Výživa a funkce rostlin
Výživa rostlin
- A) autotrofie
– uhlík je čerpán z molekul CO2 (A => O)
- B) hetetrofie
– uhlík je čerpán z organických látek v okolí (O => O)
– organismy rozdělujeme podle zdroje org. látek :
- a) saprofyté – využívají odumřelých rostlin. a živočiš. těl
– většinou bakterie a houby – koprofilní houby – na exkrementech (hnilák smrkový))
- b) parazité – cizopasné rostliny čerpající org. látky ze živých organismů
– žijí uvnitř nebo i vně hostitelů
– bakterie, houby i krytosemenné rostliny
– podle míry parazitismu :
– hemiparazité – zelené rostliny schopné fotosyntézy
– čerpají vodu a minerální látky pomocí haustorií (jsou zapuštěny do xylému)
– jmelí
– holoparazité – nezelené rostliny
– odebírají vodu, min. látky i asimiláty
– podbílek šupinatý, kokotice
– mixotrofie – organismy se vyživují autotrofně i heterotrofně
– např. masožravé rostliny – lapací zařízení; žijí na chudých půdách, z obětí berou chybějící látky
– rosnatka okrouhlolistá, láčkovka
– simbióza – soužití dvou různých organismů
– lišejníky : houba dodáví min. l. a vodu, řasa nebo sinice asimiláty – simbióza hlízkových bakterií s bobovitými rostlinami (bakterie váží pro rostlinu
vzdušný N2 , rostlina jim dává asimiláty)
– mykorhiza = soužití houbových vláken s kořínky rostlin
— ektomykorhiza – vlákna houby obalují povrch kořínků
endomykorhiza – houba žije uvnitř kořenových buněk (orchideje )
Minerální výživa
– každá rostlina minerální látky získává, využívá, případně vydává
– rostl. tělo => vysušení — voda – 70-80 %
sušina => spálení — popel = anorg. látky – 5% ( minerály )
org. látky – 95% ( C, O, H, N )
– nebiogenní prvky = ultramikroelementy – nejsou nezbytné ( Ag, Au, Cd, Ni )
– biogenní prvky – jsou pro rostlinu nezbytné, nenahraditelné
— makrobiogenní – plní převážně stavební funkci
– C, O, H, N, S, K, P, Mg, Ca, Fe ( COHN SKoPl Magorovi CaFe )
mikrobiogenní – katalytická funkce
– B, Mn, Cu, Cl , Zn, Mo ( BarMan CuCl ZnáMou )
C – hlavně z CO2, základní stavební prvek všech živých organismů
O – v podobě O2 a H2O, má význam v dýchacím procesu
H – v podobě H2O, stavební prvek, význam v energetickém metabolismu rostliny
N – v podobě iontů NO3–, NH4+ nebo N2 pomocí bakterií
– důležitý pro růst listů, pro bílkoviny, nukleové kyseliny a ATP
S – ionty SO42- – součást aminokyselin, bílkovin a silic
K – ionty K+ ( roztoky drasel. solí ) – důležité pro hydrofilnost cytoplazmy a otvírání průduchů
P – ionty H2PO4–, HPO42-, součást nukl. kyselin, ATP, vitamínů, důležité pro vývin květu, listu
Mg – ionty Mg2+, součást chlorofylu ( X panašované listy ), tvorba enzymů
Ca – ionty Ca2+, důležitý při neutralizaci kyselých šťáv, při stavbě buň. stěny, vývinu kořene
Fe – ionty Fe2+, Fe3+, obsaženo v chloroplastech
– hnojiva – musí být rozpuštěna
— statková – hnůj, močůvka, kompost, kejda
zelená – zaorání zbytků po sklizni
průmyslová — jednosložková – dusíkatá ( ledek ), draselná, vápenatá
dvousložková – NPK, celerit
Význam vody
– voda
– je nenahraditelnou a stálou složkou rostlinného těla
– v rostlině průměrně – 70-80%
– u vodních rostlin a dužnatých plodů – až 95%
– zralá semena 5-15%
– funkce – rozpouštědlo
– napomáhá transportu látek
– účastní se mnoha metabolických reakcí ( fotosyntéza, dýchání )
– termoregulační funkce
– uplatňuje se v procesu oplození ( výtrusné rostl. ) a šíření plodů
Vodní režim
– zahrnuje procesy příjmu, vedení a výdeje vody
– mezi příjmem a výdejem by měla být rovnováha ( z přijmuté vody zase 95% vydá )
