Vodní provoz rostlin. Příjem + vedení + výdej vody Stav a funkce vody v rostlinách. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74

Transkript

1 Rostlina a voda Adaptace rostlin nutné pro přechod na souš Důležité vlastnosti vody Vodní potenciál a jeho složky mechanismy pohybu vody v rostlinném těle příjem vody kořeny transport vody xylémem výdej vody transpirací regulace a mechanismus otvírání a zavírání průduchů význam vody vegetace pro vodní koloběh a energeticko bilanci krajiny

2 Vodní provoz rostlin Příjem + vedení + výdej vody Stav a funkce vody v rostlinách Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

3 Význam vody pro rostliny (1) Prostředí pro metabolické procesy (2) Příjem minerálních látek z půdy (3) Transport minerálních (xylém) a organických (floém) látek (4) (Spolu)reguluje teplotu rostlin (5) Zdroj elektronů a protonů ve fotosyntéze (6) Zdroj atmosférického kyslíku (7) Udržuje tvar nezdřevnatělých částí rostlin Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

4 Při přechodu rostlin na souš: Kutikula Vodivá pletiva Průduchy důležité adaptace!

5 Vlastnosti vody významné pro rostliny molekula malá elektroneutrální polární VODÍKOVÉ MŮSTKY (nejen s vodou) (8 40 kj. mol -1 x vazba C-C 347 kj. mol -1 ) koheze přitažlivost mezi molekulami vody adheze přitažlivost k pevným povrchům (b. stěna) povrchové napětí schopnost odolat tenzi kapilarita - kapilární elevace Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

6 mírou kapilarity je výška h, do které kapalina v kapiláře vystoupí h = 2. T. cos α r. d. g h výška sloupce (m) T povrchové napětí pro vodu 0,072 kg. s -1 při 20 C α úhel zakřivení menisku r poloměr kapiláry (µm) d specifická hmotnost pro vodu 998,2 kg. m -3 při 20 C g gravitační zrychlení = 9,806 m. s -2 trachea: r = 40 µm h = 0,3719 m mikrofibrilární pór v buněčné stěně: r = 0,005 µm h = 2975 m Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

7 Vlastnosti vody významné pro rostliny Průhlednost propustnost pro fotosynteticky aktivní záření Nestlačitelnost (turgor buněk, poloha listů, pohyby) Vysoká tepelná kapacita (4,16 J na zvýšení teploty 1 g vody o 1oC) Velké výparné teplo (40,6 kj mol-1) Vysoká tepelná vodivost (vzduch suchý: 0,0257 Wm-1oC-1, voda: 0,599 Wm-1oC-1) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

8 Vlastnosti vody významné pro rostliny Vysoké body tání a varu (vliv teploty na hustotu vody) Vysoká hodnota relativní permitivity (ε) Relativní permitivita udává, kolikrát je síla působící mezi dvěma náboji v daném prostředí menší než ve vakuu. ε : 78,5 (voda), 24,3 (etanol), 2,3 (benzen) - zeslabuje iontové interakce, umožňuje hydrofóbní interakce Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

9 Obsah vody v rostlině 60 až 95% čerstvé hmotnosti listů 5 až 15% v semenech charakterizuje se veličinami: vodní sytostní deficit (VSD) relativní obsah vody (RWC = relative water content) kolik vody (%) chybí rostlině do plného nasycení (SATURACE) VSD (%) = hmotnost po nasycení vodou čerstvá hmotnost hmotnost po nasycení vodou hmotnost sušiny VSD = 100% rostlina zcela suchá VSD = 0% rostlina zcela nasycená vodou

10 Obsah vody v rostlině 60 až 95% čerstvé hmotnosti listů 5 až 15% v semenech charakterizuje se veličinami: vodní sytostní deficit (VSD) relativní obsah vody (RWC = relative water content) RWC (%) = čerstvá hmotnost hmotnost sušiny hmotnost po nasycení vodou hmotnost sušiny Při nedostatku vody v půdě klesá RWC. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

11 funkce vody v rostlině transportní účast v metabolických procesech součást vnitřního prostředí zásobní termoregulační rostliny poikilohydrické závislé na vlhkosti prostředí homoiohydrické udržují vodu vakuoly pravé kořeny kutikula Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

12 rostliny poikilohydrické závislé na vlhkosti prostředí malé buňky bez velké centrální vakuoly při nedostatku vody životní procesy postupně ustávají při dostatečné hydrataci se metabolická aktivita obnovuje mechy, vranečky některé kapradiny slezinník routička výjimečně semnné ramondie srbská zralá embrya v semenech a pylová zrna jsou poikilohydrická stadia homoiohydrických rostlin

