16. ZDFINIOWAĆ

TRANSPIRACJE I OMÓWIĆ

ZNACZENIE TEGO PROCESU

DLA ROŚLIN

Transpiracja- jest to utrata wody

przez żywą roślinę w skutek

parowania wyróżniamy

transpirację:

a) komplementarną - odbywającą się z

powierzchni zewnętrznej liścia lub

innego organu transpirującego
b) szparkowa i przetchlinkowa
odbywająca się z powierzchni wewnętrznej.

Na transpirację wpływa: światło, temperatura, niedosyt wilgotności powietrza, dostępność wody glebowej, watr, stężenie CO2. Transpiracja na rośliny ma wpływ dodatni i ujemny.

Dodatni:

1. Jest konieczna do uruchomienia
głównego mechanizmu pobierana i
transportu wody w roślinie przy
braku tego procesu woda jest
dostarczana do wszystkich części
rośliny za pośrednictwem ciśnienia
korzeniowego do wszystkich części rośliny

2.Ułatwia pobieranie składników mineralnych z gleby. Wzrost
transpiracji powodujący
intensywniejsze pobieranie wody,
nie zwiększa znacznie pobierania
jonów.

3.Obniża temperaturę organów
transpirujących, w wyniku
zużywania energii cieplnej w formie
ciepła parowania co często chroni
roślinę przed przegrzaniem.
Obniżenie temp. Liścia w wyniku
transpiracji 1 - 4 °C.

4.Intensywna transpiracja
wywołująca okresowe wahania w
zawartości wody w roślinie, a tym
samym zmiany w turgorze komórek,
wpływa na wzrost liścia, pędów 1
owoców. Spadek turgoru komórek
ogranicza tempo wzrostu tych
organów co jest korzystne ze
względu na lepsze wykształcenie
tkanek wzmacniających,
mechanicznych, gruba kutikula
grube ściany komórek, odporność na
czynniki chorobowe.

Ujemny:

Zło konieczne powodujące więcej uszkodzeń i przypadków nieodwracalnego więdnięcia roślin niż jakikolwiek inny czynnik, niekorzystnie działający na rośliny.

17. WYJAŚNIĆ WZÓR S =P-T

(S- siła ssąca. P- potencjał osmotyczny, T - turgor)

Woda przemieszcza się z komórki do komórki dzięki różnicy a sile ssącej (S). Komórka o wyższej sile ssącej odciąga wodę z komórki o mniejszej sile ssącej. Może tez przemieszczać się z komórki o większym potencjale osmotycznym (P) do komórki o mniejszym wówczas gdy siła ssąca tej drugiej komórki jest większa. O wymianie wody pomiędzy komórkami decyduje wielkość siły ssącej komórki i otaczającego ją roztworu. Siła ssąca komórki jest modyfikowana przez ciśnienie turgorowe (cT). Powstaje ono w następstwie wnikania cząsteczek wody do wakuoli, która zwiększa swą objętość i poprzez protoplast wywiera nacisk na ścianę komórki. Ciśnienie turgorowe jest równe co do wielkości ciśnieniu wywieranemu przez wnętrze komórki na ścianę komórki. Siła z jaką komórka pobiera wodę z zewnątrz jest zależna od Po i cT komórki. Można to wyrazić wzorem: S = Po- cT (wartość w atmosferach) Si i cT komórki może ulec dużym zmianom w zależności od zawartości w niej wody oraz wielkości Po max. Wartości S_s oraz cT równa się Po. Odnośnie Ss ma to miejsce w komórkach roślin całkowicie zwiędniętych w których cT = 0. Jeśli zaś cT osiąga swą najwyższą wartość równe jest Po (cT = 0 ) przy maksymalnym uwodnieniu komórki i wówczas S_s = 0. Taki stan występuje u roślin wodnych. Potencjał osmotyczny to siła z jaką woda dąży do wyrównania swego potencjału chemicznego po obu stronach plazmolemmy lub jako potencjalne możliwości pobierania wody przez komórkę wynikającą ze stężenia substancji osmotyczne czynnych w protoplazmie.

