Зависимость дыхания от экологических факторов
Скачать 138.07 Kb.
|
| 57. Зависимость дыхания от экологических факторов. Интенсивность дыхания определяется: По уменьшению содержания O2; По увеличению содержания CO2; Уменьшению массы роста. Температура: У большинства растений дыхание может осуществляться ниже 00C. Однако дыхание ферментативный процесс, то его интенсивность возрастает при повышении t. Это происходит до определенного предела. При повышении t от 5 до 150C, интенсивность дыхания возрастает в 3 раза. При повышении от 300C до 400C интенсивность дыхания возрастает в 1,5 раза. Это связанно с тем, что при повышении t скорость расщепления субстрата возрастает, а O2 не изменяется (его объем). Таким образом, скорость ферментативных реакций дыхания лимитируется не только t, но и O2. Кислород: Дыхание возрастает при увеличении O2 от 5% до 8%. Дальнейшее увеличение не влияет на интенсивность дыхания. Однако интенсивность дыхания зависит от наличия O2, но от интенсивности его поступления. Например, у органов с прочными механическими покровами (зимующие корни) интенсивность дыхания увеличивается при повышении O2 до 20%. Содержание O2 в атмосфере менее 5% снижает интенсивность дыхания. В анаэробных условиях растение не погибает некоторое время, т.к. происходит процесс брожения, при котором тоже синтезируется некоторое количество АТФ. Однако продуктами брожения являются спирты, кислоты, альдегиды, которые отравляют растения. У растений, которые обитают в условия затопления, существует ряд приспособлений к перенесению недостатка O2: развитие аэренхимы, способность использовать O2 нитратов, имеются механизмы устранения продолжительности брожения, либо механизмы, которые используют продолжительность брожения в обмене веществ. Углекислый газ: Повышает CO2, снижает интенсивность дыхания, т.к. тормозятся реакции декарбоксилирования и активность фермента сукцинатдегидрогиназы. Вода: В процессе эволюции сложилось таким образом, что небольшой водный дефицит усиливает дыхание. Это связанно с тем, что при не достатке H2O усиливается распад сложных углеводов. Однако более сильный водный дефицит снижает продуктивность дыхания, т.е. нарушается связь между окислением и фосфорилированием. Для органов находящихся в состоянии глубокого покоя наблюдается иная закономерность: увеличивается содержание в семенах с 12 – 18% увеличивается дыхание в 4 раза. Дальнейшее увеличение содержания H2O до 33% увеличивается интенсивность дыхания в 100 раз. Свет: Под влиянием сине-фиолетовых лучей интенсивность темновой фазы дыхания возрастает, возможно, что свет активизирует дыхательные ферменты – оксидазы. Минеральные вещества: Восфор, сера, железо, купрум, магний входят в промежуточные продукты, либо являются компонентами выхода ферментов. Механические разрушения тканей: Поранение механизма или тканей растений усиливает интенсивность дыхания, т.к. повышается площадь соприкосновения дыхательных субстратов и ферментов. 58. Влияние физиологических факторов на дыхание. 1. На процесс интенсивности дыхания зависит от экологической группы растений. Светолюбивые семена высокой интенсивности дыхания, а тенелюбивые, низкую. 2. Зависит от возраста, более молодые растущие органы интенсивно. Дыхание увеличивается от начала прорастания семян до бутанизации и цветения. 3. Неодинакова у разных органов, например, самый высокий уровень дыхания у цветков, молодых листьев и корней, прорастающих семян. У тычинок и пестиков особо низкая интенсивность дыхания: у старых листьев и стеблей, у покоящихся семян, клубней, корней. В сочных плодах, корнеплодах и клубнях интенсивность дыхания сдвигается в анаэробную сторону. 4. От типа тканей: чем выше интенсивность жизнедеятельности тканей, тем выше уровень ее дыхания. Ткани с высокой интенсивностью дыхания: флоэма, камбий, выделительные ткани – железки, млечники, смоляные ходы. Слабая интенсивность дыхания: промежуточная паренхима, эпидермис, живая механическая ткань – колленхима, покровные ткани. 59. ^ . Рост – необратимое увеличение объема массы растений, которое сопровождается новообразованием элементов структур организма. Признаки роста растений: сопровождается в течение всей его жизни; процесс репродукции идет параллельно с процессом роста. Рост растений строго локализован и происходит там, где есть меристематические ткани. Типы роста: 1. терминальный – при котором меристема расположена на конце органа: а) апикальный (верхушечный) рост – меристема расположена на верхнем конце органа (корень и стебель); б) базальный или рост основанием – меристема расположена в основании органа (листья злаков и других однодольных растений); 2. Интеркалярный (вставочный) – меристема расположенна у основания междоузлия и прикрыта влагалищем листа(однодольные растения); 3. Латеральный – боковая меристема: камбий, феллоген (рост стебля и корня растений и плода); 4. Рост всей поверхностью – меристема расположена диффузно по всей поверхности органа (листья двудольных растений и плоды). 