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.
- 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)
- Holoparaziti
- SAPROFYTI
- fotoautotrofie
- 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
- Makrobiogenní prvky
- chemické prvky bez kterých se život neobejde (makrobiogenní a mikrobiogenní)
Prvek | Forma příjmu | Funkce v rostlině | Příznaky nedostatku |
N | NO3 , NH4
(aminokyseliny) |
složka bílkovin a enzymů, součást chlorofylu a některých fytohormonů | zakrnělý vzrůst, převaha kořenové soustavy nad prýty, žloutnutí listů(hlavně starších) – chloróza |
P | HPO4
H2PO4 |
složka bílkovin, enzymů, nukl. kys., nukleotidů (ATP) a fosfolipidů | poruchy reprodukce, snížení tvorby květů, plodů |
S | SO4
SO2 |
složka bílkovin a enzymů (skupiny SH ) | chloróza (blednutí) mladých listů |
K | K | aktivace enzymů v metabolismu sacharidů, regulace svěracích buněk průduchů, podpora hydratace (vázání vody) | „spála“ – tmavnutí okrajů listů, zasychání vrcholků, zvlnění okrajů starších listů, předčasný odpad, kořenová hniloba |
Mg | Mg | aktivace enzymů energetického metabolismu, součást chlorofylu, podpora hydratace | chloróza (žloutnutí čepele starých listů mezi žilnatinou), zakrslý vzrůst |
Ca | Ca | regulace hydratace – antagonista K, Mg, dlouhoživého růstu a pH buněčné šťávy, aktivace enzymů, udržení normální struktury membrán | degenerace dělivých pletiv, zasychání vrcholků, deformace listů, zpomalený růst kořenů (vázne transport asimilátů), poruchy propustnosti membrán |
Fe | Fe (oxidace)
Fe cheláty (komplex) |
součást enzymů redox. reakcí (fotosyntéza, dýchání), syntéza chlorofylu | chloróza (listy bílé či žluté, se zelenými žilkami), potlačení tvorby vrcholových pupenů |
- 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
- poikilohydrické rostliny
- Transpirační sání
- Bobtnání (hydratace)
- Vedení vody na krátké vzdálenosti (od buňky k buče)