18. OKREŚLIĆ TRANSPIRACJĘ KUTIKULARNA I SZPARKOWA.

omowic WPŁYW czynników

FIZYCZNYCH I BIOLOGICZNYCH NA TRANSPIRACJĘ

Transpiracja kutikularna- to parowanie wprost z zewnętrznej powierzchni liścia czyli ze skórki pokrytej kutikulą, która powieka liść. W skład kutikuli wchodzą trzy substancje: celuloza, wosk i kutyna, wykształcona w postaci płytek ułożonych obok siebie lub nad sobą. Warstwa kutikuli jest w zasadzie nieprzenikliwa dla gazów 1 wody, ale wykazuje zdolności pęcznienia, głównie ze względu na hydrofilowe właściwości celulozy. Napęczniała kutikula oddaje część wody do atmosfery w postaci pary wodnej i wysysa jednocześnie nowe ilości wody z komórek skórki. Natężenie transpiracji kutikularnej zależy przede wszystkim od grubości kutikuli. U roślin stanowisk wilgotnych mających cienką warstwę kutikuli, transpiracja kutikularna nie ustępuje szparkowej, czasem ją przewyższa. U sukulentów i innych roślin miejsc suchych transpiracja szparkowa praktycznie nie występuje. Młode liście mają stosunkowo wysoką transpirację kutikularną, która w miarę starzenia się liści ulega zmniejszeniu. Nawet u roślin jednego i tego samego gatunku poszczególne liście różnią się od siebie intensywnością transpiracji kutikularnej. Liście rosnące w pełnym świetle słonecznym mają grubą kutikulę Rośliny rosnące w cieniu po przeniesieniu na słońce, uszkadzają się z powodu nadmiernych strat wody. Zachodzi to gdy szparki są zamknięte. Transpiracja przez kutikulę ok. 5 -20% wody.

Transpiracja szparkowa- to proces złożony z dwóch ze sobą związanych etapów: a) parowania H₂O z powierzchni wewnętrznej, tzn. z komórek miękiszu gąbczastego i palisadowego.

b) dyfuzji powstałej pary wodnej na zewnątrz. Intensywność tej transpiracji oblicza się w pewnych przypadkach szybkości parowania ze swobodnej powierzchni wody, tej samej wielkości i kształtu co liść pomimo, że rozwarte aparaty szparkowe zajmują 1 - 5% całej powierzchni liścia. Jest tak z dwóch powodów:

• rzeczywista powierzchnia
  parowania - wilgotne i cienkie ściany komórkowe mezofilu jest
  wielokrotnie większa od
  powierzchni liścia przewyższa
  zewnętrzną 7 -30x

• dyfuzja intensywnie powstającej
  pary wodnej przez olbrzymią liczbę
  drobnych szparek przebiega
  szybciej. Nagromadzona w
  przestworach komórkowych para
  wodna dyfunduje przez szparki na
  zewnątrz, które się otwierały lub
  zamykają, hamując dyfuzję 1
  transpirację

Czynniki fizyczne wpływające na proces transpiracji szparkowej: -światło powoduje otwieranie szparek, umożliwia wnikanie do wnętrza liścia CO₂ niezbędnego do fotosyntezy. W ciemności gdy fotosynteza nie zachodzi, szparki zamykają się chroniąc roślinę przed nadmierną utratą wody.

• CO₂- zawartość wody w liściu

• temperatura

• regulatory wzrostu.
  Transpiracja szparkowa zachodzi w
  dzień, ok.80%

19. PORÓWNAJ POD WZGLĘDEM MORFOLOGICZNYM, ANATOMICZNYM I FIZJOLOGICZNYM HYGROFITY I KSEROFITY

Hygrofity - rośliny terenów obfitujących w wodę glebową i o dużej wilgotności powietrza. Należą tu rośliny wilgotnych klimatów zwrotnikowych oraz roślinność niektórych stale wilgotnych terenów

Klimatu umiarkowanego - szczawik zwyczajny. Wytwarzają duże gąbczaste tkanki (arenchynry \ którymi tlen dyfunduje z części nadziemnych do części podziemnych lub podwodnych. Nie transpirują nadmiernie mają mało dużych szparek.

- liść - cienka skórka, brak kutneru i
nalotu nie ma

nadmierną transpiracją

• u roślin wodnych aparaty
  szparkowe tylko od strony górnej.

• zawartość soku komórkowego i
  jego potencjał jest mały, me muszą
  zdobywać wody

• bardzo wrażliwe na odwadnianie.
  Kserofity - rośliny zdolne do znoszenia okresów suszy, rosną na
  terenach gdzie opady występują
  rzadko. Wykształciły rożne
  mechanizmy przystosowawcze,
  umożliwiające bytowanie w tego
  rodzaju warunkach:

• mają ograniczoną transpirację:
  małe liście lub zredukowane do
  kolców,

• gruba kutikula z nalotem
  woskowym,

• gęsty kutner na liściach,

• zwijają się liście przy deficycie
  wody,

• gromadzenie wody w specjalnych
  tkankach.

• fotosyntetyczną funkcję liści
  zastępuje łodyga,

• system korzeniowy silnie
  rozwinięty

• silnie rozwinięte tkanki
  mechaniczne, liście me więdną,

• mają wysoki potencjał osmotyczny
  w soku komórkowym, który może
  wynosić od 10 do 20 MPa.