60. Стадии роста клетки. В основе роста растений лежит увеличение количества и объема клетки. Рост клетки делится на 3 фазы: 1. эмбриональная фаза. 2 подвида: 1) интерфаза – подготовка клетки к делению, репликация ДНК происходит; 2) особенности деления: митоз (2-3 ч.). Клетка характеризуется густой цитоплазмой, с хорошо развитой ЭС, мелкими вакуолями, большим количеством рибосом, митохондрий; 2. Фаза растяжения. Цитоплазма обводняется, каналы ЭС расширяются, на ее мембране появляется рибосомы, рост мембранных митохондрий, мелкие вакуоли сливаются, образуется одна центральная вакуоль. Активность протеолитических ферментов резко повышается, объем клетки возрастает от 20 до 100 раз за счет поступления воды, возрастает сосущая сила. Синтезируется ауксин, которая увеличивает растяжимость клеточной стенки. По мере поступления воды в клетку тургорное напряжение не увеличивается, и сосущая сила продолжает увеличиваться. Это объясняется тем, что в этот период синтезируется ауксин, которое увеличивает растяжение клеточной стенки и образуются пектиновые вещества, которые встраиваются в клеточную стенку; 3. Фаза дифференцировки. Изменяется форма, внешняя и внутренняя структура клетки. Клеточная оболочка утолщается и теряет способность к росту. 61. ^ Покой – закономерно наступающее временное прекращение видимого роста, обусловленное изменением обмена веществ в клетках. Значение покоя: перенесение растением неблагоприятных условий; необходимый этап для дальнейшего наступления этапов развития. Различают: частичный покой – отдельный орган растения (почки), корнеплод; полный покой – покой всего растения. Различают следующие виды покоя: органический – растение нельзя вывести из этого состояния никакими способами; глубокий – можно вывести сильно действующими веществами; вынужденный – выходит из этого состояния при действии обычных экологических факторов. При переходе к покою наблюдается уплотнение клеточной стенки, которая отстает от цитоплазмы, протопласт покрывается дубильными веществами и липидами. Снижение количества аминокислот. При переходе к покою изменяется физиологическое состояние растений – уменьшается обводненность коллоидов цитоплазмы, накапливаются запасы, сахара и липиды, уменьшается рост фитогормонов стимулирующих и увеличивающих рост ингибирующих. Это приводит к состоянию криптобиоза – скрытой жизнедеятельности. 62. ^ Развитие можно определить как путь качественных изменений, который проходит растение в течение жизни от возникновения до естественной смерти. Рост и развитие – это различные процессы, что подтверждается темпом роста и темпом развития у различных индивидуумов одного и того же вида, которые могут быть неодинаковыми. Рост и развитие, несмотря на свою специфичность и обособленность, непременно связанны и проходят всегда одновременно. Ни рост без развития, ни развитие без роста протекать не могут. Каждый организм в какое-то время зарождается, проходит свой жизненный цикл – онтогенез – и отмирает. Продолжительность онтогенеза у растений различна, по этому их разделяют на две группы по времени наступления и кратности цветения. Два типа онтогенеза: монокарпический (цветущие один раз в жизни) и поликарпический (цветущие много раз) . Они включают в себя несколько групп. У монокарпических: эфемеры, жизненный цикл составляет несколько недель (пастушья сумка и мокрица). У однолетников весь жизненный цикл проходит за один вегетационный период (яровые хлебные злаки, овощи (огурцы, помидоры)). У двулетних растений – монокарпиков онтогенез проходит в течение двух вегетационных периодов (капуста, корнеплоды, тмин). Многолетние монокарпики – растут в течение многих лет (агавы и бамбук). Растения поликарпики подразделяются на несколько групп. Группа травянистых растений, зацветающие на первом (яровые злаки) и на втором (люцерна, люпин, клевер) годах. Кустарники зацветают на третьем годах жизни. Деревья: цветущие впервые в 8-12 лет (яблоня), в 25-30 (липа), в 40-60 (дуб). Этапы онтогенеза. Первый этап – эмбриональный (от оплодотворения яйцеклетки до прорастания семян) делится на 2 периода: эмбриогенез – период от оплодотворения до созревания семян – проходит на материнском растении; покой семени – длится от его созревания до прорастания. Второй этап – молодости, начинается прорастанием семян и завершается появлением зачатков цветков. Третий этап – зрелости. Он продолжается от времени закладки зачатков цветков до образования гамет. 