Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Водный баланс, водный дефецит. Временное и глубокое завядание растений. Устойчивость растений к засухе и способы её повышения. Орошение.
Для того чтобы возместить потери воды при испарении, в растение должно непрерывно поступать большое ее количество. Непрерывно идущие в растении два процесса — поступление и испарение воды — называют водным балансом растений. Для нормального роста и развития растений необходимо, чтобы расход воды примерно соответствовал приходу. В процессе естественного отбора выработались приспособления к поглощению воды (колоссально развитая корневая система), к передвижению воды (специальная проводящая система), к сокращению испарения (система покровных тканей и система автоматически закрывающихся устьичных отверстий). Для растений важно не только и даже не столько общее годовое количество осадков, сколько их распределение по месяцам. Атмосферная засуха характеризуется низкой относительной влажностью воздуха, почвенная — отсутствием доступной для растений воды в почве. Чаще всего эти виды засухи сопровождают друг друга. Различают два типа завядания: причиной временного завядания чаще всего бывает атмосферная засуха, когда доступная вода в почве есть, однако низкая влажность воздуха, высокая температура настолько увеличивают транспирацию, что поступление воды не поспевает за ее расходованием. При временном завядании в основном теряют тургор листья. Чаще всего это наблюдается в полуденные часы. В ночные часы растения оправляются и к утру вновь находятся в нормальном состоянии. Временное завядание не проходит без последствий. При потере тур гора устьица закрываются, фотосинтез резко замедляется, растение не накапливает сухого вещества, а только тратит его. Однако все же, временное завядание сравнительно легко переносится растением. Глубокое завядание наступает тогда, когда в почве почти не остается доступной для растения воды. В этих условиях даже небольшая транспирация вызывает все возрастающий водный дефицит и глубокое завядание, при котором происходит общее иссушение всего растительного организма. Растущие молодые листья оттягивают воду от стебля и корневой системы. Последствия такого завядания могут быть необратимыми и губительными. Вместе с тем непродолжительное завядание может рассматриваться как один из способов защиты растения от гибельного обезвоживания. Так, при завядании благодаря устьичным и внеустьичным регулирующим механизмам транспирация резко сокращается, что позволяет растительному организму в течение определенного промежутка времени сохранить воду и не погибнуть от полного высыхания.Обычно гибель растений от водного дефицита наступает еще до их полного высыхания, и причиной ее являются нарушения обмена веществ. Особенно опасно в этом отношении нарушение нуклеинового и белкового обмена. Прекращение синтеза и усиление распада белка, снижение его содержания ниже критического уровня приводят к необратимым изменениям. Организм не может восстановить способность к новообразованию белка, а без этого невозможна жизнь. Глубокий распад сложных органических соединений ведет к образованию промежуточных продуктов распада (например,аммиака), которые, накапливаясь, отравляют организм. Не исключено также, что обезвоживание приводит к повреждению из-за резкого повышения концентрации клеточного сока и сдвига рН в кислую сторону.
По отношению к воде все растения делятся на четыре экологические группы: Ксерофиты — растения засушливых местообитаний, которые в высокой степени обладают способностью к приспособлению процессе онтогенеза к перерывам в водоснабжении: 1. растения, запасающие влагу (ложные ксерофиты). К этой группе растений относятся суккуленты, прежде все кактусы, а также растения, принадлежащие к семейству толстянковых. 2. эвксерофиты- растения, обладающие способностью резко сокращать транспирацию в условиях недостатка воды. Для этой группы растений характерен ряд приспособлений к сокращению потери воды: высокая эластичность цитоплазмы, низкая оводненность, высокая водоудерживающая способность и вязкость. В ряде случаев подземные органы этих растений, особенно в верхних частях, покрыты толстым слоем пробки. Иногда пробкой покрываются и стебли. Листья покрыты толстым слоем кутикулы, многие имеют волоски. Некоторые представители этой группы растений имеют различные типы дополнительной зашиты устьиц. 3.гемиксерофипгы (полуксерофиты) — это растения, у которых сильно развиты приспособления к добыванию воды.