20. OMÓWIENIE SZYBKOŚCI PRZEWODZENIA WODY W ROŚLINIE UWZGLĘDNIAJĄC CZYNNIKI BIOLOGICZNE I FIZYCZNE WPŁYWAJĄCE NA

TEN PROCES

Znaczenie siły, z jakimi transpirujące komórki mezofilu liściowego pobierają wodę z naczyń lub cewek, sprawiają że transport wody w łodydze odbywa się często ze znaczną szybkością. Zależy ona nie tylko od intensywności transpiracji, ale również od budowy anatomicznej systemu przewodzącego i oporów występujących na drodze wody przez żywe komórki korzenia. Naczynia tworzą o wiele bardziej przepustowy i sprawniejszy system przewodzący niż cewki, mimo znacznego zróżnicowania średnicy komórek naczyniowych u różnych gatunków roślin. Maksymalne szybkości przewodzenia wody w części pędowej (w m - n⁵)

-pnącza 100- 150

-rośliny zielne 10 - 60

• drzewa liściaste 4 - 44

• drzewa szpilkowe 1-1,4
  -mchy 1,2-2

• krzewy 1 -6

Szybkość pobierania i transportu zależy od: warunków zewnętrznych; szybkość pobierania przez korzeń zależy od:

- stężenia roztworu glebowego

- ilości wody

• temperatury gleby

-natlenienia gleby

Gleby zimne- większa lepkość-trudniej jest pobierana w temp 0 °C

Dla warzyw w warunkach 10 °C pobieranie wody jest utrudnione.

21. OKREŚL SIŁĘ SSĄCA KOMÓRKI, WARTOŚĆ OSMOTYCZNA, TURGOR ORAZ JAKIM WAHANIOM MOGĄ TE

PARAMETRY ULEGAĆ

Siła ssąca - siła z jaką woda będzie wnikać do komórki nazywamy siła ssącą komórki (S), wyrażamy ją w atmosferach.

Turgor - stan napięcia ścian komórkowych. W przypadku gdy roztworem zewnętrznym będzie czysta woda, maksymalne napięcie ściany komórkowej będziemy nazywać turgorem maksymalnym.

Ciśnienie osmotyczne - to ciśnienie

które równoważy osmotyczne przenikanie wody. Jeżeli komórka jest całkowicie pozbawiona turgoru (cT =0), to S = Po, czyli siła ssąca komórki osiąga swą wielkość maksymalną, równą potencjałowi osmotycznemu soku, natomiast objętość komórki jest wtedy najmniejsza. Taki stan występuje u roślin całkowicie zwiędniętych. Jeśli Turgor osiągnął swą maksymalną wielkość (cT = Po) to w takim wypadku siła ssąca komórki jest równa zero. (Po - cT = 0). Taki stan występuje u roślin wodnych całkowicie zanurzonych w wodzie. W normalnych warunkach komórki roślin lądowych w skutek strat wywołanych transpiracja (parowaniem) nie osiągają pełnego turgoru, a ich siła ssąca (S = Po - cT) powoduje pobieranie wody z gleby.

22. WYJAŚNIĆ DLACZEGO
KOMÓRKĘ ROŚLINNĄ MOŻNA NAZWAĆ OSMOTYCZNA
Według hipotezy osmotycznej
korzeń zachowuje się jak osmometr.
w którym woda dyfunduje z mniej
stężonego roztworu glebowego,
przez selektywnie przepuszczalne
warstwy cytoplazmy do bardziej
stężonego roztworu w naczyniach
korzenia.

Osmoza jest procesem fizycznym, który nie wymaga dopływu energii metabolicznej, wymaga jednak różnicy stężeń. Różnica ta jest podtrzymywana, ponieważ komórki miękiszu walca osiowego "aktywnie” wydzielają do naczyń elektrolity tub inne związki. Wydzielanie to wymaga energii oddychania tlenowego i z tej przyczyny istnieje ścisły związek pomiędzy dostępem tlenu, a aktywnym pobieraniem wody. Przy braku różnicy stężeń, korzeń nie może funkcjonować jako osmometr.

23. OMÓWIĆ METODY BADAŃ

NAD WYMAGANIAMI POKARMOWYMI ROŚLIN Niezbędność poszczególnych mineralnych składników pokarmowych dla roślin bada się przy użyciu sztucznych kultur. Metoda ta polega na hodowli roślin w specjalnie sporządzanych podłożach (sztucznych) np. wodnych lub piaskowych. Rodzaje sztucznych kultur

1. Kultury wodne- polegają na
   hodowli roślin w pożywkach
   płynnych, dostosowanych
   zawartością do potrzeb
   pokarmowych roślin. Rośliny hoduje
   się w specjalnych naczyniach, które
   zaopatrzone są w odpowiednie
   nakrywki z otworami, w których
   umieszczone są wykiełkowane
   nasiona roślin. Warunkiem
   pomyślnej wegetacji jest przewietrzanie pożywki. Korzenie
   pobierają z pożywki sole mineralne,
   dlatego co pewien czas należy
   regulować poziom soku w pożywce.

