TRANSPIRACJA

Jest procesem wyparowania wody z rośliny. Zjawisko to ma na naturę fizyczną, gdyż polega na dyfuzji cząsteczek pary wodnej z powierzchni wewnętrznej - transpiracja szparkowa lub z zewnętrznej liści - transpiracja kutikularna.

Rodzaje transpiracji:

Kutukula nabłonki bez postaciowe warstwa pokrywająca epiderma.

tk. kutikularna- okrywają całą powierzchnię liścia prze kutikulę, stanowi mały % ogólnej transpiracji 5-20% . jest intensywna w młodych liściach zależy od wieku. Zależność roślin do higrofitów, hydrofitów, mezofitów, kserofitu.

1. hydrofity- rośliny wodne

2. higrofity - rośliny miejsc wulgotnych

3. mezofity - pośrednie

4. kserofity - rośliny miejsc suchych.

U hydrofitów jest obszerna transpiracja a u kserofitów bardzo niska.

Tk. szparkowa (przetchlinowa) - transpiracja jest wprospropocjonalna do sumy średnic rozwarcia aparatów szparkowych a odwrotnie propocionalna do drogi jaką przebywa woda do aparatów szparkowych. Transpiracja odbywa się przy udziale szparek (aparaty szparkowe). Jest to wypasowywanie wody z miękisza do przetworów międzykomórkowych z tych przetworów przez szparkę do atmosfery. Jest to transpiracja wewnętrzna.

Ilość organów szparkowych na powierzchni liścia jest różna i zależy od gatunku.

Czynniki zewnętrzne- nasłonecznienie. Liczba aparatów szparkowych zależy od blaszki liściowej, u dwuliściennych aparaty szparkowe przewężane są po stronie dolnej, a górna ma mało aparatów szparkowych. Wynika to z ułożenia liścia na łodydze, bo światło pada prostopadła na blaszkę liściową. U jednoliściennych światło pada ostro na blaszkę liści i aparaty szparkowe są albo równomiernie rozmieszczone albo przewężają w górnej części liścia. Aparat szparkowe stanowią 1-3% na powierzchni liścia wydajność posiadania przez szparki duży około 50%.

Pasowanie brzeżne- intensywne przy młodych liściach i otworkach, jest to pasowanie , tu jest większe efekt brzeżnej. Parowanie przez jeden duży otwór jest słaby

Reguła Stefana- intensywność parowania nie zależy od większości powierzchni.

Tk. przetchlinkowa- parowanie zachodzi przez przetchlinki w korku dotyczy drzew i krzewów gdzie korek jest tk. okrywającą.

Wskaźniki transkrypcji:

1.intensywność transkrypcji wyróżniamy w g wody x dm³x n¯²

wartość od 0,1-3,0 g H2O· dm³·n¯² informacje o tym ,że np. kukurydza może wypasować 4kg H2O a w ciągu całej wegetacji 180.

2. współczynnik transkrypcji wyrażamy jako liczbę uwarunkowaną. Mówi ile roślina zużywa wody w ciągu całej wegetacji na wyprodukowanie 1g suchej masy, dotyczy znajomości używania H2O przez roślinę, niska wartość transpiracji oznacz, że roślina oszczędza gospodarkę wodną, a wysoka transpiracja oznacza, że roślina ma dużą gospodarkę wodną.

Czynniki wpływające na wartość transkrypcji:

Znaczenie transpiracji dla roślin:

Korzystne

Niekorzystne:

Rodzaje transportu wody:

    1. Wodę pobira się prze kom. włośników ułożonych poprzecznie do centrum (walca osiowego). kanał apalastyczny- oznacza transport H2Oz komórki do komórki.

    2. migracja przez cytoplazmę 1 komórki do cytoplazmy 2 komórki przez plazmodesnę w kanałach synplastycznych

    3. migracje z wakuoli do wakuoli drogą osmatyczną.

Mechanizm pobieranie wody:

Mechanizm aktywny - ujawnia się w przypadku braku lub silnego ograniczania transpiracji. Jest on umiejscowiony w korzeniu i nosi nazwę parcia korzeniowego. Widocznym objawem tego zjawiska jest gutacja i płacz roślin. Procesy te mają naturę fizjologiczną, ustają więc w przypadku zahamowania aktywności enzymatycznej komórki wywołane np. chloroformem. Siły parcia korzeniowego są najczęściej rzędu 0,1-0,2 MPa i tylko u niektórych gatunków roślin mogą być wyższe. Mechanizm aktywny spełnia pomocniczą rolę w gospodarce wodnej roślin. Istotne znaczenie odgrywa wiosną, w okresie rozwijania się pąków drzew i krzewów, kiedy nie zachodzi proces transpiracji szparkowej. Potencjał osmotyczny jest największy w liściach najniższy w korzeniu. Energia roślin powstaje w procesie oddychania.