Příjem a vedení vody
– příjem – nižší a ponořené rostliny – celým povrchem
– vyšší zakořeněné – kořenovým systémem ( hlavně absorbční zónou )
– ovlivňován teplotou a vlhkostí půdy, obsahem O2 v půdě, velikostí půdních částic a
– koncetrací živin v půdě
– na příjmu a vedení se nejvíce podílí difuze a osmóza
– difuze = fyzikální proces, při němž probíhá transport částic z míst vyšší koncentrace do míst o nižší koncentraci rozpuštěné látky – současně proniká voda v opač. směru =>
dojde k vyrovnání rozdílu koncentrací
– osmóza = zvláštní případ difuze, kdy dochází k pronikání molekul vody do roztoku odděleného polopropustnou (= semipermeabilní) membránou (je propustná pro vodu,
ale nepropustná pro rozpuštěnou látku )
– v důsledku pronikání vody se roztok zřeďuje a nabývá na objemu
– hydrostatický tlak působící v opačném směru se nazývá osmotický tlak
– stálý tlak = turgor – v důsledku přibývání vody tlačí vakuoly na buň. stěnu
– proti němu působí tlak buněčné stěny
– při jeho poklesu ztrácí rostlina pevnost a vadne (stejně působí vys. teploty) => vytváření vodního deficitu
– pohyb osmoticky aktivních látek :
hypotonické prostředí
= prostředí o nižší koncentraci osmoticky aktivních látek než má stěna vakuoly
– v silně zředěném prostředí dochází k rychlému nasávání vody => buň. stěna praskne ( např. pylová zrna na vodě, třešně za deště )
hypertonické prostředí
= prostředí o vyšší koncentraci osmoticky aktivních látek
– voda uniká z buňky => protoplast se smršťuje a odděluje se od buň. stěny => => plazmolýza
– vedení na větší vzdálenosti
– pouze u suchozemských rostlin
– pomocí cév a cévic
– transpirační proud
– vede vodu od kořene k listům dřevní částí CS
– rychlost 1-50 m/h ( nejvyšší u lián – 150 m/h )
– zajišťuje termoregulaci, přísun CO2 pro fotosyntézu, rozvod minerálních živin a udržování turgoru
– činitelé ovlivňující vedení vody rostlinou ( proti gravitaci )
- a) biologické faktory
1) transpirace = fyziologický proces související s dýchání
– dochází při ní k vypařování vody z nadzemních částí, hlavně z listů
– má význam pro vedení vodního sloupce až do vrcholu rostliny
– pasivní děj – rostlina nevydává energii ( ta je čerpána ze slun. záření )
2) kořenový vztlak = vytlačování vody z kořenového systému do nadzemních částí
– projevuje se i jako vytékání mízy nebo gutací
- b) fyzikální faktory
1) kapilarita = vzlínavost, v úzkých cévách a cévicích
2) koheze = soudržnost molekul vody, brání v přerušení vodního sloupce
3) adheze = přilnavost ke stěnám
Výdej vody
1) transpirace – vylučování v plynném skupenství
— průduchová – na principu roztažení a stáhnutí průduchu
kutikulární – celým povrchem listu přes kutikulu
2) gutace = výdej v kapalném skupenství ( gutta = kapka )
– zejména v tropech, u nás zrána ( atmosféra přesycena vodními parami )
Růst rostlin
– charakterizován nevratným zvětšováním rozměrů i hmotnosti rostliny
– způsobem — buněčným dělením
růstem buněk
– rozlišujeme 3 růstové fáze :
1) zárodečná = embryonální
– zmnožení počtu buněk, nárůst buň. stěny
2) elongační = prodlužovací
– zvětšování objemu buněk, vznik centrálních vakuol, nárůst buň, stěny
– obsah hmoty cytoplazmy se nemění
3) rozlišovací = diferenciační
– buňky se stavebně i funkčně specializují, zvětšuje se jejich objem
– kvalitativní změny v této fázi jsou typickým projevem vývoje rostlin
– dochází k diferenční genové aktivitě jádra
Faktory růstu
- a) vnější – světlo – důležité pro fotosyntézu
