Které rostliny nedokážou regulovat svůj vodní režim?

Voda je jednou z hlavních složek rostlin. Jeho obsah se v různých rostlinných orgánech liší (např. v listech hlávkového salátu je to 95 % a v suchých semenech ne více než 10 % hmoty pletiva) a závisí na podmínkách prostředí, typu a stáří rostliny. Pro svou normální existenci musí rostlina obsahovat určité množství vody, v průměru 75-80 % hmoty rostlinné tkáně.

Funkce vody: 1 – prostředí, ve kterém probíhají metabolické procesy; 2 – substrát a produkt biochemických procesů (hydrolytické reakce, redoxní reakce); 3 – zdroj kyslíku uvolněného při fotosyntéze a vodík používaný k redukci oxidu uhličitého; 4 – udržuje konformaci proteinových molekul; 5 – zajišťuje stabilitu struktur cytoplazmy a buněčné membrány v elastickém stavu; 6- zajišťuje „turgorové“ pohyby částí rostlin; 7 – provádí termoregulaci rostlinného organismu.

Vlastnosti vody, které zajišťují její funkce v rostlinné buňce: 1 – molekula vody je dipól; 2 – díky tomu se mohou molekuly vody spojovat mezi sebou, ionty a molekuly bílkovin; 3 – voda se podílí na absorpci a transportu látek, protože je dobrým rozpouštědlem, hydratační obaly obklopující ionty omezují jejich interakci; .4 – voda má vysokou tepelnou kapacitu – 1 cal/stupeň, což umožňuje rostlině vnímat změny teploty prostředí ve zmírněné podobě, odpařování vody rostlinami – transpirace slouží jako hlavní prostředek termoregulace u rostlin.

Formy vody v buňce.

V buňkách a tkáních se rozlišují dvě formy vody: pevně vázaná (vázaná) a volně vázaná (volná).

Vázaná voda. Osmoticky vázaná voda – hydratuje rozpuštěné látky – ionty a molekuly; koloidně vázaná voda – hydratuje koloidy (makromolekuly); kapilárně vázaná voda – spojená se strukturami buněčných stěn a cév v důsledku adhezních sil.

Vázaná voda plní strukturální funkci – udržuje strukturu koloidů a zajišťuje fungování enzymů, organel a buňky jako celku. Je mírně pohyblivá, nepodílí se na rozpouštění a transportu látek a má nižší bod tuhnutí a vyšší bod varu než volná voda.

Volná voda má vysokou pohyblivost, je rozpouštědlem a hlavním přenašečem látek po celé rostlině.

Podíl vázané vody v buňce je asi 40 %, podíl volné vody je asi 60 %. Při nedostatku vláhy se nejprve snižuje podíl volné vody.

Kořenový systém jako orgán spotřeby vody.

Vodní bilance rostlin se skládá z absorpce, využití a ztráty vody. Kořenový systém je orgánem pro absorpci vody z půdy. Vytvořený kořenový systém je komplexní orgán s dobře diferencovanou strukturou. Odhaduje se, že celkový povrch kořenového systému může přesahovat povrch nadzemních orgánů přibližně 150krát. Růst kořenů a větvení pokračují po celý život rostliny.

Vstřebávání vody a živin je prováděno kořenovými vlásky oddenky. Oddenek je jednovrstvá tkáň, která pokrývá vnější stranu kořene. U některých rostlinných druhů tvoří každá buňka oddenku kořenový vlas, u jiných se skládá ze dvou typů buněk: trichoblastů, které tvoří kořenové vlásky, a atrichoblastů, které nejsou schopny tvořit vlásky (snímek 3.2).

Z rhizodermu se voda dostává do buněk kůry. U bylinných rostlin se kořenová kůra obvykle skládá z několika vrstev živých parenchymových buněk. Mezi buňkami jsou velké mezibuněčné prostory, které zajišťují provzdušnění kořenů. Prostřednictvím buněk kůry existují dva možné způsoby transportu vody a roztoků minerálních solí: přes symplast a apoplast. Podél apoplastu dochází k rychlejšímu transportu vody.

Voda pak vstupuje do endodermálních buněk. Endoderm je vnitřní vrstva kortikálních buněk ohraničující centrální válec. Jejich buněčné stěny jsou vodotěsné díky usazování suberinu a ligninu (kaspárské pásy). Proto voda a soli procházejí endodermálními buňkami podél symplastu a transport vody v endodermis se zpomaluje. Je to nutné, protože průměr stély (centrálního válce), kam vstupuje voda z endodermu, je menší než sací plocha kořene.

