Výživa rostlin

Výživu a růst rostlin zajišťují vegetativní orgány (kořen, stonek, list). Tyto orgány se dají ve většině případů rozlišit již na zárodcích v semenech. Některé z těchto vegetativních orgánů umožňují i vegetativní rozmnožování. Základní výživnou látkou rostlin je voda, dále je nezbytný vzdušný kyslík a oxid uhličitý. Energetickým dodatkem k procesu tvorby organické hmoty je sluneční světlo, jehož částice – fotony jsou zachycovány molekulami rostlinných barviv: chlorofyl, karoten, xantofyl, flavon.

1. Autotrofie a heterotrofie
   • Uhlík je prvek obsažený ve všech organických látkách. Podle toho, z jakých látek ve svém okolí organismus uhlík získává, dělíme organismy na autotrofní a heterotrofní, které jsou svou existencí přímo či nepřímo závislé na organ. produktech jiných organismů.

• Autotrofie
  • spočívá ve schopnosti vytvářet organické látky z atmosferického CO2
  • fotoautotrofie a chemoautotrofie – liší se podle zdroje energie, potřebného k vazbě CO2
    • fotoautotrofie
      • využívání světelné energie k fotosyntetické asimilaci CO2, tj. tvorbu organických látek v procesu fotosyntézy
    • chemoautotrofie
      • analogický proces, známý jen u bakterií
      • využívají k vazbě CO2 do organ. l. energii redoxních reakcí (např. uvolňovaná při oxidaci Fe, S, NH2)
    • Heterotrofie
      • způsob získávání uhlíku z různých organ. l. → současně zdroj energie
      • využívání chemické formy energie, vázané v organických látkách
        • fotoheterotrofní – zdrojem slunce
      • houby, nezelené rostliny (např. kokotice), buňky, pletiva, orgány zelených rostlin, které nemají chlorofyl
      • podle toho odkud čerpají heterotrofní organismy organ. l. → saprofyti; paraziti
        • SAPROFYTI
          • živí se z odumřelých organismů, rozkladem těl přispívají k půdnímu humusu a mineralizaci (většina půdních hub)
          • patří sem i některé semenné rostl., které nemají chlorofyl (např. hnilák smrkový, hlístník hnízdák) → spolupracují s houbami
        • PARAZITI
          • odnímají organické látky živým organismům, žijí na jejich povrchu a uvolňují do jejich těl toxické zplodiny svého metabolismu
          • typické pro houby; mezi vyššími rostl.: úplní paraziti (holoparaziti) a poloparaziti (hemiparaziti, semiparaziti)
            • Holoparaziti
              • hostitel jediným zdrojem veškerých živin
              • nemají chlorofyl, žijí na povrchu těla host.→vysílají do jeho cévních svazků přeměněné kořeny (haustoria) jimiž čerpají vodu i asimiláty
              • Podbílek šupinatý, Záraza, Kokotice
            • Hemiparaziti
              • zelené rostliny se zachovanou schopností fotosyntézy
              • pomocí haustoria odebírají buď H2O a jiné anorgan. l. z dřevní části (jmelí, ochmet) nebo organ. l. z lýkové části (Černýš, Světlík)
            • Fakultativní (příležitostní)
              • Kontrihel
            • Mixotrofie
              • hraniční, smíšený typ výživy ( u hetero. i autotrof.)
              • např. masožravé rostliny → autotrofní výživa doplňována heterotrof. příjmem dusíkatých. l. ve formě živočišných bílkovin (bublinatky, rosnatky, láčkovky)

1. MINERÁLNÍ VÝŽIVA
   • vysušením čerstvých rostlin při teplotě 105°C do konstantní hmotnosti * sušina
   • spálením sušiny shoří látky organické a zůstává nespalitelný zbytek, popel

• Biogenní prvky
  • chemické prvky bez kterých se život neobejde (makrobiogenní a mikrobiogenní)
    • Makrobiogenní prvky
      • ve všech rostlinách ve velkém množství, značné nároky na jejich příjem
      • fce stavební: C, O, H, A, P, S, K, Mg, Ca
      • C, O, H, N → podílejí se největší měrou na stavbě organ. sloučenin = organogenní
    • Mikrobiogenní prvky (stopové)
      • v sušině v množství menší než 0,001%, hlavně katalytická fce: Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl a další
    • fce sledujeme ve vodních kulturách, tj. v živných rostocích
    • příjem minerálních l. je spojen s příjmem a pohybem vody v rostlině → zajišťováno kořenovou soustavou
    • většina prvků přijímána v iontové formě

