienelės išdurtos skylutėmis (kaip sietelis), branduoliai šiose ląstelėse subyrėję, citoplazma yra greta membranos. Tai laidus karūnos audinys, per kurį juda organinių medžiagų tirpalai. Sijotų vamzdelių gyvybinę veiklą užtikrina palydovinės ląstelės.
Šermukšnio pluoštai - pailgos ląstelės su sunaikintu turiniu ir sudegintos sienelės - yra mechaninis stiebo audinys. Linų, liepų ir kai kurių kitų augalų stiebuose karnienos pluoštas yra ypač gerai išsivystęs ir labai stiprus.
Indai yra būdingi laidus gaubtasėklių medienos elementai. Tai labai ilgi vamzdeliai, susidarę suliejus daugybę ląstelių, sujungtų galais.
3. Kas yra šaknų slėgis?
Šaknų slėgis – tai slėgis laidžiuosiuose šaknų induose, užtikrinantis vandens ir jame ištirpusių mineralų judėjimą į antžeminius augalo organus.
Laboratoriniai darbai
Vandens ir mineralų judėjimas išilgai stiebo
1. Apsvarstykite skerspjūvis liepų ar bet kurio kito sumedėjusio augalo ūgliai, išstovėję 2-4 paras tamsintame vandenyje. Nustatykite, kuris stiebo sluoksnis yra spalvotas.
Mediena buvo nudažyta.
2. Apsvarstykite išilginį šio ūglio pjūvį. Nurodykite, kuris stiebo sluoksnis yra spalvotas. Remdamiesi savo pastebėjimais, padarykite išvadą.
Mediena buvo nudažyta. Šiame eksperimente rašalas pakeitė vandenyje ištirpusius mineralus. Šių medžiagų tirpalai, kaip spalvotas vanduo, per medienos indus kyla iš šaknų į viršų stiebo viduje.
3. Perskaitykite vadovėlyje, kokiais ypatumais pasižymi ląstelės, kuriomis juda vanduo ir mineralinės druskos.
Indai – tipiški vandeniui laidūs tik kietmedžio elementai – tai ilgi plonasieniai vamzdeliai, suformuoti iš ilgos vertikalios trumpų ląstelių eilės, vadinamų kraujagyslių segmentais, ištirpinant tarp jų esančias pertvaras.
5. Padarykite išvadas apie vandens ir mineralų judėjimo išilgai stiebo ypatybes.
Mineralinių medžiagų tirpalai kyla iš šaknų į viršų stiebo viduje per medienos indus.
Klausimai
1. Kas yra kraujagyslių ryšuliai? Kokią funkciją jie atlieka?
Laidieji audiniai sujungiami į kraujagyslinius ryšulius, dažnai juos supa stiprios mechaninio audinio skaidulos. Todėl tokie ryšuliai vadinami kraujagysliniais-pluoštiniais. Jie eina išilgai viso stiebo, jungiasi šaknų sistema su lapais.
2. Kokia patirtis rodo, kad vanduo su mineralais juda per medienos indus?
Įdėjus ūglį į vandenį su rašalu, dėmėta tik mediena.
3. Kodėl vanduo nuolat kyla aukštyn per stiebo indus?
Garavimas skatina vandens judėjimą augale. Garavimo dėka vanduo teka per šaknis išilgai stiebo ir į lapus. Vanduo pakyla į lapus ir veikiamas šaknų slėgio.
4. Kokia patirtimi galite tuo įsitikinti organinės medžiagos juda išilgai karnizo sieto vamzdelių?
Atsargiai padarykite apskritą pjūvį ant kambarinio augalo (pavyzdžiui, dracenos ar fikuso) stiebo. Nuimkite žievės žiedą nuo stiebo paviršiaus ir atidenkite medieną. Prie koto pritvirtiname stiklinį cilindrą su vandeniu. Prisimenate, kad medžio ar krūmo stiebas susideda iš odos, kamštienos, pirminės žievės, floemo, kambio, medienos ir šerdies. Floemoje yra sietų vamzdeliai, kuriais organinės medžiagos juda iš lapų į kitus augalo organus. Žieduodami šaką, nupjauname šiuos vamzdelius, todėl iš lapų tekančios organinės medžiagos pasieks žiedinį pjūvį ir ten kaupsis.
