Шпаргалка по "Биологии"

Углекислый газ является конечным продуктом дыхания. При высокой концентрации газа дыхание растений снижается по следующим причинам: 1) ингибируются дыхательные ферменты, 2) закрываются устьица, что препятствует доступу кислорода к клеткам.

Содержание воды. Водный дефицит растущих тканей увеличивает интенсивность дыхания из-за активации распада сложных углеводов (например, крахмала) на более простые, которые являются субстратом дыхания. Однако при этом нарушается сопряжение окисления и фосфорилирования. Дыхание в этом случае представляет бесполезную трату вещества. Иная закономерность характерна для органов, находящихся в состоянии покоя. Повышение содержания воды в семенах приводит к резкому увеличению интенсивности дыхания.

Свет. Трудно выявить влияние света на дыхание зеленых растений, так как одновременно с дыханием осуществляется противоположный процесс - фотосинтез. Освещенность, при которой интенсивность фотосинтеза равна интенсивности дыхания по уровню поглощенного и выделенного углекислого газа, называют компенсационным пунктом. Дыхание незеленых тканей активируется светом коротковолновой части спектра, так как максимумы поглощения флавинов и цитохромов расположены в области 380-600 нм.

Минеральные вещества. Такие элементы как фосфор, сера, железо, медь, марганец необходимы для дыхания, являясь составной частью ферментов или как фосфор промежуточным продуктом. При повышении концентрации солей в питательном растворе, на котором выращивают проростки, их дыхание активируется (эффект «солевого дыхания»).

Механическое повреждение усиливает дыхание из-за быстрого окисления фенольных и других соединений, которые выходят из поврежденных вакуолей и становятся доступными для оксидаз.

Дыхание — основной процесс обмена веществ в плодах и овощах при хранении. В процессе дыхания образуются вещества, энергия, необходимые для гидролиза и передвижения веществ, связанных с послеуборочным дозреванием, защитными реакциями. При дыхании выделяется тепло, в массе продукции формируются определенные условия, которые влияют на технологию размещения продукции, вентиляцию, охлаждение и хранение. 
 
Дыхание сочной растительной продукции протекает по аэробному типу в том случае, когда имеется свободный доступ воздуха и окисление идет до конечных продуктов. Но такие условия бывают не всегда. При недостатке кислорода воздуха продукция переходит на приспособительный тип дыхания, анаэробный. 
 
В этом случае образуются такие недоокисленные продукты, как этиловый спирт и другие, что может привести к возникновению физиологических расстройств в виде потемнений, некрозов и т. п. 
На интенсивность дыхания влияют многие причины, такие как вид продукции, сорт, степень зрелости, наличие механических и других повреждений, условия окружающей среды. У плодов, овощей наиболее интенсивное дыхание отмечается в первые дни после уборки. Затем интенсивность дыхания постепенно снижается, наступает состояние покоя (для некоторых видов), а к весне — вновь возрастает.

 

 

