Mișcarea substanțelor minerale și organice în întreaga plantă este de mare importanță, deoarece acesta este procesul prin care se realizează interconectarea fiziologică a organelor individuale. Așa-numitele conexiuni donor-acceptor sunt create între organele care furnizează nutrienți și organele care le consumă. Rădăcina este donatoare de substanțe nutritive minerale, frunza este donatoare de substanțe organice. În acest sens, există doi curenți principali de nutrienți în plante - ascendent și descendent. Un rol important în studiul modalităților de mișcare a nutrienților individuali l-a jucat metoda inelării plantelor. Această tehnică constă în impunerea tăieturi inelare pe tulpina plantei; în timp ce scoarța (floemul) este îndepărtată, iar lemnul (xilemul) rămâne intact. Cu ajutorul acestei tehnici, la sfârșitul secolului al XVII-lea. Cercetătorul italian M. Malyshgi a arătat că fluxul ascendent al apei cu minerale trece prin xilem, fluxul descendent al substanțelor organice din frunze - prin elementele floemului. Această concluzie a fost făcută de M. Malyshga pe baza faptului că frunzele de deasupra crestăturii inelare au rămas turgente, în ciuda îndepărtarii scoarței, apa a continuat să curgă în ele. Fluxul de substanțe organice a fost suspendat, iar acest lucru a dus la formarea unei îngroșări (scăderi) deasupra crestăturii. O serie de perfecționări la întrebarea căilor și direcției de mișcare a substanțelor prin plantă au fost realizate prin studii folosind atomi etichetați. În prezent, oamenii de știință cred că sistemul de transport în plante include transport intracelular, pe distanță scurtă și pe distanță lungă. Transport în apropiere - mișcarea substanțelor între celulele dintr-un organ prin țesuturi nespecializate, de exemplu, de-a lungul apoplastului sau simplastului. Transportul pe distanțe lungi este mișcarea substanțelor între organe de-a lungul țesuturilor specializate - mănunchiuri conducătoare, adică de-a lungul xilemului și floemului. Împreună, xilemul și floemul formează un sistem conducător care pătrunde în toate organele plantei și asigură circulația continuă a apei și a substanțelor.
Plasmoliza și citoriza, rolul lor în viața celulei.
Plasmoliza este desprinderea protoplastei de peretele celular, care se observă atunci când o celulă vegetală este scufundată într-o soluție hipertonă a unei substanțe.
Dacă celula este în soluție hipertonică, a cărei concentrație este mai mare decât concentrația de seva celulară, atunci viteza de difuzie a apei din seva celulară va depăși rata de difuzie a apei în celulă din soluția înconjurătoare. Datorită eliberării apei din celulă, volumul sevei celulare scade, turgul scade.
O scădere a volumului vacuolei celulare este însoțită de plasmoliză. În timpul plasmolizei, forma protoplastei plasmolizate se modifică. Natura plasmolizei depinde de o serie de factori:
din vâscozitatea citoplasmei;
din diferența dintre presiunea osmotică a mediului intracelular și extern;
asupra compoziției chimice și toxicității soluției hipertonice externe;
asupra naturii și cantității plasmodesmatelor;
asupra mărimii, numărului și formei vacuolelor.
Inițial, protoplastul rămâne în urma peretelui celular doar în locuri separate, cel mai adesea în colțuri. Plasmoliza acestei forme se numește colţ.
Apoi, protoplastul continuă să rămână în spatele pereților celulari, menținând contactul cu aceștia în locuri separate; suprafața protoplastei dintre aceste puncte are o formă concavă. În această etapă se numește plasmoliza concav. Plasmoliza concavă este adesea reversibilă; într-o soluție hipotonă, celulele recăpătă apa pierdută și are loc deplasmoliza.
Treptat, protoplastul se desprinde de pereții celulari pe toată suprafața și capătă o formă rotunjită. Această plasmoliză se numește convex. Plasmoliza convexă este de obicei ireversibilă și duce la moartea celulelor.
Alocați de asemenea convulsiv plasmoliza, asemănătoare cu convexa, dar diferită de aceasta prin faptul că se păstrează filamentele citoplasmatice care leagă citoplasma comprimată de peretele celular și plafonat plasmoliza caracteristică celulelor alungite.
Citoriza este o stare a unei celule vegetale deshidratate, pe suprafața căreia se formează îndoituri ondulate.
