13. Fyziologie rostlin - vodní provoz

Podobné dokumenty
Vlastnosti vody. Voda má jednoduché chemické složení (H 2 O) Kyslík s vodíkem je spojen kovalentní vazbou polárního charakter.

VODNÍ REŽIM ROSTLIN. Mgr. Alena Výborná Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_1_06_BI1

Vodní režim rostlin. Transport vody v xylemu. Kohezní teorie. Transport půda-rostlina-atmosféra. Metody měření. Kavitace

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

Vodní režim rostlin. Úvod Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy, lišejníky, kapradiny, vyšší rostliny) a homoiohydrické.


Vodní režim rostlin. Obsah vody, RWC, vodní potenciál a jeho komponenty: Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy,

Biologie 31 Příjem a výdej, minerální výživa, způsob výživy, vodní režim

Obsah vody v rostlinách

Funkce vody v rostlinném těle. Růstová (hydratační) Metabolická Termoregulační Zásobní Transportní (tranzitní) Volná a vázaná voda

Laboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad

Měření odporu transportních cest, stupně jejich integrace a embolizace

Vodní provoz rostlin. Univerzita 3. věku, Jana Albrechtová

ROSTLINNÁ FYZIOLOGIE OSMOTICKÉ JEVY

Podmínky a zdroje. Michal Hejcman

Transport živin do rostliny. Radiální a xylémový transport. Mimokořenová výživa rostlin.

Vodní provoz rostlin

Vodní režim rostlin. Transpirace. Energetická bilance listu. Fickovy zákony Hraniční vrstva Kutikula Průduchy

Vodní provoz rostlin

Průduchy regulace příjmu CO 2

Fyziologie rostlin Letní semestr Vodní provoz rostlin

FYZIKA VE FYZIOLOGII ROSTLIN

Určování dřev podle makroskopických znaků

Technická univerzita v Liberci fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická. Doc. RNDr. Petr Anděl, CSc. ZÁKLADY EKOLOGIE.

Biologie. Pracovní list č. 6 žákovská verze Téma: Transpirace u rostlin. Lektor: Mgr. Naděžda Kurowská. Student a konkurenceschopnost

3. STRUKTURA EKOSYSTÉMU

AUTOTROFNÍ A HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN, VODNÍ REŽIM ROSTLIN, RŮST A POHYB ROSTLIN

Vodní režim rostlin. Transpirace. Energetická bilance listu Fickovy zákony Hraniční vrstva Kutikula Průduchy

Pletiva krycí, vodivá, zpevňovací a základní. 2/27

Rostlinná buňka jako osmotický systém

Fyziologie rostlin 5. Vodní režim rostlin

Biologické základy péče o stromy II.

EKOLOGIE ROSTLIN I. 1. Úvod do problematiky. 2. Energie sluneční záření

2. Nedostatek dusíku v půdě se projevuje: a) bledě zelenou barvou listů b) rychlým růstem c) zkrácením vegetačního růstu

STAVBA ROSTLINNÉHO TĚLA

7/12. Vlhkost vzduchu Výpar

Transport v rostlinách. Kateřina Schwarzerová Olga Votrubová

Vodní režim rostlin. Transport kapalné vody

Název: Brčka v rostlinném těle

Vodní režim rostlin. Transport vody v xylemu. Transport půda-rostlina-atmosféra Kohezní teorie Kavitace Metody měření

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

Výřez kmenem listnáče. parenchymatická medula

Protimrazová ochrana rostlin

2. Otázky k zamyšlení

FUNKČNÍ ANATOMIE. Mikrocirkulace označuje oběh krve v nejmenších cévách lidského těla arteriolách, kapilárách a venulách.

5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku. 5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku

DŘEVO pracovní list II.

