Rast, vývin rastlín a Hydropónia

Rast, vývin rastlín a Hydropónia
 
Úvod
Rastliny sú veľkým základom života na zemi. Veľkým spôsobom pomáhajú nielen pri tvorbe kyslíka ale aj pri potravinovom zásobovaní našej planéty. Mojím záujmom bude v tejto práci priblížiť moje získané informácie a poznatky o raste a vývine rastlín. Mnoho ľudí chápe rastliny ako jednoduché. No sú veľmi zložité a reagujú na každu zmenu. V ich živote je to naozaj veľmi zaujímavé a pestré. Budem sa zaoberať ontogenickým vývinom, fázami rastu, klíčením a dormanciou, vnútornými a vonkajšími činiteľmi rastlín a doteraz neznámim hydroponickým pestovaním rastlín ktoré sa považuje za pestovanie budúcnosti.
 
1. Rast a vývin
Vývin rastlín je zložitý proces v ktorom sa z jednej bunky vytvára celé telo rastliny. Rozoznávame dve fázy vývinu. Vegetatívna fáza znamená vytvorenie koreňov, stonky a listov. Generatívna fáza zahrňuje kvitnutie a tvorbu plodov , čiže pohlavné rozmnožovanie rastlín. Rast a vývin rastlín je regulovaný rastlinnými hormónmi alebo inými regulačnými látkami. Vývin je charakterizovaný dvoma základnými procesmi:

- Rast je ireverzibilné zväčšovanie objemu.
- Diferenciácia je proces v ktorom sa bunky špecializujú na svoje budúce funkcie.

Rastliny, ako aj ostatné mnohobunkové organizmy vznikajú z jednej oplodnenej vajcovej bunky, ktorú nazývame „zygota“ (samčie pohlavné bunky nazývame peľ). Po rozdelení zygoty sa niektoré bunky špecializujú, iné ostávajú naďalej deliacimi sa bunkami. Zhluk takýchto buniek nazývame meristémom. Meristém ostáva stále zachovaný na vrchole koreňov a stoniek, preto môžu rastliny rásť počas celého svojho života. Listy a kvety majú na rozdiel od koreňov a stoniek rast determinovaný - teda po dosiahnutí určitej veľkosti prestávajú rásť. Tieto orgány potom postupne vstupujú do senescencie, odmumierajú a opadajú (napr. opad  listov, alebo kvetných lupienkov).
 
Bunky, ktoré vznikajú delením meristému postupujú do fázy objemového rastu. Bunky naberajú vodu, čím sa zvyšuje ich osmotický tlak. Keďže rastlinné bunky sú obklopené pevnými bunkovými stenami, musí dôjsť počas objemového rastu k ich rozvoľňovaniu. To prebieha tak, že vplyvom zvýšenej kyslosti prostredia sa väzby medzi jednotlivými vrstvami celulózy, uvoľnia a posunú sa v horizontálnom smere. Takto dochádza k predlžovaniu buniek.
Bezprostredne po predlžovaní dochádza k diferenciácii, k ktorom bunky nadobúdajú svoju budúcu funkciu. Väčšina buniek napriek svojim odlišným funkciám má trvalo zachovanú celú genetickú informáciu. V umelých podmienkach možno teda z každej rastlinnej bunky regenerovať celú rastlinu. Túto vlastnosť buniek nazývame titopotencia. Výnimkou sú len vodivé bunky floému- sitkovice, ktoré zabezpečujú transport organických látok a v zrelom štádiu nemajú bunkové jadro.  2.
Rast rastlín je regulovaný hormónmi rastlín, napr. auxínmi, giberelínmi a cytokinínmi. Preto sú tieto hormóny niekedy nazývané aj rastovými látkami. Sú bežne používané v pestovateľskej praxi najmä na uľahčenie zakoreňovania odrezkov.
 
2. Individuálny ontogenetický vývin
Životný cyklus predstavuje život rastliny od zrodu (oplodnenie vajcovej bunky spermatickou bunkou) po zánik jedinca. Proces ontogenézy je naprogramovaný už v zygote a vplyvom vnútorných a vonkajších podmienok sa v rastline uskutočňujú kvantitatívne a kvalitatívne zmeny.