Centrální válec kořene obsahuje pericyklus a dva systémy vodivých prvků: xylém a floém. Pericyklové články jsou jedno- nebo vícevrstvé obložení vodivých cév. Jeho buňky regulují transport látek jak z vnějších vrstev do xylému, tak z floému do kůry. Kromě toho buňky pericyklu plní funkci vzdělávací tkáně schopné produkovat laterální kořeny. Parenchymatické buňky pericyklu aktivně transportují ionty k vodivým prvkům xylému. Ke kontaktu dochází prostřednictvím pórů v sekundárních buněčných stěnách krevních cév a buněk. Mezi nimi není žádná plasmodesmata. Voda a rozpuštěné látky pak difundují do dutiny cévy přes primární buněčnou stěnu. Některé parenchymatické buňky cévního svazku se vyznačují výrůstky – labyrinty stěn vystlanými plazmalemou, což výrazně zvětšuje jeho plochu. Tyto buňky se aktivně podílejí na transportu látek do cév a zpět a nazývají se přenosové nebo přechodové buňky. Mohou ohraničovat jak xylémové cévy, tak trubice floemového síta. Floémové cévy transportují organické látky z nadzemních částí rostliny ke kořenům.

EKOLOGICKÉ SKUPINY ROSTLIN JAKO PŘEDMĚT STUDIA VE ŠKOLNÍM KURZU BOTANIKY

Práce ve formátu PDF

Text práce je umístěn bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je k dispozici v záložce “Job Files” ve formátu PDF

Při studiu hlavních skupin rostlin se studenti dále seznamují s rozmanitostí rostlinného světa na Zemi, klasifikací rostlin a hlavními taxonomickými kategoriemi.

Studium ekologických skupin rostlin přispívá k dalšímu rozvoji ekologických, fyziologických, systematických znalostí studentů, umožňuje jim vysledovat rysy složitosti organismů a vést k závěrům o historickém vývoji rostlinného světa, stanovit vzorec vzniku různých adaptací rostlin na život v určitém prostředí.

Termín „ekologické skupiny“ zavedl v roce 1912 B.A. Keller. Pod pojmem „ekologická skupina“ většina odborníků rozumí soubor druhů vyznačujících se podobnými požadavky na velikost jakéhokoli environmentálního faktoru a podobnými anatomickými, morfologickými a jinými vlastnostmi, které vznikly v důsledku jeho vlivu v procesu evoluce a jsou fixovány v genotypu.

Ekologické skupiny se vyznačují vztahem organismů k jednomu faktoru prostředí (vlhkost, teplota, světlo, chemické vlastnosti stanoviště atd.), hranice mezi nimi jsou však libovolné a přechod z jedné ekoskupiny je plynulý. k jinému, což je určeno ekologickou individualitou každého druhu.

Identifikace ekologické skupiny je možná podle jednoho nebo více faktorů, např. skupiny můžete rozlišit pouze podle vlhkosti a pak se každá ze skupin postupně rozděluje do podskupin podle kyselosti půdy, světla atd. zvýšením počtu zohledněných faktorů se objem skupiny snižuje a směřuje k jednotě, což odráží individualitu ekologie každého druhu. Ekologické skupiny lze identifikovat pomocí ordinace – speciálních metod zpracování dat o vztahu mezi vegetací a podmínkami prostředí, dále pomocí environmentálních škál – speciálních tabulek, které ukazují ekologické charakteristiky druhů ve vztahu k faktorům prostředí (škály L.G. Ramenského, D. N. Tsyganov, G. Ellenberg, E. Landolt atd.).

Ve vztahu k teplotě se rozlišují tyto ekologické skupiny: termofilní neboli megatermní; kryofilní nebo mikrotermální; Mezotermní rostliny zaujímají mezipolohu mezi teplomilnými a kryofilními (rostliny mírného pásma). Rostliny, které rostou na chladných a vlhkých půdách, ale kvůli nízkým teplotám jim chybí vláha, jsou zařazeny do samostatné ekologické skupiny – psychrofyty (mnoho bažin, tundry a alpských keřů a keřů). Rostliny suchých a chladných stanovišť (suché horniny, písčitá tundra) jsou řazeny mezi kryofyty, které jsou ekologicky blízké psychrofytům a jsou jim příbuzné přechodnými formami.

