Значение фотосинтеза

Благодаря фотосинтезу, ежегодно из атмосферы поглощаются миллиарды тонн углекислого газа, выделяются миллиарды тонн кислорода; фотосинтез является основным источником образования органических веществ. Из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от коротковолновой ультрафиолетовой радиации.

При фотосинтезе зеленый лист использует лишь около 1% падающей на него солнечной энергии, продуктивность составляет около 1 г органического вещества на 1 м² поверхности в час.

Основные элементы, которые необходимы для роста и развития: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, калий, магний и железо, а также микроэлементы: бор, цинк, медь, марганец и др. Кислород, водород и углерод растения поглощают из воды и воздуха, а остальные элементы из почвенного раствора.

*АЗОТ. Он входит в состав аминокислот, белков и других веществ. Первый признак дефицита азота - покраснение и измельчание листьев; при сильном дефиците - цвет листьев становится желто-зеленым и над основной окраской образуется красно-бронзовый налет. Сначала признаки азотного дефицита появляются на старых листьях стелющихся побегов и только потом на листьях вертикальных побегов. При сильном азотном дефиците рост побегов очень слабый или прекращается совсем; развитие ягод также задерживается. При повышенном содержании азота в почве наблюдается сильный рост побегов.

*ФОСФОР. Он входит в состав нуклеиновых кислот, которые в соединении с белками образуют нуклеопротеиды - важную составную часть клеточного ядра и протоплазмы, а также в состав целого ряда других соединений. Фосфор концентрируется в молодых тканях растений, цветках, семенах. При фосфорном дефиците деление клеток замедляется, и рост растений прекращается, старые листья приобретают красный цвет, замедляется рост корней, а также образование боковых корней.

Первым признаком дефицита фосфора является покраснение листьев, как на стелющихся, так и на прямостоячих побегах. При более сильном дефиците все листья приобретают пурпурную окраску, рост побегов прекращается, и через некоторое время они засыхают.

*КАЛИЙ. В ионной форме он выполняет важную для жизнедеятельности растений функцию: этот элемент является компонентом ионных "насосов", ионных потоков и потенциалом действия - процесса единого ионного транспорта. Достаточное обеспечение калием способствует повышению морозо- и засухоустойчивости, биосинтезу и транспорту углеводов, в результате чего возрастает накопление углеводов в вегетативных и запасающих органах, т.е. в семенах и ягодах. При оптимальном калийном питании ягоды клюквы значительно крупнее и интенсивнее окрашены.

При недостатке калия рост замедляется, а при сильном дефиците листья приобретают бронзово-красный цвет. В течение вегетационного периода листья разрушаются, окраска кончиков молодых листьев изменяется, как и при азотном дефиците. Стебли становятся тонкими и ломкими.

КАЛЬЦИЙ. Этот элемент присутствует во всех клеточных структурах организма и стабилизирует их функции. Особенно важное значение кальций имеет для нормального роста и деятельности корневой системы. При недостатке этого элемента задерживается рост корней и формирование корневой системы.

Первый признак дефицита кальция - покраснение краев у 6-8 верхних листьев на интенсивно растущих побегах. При более сильном дефиците интенсивность красной окраски усиливается, она проявляется на кончиках листьев и дальнейшем охватывает всю листовую пластинку. Через несколько дней красный цвет переходит в бурый, листья и верхняя часть (2,0-3,0 см) прямостоячих побегов отмирают.

*МАГНИЙ. Этот химический элемент входит в состав хлорофилла, в связи, с чем он является неотъемлемой единицей фотосинтезирующих структур процесса фотосинтеза. Магний активизирует многие ферменты, участвующие в метаболизме фосфора. Ему принадлежит важное место в образовании репродуктивных органов; он стимулирует прорастание семян и другие процессы.

В течение вегетационного периода признаки дефицита магния, прежде всего, появляются на старых листьях клюквы у оснований прямостоячих побегов. У оснований листьев появляется красный цвет, в дальнейшем он распространяется вдоль центральной жилки листа и на 2/3 листовой пластинки. При более сильном дефиците магния красный цвет переходит в огненно-красный или желтый, жилки у основания листьев приобретают красный цвет, вдоль краев листьев образуются мертвые участки листовой пластинки, в дальнейшем они появляются на верхушках листьев и распространяются по всей листовой пластинке, в результате чего она разрушается.