– mohou růst i ve tmě, ale po čase získají světle žlutou barvu, jsou málo vyvinuté, lodyžní články jsou prodlouženy = etiolované rostliny
– teplota – teplotní body : minimum, optimum, maximum
– voda – nezbytná v zárodečné a prodlužovací fázi
– minerální látky
– znečištění vody, vzduchu, …
- b) vnitřní – rostl. hormony ( = fytohormony )
– působí účinně v malých koncentracích
– ovlivňují procesy růstu a vývoje
– jsou syntetizovány v mladých listech a ve vzrostných vrcholcích stonků a poté rozváděny do celého těla
— stimulátory – povzbuzují růst
– auxiny, gibereliny, cytokininy
inhibitory – brzdí růst
– kyselina abscisová ( urychluje opadávání listů a plodů ), ethylen
Periodicita růstu
– růst kolísá na základě různých podmínek
– denní periodicita růstu – v noci rostou rychleji
– rozhodující změny teploty, vlhkosti a přísunu min. živin
– roční periodicita růstu – střídá se vegetační období s obdobím veget. klidu
– způsobena změnami podmínek v ročních obdobích
Celistvost rostlin
– projevy celistvosti :
- a) růstové korelace = vzájemná závislost růstu a vývoje části rostliny vůči celku
- b) schopnost regenerace = nahrazení opotřebovaných, poškozených či ztracených částí těla
– je to ochrana rostliny i důl. vlastnost při veget. rozmn. (řízky)
Vývoj rostlin
= individuální vývoj jedince od zygoty po smrt
– 2 vlivy — genetický
vliv vnějšího prostředí ( světlo, teplo )
– 4 období vývoje :
– embryonální – od vzniku zygoty do dozrání semene
– vegetativní – od bobtnání semene po pohl. dospělost, možnost pouze veget. rozmn.
– dospělostní – schopnost tvořit gamety nebo výtrusy, pohl. rozmnožování
– stárnutí – převládají katabolické děje, jedinec chřadne, ukončeno smrtí
Životní cyklus
– trvá různě dlouho ( týdny až tisíce let )
– rozdělení podle délky a povahy živ. cyklu :
– efeméry – žijí pár týdnů
– ozimy – žijí 1 zimu ( podzim – jaro )
– jednoleté – zhruba 1 rok
– dvouleté – 1. rok listy, 2. rok plody ( maliník )
– vytrvalé – žijí více veget. období, opakovaně plodí ( byliny, keře, polokeře, stromy )
– rozdělení podle nároků na světlo :
– krátkodenní – stačí jim k výkvětu krátká fotoperioda ( do 12 h / den ) – soja, rýže
– dlouhodenní – 14-16 h / den – řepa, pšenice
– neutrální – žijí za libovolné periody – sedmikráska
Pohyby rostlin
— pasivní – voda, vítr, živočichové
aktivní – fyzikální jevy, organismus sám
aktivní
— fyzikální – mohou je vykonávat živé i mrtvé rostliny, popř. jejich části
— hygroskopické
kohézní = mrštivé
vitální — taxe
tropismy
nastie
hygroskopické
– založeny na rozdílné schopnosti bobtnání buň. stěny, různých částí rostliny
– např. šišky jehličnanů ( za sucha se otvírají )
kohézní – založeny na kohezi mezi molekulami vody ( praskání výtrusnic kapraďorostů )
taxe – přemísťování celých rostlin v prostoru pomocí bičíků nebo brv
– u jednobuň. řas, gamet, rejdivých spor řas, u spermatozoidů výtrusných
– fototaxe ( = reakce na světlo ), chemotaxe ( reakce na teplo
tropismy – růstové pohyby vyvoláné jednostranným působením okolního prostředí
– rostliny reagují pozitivně ( pohyb ke zdroji ) nebo negativně
– geotropismy, fototropismy, hygrotropismy
nastie – pohyby nezávislé na směru působení podnětu
– mají i ochranou funkci ( zavírání květů )
— růstové – vznikají následkem rozdílné rychlosti růstu na obou stranách rostl. orgánu
– termonastie (vyvolané změnou teploty), fotonastie (změna intenzity záření)
turgorové – jejich základem je změna turgoru v některých buňkách
– např. spánkové pohyby – souvisí s denní periodicitou růstu