Контрольная работа по "Физиология растений"

б) красные лучи стимулируют синтез углеводов: сахаров, крахмала; а синие – усиливают синтез белков и липидов

в) влияние уровня освещенности – зависимость скорости фс от уровня освещенности описывается световой кривой.

СКП(световой компенсационный пункт/точка ) – уровень освещения, при котором интенсивность фс и дыхания равны.

СН (световое насыщение) –уровень освещенности, при котором интенсивность фс достигла максимума.

5.(102) Необходимые растению макроэлементы, их усвояемые соединения

      Азот. На азот приходится около 1,5% сухой массы растения. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, липидных компонентов мембран, хлорофилла, витаминов и других жизненно важных соединений.

     Основные усвояемые формы азота - ионы нитрата (NO) и аммония (NH).Недостаток азота в растениях тормозит их рост. Это выражается не только в низкорослости и слабом кущении, но и в мелколистности, снижения ветвления корней. Соотношение массы корней и надземной системы может увеличиваться. Это приводит к уменьшению площади фотосинтетического аппарата и сокращению периода вегетативного роста, что снижает фотосинтетический потенциал и продуктивность посева. Недостаток азота вызывает также серьезные нарушения энергетического обмена. Растения хуже используют энергию света, т.к. снижается интенсивность фотосинтеза, раньше наступает световое насыщение. Интенсивность дыхания растений может возрастать, но уменьшаются сопряженность окисления с фосфорилированием и выработка АТФ. Кроме того, энергетические затраты на поддержание структуры цитоплазмы возрастают. Все это приводит к снижению урожайности. Наконец, азотное голодание влияет на водный режим растения. Недостаток азота снижает водоудерживающую способность растительных тканей, т.к. уменьшается количество коллоидно связанной воды и водоотдача возрастает. Поэтому низкий уровень азотного питания не только снижает урожай, но и уменьшает эффективность использования воды посевом.

     Фосфор. Содержание его составляет 0,2-1,2% сухой массы растения. Фосфор поглощается и функционирует только в окисленной форме в виде остатка ортофосфорной кислоты. Собственно весь фосфорный обмен сводится к присоединению (фосфорилированию) и отдаче остатка фосфорной кислоты. Фосфор - обязательный компонент таких важных соединений, как нуклеиновые кислоты, фосфопротеиды, фосфолипиды, фосфорные эфиры сахаров, нуклеотиды, участвующие в энергетическом обмене (АТФ, НАД, НАДФ, ФАД), витамины. При недостатке фосфора задерживаются рост, закладка цветочных органов, формирование плодов, происходят серьезные нарушения биосинтетических процессов, функционирования мембран, энергетического обмена.

      Сера. Cодержание серы в растительных тканях составляет 0,2-1% сухой массы. Сера тоже поступает в растение в окисленной форме (SO). Но в органические соединения сера входит только в восстановленном виде в составе сульфгидрильных групп (-SH) и дисульфидных связей (-S-S-). Восстановление сульфата происходит преимущественно в листьях.Сера - компонентом белков, витаминов (тиамина, липоевой кислоты, биотина), фотонцидов лука и чеснока, горчичных масел. Важнейшая функция серы в белках - участие дисульфидных связей в стабилизации трехмерной структуры (спираль и глобула) и образовании связей с коферментами. Недостаточное снабжение растений серой тормозит белковый синтез, снижает фотосинтез и скорость роста, особенно надземной части растения.

     Калий. Содержание калия в растениях составляет около 1% сухой массы. В растительных тканях его гораздо больше, чем др. элементов, хотя К не входит ни в одно органическое соединение. Он присутствует в основном в ионной форме (K), причем легкоподвижен. Установлено, что К вместе с Са регулирует вязкость цитоплазмы. Функционирование калия связано в основном с его транспортом: перераспределение калия между замыкающими и сопутствующими клетками лежит в основе устьичных движений; асимметричное распределение калия на мембране обеспечивает генерацию биотоков в растении; транспорт углеводов и сахаронакопление в свекле и сочных плодах также зависят от перемещения калия. Калий обепечивает осмотическое поступление воды в клетку, является активатором многих ферментных систем. Он необходим для включения фосфата в органические соединения, синтеза белков и полисахаридов. Снабжение калием особенно важно для молодых, активно растущих органов и тканей. Недостаток калия снижает продуктивность фотосинтеза (за счет уменьшения оттока ассимилятов из листьев).