Mechanizm bierny (transpiracja liściowa) - zachodzi dzięki transpiracji wywołyjące spadek potencjału wody w liściach i wzrost różnicy potencjału między komórkami miękiszu liści i włośników. Również na skutek transpiracji powstaje ujemne ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach, a ciągłość nitkowatych słupów wodnych w ksylemie, warunkujących przepływ zapewniają siły kohezji i adhezji.

Jest to zasadniczy proces determinacji szybkości przepływu wody przez transpirujące liście.

Siły kolrezji- siły spójności między cząsteczką H2o

Siły adhezji- siły przylegania cząsteczek wody do ścian naczyń.

Gutacja- wpychanie wody przez zakończenia naczyń przewodzących na liściu lub na komórkach „hydrotaty”. Występuje gdy roślina ma dobry dostęp do wody i kiedy pod ciepłym dniu jest chłodna noc i wilgotność względna wzrasta. Jej motorem jest parcie korzeniowe.

Płacz roślin- zbieranie się soku brzoskwionowego na wiosnę (koniec II). Jest to najczęsciej przed deszczem.

Tkanka przewodząca- w przeciwieństwie do większości tkanek jest zbudowana z niejednorodnych komórek. Dzieli się na łyko i drewno.

Łyko (floem)- elementami łyka są przede wszystkim rurki sitowe, służą one do przeprowadzani produktów asymilacji z liści do łodygi i korzenia.

Rurki sitowe- składają się z szeregu komórek. Komórki rurek są żywe, silnie zwakuolizowane, jednak zachowany protoplast pozbawiony jest jądra komórkowego.

Komórki przyrurkowe

Włókna łykowe- komórki o charakterze wzmacniającym

Miękisz łykowy- gromadzi substancje zapasowe.

Drewno (ksylem)- tkanka, której podstawową rolą jest przeprowadzanie wody wraz z solami mineralnymi z korzenia do łodygi i liści. Składa się z:

Naczynia- to długi powstałe w wielu leżących jedno na drugiej komórek, gdzie stopniowo zanikał protoplast i ściany poprzeczne. Są to elementy martwe, ich ściany często są wzmocnione zdrewniałymi zgrubieniami. Wyróżniamy naczynia: pierścieniowate, spiralne, siatkowate i z jamkami. Jaki są charakterystycznym elementem ściany komórkowej, ponieważ nie ulega zdrewnieniu, i pozostają one jako otwory zapewniające kontakt z sąsiadującymi komórkami. Charakterystyczne dla roślin okrytonasiennych.

Cewki- to pierwotne komórki przewodzące wodę wraz z solami mineralnymi. Są typowe dla paprotników i roślin nagonasiennych. Cewki to komórki o ostro zakończonych końcach zachodzących na siebie klinowo. Cewki nie mają protoplastu i są przez to martwe. Mają silnie zdrewniałe ściany komórkowe z wieloma jamkami, przez które woda przepływa do innych komórek.

Włókna drzewne- są to elementy martwe będące główną częścią składową szkieletu podtrzymującego całość rośliny, stanowi podstawą masę drewna drzew liściastych, decydując o jego grubości.

Miękisz drzewny- zbudowany z żywych komórek przechowujących substancje zapasowe. Np. skrobię.

ODDYCHANIE- proces kataboliczny polegający na oksydacyjnym rozkładzie związków organicznych z wydzielaniem i częściowym wykorzystywaniem zawartej w nich energii. Odbywa się on w każdej komórce żywej, a większość jego reakcji przebiega w mitochondriach. Energia uwalnianie w procesach oddychania zatrzymywana jest przez komórki w postaci wysokoenergetycznych wiązań fosforowych ATP, a częściowo ulega rozproszeniu.

Substratami oddechowymi są związki powstające w procesie fotosyntezy, bądź przetwarzanie w późniejszych metabolicznych procesach- węglowodany, tłuszcze, białka.

