Поняття про фізіологію рослин та її зв'язок з іншими науками

Предмет, мета і завдання, напрямки та методи сучасної фізіології рослин. Історія становлення фізіології рослин як науки

Фізіологія рослин

Навчальне видання

Київ – 2013

Фізіологія рослин

Короткий курс лекцій для студентів аграрних вузів

ІІІ – ІV рівня акредитації для підготовки фахівців напрямку

0514 – “Лісове і садово-паркове господарство”

Заочної форми навчання

УДК 581.1

Подано короткий конспект лекційного курсу “Фізіологія рослин”. Наведено загальні відомості про фізіологію рослинної клітини, особливості водного обміну та стійкості рослин, їхні енергетичні процеси, мінеральне живлення, а також про ріст і розвиток рослинних організмів.

Для студентів лісотехнічних спеціальностей вузів ІІІ – IV рівня акредитації.

Укладачі: к.б.н. А. І. Бабицький, к.б.н., доц. О. А. Байко

Рецензенти:

Короткий курс лекцій для студентів аграрних вузів

ІІІ – IV рівня акредитації для підготовки фахівців напрямку

0514 – “Лісове і садово-паркове господарство”

Заочної форми навчання

Укладачі: Бабицький Андрій Ігорович

Бойко Ольга Анатоліївна

Зав. видавничим центром Редактор

А.П. Колесніков З.І. Маренець

Підписано до друку Ум. друк. арк. 4,8 Тираж 100 пр.

Формат 60×84 1/16. Обл.-вид. арк. 5. Зам. № ___ від ___________

№ ___________, Київ, Героїв Оборони, _________

зміст

Предмет, мета і завдання, напрямки та методи сучасної фізіології рослин. Історія становлення фізіології рослин як науки...........................................................................................
Структурні компоненти рослинної клітини...................................
Водний обмін рослин. Дифузія, осмос, хімічний і водний потенціали, осмотичний тиск.......................................................
Фотосинтез........................................................................................
Дихання рослин..........................................................................
Мінеральне живлення рослин.......................................................
Ріст і розвиток рослин......................................................................
Пристосування і стійкість рослин до несприятливих факторів середовища.........................................................................................
Список літератури..........................................................................

Фізіологія рослин (від грецького «physis» – природа і «logos» – вчення) – це наука, яка вивчає процеси життєдіяльності та фунції рослинного організму.

Сучасна фізіологія рослин – це міждисциплінарна інтегративна наука про функціональну активність рослинних організмів і механізми процесів рослинних систем різних рівнів їхньої організації – від цілісного рослинного організму до його окремих частин. Перетворення, обмін, транспортування речовин між окремими органами та між організмом вцілому й навколишнім середовищем, засвоєння і виділення речовин, дихання, ріст і розвиток, функціональна й структурна диференціація, розмноження – кожна з цих функцій, логічно узгоджена з іншими, зумовлює індивідуальний розвиток організму, спричинює на кожному етапі онтогенезу певні зміни та порушення корелятивної цілісності організму. Все це впливає на подальший розвиток цілісної системи, яка є самоорганізованою, саморегулюється і в якій всі процеси та явища взаємопов’язані.

Рослинному організмові притаманні функції повітряного, фотосинтетичного й кореневого мінерального живлення, що найтісніше поєднані між собою.

Специфічною рисою рослинного організму є його автотрофність. Основу життєдіяльності живих організмів становить постійний обмін із навколишнім середовищем речовиною та енергією. Проте тільки зелені рослини й деякі мікроорганізми здатні використовувати неорганічні речовини як вихідний матеріал для синтезу життєво важливих органічних сполук. Саме цю їхню властивість називають автотрофністю, а самі організми – автотрофами, на відміну від гетеротрофів, які включають в обмін речовин органічні сполуки, синтезовані автотрофами. Причому рослини автотрофні не лише по відношенню до вуглецю, який вони поглинають у вигляді CO2 і в процесі фотосинтезу перетворюють на органічну речовину, а й по відношенню до інших мінеральних елементів, таких як азот, фосфор, сірка. В результаті складної послідовності біохімічних реакцій та молекулярно-біологічних змін, поєднання продуктів фотосинтезу із продуктами метаболічних перетворень у корені, стеблі, пагонах світлова енергія витрачається на потреби всієї рослини, на нормальний розвиток її органів і одержання з грунту елементів, необхідних для функціонування цілісного організму.