     Кальций. Содержание его составляет 0,2% сухой массы растения. Он поступает в растение в виде ионов Ca2+.В растительных клетках большое количество кальция связано с пектиновыми веществами клеточной стенки. При его недостатке клеточные стенки ослизняются. Ионы кальция играют важную роль в стабилизации структуры мембран, биоэлектрических явлениях. Ограничивая поступление др. ионов в растения, кальций устраняет токсическое действие избыточных концентраций ионов аммония, алюминия, марганца, железа, повышает устойчивость к засолению, снижает кислотность почвы. Кальций активизирует ряд ферментных систем клетки, например дегидрогеназ, гидролаз и фосфатаз.

     При недостатке кальция в первую очередь страдают меристематические ткани и корневая система. У делящихся клеток не образуются клеточные стенки, в результате возникают многоядерные клетки. Прекращается образование боковых корней и корневых волосков, происходит ослизнение и загнивание корней.

     Магний. Содержание магния составляет около 0,2% сухой массы. Особенно много магния в молодых растущих частях растения и в генеративных органах. Магний поступает в растение в виде ионов Mg2+ и в отличие от кальция обладает сравнительно высокой подвижностью. Около 10-12% магния входит в состав хлорофилла. Магний - активатор ряда ферментов: РДФ-карбоксилазы, ферментов цикла Кребса, спиртового и молочно-кислого брожения, ДНК- и РНК-полимеразы. Магний необходим для формирования рибосом. Он усиливает образование эфирных масел, каучуков.Недостаток магния ограничивает синтез хлорофилла, нарушает формирование пластид: граны слипаются. Разрываются ламеллы стромы, просветляется матрикс хлоропластов, что приводит кхлорозу и некрозу листьев.

6.(122) Понятие о росте  и развитии. Принципы регуляции  роста и развития.

Рост – необратимое увеличение размеров и массы клеток, органа или всего организма, связанное с новообразованием структур и элементов. Складывается из роста клеток, тканей и органов и происходит благодаря деятельности специальных образовательных тканей — меристем, где клетки активно делятся, проходят стадии растяжения и дифференциации.

Развитие – качественные изменения в структуре и функциональной активности растения и его частей в процессе онтогенеза. Возникновение качественных изменений между клетками, тканями и органами получило название дифференцировки. Таким образом, рост - это количественные изменения, развитие – качественные. Разновидностью качественных изменений являются также возрастные изменения.

     Несмотря на имеющееся мнение о весьма высокой степени автономности частей растений, отделенные друг от друга органы в обычных условиях неспособны к самостоятельному существованию. Это обусловлено не только корреляцией функций, но и само существование каждой части растения зависит от целого. Полученные данные показывают, что при морфогенезе важны межклеточные (тканевые) взаимодействия. В пользу этого свидетельствует, в частности, тот факт, что у клеток, имеющих одинаковую структуру, характер дальнейшей дифференцировки зависит от их местоположения и скорости деления. По мере роста и усложнения структур осуществляется регуляция уже на уровне организма.

С позиций системного подхода растительный, как любой живой организм, представляет собой открытую, неравновесную, саморегулирующуюся и саморазвивающуюся систему, способную к самовоспроизведению. Под системой авторы подразумевают сложный комплекс элементов, связанных друг с другом и выполняющих определенные функции в соответствии с программой этой системы.

     Способность живых организмов избирательно потреблять из окружающей среды доступную свободную энергию и необходимые для роста и развития вещества, а также использовать их на построение и поддержание в работоспособном состоянии своих структур обусловлена наличием у них специальной организации, управляющих (информационных) систем, способных воспринимать, хранить, перерабатывать и использовать информацию. Только благодаря этой способности живые системы являются самоорганизующимися и самовоспроизводящимися. Можно считать общепризнанным, что наиболее важной и общей задачей управляющих систем организма является сохранение и поддержание в работоспособном состоянии его энергетической основы, создание благоприятных условий для устойчивого постоянного их функционирования при изменяющихся условиях внешней среды .

Доминирующие центру

Рис. 1. Схема систем регуляции у растений (по Полевому, 1989): I — внутриклеточные системы регуляции; II— межклеточные системы регуляции; III — организменный уровень регуляции.

     Организм, как открытая система, существует до тех пор, пока осуществляется обмен веществом и энергией с внешней средой. Его целостность обеспечивается системами регуляции, управления и интеграции, схематично представленными на рисунке 1. В.В. Полевым (1982, 1989) выделено три уровня взаимодействия систем регуляции у многоклеточных растений: внутриклеточный (метаболическая, генетическая, мембранная регуляция), межклеточный (гормональная, электрофизиологическая, трофическая регуляция) и организменный (доминирующие центры, полярность, канализированные связи, осцилляции, регуляторные контуры).

