Vyššia nervová činnosť

Vyššia nervová činnosť 

A – Vysvetlite funkciu stonky pre rastlinu.

B – Popíšte faktory vedenia vody a minerálnych látok stonkou.

1. A) Stonka (caulom) je pôvodne nadzemný orgán vyšších rastlín spájajúci koreň s listom a kvetom. Rastie kolmo hore – pozitívne fototropicky. Má podobnú stavbu ako koreň. Delí sa na uzly (nódy) a medziuzly (internódiá). Na medziuzloch sa predlžuje a z uzlov vyrastajú listy.

Funkcie stonky:

• mechanická – spevňuje rastlinu a zväčšuje jej povrch rozkonárovaním, priestorovo rozmiestňuje vegetatívne a reprodukčné orgány
• vodivá – vytvára spojenie medzi koreňovým systémom a listami (asimilačný a transpiračný prúd)
• asimilačná – syntéza rôznych látok
• zásobná – uskladnenie látok hlavne u hrubnúcich druhov rastlín
• rozmnožovacia – vŕba, vinič

1. B)Vodný režim rastlínje hospodárenie rastliny s vodou.Zahŕňa príjem, vedenie a výdaj vody.

Voda v kvapalnom stave je pre rastliny nevyhnutná. Ak sa voda v pôde nachádza v inom skupenstve ako kvapalnom (napr. v podobe ľadu), hovoríme o ekologickom suchu. Takúto podobu vody rastlina nevie prijímať. Rastliny udržujú v jednotlivých častiach svojho tela určité množstvo vody. Ak toto množstvo klesá, znižuje sa aj intenzita biologických dejov (napr. fotosyntézy).

Význam vody pre rastlinu:

• základná zložka rastlinného prostredia
• rozpúšťadlo látok
• zdroj vodíka a kyslíka pre metabolické procesy
• umožňuje transport látok
• disociáciou vody na ióny H⁺a OH^- je umožnené regulovať kyslosť a zásaditosť bunkovej šťavy
• termoregulačná funkcia – vyrovnáva teplotu rastlinného tela a okolitého prostredia

Množstvo vody v rastline závisí od:

• typu rastliny (suchozemské obsahujú menej vody ako rastliny vodné), priemerne suchozemské rastliny obsahujú 60 – 90% vody, riasy až 98% vody
• druhu pletiva (zásobné pletivá obsahujú nižšie percentá vody ako vitálne pletivá), napr. zdrevnatené pletivá obsahujú 50% vody, semená len 5 – 14%
• veku rastliny (mladšie rastliny obsahujú vyšší podiel vody)

1. PRÍJEM VODY

Príjem vody rastlinou sa uskutočňuje:

• celým povrchom tela– len u vodných rastlín bez kutikuly, procesom osmózy a difúzie
• nadzemnými časťami rastlinného tela (listami)- príjem vzdušnej vlhkosti z rosy, ale aj príjem živín pri aplikácií hnojív rozprašovaním
• koreňom a koreňovým vlásím

Rastlina môže prijímať vodu dvojako:

1. a) Pasívne prijímanie vodysa uskutočňuje v čase,keď má rastlina vytvorené listy. Pri odparovaní vody v listoch vzniká v cievnom zväzku podtlak, ktorý spôsobuje pasívne nasávanie vody cez koreňové vlásky. Takto rastlina prijíma až 90% všetkej vody z pôdy.

1. b) Aktívne prijímanie vodyprevláda skoro na jar, keďrastlina ešte nemá listy. Pri tomto príjme sauplatňuje osmóza a voda prechádza cez bunkovú stenu a cytoplazmatickú membránu do cytoplazmy buniek. Aktívny príjem vody je náročný na energiu, ktorú získava dýchaním z ATP, preto je dôležitý prístup kyslíka ku koreňu.