ЖЕЛЕЗО. Этот элемент играет важную роль в дыхании растений. В окислительно-восстановительных процессах он является акцептором кислорода, участвует в синтезе предшественников хлорофилла. Признаки дефицита железа прежде всего появляются на молодых листьях прямостоячих побегов. На верхушках листьев возникает хлороз. При более сильном дефиците железа листья приобретают желто-зеленую, а в дальнейшем интенсивную желтую окраску. Рост растений замедляется, урожай значительно уменьшается. Признаки дефицита железа проявляются в течение всего сезона вегетации и сохраняются в период покоя.

МАРГАНЕЦ. Этот элемент необходим для протекания процесса фотосинтеза, процессов синтеза белковых веществ, жиров и др. Признаки его дефицита, прежде всего, проявляются на молодых листьях растущих побегов. Сначала листья приобретают светло-зеленый цвет, а в дальнейшем желтый. При более сильном дефиците марганца верхушечные листья прямостоячих побегов становятся желтыми, со светло-бурой верхушкой и отмирают.

ЦИНК. Этот элемент активизирует деятельность ряда ферментов. Он способствует образованию ауксина и, поэтому, является сильным катализатором ростовых процессов. Цинк входит в состав хлоропластов, где является необходимым компонентом в процессах фотохимического расщепления воды. Этот элемент необходим при оплодотворении, он принимает участие в развитии яйцеклетки. Признаки дефицита цинка появляются на молодых листьях прямостоячих побегов во второй половине вегетационного периода и очень хорошо проявляются в период покоя, когда листья приобретают лимонно-желтый цвет. В отличие от железного дефицита на листьях не проявляются пятна цвета ржавчины.

МЕДЬ. Как правило, медь входит в состав ряда ферментов, активизирует многие жизненно важные процессы растений - дыхание, белковый и углеводный обмены. Низкомолекулярный медьпротеид - пластоцианин - является обязательным компонентом фотосинтетической электронно-транспортной цепи. Дефицит меди способствует засыханию верхушечной части побегов.

БОР. Этот элемент стимулирует синтез аминокислот и белков. Особенно большое значение имеет бор в синтезе углеводов, их обмене и других процессах. Признаком дефицита бора являются пестрые пятна на молодых побегах и синеватая окраска листьев у основания побегов. Листья разрушаются и молодые побеги отмирают. Растения не цветут, а если и цветут, то плоды не развиваются.

Рост и развитие — неотъемлемые свойства любого живого организма. Это инте­гральные процессы. Растительный организм поглощает воду и питательные вещества, аккумулирует энергию, в нем происходят многочисленные реакции обмена веществ, в результате чего он растет и развивается. Процессы роста и развития тесно взаимосвязаны, так как обычно организм и растет, и развива­ется. Однако темпы роста и развития могут быть разными, быстрый рост может сопровождаться медленным развитием или быстрое развитие медленным рос­том. Так, например, растение хризантемы в начале лета (длинный день) быстро растет, но не зацветает, следовательно, развивается медленно. Подобное проис­ходит с высеянными весной озимыми растениями: они быстро растут, но не пе­реходят к репродукции. Из этих примеров видно, что критерии, определяющие темпы роста и развития, различны. Критерием темпов развития служит переход растений к воспроизведению, к репродукции. Для цветковых растений это за­кладка цветочных почек, цветение. Критерии темпов роста обычно определяют скоростью нарастания массы, объема, размеров растения. Сказанное подчерки­вает нетождественность этих понятий и позволяет рассмотреть процессы роста и развития последовательно.

Приспособление и устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды 1. Устойчивость как процесс приспособления или адаптации...

Приспособление и устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды

1. Устойчивость как процесс приспособления или адаптации к условиям среды.

2. Холодостойкость

3. Морозоустойкость

4. Зимостойкость как устойчивость ко всему комплексу неблагоприятных факторов перезимовки

5. Солеустойчивость

6. Засухоустойчивость и устойчивость к перегреву

7. Жароустойчивость растений.

8. Солеустойчивость.