4 этап – размножения начинается с возникновения гамет и заканчивается с образованием зрелых семян. 5 этап – старости, он продолжается от созревания семян до отмирания растения. 63. ^ Фитогормоны – соединения с помощью которых осуществляется взаимодействие клеток, тканей и органов и которые в малых количествах необходимы для запуска и регуляции физиологических и морфологических программ. Критерии фитогормонов (Сабини): регуляция физиологических процессов, образование в растении, участие в дистанционном действии одних тканей или органов и функционирование составляющих других тканей и органов. История открытия: В 1880 г. Дарвин с сыном сделали вывод о существующей в растении сигнальной системы, которая воспроизводит сигнал в одном участке и передает его в другой участок, где и осуществляется ответ на принятый сигнал. В 1909 – 1910 гг. Фиттинг, обнаружил, что в комочках пыльцы присутствует вещество, вызывает растении завязи и формирование партенокарпических плодов, предложил ввести в физиологию растений термин «гормон». В 20-30 гг. xx-го в. Вент и Холодный независимо и одновременно разрушили основные положения теории гормональной регуляции роста растений. XX в. Открытие этилена, индолтл-3-уксусной кислоты (ауксин), цитокининов и т.д. Свойства фитогормонов: фитогормоны сравнительно низкомолекулярные вещества, они способны действовать в ничтожно малых количествах; присутствуют в клетках в свободном и в связанном состоянии; они обладают дистанционным действием, обязуются в одних клетках и действуют на другие, передаются по растению полярно; действие фитогормонов обратимо – в малых концентрациях стимулируют процесс, в высоких, подавляют их; Гормональная система растений менее специфична по сравнению с животными, проявляются совместное действие фитогормонов; действие фитогормонов полифункционально, одновременно действует на многие физиологические процессы. Механизм действия фитогормонов: 1. Изменение проникновения клеточной мембраны за счет активации ионных насосов. В связи с этим регулируется скорость и направление передвижения воды и минеральных веществ, образуются оттаргирующие центры, которые и притягивают эти вещества; 2. Регуляция нуклеинового обмена на уровне гена, а так же регуляция белкового обмена и синтеза белка на уровне рибосом. При этом происходит синтез не только структурных и запасных белков, но и новообразование ферментов. Классификация фитогормонов: 1. рост стимулирующие: ауксины, цитокинины, гиббереллины; 2. Рост - ингибирующие: АБК, этилен; 3. Стрессовые гормоны: цитокинин, АБК, Брассиностероиды. 64. Ауксины. Предшественником является – аминокислота триптофан. Ауксин образуется в верхушке стебля, передается по растению сверху вниз по ксилеме. Физиологическая роль ауксина: участвует в делении клетки на уровне репликации ДНК; участвует в растении в дифференцировке клеток; индуцируют образование корней и созревание плодов; участки в апикальном доминировании, т.е. торможении верхушечной почки роста боковых почек; обуславливает двигательные реакции растений (тропизмы), которые определяют ориентацию растений по отношению к внешним действиям факторов. 65. Гиббереллины. В 1926 г. Японский ученый Курасаба предположил, что существует вещество, которое приводит к вытягиванию стебля. В 1954 г. Была выдвинута кристаллическая форма этого вещества и установлена его молекулярная масса – называется «гиббереллиновая кислота». Физиологическая роль: оказывает влияние на рост стеблей; гиббереллины являются одним из компонентов гормона цветения – флоригена, поэтому обуславливают переход растения к цветению; регулирует пол растения; гиббереллины оказывают влияние на состояние покоя семян и зимующих органов растений, снимают снятие этого состояния и переходу растений к активной жизнедеятельности. 