31.Зависимость  дыхания от внутренних факторов

Различные виды и экологические  формы растений дышат с разной  
интенсивностью. Очень высокая интенсивность дыхания у бактерий и грибов. Как правило, светолюбивые растения характеризуются бо- лее высокой интенсивностью дыхания по сравнению с теневыносли- выми. Растения северных широт дышат более интенсивно по сравне-  
нию с южными, особенно при пониженной температуре. Органы рас- тения, закончившие рост или находящиеся в остоянии покоя, ха- рактеризуются низкой интенсивностью дыхания. Оченьнизкое дыхание характерно для сухих семяп,закончившихрост плодов, тка- ней, в которых имеется большой процент мертвых клеток. Низкая  
интенсивность дыхания у покровных тканей, проводящих элементов ксилемы. Высокой интенсивностью дыхания характеризуются цветки  
(особенно тычинки и пестики), клетки флоэмы, камбия.  
Интенсивность дыхания зависит от возраста. Как правило, более  
молодые растущие органы и ткани дышат более интенсивно. Интен- сивность дыхания проростков обычно резко возрастает в течение периода их наибольшего роста (первые 4—5 суток после начала про-растания), а затем начинает падать. По-видимому, это связано с образованием закончивших рост тканей.Определеннымзакономер- ным образом изменяется интенсивность дыхания листьев. После по- явления листа в первые дни его роста интенсивность дыхания воз- растает, а затем резко падает, а в период пожелтения часто вновь  
немного повышается. Такое же явление наблюдается у плодов перед их созреванием (климактерический период). Перед отмиранием орга-  
низма или органа обычно наступает кратковременное усиление про- цесса дыхания. Это связано, по-видимому, с какими-то необратимыми процессами дегенерации тканей, при которых сложные соединения распадаются на более простые, что увеличивает количество субстра- тов дыхания. В этот период дыхание не сопровождается фосфорили-  
роваиием. (Коэффициент Р/О резко падает.) По-видимому, разру- шается упорядоченное расположение окислительных и фосфорили- рующих систем. Изменение возраста всего растительного организма  
также сказывается на интенсивности дыхания. Как правило, иаивыс- шей интенсивностью дыхания обладают растения перед началом цве- тения.  
Различные органы и ткани растения сильно различаются по усло- виям снабжения их кислородом. В листе кислород свободно поступа- ет практически к каждой клетке. Сочные плоды, корнеплоды, клубни вентилируются очень плохо; они слабо проницаемы для газов, не  
только для кислорода, но и для углекислого газа. !Естественно, в этих органах процесс дыхания сдвигается в анаэробную сторону, дыха- тельный коэффициент возрастает. Возрастание дыхательного коэффи-  
циента и сдвиг процесса дыхания в анаэробную сторону наблюдаются в меристематических тканях. Таким образом, разные органы харак-  
теризуются не только различной интенсивностью, но и неодинаковым качеством дыхательного процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32. Необходимые растениям химические элементы.

В составе растений можно  обнаружить почти все химические элементы, существующие на Земле, но для  питания и роста им необходимы всего 13 элементов. В дополнение к  этим 13-ти элементам можно добавить еще углерод, водород и кислород, которые растения получают из воды и воздуха.Основные элементы питания  можно разделить на две группы, такие как макроэлементы и  микроэлементы. К списку макроэлементов относятся Азот (N), Калий (K), Кальций (Ca), Фосфор (P), Магний (Mg) и Сера (S). Эти  элементы являются основными для  питания растений и потребность  растительных организмов в них высока.К  микроэлементам относятся – Железо (Fe), Медь (Cu), Бор (B), Цинк (Zn), Марганец (Mn), Молибден (Mo) и Хлор (Cl). Растению для  роста они нужны в сравнительно небольших количествах, но это не значит, что растения могут обойтись без какого-либо из них. Согласно принципу незаменимости питательных элементов, отсутствие или существенный недостаток любого макро или микроэлемента  приводит к снижению роста, болезням и даже может привести к гибели растения. Отсюда и термин «жизненно необходимые элементы». В связи с этим главная задача любого растениевода – обеспечить растения всеми необходимыми веществами для их полноценного, здорового роста и развития. Во время интенсивного роста растению особенно необходим азот. Недостаток доступного для растений азота приводит к задержке роста и развития, листья при этом приобретают бледно-зеленую окраску. Данный элемент поступает в растение обычно в форме нитрат-ионов или ионов аммония. Значение азота для растения состоит прежде всего в том, что он входит в состав белка, а следовательно, необходим для образования всех растительных тканей.Роль калия в жизни растения выявить сложнее. Этот элемент необходим как катализатор для нормального протекания многих химических реакций. Особенно интенсивно он включается в процессы образования органических веществ при фотосинтезе, а также в процессы поступления в растения питательных веществ из внешней среды. Этим объясняется значение калия как одного из важных факторов роста листьев. Однако в не меньшей степени он необходим и другим частям растения — везде, где протекают определенные химические реакции. Калийное голодание обычно сопровождается появлением на краях листьев бледно-желтой окраски. По мере продвижения обесцвечивания к центру листьев их края делаются коричневыми и скручиваются.Фосфор, используемый растением обычно в форме фосфатов, выполняет в растении в основном две важные функции. Во-первых, он является необходимой составной частью специфичных белков, из которых строятся хромосомы. Во-вторых, он является обязательным компонентом соединений, с помощью которых в растении осуществляется запасание, транспортировка и использование в химических реакциях энергии, необходимой для роста и развития. Симптомы фосфорного голодания различить гораздо сложнее, особенно в его начале; обычно наступает торможение роста, сопровождаемое появлением на листьях фиолетовой или красной окраски. Но аналогичные симптомы могут быть вызваны и другими причинами, например поражением корневой системы вредителями или гнилями.Большинство других питательных веществ в достаточных для растения количествах присутствует в виде добавок или примесей в основных видах применяемых удобрений, и вносить их специально не нужно.Проблемы могут возникнуть лишь с двумя элементами — магнием и железом. Значение магния объясняется прежде всего тем, что он входит в состав молекул хлорофилла — зеленого пигмента, необходимого для фотосинтеза. При недостатке магния наблюдается пожелтение более старых листьев, так как элемент перемещается в молодые, растущие листья, что приводит к снижению его содержания в старых и, следовательно, к «хлорозу». (Аналогичным образом реутилизируется и азот, о недостатке которого также можно судить по раннему пожелтению и старению листьев в нижних ярусах растения. — Персе.)Железо выполняет в растительном организме такие же важные функции, как и магний, однако его соединения не включаются в процессы реутилизации. Недостаток железа проявляется в основном в пожелтении молодых листочков, жилки их при этом остаются зелеными. Таким образом, магниевое голодание (пожелтение старых листьев) легко отличить от железного (пожелтение молодых листьев).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35.Почва как  источник питательных веществ  для растений

Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, или способность снабжать растение водой и питательными веществами. Почва — это сложное природное тело, которое влияет на жизнь растений различными путями. Система почва — растение — сложный взаимодействующий комплекс. Расчеты показывают, что запасы питательных веществ в пахотном горизонте достаточно велики, чтобы полностью удовлетворить потребность в них растений. Между тем известно, что во многих случаях внесение небольших доз удобрений оказывает положительное влияние на рост и продуктивность растений. Это объясняется тем, что абсолютное (валовое) содержание того или иного питательного элемента еще не говорит о его доступности для растения.

Какие же формы питательных  веществ являются усвояемыми, доступными для растительного организма? Вопрос этот осложняется тем, что в почве непрерывно идут многочисленные химические и микробиологические процессы, быстро меняющие формы всех питательных веществ. Большое значение имеют и особенности растения. Разные растения обладают различной усвояющей способностью. Это связано с их метаболической активностью и, что особенно важно, с характером корневых выделений. Во многих случаях корневые выделения могут переводить одну форму питательных веществ (плохо усвояемую) в другую (хорошо усвояемую). Так, выделяемые корнями органические кислоты: яблочная, лимонная, щавелевая, а также угольная — растворяют минеральные соединения. Вместе с тем ряд растений выделяют ферменты, которые разлагают органические вещества. Наиболее доступной формой питательных веществ в почве являются вещества, находящиеся в почвенном растворе. Однако их недостаточно для поддержания нормального роста растений. При выращивании растения на воде, профильтрованной через почву, рост его будет чрезвычайно ослаблен по сравнению с тем, которое выращивалось прямо на почве. Для питания растений значение имеет физико-химическая, или обменная, поглотительная способность почвы. Это свойство почвы связано с наличием в ней частиц почвенного поглощающего комплекса.Доступность поглощенных катионов зависит от ряда условий:1. От степени насыщенности почвы данным катионом. Чем больше данного катиона находится в почве по отношению ко всем другим поглощенным катионам, тем с меньшей силой он удерживается и легче поступает в клетки корня.2. От насыщенности данным катионом поверхности клеток корня растения. Чем больше эта насыщенность, тем меньше способность клеток корня к его поглощению. Насыщенность клеток катионами зависит от быстроты их продвижения внутрь растения, а также от скорости их использования. Чем интенсивнее протекают в растении процессы обмена веществ, чем больше темпы его роста, тем выше способность к поглощению катионов.3. От содержания воды в почве. Показано, что обмен ионов между коллоидами почвы и клетками корня осуществляется легче в том случае, когда поверхность соприкосновения увлажнена.В некоторых случаях растения могут использовать питательные вещества из труднорастворимых соединений. Это относится, прежде всего, к фосфатам.

