Фізіологія рослин на сучасному етапі розвитку

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний університет імені І. Франка

 

 

Кафедра ботаніки

 

 

 

Реферат на тему: «Фізіологія рослин на сучасному етапі розвитку»

 

 

 

 

 

 

 

Виконала

Студентка природничого факультету

32 Б група 

Муравська Тетяна Сергіївна

Перевірив

к. б. н., доцент Перепилиця Л. О.

 

 

 

Житомир

2014

 

Зміст

1. Вступ
1. Актуальність
2. Предмет і завдання фізіології рослин на сучасному етапі
2. Фізіологія рослин як наука про функції рослинного організму та закономірності його життєдіяльності
1. Фізіологія рослин як науки про рослинний організм
2. Залежність анатомічної будови від фізіологічних функцій
3. Сучасні завдання фізіології
3. Методи фізіології рослин
1. Основні методи дослідження
2. Сучасні методи вивчення клітини
4. Напрями сучасної фітофізіології
1. Біохімічний напрям
2. Біофізичний напрям
3. Онтогенетичний напрям
4. Еволюційний, або порівняльний напрям
5. Екологічний напрям

      4.5. Синтетичний, або кібернетичний напрям

5. Місце фізіології рослин серед інших наук
6. Сучасний розвиток фізіології рослин
7. Значення сучасної фізіології рослин для розвитку сільського господарства, біотехнології, медицини

Висновок

Список використаної літератури

Додатки

 

Вступ

Актуальність та важливість зазначеної роботи є безсумнівною з оглядку на розвиток рослин. Фізіологія рослин біологічна наука, що вивчає загальні закономірності життєдіяльності рослинних організмів. Фізіологія рослин вивчає процеси поглинання рослинними організмами мінеральних речовин і води, процеси росту і розвитку, цвітіння і плодоношення, кореневого (мінерального) та повітряного (фотосинтез) живлення, дихання, біосинтезу і накопичення різних речовин, сукупність яких забезпечує здатність рослини будувати своє тіло і відтворювати себе в потомстві. Розкриваючи залежність життєвих процесів від зовнішніх умов, фізіологія рослин створює теоретичну основу прийомів і методів підвищення загальної продуктивності рослинних організмів, поживної цінності, технологічної якості їх тканин і органів. Фізіологічні дослідження служать науковою основою раціонального розміщення рослин в ґрунтово-кліматичних умовах, найбільш повно відповідних їх потребам.

 

Демографічна ситуація у світі, основною рисою якої є стрімкийприріст населення, а також катастрофічне погіршення стану навколишнього середовища спонукають людство до відповідного збільшення виробництва продуктів харчування та рослинницької сировини з одночасним поліпшенням їх якості. Досягнення цієї мети можна здійснити шляхом створення генетичних форм рослин з високою потенціальною продуктивністю і стійких до несприятливих факторів та розробки інтенсивних малоенергоємних, екологічно чистих технологій їх вирощування, зберігання та переробки.

Рішення цих глобальних у рослинництві проблем потребує глибоких знань метаболічних функцій організмів та найважливіших процесів синтезу й утилізації органічних речовин. Такі знання дають фізіологія та біохімія рослин.

Фізіологія рослин – наука, що вивчає закономірності життєдіяльності рослин у зв’язку з умовами їх існування.

Біохімія рослин, біологічна хімія – наука, яка відокремилася від фізіології і вивчає хімічний склад рослин та хімічні процеси, що у них відбуваються й лежать в основі життєдіяльності організмів. Ці дві науки, як і процеси, які вони вивчають, органічно пов’язані між собою, а тому вивчення їх у єдиному комплексі цілком раціональне.

Сучасна фізіологія рослин вивчає головні функції рослинного організму на різних рівнях їх організації. Предметом вивчення фізіології рослин є функції живих рослинних організмів, їх органів, тканин та клітинних компонентів, а також причини тих або інших прояві їх життєдіяльності. Пізнання фізіологічних функцій здійснюється через дослідження простих рівнів організації, з наступною інтеграцією даних при розгляді фізіологічних систем зростаючої складності.

Об’єктом вивчення фізіології рослин є рослинний організм. Рослинному організму, притаманна форма цілісності, нерозривний зв'язок та взаємозумовленість складових його компонентів, а також в значній мірі всі фізіологічні процеси пов’язані з умовами навколишнього середовища.