66. Цитокинины. В 1955 г. Сотрудниками лаборатории Миллером и Стронгом из автоклавиронанных препаратов ДНК молок сельди удалось выделить фактор клеточного деления – 6-фурфуриламинофурин-кинетин. Первый природный цитокинин – зеатин был выделен из незрелых зерновок кукурузы в 1963г. Лехам и его сотрудниками. Цитокинины получили свое название из-за способности стимулировать цитокинез (клеточное деление). Образуется в корнях. Физиологическое действие: участвует в клеточном делении; участвует в формировании пола цветка; прерывает покой спящих почек деревьев, клубней и семян некоторых растений; замедляет старение листьев; стимулирует прорастание семян, формирование почек и побегов; защищают растения от различных повреждающих факторов, обнаруживая антистрессовые действия; вызывают образование побегов в культуре каллусной ткани. 67^ а. Выделена в 1961 г. Из сухих зрелых плодов хлопчатника в кристаллической форме. Абсцизин синтезируется в листьях, а так же в корневом чехлике двумя путями: из мевалоновой кислоты; путем распада каротиноидов. Физиологическое действие АБК: тормозит рост растений; активизирует рост партенокарпических плодов у некоторых растений; регулирует переход растений в состояние покоя; вызывает опадание листьев; увеличивает засухоустойчивость растений, т.к. способствует закрытию устьиц. Этилен. В 1901 г. Открыт в Санкт – Петербурге Нелюбовым, который обнаружил, что листья где светильный глаз, дальше сохраняется на стеблях. Листья поворачиваются в сторону этого света. Физиологическое действие этилена: созревание плодов и старение тканей; опадение плодов и листьев; развитие цветков и эпинастию; образование корневых волосков; ускорение прорастания семян. Участвуют в ответных реакциях растительных организмов на различные абиотические стрессовые воздействия: резкие колебания температуры; анаэробиоз; засуха; механические повреждения. Этилен так же способен включать ряд элементов в системе защиты растений от патогенов: синтез фитоалексинов и ферментов, разрушающих клеточную стенку грибов. 68. Брасиностероиды. У растений в чистом виде в первые было получено из липидной фракции пыльцы рапса. В настоящее время в растительных организмах выявлено более 60 схожих с брасинолипидом веществ, называемых брасиностероидами (БС), которые синтезируются главным образом из кампестерола. Физиологическая роль: стимулирует растяжение клеток; усиливает растительные процессы целого растения; стимулирует рост изолированных семядолей огурца; ускоряет созревание плодов; специфические действия БС – регуляция роста семяпочек. Ничтожное количество БС, попадает с пыльцой в семяпочку, стимулирует ее развитие и образование семян; БС стимулирует устойчивость растений к стрессам и грибным заболеваниям. Причиной такого действия скорее всего связанно с повышением образования стрессовых белков, а так же фитоалексинов и других компонентов системы фитоиммунитета. Жасмоновая кислота(гормон подобные вещества): ЖК и метилжасмонат ингибируют прорастание не спящих семян и вызывает прорастание спящих семян; высокие уровни ЖК стимулирует накопление запасных белков и тем самым оказывают влияние на формирование клубней; большое количество ЖК накапливается в цветках и плодах, однако значение этого факта не известно; наиболее важной функцией ЖК является ее участие в ответных реакциях при повреждении растений насекомыми и патогенами. Повышение содержания жасмоната активизирует экспрессию целого каскада генов, который кодирует: белки, формирующие механические барьеры в клеточной стенке на пути инфекции; ферменты участвующие в синтезе фитоалексинов; ингибиторы протеаз обеспечивают защиту растений от повреждений насекомыми; белки обладают функциональной активностью – тианин. Салициловая кислота: блокирует биосинтез этилена; участвует в реакциях сверх чувственности; формирует приобретение иммунитета. Пептидные гормоны растений: системин – ответ на механические повреждения и проникновение патогенов; фитосульфаксин – увеличивает сократимости деления клеток in vitro; Clavata – регулирует размер апикальных меристем побега у арабидопсиса. 69. ^ Согласно теории Чейлохяна процесс зацветания носит 2-х фазный характер. На 1-ой фазе происходит образование цветковых стеблей, а на 2-ой образование собственно цветков. Т.к. у длиннодневных растений критической фазой является образование стеблей, т.к. зависимость от наличия гиббереллина, которые накапливают необходимое количество на длинном дне. У короткодневных растений содержание гиббереллина достаточно высоко при любой длине дня, т.к. уровень гиббереллина для них является необязательным. У них на длинном дне выборка гиббереллина подавляет накопление антезина. Согласно гормональной теории Чейлохяна, развитие и проявления пола у растений, пол у растений зависит от соотношения фитогормонов. Гиббереллины влияют на проявление мужского пола, а цитокинины на проявление женского пола. 70. Фотопериодизм – это зависимость и развитие цветения растений от соотношения длины дня и ночи (1930 г.