13 rostliny homoiohydrické udržují vodu vakuoly pravé kořeny kutikula Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

14 Vodní potenciál stav vody v rostlině a okolí charakterizuje vodní potenciál Ψ w Zdroj energie pohybu vody Hydrostatický tlak (gravitace) Osmotický tlak (v důsledku osmózy) Vnější tlak (tlak buněčné stěny)... Jednotící veličina: Gibbsova volná energie G G<0 spontánní proces; G>0 nutno dodat E Chemický potenciálµ = G / n (látkové množství) Vodní potenciálψ = µ / V (molární objem) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

15 Vodní potenciál stav vody v rostlině a okolí charakterizuje vodní potenciál Ψ w je odvozen z chemického potenciálu - vyjadřuje se v Pa (jednotka tlaku) chemický potenciál čisté vody se konvenčně pokládá za 0 µ 0 w - µ w Ψ w = (Pa) V w µ w chemický potenciál vody v soustavě µ 0 w chemický potenciál čisté vody za standardních podmínek V w molární objem vody Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

16 Vodní potenciál

17

18 Vodní potenciál stav vody v rostlině a okolí charakterizuje vodní potenciál Ψ w je odvozen z chemického potenciálu - vyjadřuje se v Pa (jednotka tlaku) chemický potenciál čisté vody se konvenčně pokládá za 0 µ 0 w - µ w Ψ w = (MPa) V w µ w chemický potenciál vody v soustavě µ 0 w chemický potenciál čisté vody za standardních podmínek V w molární objem vody Ψ w je ovlivněn množstvím rozpuštěných látek (potenciál osmotický) Ψ s tlakem (potenciál tlakový)ψ p gravitací (potenciál gravitační)ψ g charakterem kontaktního povrchu (potenciál matriční) Ψ m Ψ w = Ψ s + Ψ p + Ψ g + Ψ m

19 Vodní potenciál Ψ s = - R. T. c s R univerzální plynová konstanta T absolutní teplota (v kelvinech) c s koncentrace solutů (počet molů všech částic rozpuštěných v 1 m 3 vody) osmotický potenciál je záporný Ψ p hydrostatický tlak rozdíl hydrostatického tlaku v soustavě a tlaku atmosférického může být kladný, nulový nebo záporný Ψ g = h. ρ. g h vzdálenost od referenční úrovně ρ specifická hmotnost vody (10 3 kg. m -3 ) g gravitační zrychlení (9,806 m. s -2 ) vertikální změna polohy o 10m změní Ψ w o 0,1 MPa Ψ m potenciál tenké vrstvy v kapilárních prostorech v hydratovaných pletivech zahrnut v potenciálu osmotickém a tlakovém bobtnání koloidů významná složka Ψ w Ψ w v plynné fázi je úměrný logaritmu relativní vlhkosti Ψ w je záporný

20 Vodní potenciál Ψ w = Ψ s + Ψ s p + Ψ g + Ψ m s

21 Vodní potenciál voda se pohybuje z míst s vyšším (méně záporným) vodním potenciálem do míst s nižším (zápornějším) potenciálem - tj. po spádu vodního potenciálu Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

22 Vodní potenciál voda se pohybuje z míst s vyšším (méně záporným) vodním potenciálem do míst s nižším (zápornějším) potenciálem - tj. po spádu vodního potenciálu v systému půdní roztok rostlina atmosféra -0,3MPa -0,8 MPa -95 MPa Ψ w klesá Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

23 Vodní potenciál voda se pohybuje z míst s vyšším (méně záporným) vodním potenciálem do míst s nižším (zápornějším) potenciálem - tj. po spádu vodního potenciálu v systému půdní roztok rostlina atmosféra -0,3MPa -0,8 MPa -95 MPa Ψ w klesá rozdíl potenciálů udává směr pohybu vody rychlost závisí na propustnosti prostředí (= vodní permeabilita = hydraulická vodivost = hydraulická konduktivita) Pokud mezi dvěma místy není rozdíl ve vodním potenciálu, nedochází mezi nimi k přenosu p vody. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

24 Vodní potenciál vodní potenciál vodní páry ve vzduchu Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

25 Vodní potenciál

26 mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t difúze spontánní proces, vede k homogennímu rozmístění molekul dané látky hybná síla difúze energie tepelného pohybu molekul Tok látky difúzí: Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