Завданням сучасної фізіології спрямовані на вирішення двох кардинальних проблем, які мають загально біологічне значення: рослинний організм як система, а також, рослина як елемент системи (біогеоценозу). Вивчення закономірностей життєдіяльності рослин (механізми живлення, дихання, росту, розмноження).

 

2. Фізіологія рослин  як наука про функції рослинного  організму та закономірності  його життєдіяльності

2.1. Фізіологія  рослин як науки про рослинний  організм

Фізіологія рослин — наука, що вивчає всі процеси діяльності та функції рослинного організму, їх взаємозв'язки та зв'язки з навколишнім оточенням.

Фізіологія рослин — наука про функціональну активність рослинних організмів і механізми процесів рослинних систем різних рівнів їх організації — від субклітинних структур до цілісних рослин. Фізіологія рослин досліджує структуру і функції рослинного організму, механізми мінерального живлення, фотосинтезу, транспорту речовин, дихання, системи регуляції й інтеграції окремих елементарних реакцій до рівнів фізіологічної функції, водний режим, механізми росту, розвитку та ї регуляції, вплив факторів середовища та природу стійкості рослин до несприятливих умов довкілля.

Фізіологія рослин - це наука про процеси, що відбуваються в рослинному організмі: ґрунтове, повітряне та гетеротрофне харчування, синтез, транспорт і розпад речовин, ріст і розвиток, рухи рослин, взаємодія з патогенами, реакції на несприятливі фактори зовнішнього середовища.

Фізіологія рослин займається процесами, що відбуваються на різних рівнях організації: молекулярному, субклітинному, клітинному, тканинному, органному, організмовому і біоценотичний. Однак треба завжди мати на увазі, що в рослині всі процеси на будь-якому рівні організації взаємопов'язані. Зміна якого-небудь процесу позначається на всій життєдіяльності організму. Крім того, треба враховувати такі фактори:

• рослини є продуктом тривалої еволюції, в ході якої змінялися будова і обмін речовин рослин під впливом різних умов зовнішнього середовища,

• рослинний організм невіддільний від зовнішнього середовища, яка значною мірою впливає на обмін речовин в рослині,

• рослинний організм розвивається протягом усього свого життя.

При вивченні рослинного організму можливі два підходи. Перший - це перехід від високого рівня організації до більш низького. Велике значення при цьому має розробка модельних систем, застосування яких відкриває нові можливості дослідження рослин. Так, наприклад, використання ізольованих протопластів призвело до великого прогресу в з'ясуванні процесів проникнення і розмноження вірусів у клітинах рослин. Однак для того, щоб зрозуміти закономірності життєдіяльності цілого рослини, цей підхід недостатній. Тому застосовується і інший шлях - перехід від вивчення процесів на низькому рівні організації до складнішого.

Вивчення закономірностей життєдіяльності рослин є теоретичною основою для отримання високих врожаїв сільськогосподарських культур і, в подальшому, створення промислових установок з виробництва продуктів харчування, матеріалів і палива.

2.2. Залежність анатомічної будови від фізіологічних функцій

Рослина складається з частин які називають органами. Кожен орган має свою назву: корінь, пагін, стебло, листок, брунька, квітка, плід, насіння. Для фізіології рослин найбільше значення має листок, саме в ньому проходять більшість важливих біологічних процесів для рослинного організму. Лист являє собою зовнішній орган рослини, який виконує такі важливі функції, як фотосинтез, дихання, транспірацію (випаровування) і гутацію (виділення води у вигляді крапель). Можливевегетативне розмноження рослин за допомогою листів. Крім перерахованих вище функцій, листя деяких рослин здатні запасати воду і органічні речовини. А видозмінені листки окремих видів рослин (вусики, колючки, ловчі апарати комах) виконують ще ряд важливих функцій, завдяки чому рослина пристосовується до несприятливих умов навколишнього середовища.

Основні фізіологічні процеси, що протікають у зеленій м'якоті листа (мезофілі) – це фотосинтез і дихання. Суть фотосинтезу полягає в тому, що відбувається засвоєння вуглекислого газу і води рослинами із зовнішнього середовища і перетворення їх в органічні речовини під впливом фотосинтетичного пігменту (хлорофілу) за допомогою поглиненої енергії світла. Рослини, точніше їх листя, можна представити як фабрику, яка за допомогою енергії сонця виробляє більшу частину органічних речовин на нашій планеті. Воду для здійснення фотосинтезу рослини отримують з грунту, а вуглекислий газ - з повітря. Вуглець вуглекислого газу - це основа для утворення молекул органічних речовин. Під час фотосинтезу рослини, розкладаючи воду, виділяють з неї кисень. Таким чином, атмосфера Землі збагачується киснем, завдяки життєдіяльності рослин