V ontogenéze sa striedajú tri základné fázy:
- Vegetatívna: zakladanie vegetatívnych orgánov (koreň, stonka, listy)
- Reprodukčná (rozmnožovacia) - zabezpečuje reprodukciu celej rastliny

3.  Dormantná (odpočinková) - rastliny ňou prekonávajú nepriaznivé podmienky prostredia
      
3.Fázy Rastu
Rast je teda kvantitatívne nevratný proces zväčšovania objemu a hmotnosti tela rastliny, spojený s tvorbou nových buniek v pletivách a orgánoch. Rast rastlín prebieha počas celého života na rozdiel od živočíchov, v určitých zónach: v rastových zónach koreňa, stonky a listov
Rast zárodku od vyklíčenia po zánik rastliny nie je rovnomerný.
 
Fázy rastu:
A) Meristematická (embryonálna) fáza:
 prebieha tu delivý rast. Nové bunky sa tvoria v meristematických pletivách mitotickým delením. Tento rast je veľmi pomalý a tvoria sa malé nediferencované bunky s veľkým jadrom a bez vakuol. Dochádza k zvyšovaniu počtu buniek, nie k zväčšovaniu.
 
B) Predlžovacia (prolognačná) fáza dochádza k rýchlemu zväčšeniu objemu buniek vodou a živinami. V bunke vznikajú nové vakuoly a jadro sa zmenšuje. Príjmom vody a živín sa zväčšuje turgor, čo spôsobuje roztiahnutie membrán a tým zväčšenie bunky.
 
C) Diferenciačná (rozlišovacia) fáza nastávajú kvalitatívne zmeny v dôsledku špecializácie buniek, ktorej výsledkom sú bunky rôzneho tvaru a funkcie. Tento proces je spôsobený aktivitou určitej časti genetickej informácie rastlín v bunkách. Určitá skupina génov zodpovedá za presne určenú diferenciáciu.
 
Diferenciácia má viacero úrovní:
1.úroveň rastliny (koreň, stonka, list alebo kvet)
2.úroveň orgánu (napr. list - pokožka, špongiový, palisádový parenchým, cievne zväzky) 
3.úroveň pletiva (napr. pokožka - pokožková bunka, prieduch, trichóm,...)
 
Každá rastlinná bunka je schopná realizovať kompletne celú genetickú informáciu. Táto schopnosť sa nazýva totipotencia. Čiže z každej bunky možno získať novú rastlinu.

4. Klíčenie a Dormancia
Klíčenie je  rast zárodku po určitom čase pokoja. Sprevádzajú ho procesy príjmu vody, intenzívneho delenia buniek a dýchania.
Klíčivosť:
Je schopnosť semena vyklíčiť. Závisí od genetických faktorov rastliny ale aj od vonkajších podmienok prostredia. Je podmienená: obalmi semena, prítomnosťou vody, vyvinutosťou embrya, inhibítormi...
 
Dormancia:
Je obdobie vegetačného pokoja rastliny. Je to prispôsobenie rastlín nepriaznivým podmienkam. V rastlinách je geneticky zakódovaná. Hlboká dormancia je sprevádzaná spomalením metabolizmu. Jedná sa o fyziologicky podmienené obdobie kľudu, kedy semená ostávajú neklíčivé. Vynútená dormancia – nedobrovoľné predĺženie, môže byť prerušená zmenou svetelného alebo tepelného režimu

5. Vnútorné a vonkajšie činitele
Okrem genetických faktorov rast a vývin rastlín ovplyvňujú aj vnútorné a vonkajšie činitele. Medzi vnútorné činitele patria:

- látky, ktoré podporujú rast – stimulátory = príkladom takýchto látok sú fytohormóny. Sú schopné urýchľovať, spomaľovať alebo inak modifikovať metabolické procesy, ktorých výsledkom sú zmeny v raste a vývine. Rastové látky na rozdiel od hormónov živočíchov nemajú špecifický účinok.
príklady stimulátorov:
Auxín na každú rastlinu a rastlinný orgán pôsobí odlišne. Tvorí sa v stonkovom rastovom vrchole a v okrajových rastových častiach listov. Auxíny urýchľujú klíčenie semena, zabraňujú rastu bočných púčikov, podporujú rast bočných koreňov 5.
(čiže zväčšenie koreňového systému) a zakoreňovanie odrezkov. Účinok auxínov je nešpecifický, na každú rastlinu aj orgán pôsobia rôzne.
Cytokiníny - podporujú delenie buniek, tvorbu chlorofylu, odďaľujú starnutie rastlinného organizmu
Giberelíny - podporujú predlžovací rast, tvorbu kvetov a klíčenie semien

2.  látky, ktoré zabraňujú ďalšiemu rastu – inhibítory
Kyselina abcisová - zabraňuje tvorbe DNA, deleniu buniek, rastu púčikov
Etylén
Herbicídy - chemické prostriedky ničenia rastlín. Selektívne ničia len niektoré rastliny.
Zeazín - je látka, ktorá zabraňuje rastu čohokoľvek okrem kukurice.
 