• VODNÍ REŽIM ROSTLINY
  • příjem, výdej a transport H2O rostlinou
  • prům. obsah vody v nedřevnatých rostl. 60 – 90% hmotnosti
  • jen malá část vody je využita v metabol. reakcích. část → součást vnitřního prostředí a jako voda zásobní. 95% vody → transportní fce.
  • transpirace (vypařování) – uvolňování vody do vnějšího prostředí ve formě plynné
  • gutace (vytlačování) – ve formě kapalné
  • fce termoregulační: vodou se odvádí z těla přebytek tepla
  • Stav vody vyjadřuje chemický potenciál Ψ, který je charakterizován aktivitou molekul vody
    • potenciál chemicky čisté vody = nulový (Ψ = 0 Pa)
    • vodní potenciál buňky = vyjádření stavu vody v buňce (Ψw)
      • kolik je aktivita vody v buňce nižší než aktivita čisté vody
    • osmotický potenciál Ψs = záporná hodnota osmotického tlaku
      • čím více aktivních částic v buňečné šťávě, tím silnější je osmotický tlak a tím nižší hodnotu má osmotický potenciál
    • turgorový (tlakový) potenciál Ψp = tlak buněčné stěny zvnějšku na protoplast, který vodní potenc. zvyšuje
    • Ψw =          Ψs        +          Ψp
  • příjem vody prakticky celým povrchem těla, většinou však kořenovou soustavou
  • vedení vody: bobtnání, difuze, osmóza, koheze, adheze, kapilarita, transpirační sání a kořenový vztlak = podílejí se na příjmu vody a jejím pohybu rostlinou
    • Vedení vody na krátké vzdálenosti (od buňky k buče)
      • bobtnání, difuze a osmóza
      • u rostlin bez speciálních vodivých pletiv, u vyšších rost. při příčném vedení vody
        • Bobtnání (hydratace)
          • proces vázání vody na koloidy
        • Difuze
          • částice všech látek v roztocích se samovolně mísí; pronikají z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší konc. (podle konc. spádu) dokud se koncentrace nevyrovnají
          • probíhá i skrz propustnou membránu
        • Osmóza
          • příklad difuze
          • jsou-li 2 roztoky rozdílné konc. odděleny poloprop. membr. (v buňce např. cytoplazmat. membr.)
          • propouští podle konc. spádu jen velmi malé molekuly rozpouštědla (H2O)
          • izotonické prostř.: má stejnou osmot. hodnotu jako buňka
          • hypertonické: vyšší konc. osmot. aktivních částic
            • plazmolýza (odvodňování buňky) – prostř. buňce osmoticky odnímá vodu
          • hypotonické: nižší konc. osmot. aktivních částic
            • plazmoptýza (osmotické nasávání vody do buňky)
          • Dálkový transport vody
            • probíhá systémem trubic
            • adheze = přilnavost vody ke stěnám cév
            • koheze = soudržnost polárních molekul vody pomocí vodíkových můstků
            • hlavní síly vedení vody vzhůru jsou transpirační sání a kořenový vztlak
              • Transpirační sání
                • vzestupný transpirační proud; pasivní děj, nevyžaduje přísun energie
                • do chodu ho uvádí transpirace (odpařování vody z povrchu rost. do okolní atmosféry vlivem zářivé energie slunce a proudění vzduchu)
              • Kořenový vztlak
                • aktivní mechanismus, uskutečňují kořenové buňky, za spotřeby energie vytlačují bobtnáním a osmotickými silami nasátou vodu vzhůru xylémem do nadzemních částí rostliny
                • gutace: vytlačování kapiček vody trvale otevřenými vodními skulinami v pokožce – hydatodami
              • Vodní bilance rostlin
                • vztah mezi příjmem a výdejem vody rostlinou
                • jsou-li obě složky v rovnováze = rostl. plně nasycena vodou
                • nadměrný výpar vede k vodnímu deficitu → pokles turgoru → rostlina vadne
                  • poikilohydrické rostliny
                    • přizpůsobí svůj obsah vody vlhkosti okolí, nemají centrální vakuolu → pouze malé buňky = stejnoměrné sesychání bez narušení protoplazmy
                    • např. řasy, Slzník Routička (kapradina)
                  • homoiohydrické rostliny
                    • akceptují určitou míru vodního deficitu, překročí-li nějakou hranici → rostlina odumírá