Apare în celulele cu membrane elastice. Citorriza poate fi găsită în frunzele tinere de viță de vie sub stres hidric. Acest gen de fenomen se observă în celule, pierderea apei care a avut loc nu prin osmoză, ci datorită evaporării în aer. Când celula se ofilește, plasmoliza nu are loc în acest caz. Protoplasma unor astfel de celule, micșorându-se în volum, nu se separă de coajă, ci trage de-a lungul secțiunilor individuale ale acesteia din urmă.
Plastide: structură și funcții.
| Cloroplaste | Cromoplastele | Leucoplaste | ||
| Structura | Ele sunt formate din particule inițiale mici incolore - proplastide, care se găsesc în celulele meristematice. Au o membrană dublă. | |||
| - Forma ovala, verde; - Membrana interioara formeaza stroma - lamele si tilacoizi. Tilacoizii sunt adunați în ciorchini - grana; - Format în lume. | - Colorare galben, portocaliu sau roșu; - și-au format cloroplastele; - Carotenoizii nu sunt încorporați în membrană, ci sunt în matrice sub formă de picături, cristale. | - Formată din protoplastide în întuneric; - Incolor; - Membrana interioara subdezvoltata. | ||
| Funcții | 1. Utilizarea energiei luminoase si crearea de substante organice din cele anorganice (fotosinteza) 2. Avand propriul ADN, joaca un anumit rol in transmiterea trasaturilor ereditare. | colorarea fructelor | Acumularea amidonului sau a altor substanțe de depozitare | |
Ratele de transpirație
Transpirația este procesul fiziologic de evaporare a apei de către o plantă. Transpirația este necesară:
1. transpirația salvează planta de supraîncălzire, care o amenință în lumina directă a soarelui. Temperatura foii transpirante este cu 5-7 grade mai mica decat temperatura mediului ambiant;
2. la temperaturi ridicate, cloroplastele sunt distruse și procesul de fotosinteză este inhibat (temperatura optimă pentru fotosinteză este de 30-35ºС);
3. transpirația creează un flux continuu de apă de la sistemul radicular la frunze și leagă toate organele plantei într-un singur întreg;
4. nutrienții minerali solubili și parțial organici se mișcă odată cu curentul de transpirație, în timp ce cu cât transpirația este mai intensă, cu atât procesul este mai rapid.
Valoarea transpiratiei:
Este motorul de vârf al curentului de apă;
Mișcarea apei prin plantă;
Asociat cu aportul de CO 2 ;
Influenteaza metabolismul in planta;
Afectează temperatura plantei.
Rate de transpirație:
Intensitatea transpirației este o valoare care arată câte grame de apă s-au evaporat dintr-o unitate de suprafață pe unitatea de timp (variază de la 1 g la 250 g).
Efectul de transpirație - numărul de g de apă în formarea a 1 g de substanță uscată (de la 125 g la 1000 g).
Depinde de tipul de plante, stratificarea frunzelor, condițiile de mediu.
Productivitatea transpirației - arată câte g de substanță uscată se formează la un debit de 1 kg apă (de la 1 la 8 g).
Transpirația relativă - raportul dintre intensitatea transpirației și intensitatea evaporării de pe suprafața liberă (de la 0,1 g la 1 g).
Transpirația stomatică este reglată de deschiderea sau închiderea stomatelor. Mișcarea lor se datorează diverșilor factori. După cum am observat deja, principala mișcare de condiționare a stomatelor este conținutul de apă din celulele de gardă (modificarea turgenței). Distingeți deschiderea și închiderea hidropasivă și hidroactivă a stomatelor.
Reacția hidropasivă este închiderea fisurilor stomatice, cauzată de faptul că celulele parenchimatoase din jur, revărsate de apă, stoarce mecanic celulele de gardă. Ca urmare a compresiei, stomatele nu se pot deschide. Mișcarea hidropasivă este de obicei observată după irigații puternice și poate provoca inhibarea procesului de fotosinteză și poate afecta, de asemenea, acele procese care sunt asociate cu curgerea apei prin plantă. Răspunsul hidroactiv de deschidere și închidere este mișcarea celulelor de gardă cauzată de aplicarea conținutului de apă. Acest lucru se datorează unei modificări a concentrației de substanțe active osmotic în procesul de fotosinteză, în celulele de gardă.
Factori care afectează transpirația:
1. Odată cu creșterea temperaturii, transpirația crește.
2. La lumină, frunzele verzi absorb anumite părți ale spectrului, temperatura frunzelor crește și, în consecință, procesul de transpirație se intensifică. Efectul luminii asupra transpirației crește cu atât mai mult, cu atât conținutul de clorofilă este mai mare. La lumină, permeabilitatea citoplasmei crește.