Medzi vonkajšie činitele patria najmä teplo, svetlo, voda a iné.
Teplo:
Rastliny rastú pri rozličnej teplote rozdielne rýchlo.
Teplotné – kardinálne body  sú rozličné pre každú rastlinu.
- minimálna teplota bod, pri ktorom rastlina začína rásť
- optimálna teplota bod najrýchlejšieho rastu
- maximálna teplota bod, pri ktorom rastlina prestane rásť

Podľa nárokov na teplo sa rastliny rozlišujú na:
- chladumilné (mrazuvzdorné) dobre znášajú nízke teploty (lišajníky)
- teplomilné dobre znášajú vysoké teploty (figovník, tabak, broskyňa)

Teplota vplýva aj na dĺžku života rastlín:
efeméry žijú len niekoľko týždňov (snežienka)
jednoročné rastliny vyklíčia, vyrastú, prinesú plody a semená (obilniny, slnečnica)
dvojročné rastliny v 1. roku vytvárajú vegetatívne orgány, v 2. roku vytvárajú generatívne orgány a semená (kapusta, mrkva)
trvalky   6.
Svetlo:
Vplyv svetla na rast spôsobuje fotobiologické javy : etiolizáciu a fotoperiodizmus. Etiolizácia je rast rastlín za nedostatku svetla. Prevláda tu predlžovací rast, listy sú drobné a neobsahujú chlorofyl. Rastlina rastie do výšky, čím zvyšuje možnosť rastliny dostať sa na svetlo. Fotoperiodizmus je reakcia rastliny na striedanie dňa a noci, čo vplýva na klíčenie, kvitnutie a opadávanie listov a iné reakcie.
 
6. Hydroponické pestovanie rastlín
Pozri aj obr.č.3.  v prílohe!
Hydropónia je pestovanie rastlín bez pôdy v živnom roztoku. Niekedy sa terminologicky rozlišuje hydropónia (korene sú priamo ponorené v živnom roztoku) a hydrokultúra (korene sú v kvetináči s granulami a iba ich konce pretŕčajú do živného roztoku). Hydroponicky možno pestovať takmer všetky izbové rastliny. Najvhodnejším substrátom je v tomto prípade keramzit - expandovaný íl. Zelenina - rajčiny, uhorky a pod. alebo kvety (karafiáty, gerbery a pod.) sa pre produkciu rezaných kvetov v skleníkoch tiež pestujú hydroponicky buď v minerálnej plsti alebo v roztoku na "tenkej vrstve". V týchto systémoch voda cirkuluje, mimo záhonov sa späť vrátený roztok filtruje, doplní sa živinami, upraví pH a teplota. Podľa systému a účelu pestovania sa pridávajú hnojivá. Pre uzavretý systém pestovania izbových rastlín v keramzite možno použiť kvalitné tekuté hnojivá bez balastných látok a pri každej zálievke zalievať slabým roztokom (0,02%). Pre tento spôsob existujú ešte dlhopôsobiace iontovýmenné hnojivá na báze Lewatit, ktoré vymieňajú živné ióny za soli obsiahnuté v zálievkovej vode. V prípade použitia takéhoto hnojiva nie je vhodná zálievka dažďovou vodou. Túto možno rastlinám dodávať raz za 3 - 4 mesiace. Veľká väčšina rastlín, ktorá sa pestuje hydroponicky, môže rásť v hydropónii aj v pôde. Tento typ pestovania je vynálezom Egypťanov. Medzi výhody patrí rýchlejší rast rastlín, menšia náchylnosť k chorobám. Táto metóda pestovania je vhodná pre alergikov.
 
7. Záver
V mojej práci som opísal mnoho procesov rastlín. Objasnil som zásady hydroponického pestovania, faktory vplývajúce na rastliny a naučil som sa mnoho aj o fázach rastu rastliny. Úspešne sa mi podarilo priblížiť aj látky ktoré zabraňujú rastu určitých rastlín (inhibítory) a taktiež aj látky ktoré podporujú rast. Vývoj a rast rastlín je veľmi zaujímavý a dúfam že táto práca ho ešte viac ujasnila všetkým čitateľom.