4.растения, избегающие засуху (псевдоксерофиты). Эти растения не обладают признаками засухоустойчивости, но имеют короткий вегетационный период, приурочивая весь жизненный цикл к периоду дождей. 5.пойкилоксерофиты — растения, не регулирующие своего водного режима. В период засухи эти растения впадают в состояние анабиоза (согласно ПЛ. Генкелю — криптобиоза). Криптобиоз — это состояние, при котором обмен веществ либо прекращается, либо резко тормозится, однако вся организация жизни сохраняется. К этой группе растений относится большинство лишайников. Как избыточное, так и недостаточное орошение не только не дает положительного эффекта, но может привести к отрицательным результатам. сроки и нормы полива (схема орошения) должны быть таковы, чтобы растения не испытывали недостатка в воде и в то же время чтобы они успевали израсходовать почти всю данную им за полив воду. Водопотребление — это суммарный расход воды (транспирация + испарение почвой) за вегетационный период. В зоне неустойчивого увлажнения схема орошения должна изменяться в зависимости от метеорологических условий и от темпов роста растений. Наилучшие результаты дает определение сроков полива по физиологическому состоянию самого растительного организма. Для определения нуждаемости растений в воде могут быть использованы различные показатели: 1)содержание воды в листьях; 2)степень открытости устьиц; 3)интенсивность транспирации; 4)величина водного потенциала. Особенно следует рекомендовать определение степени открытости устьиц методом инфильтрации. Этот метод основан на проникновении органических жидкостей (спирта, ксилола, бензола) и легко осуществим в полевых условиях. Для получения максимальной продуктивности растений устьица должны оставаться открытыми в течение всего дня. Хорошие результаты дает также определение потребности растений в воде по концентрации клеточного сока, которую можно определить с помощью рефрактометра. Надо учитывать, что орошение оказывает глубокое влияние не только на водный режим почвы, но и на приземный климат. С помощью орошения можно изменить микроклимат в сторону, благоприятную для растений. 31.Методы определения потребности растений в минеральной пище. Значение вегетационных опытов в изучении минерального питания растений и в практической работе учителя. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ - это совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения растениями химических элементов, получаемых из почвы в форме ионов минеральных солей. При исследовании золы растений в ней было обнаружено множество химических элементов, в т. ч. редких, содержание которых в различных частях растений было не одинаковым. Это свидетельствует о том, что данные элементы необходимы растениям и накапливаются в них. Элементы, присутствующие во всех растениях, были отнесены к жизненно важным – это калий, кальций, магний, железо, сера и фосфор. Для разных растений они необходимы в различных количествах. Полностью заменить одни элементы какими-либо другими невозможно. От степени их присутствия в почве зависит урожайность сельско-хозяйственных растений. В почвах средней полосы России обычно не хватает азота и фосфорной кислоты, реже калия, поэтому их вносят в качестве азотных и фосфорно-калийных удобрений.
Каждый химический элемент играет в жизни растения особую роль. Минеральные соединения азота и зольных элементов поглощаются наземными высшими растениями почти исключительно корнями. Соли, как и вода, поглощаются живыми клетками первичной коры корня и корневыми волосками, затем корневым давлением выталкиваются с водой в сосуды, разносятся транспирационным током по другим частям растения и снова принимаются живыми клетками стебля и листа. В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения. Участие живых клеток в принятии веществ обусловливают избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах. Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие. Чем теснее соприкосновение корня с частицами почвы, тем сильнее развита корневая система и тем полнее идёт поглощение солей. Минеральное питание, потребляемое растением из почвы, условно делится на микроэлементы и макроэлементы. Макроэлементы – такие элементы питания, которых необходимо для растений в большом количестве (N азот, P фосфор, K калий, S сера, Ca кальций, Mg магний, Fe железо и др.). Микроэлементы – такие элементы питания, которых необходимо очень малое количество, но не менее важные для нормального роста и развития растений (Cu медь, Zn цинк, Mo молибден, B бор, Co кобальт и др.). Положительные результаты в деле выращивания посадочного материала в лесном питомнике во многом зависят от обеспеченности их элементами минерального питания. Эффективным приемом агротехнического ухода является применение удобрений при основной обработке почвы, перед посевом (посадкой) посадочного материала (семян) или совместно с посадкой и посевом, а также в ходе всего периода выращивания культур. Минеральное удобрение оказывает разностороннее действие на почвенные условия: - первостепенное действие – пополнение питательных веществ в почве; - изменяют в положительную сторону реакцию почвенной среды; - улучшают физические свойства почвы; - повышают и улучшают жизнедеятельность почвенных микроорганизмов; - улучшают водный режим почв. Важность и необходимость применения минеральных удобрений объясняется недостаточными плодородными свойствами почвы, а еще и тем, что во время выкопки посадочного материала с корневой системой и комом земли с участка вывозится плодородный слой почвы, который необходимо восполнять для возможности дальнейшего выращивания качественного и жизнеспособного посадочного материала.