Ant šviežio pjūvio paviršiaus visada susidaro žaizdos kamštis. Ląstelės po žaizdos kamščiu aktyviai dalijasi. Jie naudoja maistines organines medžiagas, kurios kaupiasi priešais žiedinį pjūvį. Netrukus atsiranda žiedo formos antplūdis, gydantis žaizdą. Iš antplūdžio išsivysto atsitiktinės šaknys.
Taigi, organinės medžiagos juda per šerdį. Be to, jie gali judėti aukštyn ir žemyn.
5. Kur skirtinguose augaluose laikomos organinės medžiagos?
Kai kurios medžiagos nusėda rezervuose vienmečių augalų vaisių ir sėklų ląstelėse, dvimečiuose ir daugiamečiuose augaluose, be to, šaknų, stiebų ir jų pakitimų ląstelėse.
Morkų, burokėlių, ropių ir kai kurių kitų augalų šakniavaisiai yra unikalūs maistinių medžiagų sandėliai. Kolrabi kopūstai išaugina storą, rutulišką stiebą, panašų į ropę. Tokiame stiebe augalas kaupia maistines medžiagas.
Medžiuose ir krūmuose pagrindinės organinių medžiagų atsargos nusėda šerdyje ir medienoje.
Pagalvok
Ar žinios apie maistinių medžiagų judėjimą augaluose gali padėti kontroliuoti jų vystymąsi? Jei taip, pateikite pavyzdžių.
Žinodami, kaip maistinės medžiagos juda augale, galite kontroliuoti jų judėjimą. Pavyzdžiui, jei pjaunate šoniniai ūgliai pomidoruose ir vynuogėse galima nukreipti į vaisius tas organines medžiagas, kurios būtų naudojamos tolimiems ūgliams vystytis. Tai pagreitins vaisių nokimą ir padidins derlių.
Užduotys
Norėdami pasiruošti sėklų daigumo tyrimui, paimkite keturias stiklines arba mažas stikliniai indeliai ir į juos įberkite tiek pat agurkų, pupelių, avižų ar kviečių sėklų. Pirmoje stiklinėje palikite sėklas išdžiūti. Antruoju atveju į dugną įpilkite šiek tiek vandens ir įdėkite šilta vieta. Trečią stiklinę iki kraštų užpilkite virintu vandeniu ir uždenkite stikline. Į ketvirtą stiklinę (kaip ir antroje) įpilkite šiek tiek vandens, bet padėkite į šaltą vietą, pavyzdžiui, į šaldytuvą, arba užkaskite sniege. Stebėkite, kas atsitinka su sėklomis kiekvienoje stiklinėje. Ar visose stiklinėse išdygo visos sėklos? Padarykite išvadą, kokios sąlygos būtinos sėkloms sudygti. Užsirašykite savo pastebėjimus ir išvadas.
Sėklos išdygo tik antroje stiklinėje. Kitais atvejais nebuvo įvykdyta viena iš sėklų daigumo sąlygų – vandens, oro ir šilumos buvimas.
Pirmuoju atveju reikia vandens, nes embrionas maistines medžiagas gali vartoti tik tirpalo pavidalu. Todėl sėklos liko neaktyvios.
Trečioje stiklinėje nebuvo ištirpusio deguonies, sėklos embrionui nebuvo kuo kvėpuoti, o po jo mirties sėkla tiesiog supuvo vandenyje.
Ketvirtoje stiklinėje sėklos nesudygo dėl šilumos trūkumo (dygti gali tik kviečiai, nes atsparūs šalčiui).
Užduotys smalsiems
Stebėkite ūglių ir atsitiktinių šaknų susidarymą ant sumedėjusių ūglių kambariniai augalai, kartojant eksperimentą, pavaizduotą 83 pav. Pasodinę ūglį su šaknimis į dirvą, stebėkite augalo vystymąsi nuo įsišaknijusio ūglio.
Atsižvelgiant į proceso organizavimo lygį, išskiriami trys medžiagų transportavimo augale tipai: tarpląstelinis, trumpojo nuotolio (organo viduje) ir tolimojo (tarp organų).
Intraląstelinis transportas. Medžiagų judėjimas vienoje ląstelėje atsiranda dėl bendro ciklozės (citoplazmos žiedinio judėjimo) ir difuzijos, nukreiptos per šį judėjimą, o tai gali pasiekti beveik visišką medžiagų susimaišymą hialoplazmoje. U aukštesni augalai Citoplazmos judėjimas vyksta dalyvaujant aktomiozino tipo susitraukiantiems baltymams. Citoplazmos judėjimo greitis yra 0,2-0,6 mm/min. Endoplazminio tinklo kanalai ir Golgi pūslelės taip pat dalyvauja medžiagų pernešime ląstelėje.