= soubor buněk, které jsou podobné nebo úplně stejné svým tvarem a svojí funkcí

Rostlina a voda. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74. Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

Rostlinná pletiva. Milan Dundr

Úvod do biologie rostlin Pletiva Slide 1 ROSTLINNÉ TĚLO. Modelová rostlina suchozemská semenná neukončený růst specializované části

Ilya Prigogine * 1917

Faktory počasí v ekologii - úvod

TRANSPORTNÍ PROCESY V ROSTLINÁCH

FOTOSYNTÉZA Správná odpověď:

Přehled fyzikálních vlastností dřeva

FYZIOLOGIE ROSTLIN Laboratorní práce č. 3

Zvyšování kvality výuky technických oborů

VAKUOLY - voda v rostlinné buňce

Úvod do biologie rostlin Úvod PŘEHLED UČIVA

1. ČÁST - TRANSPORTNÍ PROCESY

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Roman Snop

Voda koloběh vody a vodní bilance

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

1. ČÁST - TRANSPORTNÍ PROCESY

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

STANOVENÍ OSMOTICKÉHO POTENCIÁLU METODOU HRANIČNÍ PLAZMOLÝZY

Autor: Katka Téma: pletiva Ročník: 1.

III. Rostlina a voda, minerální prvky a vnější prostředí

Měření transpirace prostřednictvím transpiračního proudu a operačních struktur dřevin významných z hlediska vodního provozu

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Rostlinné orgány. Kořen (radix)

STANOVENÍ VODNÍHO POTENCIÁLU REFRAKTOMETRICKY

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 7. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se základy obecné botaniky. Materiál je plně funkční pouze s použitím

Vakuola. Dutina uvnitř protoplastu, která u dospělých buněk zaujímá 30 až 90 % jejich

EKOLOGICKÝ PŘÍRODOPIS. Ročník: 6. Autor: Mgr. Martina Kopecká

Vladimír Vinter

ODĚVNÍ KOMFORT TERMOFYZIOLOGICKÝ KOMFORT

Biologie - Kvinta, 1. ročník

Základy vakuové techniky

umožňují enzymatické systémy živé protoplazmy, nezbytný je kyslík,


Bez PTFE a silikonu iglidur C. Suchý provoz Pokud požadujete dobrou otěruvzdornost Bezúdržbovost

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

Úvod k lesním ekosystémům

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti vody. Molekula vody. Hustota. Viskozita

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Monika Jörková. Tematická oblast. Biologie 22 Pletiva. Ročník 1. Datum tvorby

Pracovní list č. 3 téma: Povětrnostní a klimatičtí činitelé část 2

Metody řízení závlahy ve sklenících a kontejnerovnách. Tomáš Litschmann

Fyziologické a anatomické přizpůsobení sazenic na stres suchem - metody studia stresu

Praktické cvičení č. 10.

Stonek. Stonek příčný řez nahosemenná rostlina borovice (Pinus)

Mendělejevova tabulka prvků

Název: Voda a její vlastnosti

TRANSPORT PŘES MEMBRÁNY, MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL, OSMÓZA

Produktová řada Elektricky vodivý Vysoká pevnost v tlaku Dobrá tepelná odolnost Vysoká hodnota pv Dobrá chemická odolnost

Úvod do biologie rostlin Transport látek TRANSPORT. Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti

Rozpustnost Rozpustnost neelektrolytů

Transkript:

13. Fyziologie rostlin - vodní provoz

VODA, VODNÍ PROVOZ Obsah vody: v % čerstvé, okamžité hmotnosti zdřevnatělé části max. 50 % (běl) bylinné stonky, listy 70-80 % vodní rostliny až 98 % plody, semena 5-12-15 % vlhkost: % vody ve vztahu k sušině ± stálá hodnota rostliny homoiohydrické výrazné výkyvy rostliny poikilohydrické anabióza (nemají v buňce centrální vakuolu) změny v čase denní, roční, ontogenetické

přechod na poikilohydrické rostliny přechod na souš Walter 1967

Vodní provoz voda transportní médium, reakční prostředí, rozpouštědlo, termoregulátor, zdroj iontů, mech. opora buněk, význam díky fyzikálním a chemickým vlastnostem: -tekutý stav od 0-100 C -propustnost pro viditelné, ne pro UV záření -roztoky hydrofilní x hydrofobní -koheze: soudržnost molekul navzájem tvar koule -adheze: soudržnost molekul k matrici vodíkové můstky -silný dipólový moment, vytváření hydratačních obalů asymetrie molekuly