- Гарнер и Аллорд). Ф – это приспособительная реакция, которая позволяет растениям зацветать в определенное наиболее благоприятное время года. Растения длинного дня – растения северных широт (12 часов для цветения). Растения короткого дня – южного происхождения, не более 10 часов. Растения нейтрального дня. Для каждого вида растений присущ фотопериодический цикл – это число суток с определенной длиной дня, который вызывает переход к цветению. Для каждого вида растения фотопериодический цикл не одинаков. Он может длиться от 1 суток, до 25 суток. Кроме соотношения длины дня и ночи, для развития растений необходима оптимальная температура. Совокупность экологических и физиологических факторов необходимо для развития, называется, фотопериодической индукцией. Механизм Ф. Ф осуществляется благодаря фитохромной системе. Фитохром – это вещество белковой природы (хромопротеид), пигмент сине-зеленого цвета. Фитохром влияет на ген цветения. В ходе активизации гена синтезируется флориген. 71. ^ Все растительные организмы размножаются 2-мя путями: половым – семенами или спорами (высшие и низшие растения), полученными при слиянии двух гамет; бесполым – спорами бесполого размножения (низшие растения) или вегетативными частями самого растения. . Вегетативное размножение используется в с/х: при затруднительности получения урожая при половом размножении; при сохранении ценных сортов материнского растения, которые утрачиваются при половом размножении. В природе 3 способа вегетационного размножения: клубни, луковицы, усики. Способы искусственного размножения: стеблевые черенки, отводки – черенки укорененные на материнском растении (крыжовник), при вивке – соединение почки или черенка ценного растения (привоя) с корневой системой, регенерация растений из калустной ткани – для этого из клеточной меристемы обычно растения выращивают на искусственных средах в стерильных условиях. Сначала образуется недифференцированная ткань, которая после добавления гормонов дифференцируется72. Корреляция – это взаимное влияние органов друг на друга. 2 типа: коррелятивная стимуляция – развитие одного органа стимулирует развитие другого. Развитие корня стимулирует развитие стебля; коррелятивное торможение – когда развитие одного органа тормозит развитие другого. Механизмы корреляции: связан с распределением органических веществ. Органы конкурируют между собой за приток питательных веществ. Большую часть органических веществ получают органы где происходит орттаргирующие центры; гормональный механизм возникновения корреляции. Ауксины образуют оттаргирующие центры в тех местах органов, где есть апикальная меристема. Туда перетекают не только питательные вещества ну и цитокинины, которые активитуют клеточное деление. В этом месте происходит разрастание ткани и органа в целом. Т.о. в корреляции участвуют 2-а важнейших фитогормона – это ауксин и цитокинин. Полярность – это ориентация органов растений в пространстве. Она влияет на коррелятивную стимуляцию, в его основе лежат гормональный механизм. У растений различают морфологический верх и морфологический низ. Это объясняется законом транспорта фитогормонов. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Считается, что газообмен растений зависит от совокупности факторов внешней среды. Проведены численные эксперименты, дающие конкретные... | | Закономерности действия экологических факторов на живые организмы. Лимитирующие факторы |
| Общие закономерности действия экологических факторов на организмы. Основные пути адаптации к ним | | В) Влияние температурного режима озера на видовой состав гидробионтов(обитателей озера) |
| Кинетика химических реакций изучает скорость их протекания и зависимость скорости от различных факторов: концентрации веществ, температуры... | | Организм человека как единая биологическая система. Воздействие средств физической культуры и спорта, природных, социальных и экологических... |
| Факторы, формирующие условия жизнедеятельности. Основное содержание общественно-политических, социальных, экологических, техногенных... | | Производственная функция характеризует зависимость между количеством используемых ресурсов (факторов производства) и максимально... |
| Изменения естественного ритма живого дыхания и влияние этого на здоровье и судьбу | | С введением в действие Федерального закона “Об охране атмосферного воздуха” в 1999 году нормирование качества атмосферы должно вестись... |