Informace

17.1.2: Transpirace - biologie


Cíl učení

Definujte transpiraci a identifikujte, jak faktory prostředí ovlivňují rychlost transpirace.

Méně než 1% vody dosahující listů se používá při fotosyntéze a růstu rostlin. Většina z toho je ztracena v transpirace, ztráta vodní páry do atmosféry průduchy. Jedná se o pasivní proces, což znamená, že pro pohyb vody není nutná metabolická energie ve formě ATP. Transpirace pohánějící energii je rozdílem vodního potenciálu mezi půdou a atmosférou. Transpirace má dvě funkce- poskytuje sílu pro zvedání vody do stonků a ochlazuje listy. Objem vody ztracené při transpiraci však může být velmi vysoký. Odhaduje se, že během vegetačního období může jeden akr rostlin kukuřice (kukuřice) vypustit 400 000 galonů (1,5 milionu litrů) vody. Jako tekutá voda by to pokrylo pole jezerem hlubokým 38 palců.

Transpirace zahrnuje několik buněčných struktur v listu (obrázek ( PageIndex {1} )). Voda na povrchu mezofylových buněk nasycuje celulózové mikrofibrily primární buněčné stěny. List obsahuje mnoho velkých mezibuněčných vzduchových prostorů pro výměnu kyslíku za oxid uhličitý, který je nezbytný pro fotosyntézu. Mokrá buněčná stěna je vystavena tomuto vnitřnímu vzdušnému prostoru listu a voda na povrchu buněk se odpařuje do vzduchových prostor, čímž se zmenšuje tenký film na povrchu mezofylových buněk.

Rychlost transpirace ovlivňuje několik faktorů prostředí, které lze měřit pomocí a potometer (Obrázek ( PageIndex {2} )). Světlo, vysoké teploty a vítr zvyšují rychlost transpirace, zatímco vlhkost ji snižuje. Světlo stimuluje stomatální otevírání (viz Stomatální otevírání a zavírání), což umožňuje vodní páře snadno opustit list. Světlo také zrychluje transpiraci zahříváním listu. Rostliny se transpirují rychleji při vyšších teplotách, protože voda se s rostoucí teplotou rychleji odpařuje. Při 30 ° C se list může transponovat třikrát rychleji než při 20 ° C. Vlhkost snižuje rychlost transpirace snížením rozdílu ve vodním potenciálu mezi vzduchem a mezibuněčným vzduchovým prostorem. Rychlost difúze jakékoli látky se zvyšuje, jak se zvyšuje rozdíl v koncentraci látek v těchto dvou oblastech. Když je okolní vzduch suchý, difúze vody z listu pokračuje rychleji. Jak dochází k transpiraci, vzduch obklopující list je stále vlhčí, což snižuje rozdíl ve vodním potenciálu mezi mezibuněčnými vzdušnými prostory a atmosférou a zpomaluje transpiraci. Když je však vítr, vlhký vzduch je unášen a nahrazen sušším vzduchem. Rostliny mohou regulovat transpiraci otevíráním a zavíráním průduchů a rostliny, které žijí v obzvláště horkých nebo suchých oblastech, mají speciální úpravy ke snížení ztrát vody.


Výroba biomasy

Daniel Hofius, Frederik A.J. Börnke, v bramborové biologii a biotechnologii, 2007

13.1 ÚVOD

Veškerá produkce biomasy závisí na fotosyntéze. Rostliny asimilují CO 2 z atmosféry a snížit ji na úroveň triozových fosfátů, které lze následně použít k výrobě sacharidů, hlavně sacharózy a škrobu. Fotosyntetická asimilace uhlíku je hybnou silou produkce biomasy, ale je pouze jedním z mnoha faktorů ovlivňujících růst a vývoj rostlin. Existují i ​​další kritické kroky, jako je syntéza sacharózy a transport z mezofylové tkáně, transport floemu a rozdělení uhlíku v celé rostlině, které mají na tyto procesy značný dopad. Složité regulační sítě umožňují paralelní reakce na změny environmentálních, metabolických a fyziologických omezení. Rozsáhlé přijetí transgenních přístupů od počátku devadesátých let výrazně rozšířilo naše chápání regulace metabolismu uhlohydrátů a brambor (Solanum tuberosum) představuje zvláště dobře charakterizovaný příklad pro tuto centrální část rostlinného metabolismu.