Кислотность почвы влияет на растворимость, а также усвояемость  растением различных питательных  веществ. На кислых почвах более усвояемы такие питательные элементы, как фосфор (в определенных условиях), железо, цинк, марганец, бор и др. Вместе с тем большое увеличение кислотности почвы (низкое значение рН) может сильно тормозить рост и даже оказывать повреждающее влияние на растения. Для каждого вида растений существуют свои границы значения рН, при которых возможен их рост. Оптимальные значения рН для некоторых растений следующие: люпин — 4—5, картофель — 5, овес — 5—6, рожь — 5—6, лен — 5—6, клевер — 6—6,5, горох — 6—7, свекла — 7. Как видно из приведенных данных, для большинства растений наиболее благоприятной является слабокислая (рН = 5—6) или нейтральная (рН = 7) реакция. Значительное изменение значения рН в ту или иную сторону оказывает вредное, а иногда и губительное влияние на растение. Менее вреден сдвиг значения рН почвы в щелочную сторону. Это объясняется тем, что клетки корня растения выделяют С0₂, а иногда и органические кислоты, которые нейтрализуют избыточную щелочность. Резкий сдвиг реакции почвы в кислую сторону оказывает нежелательные последствия в силу нескольких обстоятельств: прямого повреждающего влияния на поверхностные слои протоплазмы; торможения поступления в клетки корня питательных катионов; перехода в раствор солей алюминия и железа. Последнее переводит фосфорную кислоту в неусвояемую для растений форму, а также оказывает непосредственное ядовитое влияние на растительный организм. Для устранения избыточной кислотности в агрономической практике широко применяется известкование.

Почва представляет собой благоприятную  среду для развития микроорганизмов. Приблизительные подсчеты показывают, что в 1 г почвы содержится 10⁹ бактерий, 10⁵ грибов, 10³ водорослей. Суммарная масса всех микроорганизмов в пахотном слое составляет примерно 6—7 т на 1 га. Естественно, такое колоссальное количество живых организмов оказывает многообразное и разностороннее влияние на процессы, происходящие в почве, и на жизнь высших растений. Особенно много микроорганизмов развивается около корневых систем — ризосферные микроорганизмы. Число микроорганизмов в прикорневой зоне в 50—100 раз превышает их число вне сферы влияния корневых систем. Это и понятно, так как благодаря выделениям около корневых систем создаются благоприятные условия для их питания. Поскольку корневые выделения различны у разных растений, ризосферные микроорганизмы тоже специфичны. Под влиянием микроорганизмов происходят как нежелательные процессы, так и полезные. Микроорганизмы могут вызывать заболевания растений и накопление некоторых токсичных веществ, выступать как конкуренты высших растений, поглощая усвояемые питательные вещества. Вместе с тем микроорганизмы участвуют в минерализации органических веществ, переводя их в усвояемую форму. В этой связи органическое вещество почвы является важнейшим резервом питательных веществ для растений.Микроорганизмы осуществляют превращение (окисление, восстановление) ряда неорганических соединений, переводя их в более или, наоборот, менее усвояемую форму. Чрезвычайно полезное значение имеет усвоение азота атмосферы микроорганизмами, что является почти единственным источником азотистых соединений в почве. Важной особенностью микроорганизмов является выделение ряда биотических веществ (витамины, гормоны), которые способствуют росту высшего растения. Многие высшие растения живут в симбиозе с грибами, образуя микоризу, или грибокорень. На надземных органах растений развивается эпифитная микрофлора. Ее микроорганизмы способствуют росту высшего растения, в данном случае путем снабжения их гормональными веществами. В целом рост высших растений возможен на минеральной питательной среде в стерильных условиях. Однако в присутствии микроорганизмов он идет более интенсивно. Даже при полной обеспеченности всеми питательными веществами в стерильных условиях темпы роста растений снижаются. Это, по-видимому, связано с недостатком гормонов. Внесение извне таких фитогормонов, как ауксины и гиббереллины, в стерильных условиях оказывает особенно благоприятное влияние (А.А. Тарасенко).