Měření odporu transportních cest, stupně jejich integrace a embolizace

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

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

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


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

Vodní provoz rostlin

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova Viskózní tok, turbulentní proudění, Poiseuillův zákon, Reynoldsovo číslo.

Úvod do biologie rostlin Úvod PŘEHLED UČIVA

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM transport vodní páry

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM transport vodní páry

Krevní oběh. Helena Uhrová

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

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

Transport v rostlinách. Kateřina Schwarzerová Olga Votrubová

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

Meteorologické faktory transpirace

Průduchy regulace příjmu CO 2

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

Obsah vody v rostlinách

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Rostlinná buňka jako osmotický systém

Biologické základy péče o stromy II.

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

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ

Kořenový systém plodin jako adaptační opatření na sucho

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Stonek. Stonek příčný řez nahosemenná rostlina borovice (Pinus)

1. ČÁST - TRANSPORTNÍ PROCESY

Únik plynu plným průřezem potrubí

Základy vakuové techniky

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

FYZIKA VE FYZIOLOGII ROSTLIN

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

Vodní režim rostlin. Transport kapalné vody

TRANSPORTNÍ PROCESY V ROSTLINÁCH

Laboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

FYZIOLOGIE ROSTLIN Laboratorní práce č. 3

1. ČÁST - TRANSPORTNÍ PROCESY

Rostlinná pletiva podle tvaru buněk a síly buněčné stěny Úvod - Doplňte chybějící místa v textu:

Ing. Matěj Orság Vodní bilance rychle rostoucích dřevin

PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 3, 4

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

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

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Okrajové podmínky

Univerzita obrany. Měření součinitele tření potrubí K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů

CVIČENÍ 3: VODNÍ PROVOZ (POKRAČOVÁNÍ), MINERÁLNÍ VÝŽIVA. Pokus č. 1: Stanovení celkové a kutikulární transpirace listů analýzou transpirační křivky

DŘEVO pracovní list II.

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

Kód VM: VY_52_INOVACE_ 3MER26 Projekt: Zlepšení výuky na ZŠ Schulzovy sady registrační číslo: CZ.1.07./1.4.00/

Mikroskopické preparační techniky pro analýzu rostlinných stonků

Název: Brčka v rostlinném těle

Zvyšování kvality výuky technických oborů

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

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

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

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Určování dřev podle makroskopických znaků

Primární produkce. Vazba sluneční energie v porostech Fotosyntéza Respirace

Půda - 4 složky: minerálníčástice organickéčástice voda vzduch

Identifikace dřeva. Mikroskopické techniky rostlinných pletiv

MIKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA

NUMERICKÝ VÝPOČET RADIÁLNÍHO VENTILÁTORU V KLIMATIZAČNÍ JEDNOTCE

Síra. Deficience síry: řepka. - 0,2-0,5% SH, nedostatek při poklesu obsahu síranů pod 0,01% SH

Cvičení 4 Transport plynné a kapalné vody. Transport vodní páry porézním prostředím

Rostlinná pletiva. Milan Dundr

13. Fyziologie rostlin - vodní provoz

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

TRANSPORT PŘES MEMBRÁNY, MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL, OSMÓZA

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM tepelně-fyzikální parametry

Experimentální postupy. Půda Fyzikální vlastnosti půd Chemické vlastnosti půd

Katedra materiálového inženýrství a chemie ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ VE VAZBĚ NA IZOLAČNÍ VLASTNOSTI

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

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Základy pedologie a ochrana půdy

STANOVENÍ VODNÍHO POTENCIÁLU REFRAKTOMETRICKY

1141 HYA (Hydraulika)

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Stomatální vodivost a transpirace

Mate ská kola, Základní kola a D tský domov, Ivan ice, iroká 42

Tepelně vlhkostní posouzení

Dynamická viskozita oleje (Pa.s) Souřadný systém (proč)?

3. STRUKTURA EKOSYSTÉMU

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Vodní provoz rostlin. Univerzita 3. věku, Jana Albrechtová

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova

6. Mechanika kapalin a plynů

Průtokové metody (Kontinuální měření v proudu kapaliny)

Univerzita obrany. Měření na výměníku tepla K-216. Laboratorní cvičení z předmětu TERMOMECHANIKA. Protokol obsahuje 13 listů. Vypracoval: Vít Havránek

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

Výsledky měření emisí tuhých a plynných znečišťujících látek

5. Anatomická a morfologická stavba dřeva

Mechanické vlastnosti kapalin a plynů. opakování

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Předmět: Vícefázové reaktory Jméno: Veronika Sedláková

Výsledný tvar obecné B rce je ve žlutém rámečku

Úvod k lesním ekosystémům

Číslo materiálu: VY 32 INOVACE 22/12

Transkript:

Měření odporu transportních cest, stupně jejich integrace a embolizace Vít Gloser Cvičení z fyziologie rostlin pro pokročilé

Základní principy xylémového transportu vody (1) Tok vody v xylému je možný jen po spádu vodního potenciálu, který je řízen převážně změnami tlaku (jedná se o hmotnostní tok, u kterého je nezbytným předpokladem rozdíl v hydrostatickém tlaku!) Rychlost toku závisí na rozdílu tlaku na začátku a na konci transportní dráhy, a dále na vodivosti transportních cest. Vodivost cév a cévic exponenciálně roste s jejich vnitřním průměrem. Tlakového rozdílu v xylému se dosahuje převážně silným snížením tlaku v mikrokapilárách buněčných stěn při zakončení xylému v listech. V xylému je tudíž téměř stále podtlak (=tlak menší než atmosférický).