zvýšení enzymatické aktivity poškození

- povrchové napětí (γ): 0,073 J/m 2 - kapilarita: 2γ = hρg r průměr cévy 50 100 μm voda vystoupá do 30 60 cm hydrostatický tlak vody Jak to, že systém zavodněn? 1. celulózní stěny mikrokapiláry o průměru 10-7 až 10-8 m - udržet vodu až několik 1 000 m 2. přetržení sloupce vody céva vyřazena voda nasávána záporný hydrostatický tlak (většinou)

Koheze soudržnost molekul vody z kapilára s vodou v centrifuze tenze Briggs 1955 roztržení vody u jemné kapiláry při -26,4 MPa u kapiláry 0,5 mm při -2,0 MPa snadněji se trhá led vznik kavitací (dutin), narušení hydratace vodivé dráhy u velkých cév často koncem 1. vegetačního období, nebo ireverzibilní kavitace mrazem (Castanea, Fraxinus, Quercus, Ulmus); při vadnutí v řapících listů; vznik tyl malé cévy možnost rozpuštění vzduchových bublin

Tepelné vlastnosti vody - měrné teplo relativně velké 4,2 kj.kg -1.K -1 - energie spotřebovává na odbouraní vodíkových vazeb - měrné výparné teplo ze všech kapalin nejvyšší 2,44 MJ.kg -1 - ochlazování listu koncentrace (tlak) nasycené vodní páry - - mezibuněčné prostory téměř nasycen - rozdíl mezi vnějším a vnitřním prostředím a hnací silou transpirace (difuze)

Difuze - podél gradientu koncentrace - pohyb molekul na krátké vzdálenosti (CO 2 pronikne z vnější atmosféry do listu (1 mm) za 0,024 s; pokud 2 m 30 min.)

Vodní potenciál hnací síla transportu vody V 60. letech navrhli fyziologové R. O. Slatyer a S. A. Taylor pojem vodní potenciál (Ψ) Vodní potenciál charakterizuje různé síly, udává směr pohybu vody (aktivita vody v buňce závisí na jejím stavu vody - vodní potenciál buňky udává o kolik je aktivita v buňce nižší než aktivita čisté vody vodní potenciál čisté vody nulový, roztoku - záporný Ψ = Ψ π + Ψ p + Ψ g = -π + Ψ p + Ψ g osmotický potenciál gravitační potenciál tlakový potenciál h.ρ w.g logaritmus koncentrace vody pro zředěné roztoky je rovna záporně vzaté koncentraci osmoticky aktivní látky ρ w hustota vody; g gravitační konstanta; h výška vodního sloupce

1. osmóza hydrostatický tlak číselně roven osmotickému tlaku

Osmotický potenciál záporná hodnota osmotického tlaku (tlak vyrovnávající přítok vody), závisí na množství osmotických látek v buněčné šťávě a na teplotě Tlakový potenciál tlak buněčné stěny (pozitivní tlakturgorový má většinou kolem 0,5 MPa) Gravitační síla -zanedbatelá asi 0,01 MPa na 1 m výšky Matriční potenciál povrchové síly poutající vodu k matrix výsledek: Ψ = -π + Ψ p Snížit hodnotu vodního potenciálu může: - rozpouštění solí - snížení teploty Zvýšit pozitivní tlak buněčných stěn (turgorový tlak)

atmosféra pohyb vody od vyššího (blíže k nule) k nižšímu (více zápornému) Ψw: listy dřevo stonku kořeny půda turgescence buňky -90-2,5-1,5-0,4-0,1 MPa -3-2 -1 0 +1 t = 20 C RH = 50 % čistá voda Ve vztahu buňka, prostředí je směr pohybu vody dán rozdílem potenciálů srovnávaných míst: ΔΨ = Ψw - Ψw i o i o Ψw buňka; Ψw vnější prostředí