Šalia transportas. Tai jonų, metabolitų ir vandens judėjimas tarp ląstelių ir audinių organe. Trumpojo nuotolio pernešimas apima radialinį medžiagų pernešimą šaknyse ir stiebuose, medžiagų judėjimą lapų mezofile nedideliais atstumais, matuojant milimetrais. Jis atliekamas per audinių ląsteles, nespecializuotas medžiagoms pernešti per apoplastą - tarpląstelinių erdvių ir ląstelių sienelių tarpfibrilinių ertmių rinkinį, simpplastą - ląstelių protoplastų rinkinį, sujungtą plazmodesmata ir vakuumu - atskirą ląstelių vakuolių sistemą. .
Tolimųjų reisų transportas. Tai medžiagų judėjimas tarp augalų organų. Tai atliekama naudojant specializuotą laidžiąją sistemą, įskaitant ksilemo indus ir tracheidus (didėjanti srovė) ir floemo sieto vamzdelius (mažėjančia srovė).
22. Dirva kaip maistinių medžiagų šaltinis.
Dirvožemyje yra daugybė įvairių elementų junginių, kurie sąveikauja tarpusavyje. Daug maistinių medžiagų yra dirvožemyje mineralų arba vandenyje ištirpusių organinių medžiagų pavidalu. Didžioji dalis maistinių medžiagų dirvožemyje randama surištoje būsenoje su organinėmis medžiagomis ir aliumosilikatų kompleksais, sąlytyje su dirvožemiu augalų šaknys gali ištirpinti beveik netirpias mineralines medžiagas. Humuso elementai dirvožemyje yra daug kartų > mikroelementai (Cu, Zn, St, Se, Mn, Ni, Co) šie į augalą patekę elementai padidina fermentų aktyvumą, katalizuoja biocheminius procesus, dalyvauja fotosintezėje, cikloparafinai ir nafteniniai junginiai skatina augalų augimas ir vystymasis. Dirvožemyje yra vitaminų: B 6 ir B 12, tiamino, riboflavino; fermentai Augalams skirtos maistinės medžiagos dirvožemyje yra 4 formomis: tirpalai vandenyje (dirvos tirpalas); adsorbuotas ant koloidų paviršiaus, nenuplautas, bet augalams prieinamas jonų mainų būdu; augalų išskiriami jonai (H +); augalams sunkiai prieinamos neorganinės druskos (sulfatai, fosfatai, karbonatai).
Humusas vaidina svarbų vaidmenį maistinių medžiagų cikle dirvožemyje. Kuo didesnės humuso atsargos dirvoje, tuo jis turtingesnis azoto, fosforo, sieros, kalio, kalcio ir mikroelementų. Dirvožemio koloidų adsorbuotų medžiagų prieinamumas augalui priklauso nuo įvairių sąlygų. Kartu su dirvožemio prisotinimu šiuo elementu ir jo ryšio stiprumu, augalų aprūpinimas vandeniu yra labai svarbus. Net ir trumpalaikis vytimas smarkiai sumažina šaknų audinių adsorbcijos gebėjimus ir lemia absorbcijos aktyvumo susilpnėjimą.Svarbus veiksnys, lemiantis dirvožemio mitybos režimą, yra vandenilio jonų koncentracija dirvos tirpale. Didelė vandenilio jonų koncentracija, o velėniniuose-podzoliniuose dirvožemiuose ir aliumyje turi tiek tiesioginį, tiek netiesioginį žalingą poveikį augalų mitybai.Tiesioginis poveikis yra augalų ląstelių protoplazmos koloidinių-cheminių savybių pažeidimas, nepalankus pokytis organinių rūgščių koncentracija ląstelių sultyse, baltymų mainų pažeidimas ir baltymų sintezės slopinimas, augalų adsorbcijos ir jonų įsisavinimo pokyčiai Padidėjęs rūgštingumas ypač stipriai veikia velėninių-podzolinių dirvožemių fosfatų režimą – fosforo judrumą ir virškinamumą mažėja. Pastebimas tiesioginis neigiamas aliuminio poveikis: aliuminio fosfato patekimas į augalų šaknų sistemą slopina pastarųjų gebėjimą aprūpinti fosforu antžeminius organus. Dėl to pastebimas specifinis augalų fosfatų badas.