2. Kultury wazonowe- podłożem
   dla roślin jest pasek, gleba, torf
   żwir, Rośliny hoduje się w glinianych wazonach. Pożywkę dostarcza się przez podlewanie lub wkraplanie. Roztwór pożywki powinien być dostarczony do wymagań roślin. Pożywka powinna odznaczać się odpowiednim odczynem, stężeniem,
   zbalansowaniem i w odpowiednich
   proporcjach zawierać składniki
   odżywcze, a sumy elektrochemiczne
   kationów i anionów winny być sobie
   równe.

3. Kultury hydroponiczne - uprawa
   roślin w basenach. Baseny
   napełniane są do dwóch trzecich
   pożywką, nad powierzchnią jej

Ściółce znajdują się otwory do wentylacji, uzupełniania pożywki, pomiaru pH i temperatury. Dolne partie korzeni zanurzone są w wodnym roztworze pożywki, a większe ich części wraz z szyjką korzeniową znajdują się w ściółce.

4. Metoda izotopowa -zastępowanie częściowo atomów składnika pokarmowego w środowisku odżywczym roślin -radioaktywnym. oraz śledzenie, lokalizacja izotopu w tkankach roślin i oznaczenie tego stężenia za pomocą licznika Gegera.

24. PRZEDSTAWIĆ MECHANIZM POBIERANIA SKŁADNIKÓW MINERALNYCH PRZEZ ROŚLINY

System korzeniowy roślin pobiera z gleby wodę oraz substancje mineralne. Oba te procesy przebiegają w zasadzie niezależnie od siebie, świadczy o tym różnica w składzie mineralnym roślin i gleby, roztworu glebowego. różnica ta jest wywołana wybiórczością korzeni polega ona na tym, że korzenie mają zdolność wybierana z gleby substancji w sposób niezależny od pobierania wody. W korzeniu można wyróżnić pięć stref, różniących się budową i właściwościami fizjologicznymi. Nie jest do końca jednak zbadane, która strefa odgrywa zasadniczą rolę w procesie pobierania substancji mineralnych. Doświadczenia. które były w tym celu prowadzone wykazują, ze wszystkie komórki stref korzeni mogą pobierać substancje mineralne, szczególnie dużo wiąże strefa merystematyczna. Nie jest ona najbardziej znacząca strefą w dostarczaniu substancji mineralnych roślinie, gdyż pochłonięte substancje przez strefę merystematyczną zużywane są na własne jej potrzeby nie przekazując nic do organów nadziemnych. Zasadniczą natomiast rolę w zaopatrywaniu tych organów w substancje mineralne odgrywa strefa włośnikowa. Stanowi ona strefę najbardziej aktywną w procesie pobierania różnych związków (wody, soli mineralnych) ze środowiska zewnętrznego. Oprócz korzeni substancje mineralne mogą pobierać także liście. Pozwala to na stosowanie w praktyce rolniczej tzw. nawożenia dolistnego, polegającego na skraplaniu liści roślin rozcieńczonym roztworem soli mineralnych, zwykle z dodatkiem detergentu, czyli środka zwiększającego przyczepność roztworu (obniżającego napięcie powierzchniowe). Metoda ta ma znaczenie przy nawożeniu roślin już wyrośniętych, szczególnie wtedy, gdy wskutek braku pewnych mikroelementów, występują u tych roślin objawy niedoboru. Metoda nawożenia dolistnego znajduje tez zastosowanie w połączeniu ze środkami ochrony roślin. Dostarczone tym sposobem substancje mineralne wnikają do liścia przez kutikulę, skórkę, albo przez otwarte szparki i w mezofilu wtaczają się w metabolizm rośliny .Pobieranie substancji mineralnych jest procesem niezwykle skomplikowanym, który przebiega z udziałem sił fizykochemicznych i metabolicznych. Korzenie mogą pobierać zarówno jony, jak i całe cząsteczki mineralne oraz organiczne. Zasadniczą rolę w procesie odżywiania mineralnego odgrywa pobieranie jonów. Dyfuzja jonów w tkance korzenia -ściany komórkowe zbudowane są z celulozy i pektyn, Istniejące w ścianach mikropilary, czyli przestrzenie między rmcełann. umożliwiające dyfuzję wody oraz jonów, odległość konieczna. Między sąsiednimi micelami celulozy i pektyn, przewyższają znaczne rozmiary jonów. Najczęściej jony dufundują swobodnie w głąb korzenia wzdłuż ścian komórkowych nasyconych wodą.. Nie mogą one jednak dyfundować, równie sąsiednie przez plazmolemmę do cytoplazmy. W skład plazmolemmy wchodzą bowiem cząsteczki lipidów a odległość pomiędzy ich

---