a) b) -0,1 tonoplast -0,2 ΔΨ = -0,2 (-0,1) = -0,1 ΔΨ = -0,1-(-0,2) =+0,1 voda do buňky voda z buňky ven

a) vakuola se zvětší protoplast bude plně turgenscentní; pokud stěna neodolá plazmoptýza b) vakuola se změnší, smrští se celý protoplast a oddálí se od buněčné stěnyplazmolýza deplazmolýza návrat ve zředěném.

Buňka v čisté vodě: Ψ = 0 -π + Ψp p = 0 Ψp p = π Buňka v hypertonickém médiu začínající plazmolýza: P = 0 Ψ = -π

Příjem vody hlavním procesem je transpirace u vodních a poikilohydrických rostlin celým povrchem u terestrických kořeny pasivní příjem transpirační sání - nevyžaduje přísun vlastní energie, veden na účet slunečního záření aktivní příjem kořenový vztlak spotřeba energie (ATP nutnost respirace, O 2 v půdě a vhodné teploty) pro aktivní transport osmoticky aktivních látek z obvodu kořene do xylému, což vede k příjmu vody a jejímu vytlačování i proti vodnímu potenciálu Projev vytékání mízy (bohatá na cukry) Období zjara, kdy opadavé dřeviny nemají listy

Faktory ovlivňující příjem vody kořeny: rozsáhlost povrchu absorpčních kořenů, mykorrhiza půdní vlhkost optimum 60-70 % půdních pórů vyplněných vodou obsah O2 hypoxie až anoxie zastavuje příjem (3 %) teplota příznivá +1 až +5 C do 30 C koncentrace živin v půdě fyziologická nepřístupnost vody, zasolenost složení a velikost půdních částic τ, matriční složka Ψw půdy vedení vody vzestupný tok (Q) ΔΨ Q = R R - odpor

tj. Q = Ψw listů Ψw půdy Rpůdy + Rkořenů + Rstonků + Rlistů Podmínky: hybná síla hydratace celé dráhy koheze Nejvyšší stromy: The Tallest Tree Sequoia sempervirens Kalifornie, v roce 1970 výška 111,6 m Pseudotsuga douglasii Britská Kolumbie, rok 1895 výška 127 m Pseudotsuga douglasii Washington, současnost 95 m Eucalyptus regnans Austrálie, v roce 1880 výška 114,4 m

Rychlost toku úměrná čtvrté mocnině 2r kapiláry: (r) kapilára (10) 20 μm 40 μm 80 μm (500) rel. velikost 1 2 4 rel. rychlost toku 1 16 256 Rychlost toku v kapiláře je redukována frikcí třením vliv struktury stěn, konvekce vznik kavitací, odpory filtrace v příčných přepážkách stagnace max. rychlost specifická vodivost xylému

Hodnoty rychlosti vzestupného toku a ) kruhovitě pórovité dřeviny 50 m.h (velká světlost cév, úzká běl db 1-2 cm) -1 b) roztroušeně pórovité dřeviny 30 m.h c) jehličnany; funkčních až 30 letokruhů 1-2 m.h -1 d) liány až 150 m.h -1-1 kůra lýko kambium a) b) c) jádro směr toku: ve šroubovici sektorový klikatý běl listová plocha přírůst