Вегетационный опыт с удобрениями — опыт, проводимый в искусственных условиях в сосудах, размещенных в специальных вегетационных домиках или под сеткой, защищающих растения от различных неблагоприятных воздействий погодных условий или повреждений, с целью изучения плодородия почвы, питания растений и обмена веществ в них. Вегетационные опыты, как и полевые, относятся к биологическим методам исследования и являются основными методами в агрономической и биологической химии. Специалисту-агрохимику, почвоведу недостаточно владеть одним методом, например полевым, так как многие вопросы более надежно решаются при использовании различных методов. В научно-исследовательской работе необходима комплексность исследования, а знание многих методов дает возможность их использования в зависимости от цели и задачи эксперимента. Вегетационный опыт не противостоит полевому, они взаимно дополняют друг друга. 3. И. Журбицкий указывает, что применение вегетационного метода больше подходит для изучения более тонких различий в реакции растений на разные внешние воздействия, для расчленения влияния отдельных факторов роста и получения возможно более выравненных растений для любых исследований. Д. Н. Прянишников писал, что в агрохимии «задачей вегетационного метода является вскрытие единства процессов и уяснение значения отдельных факторов, прежде всего роли растения, почвы и удобрения в условиях, наиболее благоприятных для выявления этой роли». Содержание минеральных элементов в растении. Их физиологическая роль, накопление в отдельных органах, потребление в ходе развития растений. Физиологические основы применения удобрений. МИНЕРАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РАСТЕНИЙ — химические элементы, усваиваемые растениями. Обнаруживаются в золе при их сжигании. В корнях и стеблях травянистых растений минеральных веществ содержится до 4 — 5%, в листьях — 10 — 15, в семенах — до 3, в коре древесных растений — до 7, в древесине — около 1%. Содержание минеральных веществ в растениях может резко меняться в зависимости от состава почвы, др. условий и особенно от условий влажности. М. э. р. по их содержанию делят на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. Макроэлементы — химические элементы, усваиваемые растительными клетками в больших количествах, содержание их выражается величинами от десятков до сотых долей % (Fe, Ca, К, Mg, Na, P, S, Al, Si, Cl). К микроэлементам относится любой хим. элемент, содержащийся в среде обитания и в растениях в количествах менее 0,1%, но необходимый для нормальной жизнедеятельности. Микроэлементами следует называть химические элементы, находящиеся в растениях в конц. от 10-2 до 10-5% (Мn, В, Sr, Cu, Li, Ba, Вr, Ni и др.). Ультрамикроэлементы накапливаются в клетках в концентрациях менее 10-6% (As, Mo, Co, I, Pb, Hn, Ag, Au, Ra и др.).
Некоторые растения способны концентрировать определенные минеральные элементы: например, морские водоросли — бром, йод, кукуруза — золото, астрагалы — селен, сфагнум — серебро, представители семейства вересковых и брусничных — марганец. Минеральные элементы в растениях способны образовывать комплексы с веществами орг. природы. Это характерно для железа и таких микроэлементов и ультрамикроэлементов, как медь, кобальт, цинк, марганец, и некоторых др. Они входят в состав или активируют до 300 ферментов. Например, медь — компонент полифенолоксидазы, железо — пероксидазы и каталазы, кобальт — витамина В12.Известны металлорганические соединения и неферментативного характера, но с высокой биологической активностью. Это, например, соединения металлов с нуклеиновыми кислотами, белками, флавоноидами, магний входит в состав хлорофилла, медь — в состав купропротеина, кремний включен в кремнегалактозный комплекс, бор — в комплексы с флавоноидами и др. Высокая биологическая активность минеральных элементов проявляется, вероятно, и при использовании некоторых лекарственных растений, морских (бурых) водорослей при лечении тиреотоксикоза; сфагнума при лечении ран; зайцегуба опьяняющего, богатого кальцием, при лечении внутренних кровотечений; листьев черники, богатых марганцем, при лечении первых стадий диабета, для которого характерно падение содержания марганца в крови, и т. д. Поступление веществ в корневую систему: основные этапы, затрата энергии, пути и механизмы продвижения веществ до сосудов ксилемы. Зависимость