3. Solul și planta formează un singur sistem de apă, prin urmare, o scădere a conținutului de apă din sol reduce conținutul de apă din plantă și, ca urmare, transpirația.
4. Intensitatea transpiratiei depinde si de o serie de factori interni, in primul rand de continutul de apa din frunze. Orice scădere a conținutului de apă al frunzelor reduce transpirația.
5. Transpirația depinde și de concentrația sevei celulare. Cu cât seva celulară este mai concentrată, cu atât transpirația este mai slabă. Intensitatea transpiratiei depinde de elasticitatea peretilor celulari.
6. Odată cu creșterea în vârstă a plantelor, intensitatea transpirației scade.
7. Procesul de transpirație este afectat de schimbarea zilei și a nopții. Noaptea, transpirația este redusă brusc din cauza scăderii temperaturii, a creșterii umidității aerului și a lipsei de lumină.
8. Maximul de transpirație se observă în mijlocul zilei.
9. Transpirația depinde de mărimea suprafeței frunzei, cu cât este mai mare (suprafața frunzei), cu atât procesul de transpirație este mai puternic.
1. Ce tipuri de țesuturi conductoare din tulpină cunoașteți?
Lemn, liban.
2. Care sunt caracteristicile structurale ale celulelor acestor țesuturi?
Stratul interior al scoarței se numește bast. Este alcătuit din tuburi de sită și celule satelit, fibre liberiene cu pereți groși, precum și grupuri de celule ale țesutului principal.
Tuburile de sită sunt un rând vertical de celule vii alungite, în care pereții transversali sunt perforați cu găuri (ca o sită), nucleii din aceste celule s-au prăbușit, iar citoplasma este adiacentă membranei. Acesta este un țesut conductor al libenului, de-a lungul căruia se deplasează soluțiile de substanțe organice. Tuburile de sită sunt menținute în viață de celulele însoțitoare.
Fibrele bast - celule alungite cu conținut distrus și pereți lignificati - reprezintă țesutul mecanic al tulpinii. În tulpinile de in, tei și unele alte plante, fibrele de liben sunt deosebit de bine dezvoltate și foarte puternice.
Vasele sunt elemente conductoare caracteristice ale lemnului de angiosperme. Sunt tuburi foarte lungi formate ca urmare a fuziunii unui număr de celule care s-au unit „cap la cap”.
3. Ce este presiunea rădăcinii?
Presiunea rădăcinii - presiunea în vasele conductoare ale rădăcinilor, care asigură deplasarea apei și a mineralelor dizolvate în ea către organele supraterane ale plantei.
Lucrări de laborator
Mișcarea apei și a mineralelor de-a lungul tulpinii
1. Luați în considerare o secțiune transversală a unui lăstar de tei sau a unei alte plante lemnoase care a stat 2-4 zile în apă colorată. Determinați ce strat al tulpinii este pătat.
Lemn vopsit.
2. Luați în considerare o secțiune longitudinală a acestui lăstar. Indicați ce strat al tulpinii este pătat. Trageți o concluzie pe baza observațiilor dvs.
Lemn vopsit. În acest experiment, cerneala a înlocuit mineralele dizolvate în apă. Soluțiile acestor substanțe, precum apa colorată, se ridică de la rădăcină în sus în interiorul tulpinii prin vasele lemnului.
3. Citiți în manual care sunt trăsăturile celulelor prin care se mișcă apa și sărurile minerale.
Vasele - elemente tipice purtătoare de apă numai din lemn de esență tare - sunt tuburi lungi cu pereți subțiri formate dintr-un șir vertical lung de celule scurte, numite segmente de vase, prin dizolvarea pereților despărțitori dintre ele.
5. Trageți concluzii despre caracteristicile mișcării apei și a mineralelor de-a lungul tulpinii.
Soluțiile de substanțe minerale se ridică de la rădăcină în sus în interiorul tulpinii prin vasele lemnului.
Întrebări
1. Ce sunt fasciculele vasculare? Ce functie indeplinesc?
Țesuturile conductoare sunt combinate în fascicule vasculare, adesea înconjurate de fibre puternice de țesut mecanic. Prin urmare, astfel de fascicule sunt numite vascular-fibroase. Ele trec de-a lungul întregii tulpini, conectând sistemul radicular cu frunzele.