9. Действие радиации на растение.

10. Устойчивость растений к недостатку кислорода

11. Газоустойчивость растений.

1. Устойчивость как процесс приспособления или адаптации к условиям среды.

Неблагоприятные факторы внешней среды называют стрессорами. Теория стресса была сформулирована канадским ученым Гансом Селье.

Способность растений переносить действие неблагоприятных факторов и давать в таких условиях потомство называется устойчивостью или стресс-толерантностью. В этой связи различают генетически устойчивые и неустойчивые виды и сорта растений. Устойчивость растения одновременно к нескольким стрессам называется сопряженной устойчивостью.

Все неблагоприятные факторы внешней среды, действующие на растения, можно разделить на три основные группы:

1. физические: недостаток или избыток влаги, низкая освещенность, низкая или высокая температура, радиоактивное излучение, механические воздействия.

2. химические: соли, газы, гербициды, промышленные отходы

3. биологические: повреждения возбудителями болезней или вредителями, влияние животных, конкуренция с другими растениями за воду, питание и свет.

Приспособление растений к стрессам достигается тремя группами механизмов

1. Избегания действия неблагоприятного фактора.

2. анатомо-морфологические приспособления

3. Физиолого-биохимические приспособления.

Для растений характерны три фазы стресса: 1) первичная стрессовая реакция, 2) адаптация, 3) истощение. Действие стрессора зависит от величины повреждающего фактора, длительности его воздействия и сопротивляемости растения. Устойчивость растений к стрессору зависит и от фазы онтогенеза. Наиболее устойчивы растения, находящиеся в состоянии покоя. Наиболее чувствительны растения в молодом возрасте.

К первичным неспецифическим процессам, происходящим в клетках растений при действии любых стрессоров, относятся:

1. Повышение проницаемости мембран, деполяризация мембранного потенциала плазмалеммы.

2. Вход ионов кальция в цитоплазму из клеточных стенок и внутриклеточных компартментов (вакуоль, эндоплазматическая сеть, митохондрии).

3. Сдвиг рН цитоплазмы в кислую сторону.

4. Активация сборки актиновых микрофиламентов цитоскелета, в результате чего возрастает вязкость и светорассеяние цитоплазмы.

5. Усиление поглощения кислорода, ускоренная трата АТФ, развитие свободнорадикальных процессов.

6. Повышение содержания аминокислоты пролина. Пролин может связываться с белковыми молекулами, защищая их от денатурации.

7. Активация синтеза стрессовых белков.

8. Усиление активности протонной помпы в плазмалемме и, возможно, в тонопласте, препятствующей неблагоприятным сдвигам ионного гомеостаза.

9. Усиление синтеза этилена и абсцизовой кислоты, торможение деления и роста, поглотительной активности клеток и других физиологических процессов, осуществляющихся в обычных условиях.

Кроме того, стрессоры оказывают и специфическое воздействие на клетки. В невысоких дозах повторяющиеся стрессы приводят к закаливанию организма, причем закаливание к одному стрессору способствует повышению устойчивости организма и другим повреждающим факторам.

На организменном уровне сохраняются все клеточные механизмы адаптации и дополняются новыми, отражающими взаимодействие органов в целом растении. Прежде всего, это конкурентные отношения за физиологически активные вещества и пищу. Это позволяет растениям в экстремальных условиях сформировать лишь такой минимум генеративных органов, которые они в состоянии обеспечить необходимыми веществами для созревания. При неблагоприятных условиях ускоряются процессы старения и опадения нижних листьев, а продукты гидролиза их органических соединений используются для питания молодых листьев и формирования генеративных органов. Растения способны замещать поврежденные или утраченные органы путем регенерации и роста пазушных почек. Во всех этих процессах коррелятивного роста участвуют межклеточные системы регуляции (гормональная, трофическая и электрофизиологическая). В условиях длительного и сильного стресса в первую очередь гибнут неустойчивые растения. Они устраняются из популяции, а семенное потомство образуют более устойчивые растения. В результате общий уровень устойчивости в популяции возрастает. Таким образом, на популяционном уровне включается отбор, приводящий к появлению более приспособленных организмов и новых видов.

Дата добавления: 2015-05-06