Ve vztahu ke světlu se rozlišují tyto ekologické skupiny: 1) světlomilné rostliny neboli heliofyty jsou uzavřeny na volném prostranství a nesnášejí silné zastínění (ekologické optimum je v oblasti plného slunečního záření); 2) rostliny odolné vůči stínu nebo hemiscyofyty rostou a vyvíjejí se lépe při plném osvětlení, ale dobře se přizpůsobují slabému světlu (široká ekologická amplituda ve vztahu ke světlu); 3) stínomilné rostliny neboli sciofyty žijí ve špatných světelných podmínkách a nesnášejí plné světlo (ekologické optimum je v oblasti slabého osvětlení).

Ve vztahu ke způsobu regulace vodního režimu se rostliny dělí na dvě ekologické skupiny: 1) poikihydridové rostliny nejsou schopny regulovat svůj vodní režim z důvodu chybějících zařízení na ochranu před výparem (suchozemské řasy, lišejníky, některé mechy a kapradiny, několik zástupců krytosemenných rostlin); 2) homeohydridové neboli homoyohydridové rostliny mají speciální zařízení pro regulaci vodního režimu, např. průduchový aparát, vodotěsné buněčné membrány apod. (naprostá většina vyšších cévnatých rostlin, které tvoří vegetační kryt Země).

Na základě asociace s biotopy s různými vlhkostními podmínkami se rozlišují hydrofyta, helofyta, hygrofyta, mezofyta a xerofyta. Ve vztahu ke granulometrickému složení půdy podložních hornin se rozlišují ekologické skupiny: psamofyty, pelitofyty, aleuritofyty, petrofyty nebo litofyty. Ve vztahu k kyselosti půdy se rozlišují acidofilní, neutrofilní, bazifilní a indiferentní druhy. Ve vztahu k celkové půdní bohatosti se rozlišují tyto ekologické skupiny: oligotrofní rostliny, neboli oligotrofní, s malým množstvím živin, mezotrofní rostliny, vázané na půdy s průměrnou zásobou minerálních živin; eutrofní rostliny, neboli eutrofy, vyskytující se převážně v úrodných půdách. Rostliny, které jsou zvláště náročné na zvýšený obsah dusíku v půdě, se nazývají nitrofily (maliny, kopřivy).

Rozbor obsahu programů biologie pro 6. ročník, redakce N.I. Sonina prokázala významný obsah environmentálních pojmů. V 6. ročníku se studenti v části „Živý organismus“ zabývají stavbou a fungováním rostlinných a živočišných organismů, což umožňuje zaměřit zvláštní pozornost na problematiku autekologie. K tomu učitel organizuje přehled vlivu základních faktorů prostředí na rostlinné a živočišné organismy. Lze tedy uvažovat o ekologických skupinách rostlin ve vztahu ke světelným podmínkám, teplu a chladu, vodě, organizovat rozpoznávání a identifikaci takových rostlin na příkladu zástupců místní flóry; analyzovat místa jejich růstu, vlastnosti umístění, vnější a vnitřní strukturu listů; identifikace rysů adaptace na měnící se podmínky existence.

K realizaci praktické části programu je nutné organizovat laboratorní a praktické práce, exkurze, fenologická pozorování, letní úkoly a výuku v kroužcích mládeže. Největší výchovný a výchovný vliv mají spíše systematické než příležitostné exkurze, fenologická pozorování a další formy organizování přímé komunikace s přírodou.

Při exkurzích do přírody je důležité, aby spolu s odhalováním biologických a morfologických vlastností rostlin různých ekologických skupin učitel žáky upozornil na jejich rozmanitost, přizpůsobivost životním podmínkám a nabídl jim pozorování rostlin.

Je tedy nutné, aby v procesu studia botaniky studenti získali nejen určitý systém pojmů o ekologických skupinách rostlin, biodiverzitě rostlinného světa, ale také získali znalosti a dovednosti v environmentálních aktivitách: kulturu individuálního chování v přírodě, s přihlédnutím k požadavkům její ochrany, rozvoj smyslu pro občanskou odpovědnost za rozhodování ve vztahu k přírodnímu prostředí ve všech typech společenských a pracovních aktivit.