2. Ce experiență demonstrează că apa cu minerale se mișcă prin vasele de lemn?
La lăstar, băgat în apă cu cerneală, doar lemnul s-a pătat.
3. De ce apa urcă continuu prin vasele tulpinii?
Evaporarea favorizează mișcarea apei în plantă. Prin evaporare, apa trece prin rădăcini de-a lungul tulpinii până la frunze. Apa se ridică în frunze și prin forța presiunii rădăcinilor.
4. Ce experiență poate fi folosită pentru a ne asigura că substanțele organice se deplasează prin tuburile de sită ale libenului?
Pe tulpina unei plante de apartament (de exemplu, dracaena sau ficus), facem cu grijă o incizie inelară. Scoateți inelul de scoarță de pe suprafața tulpinii și expuneți lemnul. Vom fixa un cilindru de sticla cu apa pe tija. Vă amintiți că tulpina unui copac sau arbust este alcătuită din piele, plută, scoarță primară, liben, cambium, lemn și măduvă. Tuburile de sită, prin care substanțele organice se deplasează de la frunze la alte organe ale plantei, sunt situate în bast. Prin inelarea ramurii, tăiem aceste tuburi, astfel încât materia organică care curge din frunze va ajunge în crestătura inelară și se va acumula acolo.
Un dop de rană se formează întotdeauna pe suprafața unei tăieturi proaspete într-o plantă. Celulele de sub dopul plăgii se împart viguros. Ei folosesc materia organică nutritivă acumulată înaintea inciziei inelare. Curând apare un aflux inelar care vindecă rana. Din aflux se dezvoltă rădăcini adventive.
Deci, substanțele organice se mișcă de-a lungul bastului. Și se pot mișca atât în sus, cât și în jos.
5. Unde sunt depozitate substanțele organice în diferite plante?
O parte din substanțe se depune în rezervă în celulele fructelor și semințelor la plantele anuale, iar la plantele bienale și perene, în plus, în celulele rădăcinilor, tulpinilor și modificărilor acestora.
Rădăcinile de morcovi, sfeclă, napi și alte plante sunt un fel de cămară de nutrienți. Varza de guli-rave formează o tulpină sferică groasă, asemănătoare unui nap. Într-o astfel de tulpină, planta stochează nutrienți.
În copaci și arbuști, principalele rezerve de materie organică se depun în duramen și lemn.
Gândi
Cunoștințele despre mișcarea nutrienților din plante pot ajuta la controlul dezvoltării acestora? Dacă da, vă rugăm să oferiți exemple.
Știind cum se mișcă nutrienții în plantă, puteți controla mișcarea acestora. De exemplu, dacă tăiați lăstarii laterali de roșii și struguri, puteți trimite fructelor acele substanțe organice care ar fi folosite în dezvoltarea lăstarilor la distanță. Acest lucru va accelera coacerea fructelor și va crește randamentul.
Sarcini
Pentru a vă pregăti pentru studiul germinării semințelor, luați patru pahare sau borcane mici de sticlă și puneți în ele același număr de semințe de castraveți, fasole, ovăz sau grâu. Lăsați semințele uscate în primul pahar. În al doilea, turnați puțină apă pe fund și puneți la loc cald. Umpleți al treilea pahar până la refuz cu apă fiartă și acoperiți-l cu sticlă. Turnați puțină apă în al patrulea pahar (ca în al doilea), dar puneți-l la rece, de exemplu în frigider, sau îngropați-l în zăpadă. Urmăriți ce se întâmplă cu semințele din fiecare pahar. Au germinat toate paharele și toate semințele? Aflați ce condiții sunt necesare pentru germinarea semințelor. Notează-ți observațiile și concluziile.
Semințele au încolțit doar în al doilea pahar. În alte cazuri, una dintre condițiile pentru germinarea semințelor nu a fost respectată - prezența apei, a aerului și a căldurii.
În primul caz, este nevoie de apă, pentru că. embrionul poate consuma nutrienţi numai sub formă de soluţie. Prin urmare, semințele au rămas latente.
Nu era oxigen dizolvat în al treilea pahar, nu era nimic de respirat pentru embrionul de sămânță, după moartea acestuia, sămânța pur și simplu a putrezit în apă.
În al patrulea pahar, semințele nu au germinat din cauza lipsei de căldură (doar grâul poate germina, deoarece este rezistent la frig).
