UČÍME SE BIOLOGII

Vodní režim rostlin

Voda je základní složkou rostlin (listy obsahují 85 – 95 % vody, dužnaté plody 90 – 95 %, zdřevnatělé části max. 50 %, semena 5 – 15 %). Voda je nutná také k udržení struktur rostlin i jejich funkcí. Je důležitým rozpouštědlem, ve kterém dochází k transportu a metabolismu látek. Z objemu přijaté vody rostlinou je 99 % tzv. voda tranzitorní (tzn. voda pro výpar z povrchu listů – transpirac), 0,8 – 0,9 % je voda konstituční v koloidech a pouze 0,1 – 0,2 % je využito pro tvorbu sušiny.

Vodní potenciál

Chemický potenciál vody roste s koncentrací látek v ní rozpuštěných. Čím nižší je vodní potenciál, tím větší je sání vody v rostlině, protože voda proudí z míst s větším potenciálem do míst s nižším potenciálem. Má několik složek

Osmotický potenciál

Osmotický potenciál je obvykle negativní. Představuje zápornou hodnotu osmotického tlaku. Čím má roztok vyšší koncentraci, tím vyšší je osmotický tlak, ale tím nižší je vodní osmotický potenciál.

Tlakový potenciál

Představuje tlak na obsah buňky (napětí buněčné stěny) = turgor.

Matriční potenciál

Matriční potenciál vyjadřuje stav vody vázané v koloidech buněčných stěn, cytoplazmy a organel.

Příjem vody buňkou

Buněčná stěna je propustná pro roztoky. Membrány jsou pak polopropustné. Vložíme-li buňku do vody, začne buňka vodu přjímat. Během příjmu dojde ke zvětšení vakuoly a na buněčnou stěnu tak začne působit turgor. Vyrovná-li se turgor s osmotickým tlakem, příjem vody se zastaví. Ocitne-li se buňka v prostředí s vyšším osmotickým tlakem, začne sama vodu vydávat a dochází k její plazmolýze.

Příjem vody kořeny

Kořen přijímá vodu pomocí kořenového vlášení. K příjmu dochází v případě, že je vodní potenciál půdního roztoku vyšší než potenciál vody v kořenech. Pokud je tomu naopak, dochází k tzv. fyziologickému vadnutí rostliny.

Voda se transportuje kořenem primární kůrou a propustnými buňkami v endodermis až ke xylému. Rychlost transportu pak závisí na rozdílu vodních potenciálů v primární kůře. Tou voda prostupuje buď apoplasticky (postup pouze přes prostory buněčných stěn), nebo symplasticky (postup přes plazmatickou membránu prostřednictvím plasmodesmat). Při symplastickém prostupu se spotřebovává energie.

Vedení vody xylémem

Při vedení vody xylémem se uplatňuje její koheze. Tím rozumíme přitažlivé síly mezi molekulami vody (díky těmto slám zaujme voda ve stavu beztíže tvar koule). Tyto kohezní síly působí i na rozhraní prostředí voda a vzduch a vytváří tak povrchové napětí, které je příčinou vzestupu vody kapilárou. Cévy a cévice xylému pak mají kapilární povahu.

Výdej vody rostlinami

Jak již bylo řešeno, rostlina vydává až 99 % vody. Výdej probíhá dvěma způsoby.

Transpirace

Transpirace je výdej vody v plynné podobě. Transpirace se zvyšuje při nižší vlhkosti, vyšší teplotě a větším proudění vzduchu. Naopak tma a sucho způsobují uzavírání průduchů a tím snižují i transpiraci.

Gutace

Gutace je výdej vody v podobě vodních kapiček. Gutaci umožňují tzv. hydatody. Ty vytlačují kapičky vody s rozpuštěnými minerálními solemi. Gutace probíhá v případě, že není možná transpirace (tzn. u rostlin rostoucích pod vodou a u suchozemských rostlin v případě, že je okolní vzduch nasycený vodní párou).

Dýchání

Velká část asimilátů, které vznikly v průběhu fotosyntézy, jsou rozkládány při dýchání (respiraci). Vzniká při něm energeticky bohatá sloučenina ATP a redukční ekvivalent NADPH+ H+.

Při dýchání se kyslík spotřebovává a uvolňuje se oxid uhličitý a hlavně energie pro růst a další procesy. Z rovnice dýchání:

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + 2820 kJ můžeme určit tzv. respirační koeficient, který je vyjádřen poměrem mezi množstvím vytvořeného oxidu uhličitého a množstvím spotřebovaného kyslíku.

Vnitřní faktory dýchání

Rychlost dýchání se u jednotlivých částí rostlin liší. Pletiva rostoucích orgánů dýchají mnohem rychleji než pletiva starší, která již nerostou nebo pletiva orgánů, která jsou v odpočinku. Rychlost dýchání plodů při jejich růstu postupně klesá.

Vnější faktory dýchání

Teplota

Zvýšení teploty o 10°C vede ke zdvojnásobení rychlosti dýchání. Dýchání začíná při teplotě okolo 0°C a teplotní optimum je v rozmezí od 30 do 40°C. Teplotní maximum se pak pohybuje okolo 50°C.

Světlo

Světlo snižuje rychlost dýchání ve fotosyntetizujících buňkách listů.

Koncentrace CO2 a O2

Zvýšená koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu vede ke snížení rychlosti dýchání. Zároveň také nedostatek kyslíku vede k omezení tvorby ATP.

Sucho a koncentrace N

Sucho a nedostatek dusíku většinou omezuje růst než fotosyntézu. To vede k hromadění sacharidů v rostlině. Toto hromadění nejprve vede ke zrychlení dýchání, ale později dochází k jeho zpomalení.