Крім фотосинтезу, у клітинах листя відбувається дихання - процес, зворотний фотосинтезу. При диханні органічні речовини окислюються із звільненням пов'язаної в них енергії, яка необхідна рослинам для забезпечення їх життєдіяльності. Процес дихання обумовлений всмоктуванням кисню і виділенням в атмосферу вуглекислого газу. Але інтенсивність фотосинтезу в листках рослин перевищує інтенсивність дихання, тому значно більша кількість кисню виділяється в атмосферу, ніж поглинається при диханні. У процесі дихання також синтезуються сполуки, які використовуються для утворення в листі вуглеводів, білків та інших речовин, що мають для рослини велике значення. Швидкість протікання процесів дихання залежить від впливу певних факторів зовнішнього середовища, наприклад, температури, вмісту вуглекислого газу в повітрі. Найбільш активно дихання відбувається в зростаючих ділянках рослини. Це легко пояснити тим, що молодим клітинам потрібно багато енергії для росту.

У листі рослин здійснюється випаровування води (транспірація) і виділення води у вигляді крапель (гутація). Вода - це основне внутрішньоклітинне середовище, де відбуваються всі життєві процеси рослини. З усієї кількості води, яка проходить через тіло рослини, тільки 0,2% їм засвоюється. Інша частина води також має важливе значення для життєдіяльності рослини. Виведення водяної пари через продихи і чечевички називається випаровуванням води або транспірацією. У разі якщо коренева система поглинає більше води, ніж листя можуть вивести її шляхом випаровування, спостерігається виведення крапель рідкої води через листя. Цей процес називається гутацією. Вода випаровується через всі ділянки тіла рослини, але інтенсивніше - через листя. Швидкість випаровування регулюється продихами. Завдяки транспірації, створюється безперервний рух води, що полегшує пересування розчинених у воді мінеральних солей всередині рослини. Також випаровування знижує температуру листя, що рятує рослину від перегрівання. На інтенсивність транспірації і гутації впливають вологість, наявність вітру і температура повітря.

Корінь є дуже важливим органом рослини. За допомогою коренів рослина зміцнюється у грунті, всмоктує з грунту воду та розчинені у воді мінеральні солі. Особливо велике значення у харчуванні рослин має всмоктуючий ділянку кореня, покритий кореневими волосками. Кореневі волоски всмоктують із грунту воду й мінеральні солі. Як нам вже відомо, коріння рослин глибоко проникають у грунт й отримують з неї воду, а також мінеральні солі, а розчини мінеральних солей пересуваються від коріння до листів по стеблах рослини.

У листі на сонячному світлі утворюються органічні речовини. У органічних речовинах потребує не тільки лист, але всярослина, всі його клітинки. Органічні речовини надходять з листя до коренів також по стеблах рослини.

Стебло рослини має й інше важливе значення в житті рослини: стебло виносить листя до світла. Отже стебло рослини - важливий орган рослини, який виносить листя до світла, в результаті чого по стеблах рослини йде пересування поживних речовин в рослині. У стеблі відкладаються запасні органічні речовини.Пересування розчинів мінеральних солей йде по судинах деревини стебла. Органічні речовини пересуваються переважно по корі.

2.3. Сучасні завдання  фізіології

Науковцями фізіологами рослин поставлені такі завдання:

• вивчити обмін речовин і в організмі, фотосинтез,хемосинтез, біологічну фіксацію азоту з атмосфери і кореневе харчування рослин;
• розробити методи підвищення використання рослинами сонячної енергії і поживних речовин ґрунту, збагачення ґрунту азотом;
• започаткувати нові, ефективніші форми добрив розробити і методи їхньої організації застосування; досліджувати дію біологічно активних речовин з використання в рослинництві;
• розробити методи більш продуктивного використання води рослиною.

Без вирішення питань неможливо рішення та інших проблем хліборобства й рослинництва, вкладених у підвищення врожайності.

Інтенсивне застосування мінеральних добрив, гербіцидів, фізіологічно активних речовин, хімічних препаратів за захистом рослин хвороб і шкідників вимагає глибокого й усебічного вивчення їхнього впливу до зростання та обмін речовин рослинних організмів із єдиною метою значного підйому продуктивності сільськогосподарських рослин.

Рішення поставлених завдань має значення і розробити проблем прискорення науково-технічного прогресу у рослинництві й подальшого розвитку сільського господарства нашої країни.