7.(144) Физиологические особенности  растений в период вынужденного  покоя.

Рост растений не является непрерывным процессом. У большинства растений время от времени наступают периоды резкого замедления или даже почти полной приостановки ростовых процессов, периоды покоя.

Покой растений - такое состояние, при котором видимый рост их не происходит. Способность переходить в состояние покоя выработалась у растений в процессе эволюции. В покоящееся состояние может вступать как растительный организм в целом, так и отдельные его части (семена, корни, клубни). В некоторых случаях растительный организм может находиться в растущем состоянии, а отдельные почки - в покоящемся (спящем).

Однако покой - это не только защитная реакция организма против неблагоприятных условий. Растения переходят в покоящееся состояние и при наличии всех условий, необходимых для роста. Временная приостановка ростовых процессов характерна и для тропических растений, несмотря на благоприятные условия в течение целого года. Если растение не прошло периода покоя, в последующем темпы роста его снижаются, ухудшается плодоношение. После периода покоя рост растений усиливается. Таким образом, в период покоя происходят определенные изменения, подготавливающие последующий рост. Все сказанное позволяет считать, что период покоя - не только приспособление к неблагоприятным условиям, но и необходимое звено онтогенеза растений.

Вынужденный покой - покой растений, полностью обусловленный внешними факторами. Переход растения или его отдельных органов в покоящееся состояние, прежде всего, является приспособлением к перенесению неблагоприятных условий.

В большинстве районов земного шара наблюдается периодическое наступление времен года, неблагоприятных для растений. В этих случаях растение сохраняет жизнеспособность лишь при условии перехода в состояние покоя.

В безводный период на юге (летние засухи) растения переходят в покой. Он способствует перенесению растениями засухи. В средней полосе зимой снижается температура; растения на это также отвечают покоем, который в данном случае является формой перенесения растением неблагоприятных условий зимы.

Обычно вынужденный покой наступает у древесных растений в конце зимы, задолго до распускания почек. Вынужденный покой вызывается продолжающимися холодами, хотя растение уже готово к росту.

В период покоя большинство физиологических процессов в растении приостанавливается, а некоторые из них прекращаются. В то же время в растении происходят биохимические процессы, характерные для состояния покоя.

Переход в покоящееся состояние часто сопровождается утратой отдельных органов или даже целых побегов. Листопадные растения осенью сбрасывают листья или все надземные органы и переходят в состояние полного покоя. Корневая система, находясь в более благоприятных условиях температуры, продолжает расти до глубокой зимы, а иногда и дольше. Именно в таком состоянии многолетние растения переживают зимний период. Таким образом, переход растения в покоящееся состояние предохраняет его от гибели под влиянием мороза или сильной засухи. Как только этот фактор изменяется в благоприятном направлении, ростовые процессы возобновляются.

Период вынужденного покоя характеризуется отсутствием в клетках явления обособления протоплазмы, плодовые, ягодные и орехоплодные растения возобновляют рост при перенесении их в комнату. Этот период начинается с момента выхода растений из состояния глубокого покоя и продолжается до начала набухания почек. Однако растения в это время еще находятся в закаленном состоянии, хотя их реакция на повышение температуры воздуха резко возрастает.

В начале периода вынужденного покоя все еще наблюдается высокий уровень содержания различных комплексных соединений, способствующих связыванию воды, созданию более прочной структуры протоплазмы клеток и поддержанию их устойчивости к морозам. Однако дневное повышение температуры воздуха (особенно в солнечную погоду) резко снижает устойчивость растений. При одинаковом темпе повышения среднесуточной температуры воздуха скорость распада высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные в пасмурную погоду меньше, чем в солнечную.

Обычно переход из состояния глубокого покоя в вынужденный начинается у яблони 20-23 марта, у вишни, груши, сливы, смородины, крыжовника - 3-9 марта, а у малины - 25-28 февраля и продолжается у всех пород до 12-17 апреля. Продолжительность периода вынужденного покоя колеблется в пределах 20-23 дней (яблоня), 38-40 дней (вишня, груша, слива, смородина, крыжовник) и 45-50 дней (малина). Продолжительность вынужденного покоя весьма тесно связана с температурным режимом воздуха. В среднем выход плодовых и ягодных растений из состояния вынужденного покоя происходит при среднесуточной температуре воздуха 3-4°С, лишь у смородины при 2,5°С.