27 mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t difúze spontánní proces, vede k homogennímu rozmístění molekul dané látky hybná síla difúze energie tepelného pohybu molekul Rychlost difúze: t = x 2 / D t čas x dráha difúze Dj difúzní koeficient (mnohem nižší pro kapalné prostředí edí) Pro vzdálenosti uvnitř buňky (10 µm) voda! t = 0,1 s Průnik CO 2 do listu (1 mm) plyn! t = 0,024 s Pro vzdálenost mezi kořenem a listem (1 m): t = 10 9 s neboli 32 roky rychlá jen na krátké vzdálenosti!!!

28 mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t osmóza prostředí s různou koncentrací rozpuštěných látek oddělena selektivně propustnou membránou v hypertonickém prostředí buňka ztrácí vodu (vadnutí) plazmolýza Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

29 mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t Plazmolýza pokožkové buňky cibule voda prochází přes membránu: Hechtova vlákna (cytoplasmatické provazce) (v místě propojení buněk plasmodesmy) 1. difúzí 2. selektivními kanály AQUAPORINY - po spádu Ψ w bez dodání E!

30 mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t Rostlinná buňka v pletivu: pozitivní tlaku protoplastu na buněčnou stěnu - tlak turgorový / turgor

31 mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t difúze spontánní proces, vede k homogennímu rozmístění molekul dané látky hybná síla energie tepelného pohybu molekul osmóza prostředí s různou koncentrací rozpuštěných látek oddělena selektivně propustnou membránou v hypertonickém prostředí buňka ztrácí vodu (vadnutí) plazmolýza v hypotonickém prostředí buňka přijímá vodu tlak na buněčnou stěnu = turgor plazmoptýza hromadný tok pohyb daný rozdílem tlaku, teploty, mechanickou silou

32 příjem vody rostlinami voda a půda rostliny přijímají vodu celým povrchem těla především však kořeny z půdy obsah vody v půdě (srážky výpar s povrchu půdy = evaporace) schopnost půdy vodu zadržet ovlivňuje struktura obsah humusu kořenové vlášení hyfy mykorhizních hub Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

33 příjem vody rostlinami voda a půda rostliny přijímají vodu celým povrchem těla především však kořeny z půdy obsah vody v půdě (srážky výpar s povrchu půdy = evaporace) schopnost půdy vodu zadržet ovlivňuje struktura obsah humusu kořenové vlášení hyfy mykorhizních hub srovnávací kriteria různých půd: vodní kapacita půdy = schopnost vodu zadržet (% objemu vody v půdě při plném nasycení) pórovitost půdy (poměr pevné fáze a volných prostorů - %) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

34 příjem vody rostlinami mykorhiza (83% druhů dvouděložných, 78% jednoděložných, všechny nahosemenné) ektotrofní vesikulárně arbuskulární

35 příjem vody rostlinami dostupnost vody pro rostlinu dána rozdílem vodního potenciál půdního roztoku a buněk kořene problém zasolení půd množství přijaté vody je závislé na kontaktní ploše různé typy kořenů Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

36 různé typy kořenových systémů kořen hlavní a kořeny postranní kořeny svazčité

37 příjem vody rostlinami dostupnost vody pro rostlinu dána rozdílem vodního potenciál půdního roztoku a buněk kořene problém zasolení půd množství přijaté vody je závislé na kontaktní ploše - různé typy kořenů zvětšování kontaktní plochy kořenové vlášení tvorba postranních kořenů Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

38 příjem vody rostlinami kořenové vlásky vznikají apikálním růstem buněk rhizodermis

39 příjem vody rostlinami postranní kořeny se zakládají v pericyklu ve starších částech kořene Salix Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

40 příjem vody rostlinami různé zóny kořene mají různou schopnost vodu přijímat oblast kořenové špičky a meristému prodlužovací zóna oblast kořenových vlásků pro příjem vody nejdůležitější! diferencovaná zóna Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

41 příjem vody rostlinami stavba kořene

42 příjem vody rostlinami vedení vody rostlinami transportní cesty: apoplast symplast suberin hydrofobní síťovitý polymer mastných kyselin, alkoholů s dlouhým řetězcem a fenolických látek

43 příjem vody rostlinami vedení vody rostlinami Meyer et al., Ann Bot (2009) 103 (5): Oběma cestami voda prochází cytoplasmou buněk endodermis, neboť apoplastická cesta je blokována Caspariho proužky. Finálně voda končí v apoplastu xylému, zavodněných trubicích tvořených buněčnými stěnami buněk protoxylému (vzniklých PCD) Obě cesty příjmu jsou vzájemně propojené!