поступления веществ в корень от внешних и внутренних факторов. Корни поглощают вещества из почвенного раствора (водная фаза) и при контакте с частицами ППК — почвенного поглощающего комплекса (твердая фаза почвы). ППК — это мелкодисперсная коллоидная часть почвы, смесь минеральных (алюмосиликатных) и органических (гуминовых) соединений. Большая часть коллоидов почвы заряжена отрицательно, на их поверхности в адсорбированном (поглощенном) состоянии находятся катионы. Некоторая часть коллоидов почвы в определенных условиях может быть заряжена положительно, поэтому на них в поглощенном адсорбированном состоянии будут находиться анионы. Обменные катионы и анионы — один из важнейших источников питания для растений. Катионы и анионы, находящиеся в поглощенном состоянии на частицах почвенного поглощающего комплекса, могут обмениваться на ионы, адсорбированные на поверхности клеток корня. Так может осуществляться поступление катионов К+, Са2+, Na+ в обмен на протоны, а также анионов N03-, Р043- и других в обмен на НС03- или анионы органических кислот. Особенно эффективно идет поглощение при контактном обмене, при котором происходит обмен ионами без перехода их в раствор. Поглощенные ионы адсорбируются на поверхности клеточных оболочек ризодермы. Из адсорбированного состояния ионы могут по коре корня передвигаться двумя путями: по апопласту и симпласту. При поступлении в симпласт ионы проникают через мембрану и далее передвигаются по плазмодесмам к сосудам ксилемы. Однако такие большие молекулы как белки не могут преодолеть пространство в плазмодесмах, поэтому имеются специальные механизмы. Поступление ионов через мембрану происходит с помощью переносчиков как пассивно, по градиенту электрохимического потенциала, так и активно, с использованием метаболической энергии. Механизм этого процесса и роль транспортных белков подробно разбирались выше. Ток воды с растворенными веществами, движущийся по свободному пространству (апопласту), как бы омывает все клетки коры. На всем этом пути могут наблюдаться адсорбция веществ клеточными стенками, поступление ионов в клетки через соответствующие мембраны и включение их в обмен веществ, т. е. метаболизация. Необходимо учесть, что на пути движения по апопласту имеется преграда в виде клеток эндодермы с поясками Каспари. Передвижение через клетки эндодермы возможно, по-видимому, только через цитоплазму. Даже если признать наличие в стенках клеток эндодермы промежутков для свободной диффузии, то они настолько малы, что вещества не могут через них проникнуть. В связи с этим перенос ионов через мембраны клеток эндодермы необходим и также осуществляется с помощью переносчиков. В целом между апопластом и симпластом в корневой системе происходит непрерывное взаимодействие и обмен питательными солями. По мнению некоторых исследователей, основным для транспорта ионов является симпластный путь, отличающийся от апопластного большей эффективностью и возможностью осуществлять метаболическую регуляцию. В осуществлении этого большая роль принадлежит осморегулирующей функции вакуолей. Вопрос, что является движущей силой, заставляющей клетки корня секретировать ионы в сосуды ксилемы, является спорным. Имеется мнение, что клетки, расположенные около сосудов ксилемы, обладают более низкой метаболической активностью по сравнению с более удаленными благодаря меньшему содержанию в них кислорода. В силу низкой интенсивности дыхания эти клетки не удерживают соли и отдают их в сосуды ксилемы. Затем соли вместе с водой благодаря градиенту водного потенциала поднимаются по сосудам вверх (массовый ток). Последние биохимические исследования показывают, что важную роль в переносе ионов в ксилему имеют паренхимные клетки ксилемы. Плазмалемма этих клеток содержит протонные помпы, водные каналы и различные ионные каналы, которые специализированы в поступлении и отдаче веществ. Так, в паренхиме идентифицированы два типа ионных каналов: К-специфичные и неспецифичные. Эти каналы регулируются благодаря мембранному потенциалу и концентрации калия. Из этих данных следует, что транспорт ионов из паренхимы в сосуды ксилемы находится под контролем обмена веществ путем регуляции Н+-АТФазы плазмалеммы и ионных каналов.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-20; просмотров: 191; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.17.184.90 (0.018 с.) |