Căutări pentru curioși
Observați formarea lăstarilor și rădăcinilor adventive pe lăstarii lignificati ai plantelor de apartament prin repetarea experimentului prezentat în Figura 83. După plantarea lăstarii cu rădăcini în sol, observați dezvoltarea plantei din lăstarul înrădăcinat.
În funcție de nivelul de organizare al procesului, se disting trei tipuri de transport de substanțe într-o plantă: intracelular, apropiat (în interiorul organului) și îndepărtat (între organe).
transport intracelular. Mișcarea substanțelor într-o singură celulă se realizează ca urmare a acțiunii combinate a ciclozei (mișcarea circulară a citoplasmei) și difuzarea direcționată peste această mișcare, care poate realiza amestecarea aproape completă a substanțelor în hialoplasmă. La plantele superioare, mișcarea citoplasmei are loc cu participarea proteinelor contractile de tip actomiozină. Viteza de mișcare a citoplasmei este de 0,2-0,6 mm/min. Canalele reticulului endoplasmatic și veziculele Golgi participă și ele la transportul intracelular al substanțelor.
Aproape de transport. Aceasta este mișcarea ionilor, metaboliților și apei între celule și țesuturi într-un organ. Transportul apropiat include transportul radial al substanțelor în rădăcini și tulpini, deplasarea substanțelor în mezofila frunzelor pe distanțe scurte, măsurate în milimetri. Se efectuează prin celulele țesuturilor nespecializate pentru transportul de substanțe de-a lungul apoplastului - un set de spații intercelulare și cavități interfibrilare ale pereților celulari, un simplast - un set de protoplaste celulare conectate prin plasmodesmate și un vid - un discret sistem de vacuole celulare.
Transport pe distanțe lungi. Aceasta este mișcarea substanțelor între organele plantei. Se realizează printr-un sistem conducător specializat, care include vase și traheide ale xilemului (curent ascendent) și tuburi sită ale floemului (curent descendent).
22. Solul ca sursă de nutrienți.
În sol există o mare varietate de compuși ai diferitelor elemente care interacționează între ele. O mulțime de nutrienți se găsesc în sol sub formă de minerale sau materie organică dizolvată în apă. Marea majoritate a nutrientilor se gasesc in sol in stare legata cu materia organica si complexe de aluminosilicat.La contactul cu solul, radacinile plantelor sunt capabile sa dizolve minerale aproape insolubile. Humusul din sol conține de multe ori > microelemente (Cu, Zn, St, Se, Mn, Ni, Co) aceste elemente care intră în plantă cresc activitatea enzimelor, catalizează procesele biochimice, participă la fotosinteză, cicloparafinele și acizii naftenici - stimulezi cresterea si dezvoltarea plantelor. Solul contine vitamine: B 6 si B 12, tiamina, riboflavina; enzime.Superimentele nutritive pentru plante se gasesc in sol sub 4 forme: dizolvate in apa (solutie de sol); adsorbit pe suprafața coloizilor, nu spălat, dar disponibil plantelor prin schimb de ioni; ioni eliberați de plante (H+); săruri anorganice (sulfați, fosfați, carbonați) greu accesibile pentru plante.
Humusul joacă un rol important în ciclul nutrienților din sol. Cu cât sunt mai multe rezerve de humus în sol, cu atât este mai bogat în azot, fosfor, sulf, potasiu, calciu și microelemente. Disponibilitatea substanțelor adsorbite de coloizii din sol la o plantă depinde de diferite condiții. Alături de saturația solului cu acest element și de puterea conexiunii acestuia, asigurarea plantelor cu apă este foarte importantă. Chiar și ofilirea pe termen scurt reduce brusc capacitatea de adsorbție a țesuturilor radiculare și duce la o slăbire a activității de absorbție.Un factor important care determină regimul nutritiv al solului este concentrația ionilor de hidrogen în soluția de sol. O concentrație mare de ioni de hidrogen, precum și pe solurile soddy-podzolice și aluminiu, are efecte nocive atât directe, cât și indirecte asupra nutriției plantelor.metabolismul și inhibarea sintezei proteinelor, modificări ale adsorbției și absorbției ionilor de către plante.Aciditatea crescută are un efect deosebit de puternic. efect asupra regimului fosfat al solurilor soddy-podzolice - scade mobilitatea și digestibilitatea fosforului. Se observă un efect negativ direct al aluminiului: intrarea fosfatului de aluminiu în sistemul radicular al plantelor suprimă capacitatea acestora din urmă de a furniza fosfor organelor supraterane. Ca urmare, se observă înfometarea specifică de fosfat a plantelor.