Іншою, не менш важливою ознакою рослин є те, що вони відносно нерухомі, тому цілеспрямовано реагують під час росту на зміну умов довкілля. Рослини формують значну листкову поверхню для більш ефективного поглинання CO₂ і сонячних променів та розгалужену кореневу систему для поглинання води й мінеральних солей. Звідси ріст і новоутворення структур часто є основою їхнього функціонування. В зв’язку з цим, великого значення набуває транспортування води й речовин по рослині – міжклітинне (безперервність мембран і плазмодесми) та за участю провідних судин між певними органами. Транспортні системи об’єднують органи й тканини в єдиний організм. Вони мають важливе значення для регуляції функції росту й розвитку рослин. Специфіка метаболізму в окремих органах і обмін речовин створюють основу взаємодії органів, обумовлюють цілісність рослинного організму. Ріст є основою формування всіх функцій, і кожна функція, у свою чергу, зазнає певних змін в онтогенезі рослин.

Однією з важливих функціональних властивостей рослин є здатність адаптуватися до зміни умов навколишнього середовища, що забезпечує стійкість рослин до абіотичних і біотичних стресів.

Фізіологія рослин вивчає перетворення речовини, енергії та форми у рослин, а також перетворення інформації. Адже всі особливості та потенційні можливості рослини, що формуються в процесі росту й розвитку, матеріалізуються генетичним апаратом лише внаслідок асиміляції речовини, енергії та інформації, що надходять із навколишнього середовища. Саме довкілля є фактором, який сприяє перетворенню потенційних можливостей геному в специфічні ознаки рослин. Впорядкованність у просторі й часі величезної кількості можливих реакцій і складає основу здатності рослин до саморегуляції, самозбереження та самовідтворення. В цьому ми вбачаємо діалектичну єдність між вміщеною в геномі клітин інформацією та тією, що надходить ззовні.

Вивчаючи життєдіяльність рослин на всіх рівнях їхньої організації (молекулярному, субклітинному, клітинному, тканинному, органномму, організмовому, видовому, популяційномуї, біоценотичному), слід пам’ятати, що фізіологія рослин базується на діалектичній єдності та взаємозв’язку структури й функції. Отже, пізнання фізіологічних функцій здійснюється через дослідження простих рівнів організації, з наступною інтеграцією даних при розгляді фізіологічних систем зростаючої складності.

Живим системам, у тому числі рослинному організмові, притаманна вища форма цілісності, нерозривний зв’язок і взаємозумовленість складових його компонентів. Одним з проявів цілісності є те, що незважаючи на велике значення кожної окремої функції, життєдіяльність організму в цілому залежить від того, як ці співвідношення змінюються залежно від умов довкілля.

Цілісність організму обумовлюється еволюційно сформованими взаємозв’язками між біохімічними процесами, що відбуваються в межах конкретного організму. Цілком зрозуміло, що розкриття глибинних механізмів і сутності функцій, притаманних окремим органам і цілісному організму, можна з’ясувати, поглиблюючи наукові пошуки на молекулярному, генному та субклітинному рівнях. У недалекому майбутньому це можна буде зробити, спираючись на вміння розпізнавати гени й розшифровувати геноми кожного конкретного виду рослин. Однак, важливе значення в розкритті сутності й змісту основних життєвих функцій саме цілісного рослинного організму належить фізіології рослин як науці, що інтегрує найсучасніші досягнення біохімії, генетики, молекулярної біології.

Встановлення суті корелятивних зв’язків, фізіолого-біохімічні основи цілісності можна з’ясувати лише зрозумівши всю складність процесів росту й розвитку органів рослин, зумовлену різноманіттям метаболізму, що проявляється через взаємозалежність й спряженість багато чисельних індивідуальних реакцій. Тому, до таких понять, як «структура», «функція», «орган», «клітина», «органела», «молекула», сучасна фітофізіологія додає такі поняття, як «система», «цілісність», «організація», «інформація», «моделювання».

Фізіологія рослин, безсумнівно, посідає чільне місце в системі біологічних знань. За останні десятиріччя фізіологи успішно асимілювали методи біофізики, цитології, молекулярної біології. Одночасно вони зберегли й свій інтегральний підхід до вивчення складних фізіологічних явищ, які відбуваються на клітинному, органному, фітоценотичному рівнях. Як багатогалузева наука, фізіологія рослин є посередником між екологією, загальною й фізико-хімічною біологією. Входячи до циклу ботанічних дисциплін, фізіологія рослин має тісні взаємозв’язки з біохімією, біофізикою, імунологією, цитологією, гістологією, генетикою, математичним моделюванням, проте найтісніше вона пов’язана з фізіологією тварин. Адже якщо рослини і тварини, як і все живе, походять від одного кореня, то все живе повинно володіти певними спільними рисами, як наприклад, дихання, живлення, подразливість, самовідтворення тощо.

Отже, фізіологія рослин пов’язана з біохімією, біофізикою, імунологією, цитологією, гістологією, генетикою, математичним моделюванням, фізіологією тварин і є посередником між екологією, загальною й фізико-хімічною біологією.

Дата добавления: 2014-01-07