Množstvo vody v rastline sa odborne sleduje a vyjadruje príslušnými veličinami:

• vodný potenciál -vyjadruje stav vody v rastline, je to sacia sila rastlinných pletív. Čím je obsah vody v bunkách rastliny menší, tým je nižší vodný potenciál a nasávacia sila buniek je vyššia. Vypočíta sa ako súčet tlakového potenciálu a osmotického potenciálu.
• turgor– tlak bunkovej steny. Bunka, ktorá obsahuje dostatočné množstvo vody, je napätá –turgescentná.
• tlakový potenciál- je tlak na obsah bunky a skladá sa z turgoru, tlaku okolitých buniek a hydrostatického tlaku.
• osmotický tlak –vzniká osmotickým nasávaním vody. Je to vnútorný tlak bunky, ktorý je tým väčší, čím je vyššia koncentrácia rozpustených látok.
• osmotický potenciál -protitlak, ktorý pôsobí na cytoplazmatickú membránu z vnútra buniek. Je to záporná hodnota osmotického tlaku.

Faktory ovplyvňujúce príjem vody:

1. teplota pôdy– každá rastlina vyžaduje iné teplotné podmienky, ktoré jej vyhovujú na príjem vody. Vo všeobecnosti teplotné optimum pre väčšinu rastlín sa pohybuje v rozmedzí 20 – 25°C. Väčšina rastlín prestáva prijímať vodu pri 0°C, no niektoré druhy ju neprijímajú už pri ochladení na 4°C (uhorky, tekvica, rajčiak).

1. veľkosť pôdnych častíc– čím sú menšie rozmery častíc v pôde, tým je horší príjem vody. V ílovitých pôdach rastliny len ťažko prijímajú vodu, hoci jej môže byť v pôde dostatok.

1. koncentrácia pôdneho roztoku– pre optimálny príjem musí mať pôdny roztok nižšiu koncentráciu ako cytoplazma buniek koreňa, musí byť hypotonický. Hypertonický pôdny roztok spôsobí, že rastlina vodu neprijíma. Tento jav sa označuje fyziologické sucho. Stáva sa to pri polievaní rastlín napr. slanou vodou alebo koncentrovaným roztokom hnojiva.

1. množstvo vody v pôde– ak je v pôde veľa vody, vytláča z pôdy kyslík. Pri nedostatku kyslíka sa zníži intenzita dýchania koreňových buniek, a tým aj prijímanie vody. Optimálna pôdna vlhkosť má byť 60 – 70%.

1. VEDENIE VODY

U nižších rastlín(rias) sa uskutočňuje vedenie vody osmózou a difúziou z bunky do bunky. U vyšších cievnatých rastlín sa na vedenie roztokov utvorili cievne zväzky.

Na vedení vody v cievnych zväzoch rastliny sa spolupodieľa niekoľko faktorov:

• koreňový výtlak:sila, ktorá vytláča vodu maximálne do 50 cm nad zemou. Spôsobujú ho osmotické sily cytoplazmy koreňových buniek. O jeho účinku je možné presvedčiť sa narezaním mladých stoniek, z rán ktorých vytekajú roztoky v podobe malých kvapiek.

• transpiračný prúd:prechádza drevnou časťou cievneho zväzku (xylémom) a vedie vodu s anorganickými látkami z koreňa do nadzemných rastlinných orgánov. Je vyvolaný transpiráciou a umožňuje vedenie vody do výšky 60 – 150 m nad zemou.

• kapilarita (vzlínavosť)– v úzkych cievach a cievicach vystúpi vody vyššie ako je množstvo pôdnej vody (kapilárna elevácia)

• adhézia- priľnavosť vody k stenám ciev

• kohézia– súdržnosť molekúl vody, ktorú umožňujú vodíkové mostíky

1. VÝDAJ VODY

Na látkovú premenu využíva rastlina len malú časť prijatej vody. Prebytočnú vodu vracia späť do prostredia 2 spôsobmi:

1. transpirácia– výdaj vody v podobe vodnej pary. Takto vydaná voda je čistá, bez minerálnych látok. Prebieha najmä cez deň. Pokožka listu má na povrchu listu kutikulu, cez ktorú sa vyparí len malá časť vody (kutikulárna transpirácia). Väčšia časť vody (až 99,9%) sa vyparí cez prieduchy (prieduchová transpirácia).