Oddychanie tlenowe

Przebiega w warunkach dużego dostępu tlenu i dostarcza komórkom znacznej ilości energii ATP. Energia ta następnie wykorzystywana do czynności życiowych: syntezy związków organicznych, pobieranie wody i soli mineralnych oraz ich transport, przewodzenie substancji organicznych, wzrost i ruch. Metabolity powstające podczas przemian oddechowych stanowią surowce wyjściowe dla syntezy innych organicznych składników komórkowych.

Oddychanie beztlenowe

Odbywa się w przypadku ograniczenia lub braku dostępu tlenu.

  1. fermentacja właściwa (beztlenowa)- przebiega bez udziału tlenu i prowadzi do powstania prostych związków organicznych, CO2 i małych ilości energii np. rozkład glukozy do etanolu prowadzony przez drożdże. Dzięki energii uzyskanej z tych przemian, okresowo zalewane wodą rośliny mogą przetrzymać swe procesy życiowe.

  2. Fermentacja utleniająca (oksydacyjna)- zachodzi przy ograniczonym dostępie tlenu , a jej wynikiem jest częściowe utlenienie substratu prostsze związki organiczne i wodę. Proces ten jest bardziej wydajny niż fermentacja właściwa.

Pomiary szybkości oddychania- metody te oparte są na pomiarach wymiany gazowej i najczęściej oznacza się albo szybkość zużywania tleny, albo szybkość uwalniania CO2.

Współczynnik oddechowy- stosunek objętościowy wydzielanego CO2 do ilości pobranego tleny RQ. Informuje nas o rodzaju utleniającego substratu.

Szlak przemian oddechowych

  1. glikoliza- przemiana hektozy do piranozy

  2. cykl Krebsa- przemiana pirogfranoanu w czynny octan acetylo CoA i włączenie go w łańcuch 9 reakcji. Następuje całkowity rozpad substratu oddechowego na CO2 i wodór.

  3. łańcuch oddechowy - ostatni etap oddychania, służący do wykorzystywania energii uwalniającej w reakcji utleniania wodoru przez tlen atmosferyczny do cząsteczki wody. Etap ten dostarcza komórkom roślinnym najwięcej fizjologicznej użytecznej energii ATP.

Czynniki oddychania:

Temperatura - przy wzroście tem. O 10C temperatury normalnej do optymalnej szybkość oddychania zwiększa się 2- 2,5 razy. Przy temperaturze min i max proces ustaje. Zbyt wysoka temp. Doprowadza do nadmiernych strat suchej masy.

Tlen- 21% tleny jest procesem właściwym, spadek do 10% silnie hamuje oddychanie tlenowe.

CO2- wzrasta stężenia CO2 powoduje zmniejszenie intensywności oddychania, kiełkowania nasion jest hamowane przy wysokim stężeniu CO2

Woda- niedobór wody w nasionach powoduje zarówno zahamowanie oddychania jak i uniemożliwia ich kiełkowanie

Światło- uruchamia proces fotooddychania, powoduje zahamowanie oddychania ciemnego.

Składniki mineralne- rośliny wygłodzone- zawierające niewielkie ilości materiałów zapasowych oddychają znacznie wolniej.

Rodzaj i wiek tkanek i organów i rośliny - młodsze organy oddychają intensywniej niż starsze.

Etylen- stymuluje oddychanie tkanek roślinnych, spełnia rolę hormonalnego regulatora syntezy enzymów oddechowych.

Urazy mechaniczne, zranienie i choroby- wywołują wzrost intensywności oddychania.

Inne czynniki:

Wiatr- silny wiatr powoduje przymykanie się szparek, ogranicza tempo oddychania

Inhibitory oddychania- związki, które występują nawet w ilości śladowych stężeniach, wywiera hamujący wpływ na oddychanie. Są to: HCN, Co, H2S, NaF, jony metali ciężkich np. miedź.

Symulatory oddychania- związki które potęgują proces oddychania nawet gdy występują w bardzo niskich ilościach stężeń. Należą do nich: regulatory wzrostu : auksyna, etylen oraz związki próchnicze.

Klimaterium- zbiega się z okresem pełnej dojrzałości owoców, zmianom barwy skórki, nabieraniu lepszego smaku i stymulowane jest przez etylen.

Znaczenie oddychania:

Odzyskanie energii w formie ATP zawartej w związkach zapasowych

Wykorzystanie metabolitów pośrednich tworzących się w przemianach oddechowych do syntezy wielu związków organicznych.