Ulmus glabra

Výdej vody vypařováním, transpirace - v kapalné formě, gutace Výpar vody z vlhkých povrchů: i o ΔΨ gradient hustot vodních par Ψw Ψw u = r = r odpory proti pohybu H2O - difuze vody v listu a odpor hraniční vrstvy ΔΨ závisí: 1. na vlhkosti vzduchu (relativní) 2. na teplotě listu i Ψw cca -0,05 až -3,0 MPa

r význam hraniční vrstvy vzduchu: a) atmosféra hraniční vrstva vzduchu volná vodní hladina o ploše 100 % Rychlost výparu 100 % b) (fólie s otvory) atmosféra redukovaná hraniční vrstva vzduchu volná vodní hladina 1 % rychlost výparu 50 %

snížení r relativně vysoký výpar snížení tloušťky hraniční vrstvy vzduchu vliv větru vliv velikosti, tvaru a struktury povrchu listu bezvětří [ r = malé listy odpor < 100 s.m (jehlice) velké listy odpor > 300 s.m (banánovník) tloušťka vrstvy difúzní koeficient cm cm 2.s -1-1 = = s.cm ] -1

i o Ψw Ψw : vzduch nad hraniční podmínky list rozdíl vrstvou teplota 20 C 0 20 C RH téměř 100% ~ 90% 10% -3 hustota par 10,9 g.m -3 9,8 g.m -3 1,1 g.m teplota 30 C 10 C 20 C RH téměř 100% téměř 10% 90% hustota par 20,3 g.m 10,5 g.m 9,8 g.m -3-3 -3 je-li list teplejší než okolní vzduch (oslunění, respirace, fotosyntéza), probíhá transpirace i když je RH vzduchu 100%

Tepelná bilance listu reflexe radiace přímá a odražená (difúzní) transmise transpirace, přenos a spotřeba tepla příjem zvýšení teploty listu absorpce snížení teploty listu

Transpirace regulovaná -stomatální (až 90 %) neregulovaná - kutikulární - rhizodermální - peridermální lenticelární aj. r význam stomat uzavírání omezení ztrát vody otevírání umožnění vstupu CO2, transpirace přísun živin

fotosyntéza CO2 CO2 respirace uzavření světlo H2O teplo vnější faktory: světlo (modré), teplota (30 C), vítr, vlhkost vzduchu, výpar, vlhkost půdy asimilační proud přetlakový

vnitřní faktory transpirace: kutikula, trichomy, umístění a funkce stomat těkavé látky (větší molekuly vyšší hustota vzduchu nad listem zvýšení odporu vůči difuzi vodních par nižší transpirace), věk, stádium ontogeneze schopnost transpirace rychlost transpirace -2-1 [g.m h ] kutikulární transpirace [%] vodní rostliny 180-400 60-70 jehličnany 45-55 cca 3 listnaté stromy 40-120 10-20 spotřeba vody -1 [l.d ] -1 transpirační koeficient [g.g ] smrk 100 brambory 400-600 bor na skalách 10 obilniny 500-600 dub, bříza až 300 listnaté stromy 200-350 vrby, topoly 400 jehličnany 200-300 změny během dne; vegetačního období

Vodní bilance vztah mezi příjmem a výdejem vody RWD = Wact Ws relativní obsah vody. 100 [%] WSD = Ws Wact Ws vodní sytostní deficit. 100 [%] odolnost vůči suchu závisí na fázi ontogeneze: zvýšená senzitivita kritická období rostlin: klíčení, období rychlého růstu, tvorba květů, plodů tolerance, snášenlivost klidové období, snížení látkového metabolismu rezistence, odolnost strukturální a funkční zařízení: -rozsah a hloubka kořenového systému -poměr NS KS

-schopnost vyvinout velmi nízký Ψw (halofyty) -xerofytní stavba nadzemního systému -omezení transpirační plochy (sukulenty), shazování listí; tvar listů (mikrofyly) -tvorba vodních zásobních pletiv (též kmeny stromů) -omezení volné vody, schopnost udržovat vodu

Fyziologicko-ekologické typy rostlin ve vztahu k vodnímu provozu: submerzní - vegetativní orgány ve vodě hydrofyty emerzní listy na hladině helofyty bahenní, často amfifyty, obojživelné halofyty slanobytné hygrofyty vlhkobytné mezofyty nevyhraněné sklerofyty, bezlisté nebo vždyzelené tvrdé listy xerofyty malakofyty, listy měkké, kryté trichomy sukulenty, tučnolisté Modifikace v rámci jedince tvorba slunných až stinných listů