Zobrazenie otvoreného a uzavretého prieduchu

1. gutácia– vydávanie vody v kvapalnom stave, vydávaná voda obsahuje minerálne látky. Takto rastlina vydáva vodu vtedy, keď ju nemôže odparovať, lebo je buď vysoká vlhkosť vzduchu, alebo chladný vzduch (v noci a nad ránom). Vtedy vytláča vodu cez hydatódy – prieduchy so stratenou schopnosťou zatvárania na okraji listov. Proces sa označuje gutácia.

Vodná bilancia je pomer medzi príjmom a výdajom vody

• rastline sa darí,ak: príjem vody a výdaj vody sú v rovnováhe
• rastlina usychá,ak: výdaj vody je vyšší ako príjem vody
• rastlina hynie,ak: príjem vody je vyšší ako výdaj vody (hnitie koreňovej sústavy)

Význam minerálnych látok:

• Minerálne prvky sú nutné zložky stonky
• Hrajú dôležitú úlohu v premene látok a energie
• Plnia úlohu katalyzátorov v rôznych reakciách
• Regulujú osmotické procesy, procesy nasávania vody a iné.

1. Vonkajšie faktory vplývajúce na príjem živín

a/ Vplyv teploty: 40°C, 0°C, optimum 15°C

b/ Svetlo: nepriamo cez fotosyntézu a transpiráciu

c/ Obsah kyslíka a oxidu uhličitého v pôde

d/ Koncentrácia vodíkových iónov

1. Vnútorné faktory vplývajúce na príjem živín

a/ Rast

b/ Vnútorná koncentrácia solí

c/ Symbiotické účinky

Fyziologická funkcia minerálnych prvkov

1. Makroelementy – prvky v rozmedzí 10 – 0,01 % čerstvej hmotnosti (O, H, C, P, Si, K, Ca, N, S, Mg, Fe, Na, Cl, Al)
2. Mikroelementy – v množstve 0,001 – 0,00001 %. Sem patrí Mn, B, Sr, Cu, Ti, Zn, Li, Ba, Br, J, F, Rb, Sn, Ni, Mo, Co ai.
3. Ultramikroelementy – v nepatrnom množstve (As, Se, Cs, Cd, Pb, Hg, Ag, Au.)

Podľa chemickej povahy:

a/ Nekovy: vo forme aniónov (N, P, S, Cl ai.)

b/ Kovy: vo forme katiónov (K, Ca, Mg, Fe ai.)

Rastliny potrebujú minerálne živiny z mnohých dôvodov. Medzi tie najobecnejšie patrí ich využitie ako:

• substrátu v biochemických reakciách (napr. PO₄^3- NO₃^- alebo SO₄^2-)
• kofaktorov enzýmov (Mg, Zn, Mn ai.)
• osmotiká (K⁺, Na⁺, NO₃^-)
• poslov v prenášaní signálov (Ca).

– kyslík (O₂) je produktom fotosyntetických procesov. Má zásadný význam v aeróbnom metabolizme.

– vodík (H⁺) ako protón sleduje transport elektrónov a elektricky vyrovnáva jeho náboj v organických molekulách.

– dusík (N) – príjem dusíka: hlavne ako ióny NO₃^-, ale rastliny sú schopné prijať ho

aj vo forme NH⁴⁺ a niektorých organických zlúčenín (aminokyseliny).

– fosfor (P) – do rastliny vstupuje buď ako H₂PO₄^- alebo HPO₄^2-. Intenzita príjmu anorganického fosforu spojená s rýchlosťou oxidačných fosforylácií.

– síra (S) – rastliny prijímajú síru z minerálnych zlúčenín vo forme najvyššieho oxidu – ako anión SO₄^2- alebo SO₂ alebo H₂S

– horčík (Mg) – horčík sa hromadí hlavne v pletivách s intenzívnym metabolizmom a intenzívnym delením buniek. Mg je zložka chlorofylu – význam pri fotosyntéze.