44 vedení vody rostlinami živá pletiva: obecně nízkou hydraulickou vodivost transport na krátké vzdálenosti cesta vody přes membrány specifické selektivní kanály akvaporiny Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

45 vedení vody rostlinami transport xylémový od kořenů k místům transpirace (obecně ve směru klesající hodnoty vodního potenciálu) příjem minerálních živin, transport termoregulace transport floémový z míst s vyšší koncentrací osmoticky aktivních metabolitů do míst s nižší koncentrací transport asimilátů Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

46 transport vody rostlinami - xylém Vzestupný proud Cévní elementy: tracheidy (cévice) u kapraďorostů, nahosemenných, 10 um široké Tracheální články (články cév) cévy, tracheje um široké, dlouhé cévy i několik metrů VŠECHNY CÉVNÍ ELEMENTY = apoplast programovaná buněčná smrt apoplastický transport v kapilárách

47 cévní elementy tracheidy světlost 10µm tracheje zakončení xylému v mezofylu cévy (světlost až 500 µm) Pinus Betula Quercus silvestris pendula robur

48 transport vody rostlinami - xylém xylém = cévní elementy + sklerenchymatická vlákna + parenchymatické buňky cévní elementy sekundární tloustnutí a impregnace buněčných stěn protoplast odumírá transport xylémem je transport apoplastem Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

49 transport vody rostlinami - xylém buněčnou stěnu impregnuje lignin dodává pevnost v tahu i tlaku vysoce větvený polymer aromatických alkoholů Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

50 transport - xylém buněčnou stěnu impregnuje lignin dodává pevnost v tahu i tlaku vysoce větvený polymer aromatických alkoholů biosyntéza vychází z aromatických aminokyselin lignin polymerace probíhá v buněčné stěně

51 typy sekundárního tloustnutí buněčných stěn cévních elementů kruhovité šroubovité schodovité síťovité plošné se ztenčeninami jednoduchá ztenčenina dvůrkatá ztenčenina

52 primární xylém stonku Cucumis sativus elementy protoxylému (již nefunkční) protoxylém metaxylém plošně ztlustlý element se ztenčeninami šroubovitě ztlustlé elementy Pazourek J., Votrubová O.: Atlas of Plant Anatomy. Peres Publ., Prague, Upraveno.

53 Jak dostat vodu z kořenů až do listů? Hromadným tokem v důsledku osmózy jako v případě floémového toku? Aktivním transportem látek roste v apoplastu uvnitř kořene osmotický tlak + vstup vody = kořenový vztlak

54 Jak dostat vodu z kořenů až do listů? Hromadným tokem v důsledku osmózy jako v případě floémového toku? kladný tlakový potenciál v xylému kořene se nazývá kořenový vztlak kořenový vztlak je významný u opadavých dřevin na jaře pro transport vody a minerálních i organických látek do nadzemní části rostliny Osmotické jevy nemají kapacitu, ani dostatečnou sílu pro pokrytí spotřeby vody (při transpiraci) ) v listech

55 Výdej vody rostlinou ve formě vodní páry = transpirace Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

56 Jak dostat vodu z kořenů až do listů? Odpar = síla táhnoucí táhnoucí souvislý sloupec vody v xylémovém toku!!! Voda nestoupá prázdnými cévami,, ale sloupce vody rostou spolu s rostlinou!!! (Vodní kontinuum, držené kohezními a adhezními silami, nesmí se přerušit erušit) Jak se udrží až 100 m vysoké sloupce vody? Ψ w = Ψ s + Ψ p + Ψ g + Ψ m Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

57 Výdej vody rostlinou ve formě vodní páry = transpirace přechod vody do plynné fáze na vnitřním povrchu listu

58 Výdej vody rostlinou ve formě vodní páry = transpirace vodní poměry na povrchu buněčných stěn závislost na struktuře význam kapilarity tracheida: r = 40 µm h = 0,3719 m mikrofibrilární pór v buněčné stěně: r = 0,005 µm h = 2975 m Dostatečně tenká kapilára (celulózní buněčné stěny s interfibrilárními kapilárními prostory) udrží vysoký sloupec vody (3 km) i při i vysokém odparu!!!