Maximální rychlost toku vody xylému exponenciálně roste s vnitřním průměrem cév J = ( r 4 / 8 ) ( p / x) J = objemová rychlost toku v trubici [cm 3 s -1 MPa -1 ] r = poloměr světlosti trubice = viskosita transportované kapaliny (řec. éta), p / x = tlakový spád = rozdíl tlaku ( p), vztažený na vzdálenost mezi začátkem a koncem transportní dráhy ( x)

Praktické důsledky Hagen- Poiseuilleova vztahu Vodivost jedné cévy průměru 40 um může nahradit: 16 cév průměru 20 um nebo 256 cév průměru 10 um

Příklady maximálních rychlostí toku vody v xylému u různých skupin rostlin Jehličnaté stromy 1-2 m h -1 Listnaté stromy s úzkými cévami 2-6 m h -1 Listnaté stromy s širokými cévami 20-45 m h -1 Byliny 10-60 m h -1 Liány 150 m h -1

Pohyb vody v rostlině hnací síly a regulační body Difůzní odpor průduchů Vzduch ~ -95 MPa Hydraulický odpor xylému Hydraulický odpor radiálního transportu v kořeni Půda ~ -0,1 MPa

Ukázka různé stavby vodivých elementů xylému

Transportní obchvat (bypass) poškozeného místa cévy

Co to jsou hydraulické metody pro měření odporů v rostlinách? Metody využívající měření toku kapaliny přes pletiva rostliny v podmínkách tlakového spádu známé velikosti k hodnocení funkčních vlastností pletiv nebo celých orgánů.

Hlavní oblasti použití hydraulických metod Hodnocení vodivosti/odporu xylému v orgánech na segmentech Hodnocení vodivosti celých neporušených kořenů nebo listů Hodnocení odporu, který klade rostlina transpiračnímu toku Hodnocení stupně integrace vodivých pletiv Srovnávání odolnosti xylému vůči narušení transportu vznikem kavitací

Měření hydraulické vodivosti stonkového segmentu

Jak měříme hydraulický odpor kořenového systému a jeho změny?

Jak měříme hydraulický odpor celé rostliny? Root pressure chamber (Stirzacker and Passiura 1996)

Mechanismus změn odporu xylému podle koncentrace kationtů Cévy xylému Membrána dvůrkaté tečky Podle Zimmermann (2000) a Zwieniecki et al. (2001)

Funkční analýza anatomie xylému

Funkční analýza anatomie xylému: průměr cév a vodivost Hagen-Poiseuilleův vztah: K = r 4 / 8 K vodivost kapiláry r poloměr kapiláry dynamická viskozita kapaliny

Vztah mezi vypočtenou a skutečnou hydraulickou vodivostí xylému rostlin chmele

Proč je skutečná vodivost stonku menší než teoreticky vypočtená? Cévy nejsou ideální kapiláry (tření kapaliny o stěny, průřez není kulatý, vnitřní průměr může kolísat atd.) Významný odpor teček na koncových stěnách cév Všechny hodnocené cévy nejsou vodivé

Vodivost g (m MPa s)-1 Vliv hormonální signalizace na vývoj a fungování xylému 0,016 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 ahk2,3 CJH16T316 CJH17T4 Col-WT

Vztah mezi vodním potenciálem stonku a relativním poklesem hydraulické vodivosti xylému ve stonku rostlin chmele

Závažnost poruch xylému pro fungování celé rostliny Jak velký je pokles vodivosti xylému ve stoncích za průměrné vlhkosti půdy? Kolísá od 20 do 40% Kolik z narušených cév je opraveno v průběhu noci? Přes 10% transportní kapacity stonku může zůstat neopraveno! Jak velká část vodivé kapacity stoku je využívána při transpiraci rostlin chmele? První odhady ukazují za běžných podmínek dostatku vody 10-30%

Měření stupně integrace vodivých pletiv ovlivňuje distribuci vody a živin závisí na anatomii cév a cévních svazků metody měření na různé rozlišovací úrovni cévy orgány celé rostliny

Xylem vessels Pit H 2 O H 2 O

Physiology: Conductivity = Flow rate*pressure -1 *Length*Area -1 (kg MPa -1 s -1 m -1 ) I. Safranin-O in KCL II. 20 mm KCl 0.1 MPa III 20 mm KCl 5 cm 360 o 360 o To Balance K 360 = Axial 90 o To Balance K 90 = Tangential K 90 /K 360 = Ratio

Betula papyrifera Acer saccharum Quercus rubra

Leaf-to-leaf Hydraulics Opposite-leaved species Acer saccharum, diffuse-porous Fraxinus americana, ring-porous Alternate-leaved species Betula papyrifera, diffuse-porous Castanea dentata, ring-porous, Liriodendron tulipifera, diffuse-porous Quercus rubra, ring-porous Method: Pushed 10 mmol KCl at known pressure (0.2MPa) using a nitrogen tank, and measured outflow (kg/s) from each petiole using an electronic balance (n=4 per species) Conductance = flow rate/pressure N 2 KCl balance

Postup při měření hydraulických odběr vzorku vlastností xylému stonku příprava vzorku postup měření vyhodnocení záznamu výpočty hodnocení výsledků

Výpočty hydraulické vodivosti Hydraulická vodivost: F rychlost toku vody (kg s -1 ) nebo odporu k h = F / (dp/dx) (kg s -1 m MPa -1 ) dp/dx velikost tlakového gradientu (MPa m -1 ) Specifická hydraulická vodivost: k s = k h / A k h hydraulická vodivost A plocha příčného řezu segmentu

Cíle experimentu: Určit, jak se liší specifická hydraulická vodivost stonků různých dřevin Zjistit, jak se druhy liší stupněm integrace vodivých pletiv a seřadit je podle tohoto znaku od integrovaných po sektoriální.