59 Jak dostat vodu z kořenů až do listů......a kde na to vzít energii? Rozdíl mezi hodnotami vodního potenciálu v půdě a atmosféře je hnací silou pohybu vody v rostlině.

60 Jak dostat vodu z kořenů až do listů......a kde na to vzít energii? Rostlina jako petrolejka? ano, až na pár výjimek:...nasávání rozpuštěných látek je selektivní (příjem přenašeči v membráně buněk endodermis)...vedení na dálku výrazně účinnější (xylém = vedení v trubicích o relativně velkém průměru) převzato z přednášky Dr. Fišera, KEBR

61 xylém - kontinuum vodního sloupce

62 xylém - kontinuum vodního sloupce kapalina proudí mnohem snáze širšími trubicemi Rozdíl v účinnosti vedení vody cévními elemety: trachejemi x tracheidami Rychlost pohybu stromy s tenkými cévami: 1 až 6 m. h -1 a stromy s širokými cévami: 16 až 45 m. h -1...ale také rozdílné riziko embolie Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

63 xylém - kontinuum vodního sloupce tlakový potenciál 0 tlakový potenciál negativní může dojít k nasávání vzduchu do xylému, při velké tenzi (hodně negativním tlaku) ve vodivých elementech = bubliny vzduchu kavitace (embolie) = přerušení vodního sloupce

64 kavitace (embolie) = přerušení p vodního sloupce - suché teplé počasí (a v zimě vymrzáním) - přepážky mezi elementy brání šíření embolie - ztenčeniny (tečky) v buněčné stěně umožní obtékání zavzdušněného elementu dvůrkaté ztenčeniny - nahosemenné margo torus Reparace: - tvorba nového elementu či zavodnění přetlakem (kořenový vztlak, osmoticky lokálně?)

65 Regulace výdeje vody rostlinou Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

66 Regulace výdeje vody rostlinou průduchy - pohotově regulují transpiraci dle aktuálních vodních poměrů v rostlině a potřeby CO 2

67 Regulace výdeje vody rostlinou Aktivní otvírání a zavírání průduch duchů ABA H + H 2 O H 2 O K+ ATP ADP Cl - Ca 2+ ATP ADP X H 2 O H 2 O ABA kys. abscisová signál z kořenů při snížení vod. potenciálu v půdě Otevírání: - ATPáza tvoří H+ gradient - K+ vstup do buňky -vstup a tvorba aniontů (Cl -, malát) -rozklad škrobu na hexózy - vstup vody (zvýšení turgoru) anionty Zavírání: - ABA zvýšení Ca 2+ - Ca 2+ blokuje vstup K + a aktivitu ATPázy - Ca 2+ otevírá aniontové kanály - výstup vody-snížení turgoru

68 Regulace výdeje vody rostlinou výdej vody rostlinou ve formě vodní páry = transpirace vnitřní povrch listu mezibuněčné prostory podprůduchová dutina průduchová štěrbina hraniční vrstva transpirace stomatární vnější povrch listu kutikula hraniční vrstva transpirace kutikulární krystaly vosku kutin buněčná stěna kutin síťovitý polymer mastných kyselin s hydroxylovými a epoxydovými skupinami vosky silně hydrofobní směs mastných kyselin (C18 až 32) jejich modifikovaných produktů alkoholy, aldehydy, ketony alkanů s dlouhým řetezcem

69 transpirace celková = transpirace kutikulární + transpirace stomatární (100%) (až 25%) charakterizuje se rychlostí v mol H 2 O. m -2. s -1 rychlost transpirace je ovlivněna hybnou silou transpirace = rozdílem vodního potenciálu na vnějším nebo vnitřním povrchu listu a vodního potenciálu atmosféry za hraniční vrstvou vzduchu vodivostí prostředí (vodivost plynné fáze je vyšší než fáze pevné nebo kapalné) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

70 Regulace výdeje vody rostlinou vnější povrch listu kutikula hraniční vrstva transpirace kutikulární Kutikula borovice Epikutiklární vosky růže

71 Výdej vody rostlinou v kapalném skupenství gutace výdej vody v kapalné formě způsoben kořenovým vztlakem epitem Fragaria tracheidy hydatody kutikula pochva cévního svazku epitem pór Alchemilla tracheidy vodní dutina pochva cévního svazku Hausermann E., Frey-Wyssling A.: Protoplasma 57: (1963) průduch

72 transpirace celková = transpirace kutikulární + transpirace stomatární (100%) (až 25%) charakterizuje se rychlostí v mol H 2 O. m -2. s -1 rychlost transpirace je ovlivněna hybnou silou transpirace = rozdílem vodního potenciálu na vnějším nebo vnitřním povrchu listu a vodního potenciálu atmosféry za hraniční vrstvou vzduchu vodivostí prostředí (vodivost plynné fáze je vyšší než fáze pevné nebo kapalné) schopnost vzduchu pojímat vodu s teplotou výrazně roste hodnota vodního potenciálu atmosféry je teplotou výrazně ovlivněna Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

73 saturační koncentrace vodní páry (mol. m -3 ) teplota C vodní pára mol. m -3 teplota vzduchu ( C) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

74 rozdíl mezi vodním potenciálem vnitřního prostředí rostliny a atmosféry je značný (i při vysokých teplotách) hlavní hybná síla transportu vody v systému půda rostlina - voda tok opačný atmosféra rostlina půda je v extrémních podmínkách také možný pohyb vody v xylému není závislý jen na transpiraci voda v rostlině se pohybuje i když jsou průduchy zavřeny! (transport látek v rostlině musí existovat) významnou roli hrají: kořenový vztlak vstup vody do protoplastů živých buněk vstup vody do floému v mezofylu!!! Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

75 výdej vody vody a asimilace a asimilace CO 2 CO 2 difúze CO 2 do listu je 1,6-krát pomalejší než difúze vody z listu důvody: molekula CO 2 je větší (má nižší difúzní koeficient) koncentrace CO 2 je nižší než koncentrace H 2 O dráha difúze CO 2 je delší a propustnost prostředí nižší (buněčná stěna, plazmalema, cytosol, chloroplastové membrány kladou difúzi CO 2 větší odpor)

76 výdej vody a asimilace CO 2 transpirační poměr (TP) = počet molekul vytranspirované H 2 O počet molekul fixovaného CO 2 TP rostliny C3 = 500 rostliny C4 = 250 rostliny CAM = 50 převrácená hodnota = WUE (water use efficiency) = účinnost využití vody Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

77 Rostlina, voda a energie rostliny jsou významní klimatičtí činitelé!!! energetická bilance vodní režim krajiny Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74 Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

78 Rostlina, voda a energie na Zemi je okolo milionů km 3 vody v čtyřech prostředích 1) v mořích a oceánech, 2) na pevninách, 3) v atmosféře 4) v živých organizmech M. Kravčík, J. Pokorný, J. Kohutiar, M. Kováč, E. Tóth: Voda pre ozdravenie klímy - Nová vodná paradigma

79 Rostlina, voda a energie velký vodní cyklus výměna vody mezi oceánem a pevninou ročně celkový výpar: 550 tisíc km 3 ( oceán 86 %, z pevniny 14 %) ročně srážky: 74 % nad mořemi a oceány a 26 % nad pevninami

80 Rostlina, voda a energie malý vodní cyklus uzavřený koloběh vody nad pevninou - srážky spadnou lokálně, téměř tam,kde se vypaří...nad krajinou obieha voda súčasne v množstve malých vodných cyklov, ktoré sú dotované vodou z veľkého vodného cyklu... Kravčík a kol. 2007

81 Rostlina, voda a energie Distribuce sluneční energie v odvodněné krajině a krajině dobře zásobené vodou Kravčík a kol. 2007

82 Rostlina, voda a energie Kravčík a kol. 2007

83 Rostlina, voda a energie Kravčík a kol Strom je pritom poháňaný iba slnečnou energiou, je z recyklovateľných materiálov, vyžaduje si minimálnu údržbu a výdaj vodnej pary regulujú milióny prieduchov, ktoré reagujú na teplotu a vlhkosť v okolí... Nejlepší Nejlepší Nejlepší Nejlepší Nejlepší Nejlepší Nejlepší Nejlepší a a a a a a a a nejúčinn nejúčinnější nejúčinn nejúčinn nejúčinnější nejúčinn jší jší jší jší jší jší klimtizace klimtizace klimtizace klimtizace klimtizace klimtizace klimtizace klimtizace!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!...v porovnaní s chladničkou alebo klimatizačným zariadením strom pracuje úplne nehlučne, naopak, hluk a prach pohlcuje a viaže CO 2...

84 Rostlina, voda a energie Fotografie náměstí a přilehého parku Třeboni zhotovená termovizní kamerou Rozdíly teplot mezi vegetycí, fasásami a střechami!!! Kravčík a kol. 2007