Předchozí zlepšení výnosového potenciálu bylo do značné míry odvozeno od zvýšení podílu akumulované suché hmotnosti, která je investována do sklízejících orgánů, tj. Indexu sklizně. V případě brambor byl index sklizně zvýšen z 0,09 u divokých druhů až na 0,81 u moderních kultivarů (Inoue a Tanaka, 1978). V rostlinách se sacharidy produkují ve fotosynteticky aktivních tkáních, především v buňkách listů obsahujících chloroplasty. Přeměna fotoassimilátů na sacharózu umožňuje transport přes floém z těchto zdrojových tkání k podpoře růstu dřezových tkání, jako jsou kořeny nebo vyvíjející se hlízy, které samy nejsou schopné produkovat asimiláty. Během vývoje se mění poměr jímky ke zdroji, což znamená, že produkce asimilátu musí být přizpůsobena měnícím se potřebám vzdálených tkání. Minulý výzkum výrazně pokročil v našem chápání faktorů řídících syntézu sacharidů a jejich rozdělení uvnitř orgánů a mezi orgány. Zejména použití transgenních rostlin změněných v aktivitě jednotlivých enzymů poskytlo důležité informace týkající se kroků metabolické kontroly, ale také odhalilo obrovskou flexibilitu rostlinného metabolismu, která často obchází manipulace na jednom místě prostřednictvím indukce alternativních cest. Úspěšná manipulace s biochemickými cestami tedy vyžaduje důkladné pochopení regulačních vlastností jednotlivých enzymů i regulačních sítí spojujících celé dráhy. V této kapitole shrnujeme současné chápání centrálních cest metabolismu uhlohydrátů, včetně současných hypotéz týkajících se možných mechanismů, které jsou základem interakcí zdroj-to-sink, zahrnujících cukry jako signální molekuly.


Možnosti přístupu

Získejte plný přístup k deníku na 1 rok

Všechny ceny jsou ČISTÉ ceny.
DPH bude přidáno později v pokladně.
Výpočet daně bude dokončen při pokladně.

Získejte časově omezený nebo plný přístup k článkům na ReadCube.

Všechny ceny jsou ČISTÉ ceny.


Transpirace - co a proč?

Co je transpirace? V aktivně rostoucích rostlinách se voda kontinuálně odpařuje z povrchu listových buněk vystavených vzduchu. Tato voda je nahrazena dodatečnou absorpcí vody z půdy. Kapalná voda prochází rostlinou z půdní vody na povrch listu, kde je procesem odpařování přeměněna z kapaliny na plyn. Soudržné vlastnosti vody (vodíkové vazby mezi sousedními molekulami vody) umožňují „vytáhnout“ sloupec vody rostlinou, zatímco se molekuly vody odpařují na povrchu listových buněk. Tento proces byl nazván teorií soudržnosti vzestupu mízy v rostlinách.

Obrázek molekul vody vystupujících ze stomat - boční pohled

Proč se rostliny objevují?

Odpařovací chlazení: Jak se voda odpařuje nebo přeměňuje z kapaliny na plyn na rozhraní listové buňky a atmosféry, uvolňuje se energie. Tento exotermický proces využívá energii k rozbití silných vodíkových vazeb mezi kapalnými molekulami vody, přičemž energie použitá k tomu je odebrána z listu a dána molekulám vody, které se přeměnily na vysoce energetické molekuly plynu. Tyto molekuly plynu a s nimi spojená energie se uvolňují do atmosféry a ochlazují rostlinu.

Přístup k živinám z půdy: Voda, která vstupuje do kořene, obsahuje rozpuštěné živiny životně důležité pro růst rostlin. Předpokládá se, že transpirace zvyšuje příjem živin do rostlin.

Vstup oxidu uhličitého: Když se rostlina transpiruje, její průduchy jsou otevřené, což umožňuje výměnu plynu mezi atmosférou a listem. Otevřené průduchy umožňují vodní páře opustit list, ale také umožňují oxid uhličitý (CO2) vstoupit. K fungování fotosyntézy je zapotřebí oxid uhličitý. Bohužel list opouští mnohem více vody než CO2 vstupuje ze tří důvodů:

  1. H2O molekuly jsou menší než CO2 molekuly a tak se rychleji přesouvají na místo určení.
  2. CO2 je jen asi 0,036% atmosféry (a stoupá!), takže gradient pro jeho vstup do závodu je mnohem menší než gradient pro H2O pohybující se z hydratovaného listu do suché atmosféry.
  3. CO2 má mnohem delší vzdálenost k dosažení svého cíle v chloroplastu z atmosféry ve srovnání s H2O, který se musí pohybovat pouze z povrchu listové buňky do atmosféry.

Tato nepřiměřená výměna CO2 a H2O vede k paradoxu. Čím větší je stomatální otvor, tím snadněji se oxid uhličitý dostává do listu, aby řídil fotosyntézu, ale tento velký otvor také umožní listu ztratit velké množství vody a bude čelit riziku dehydratace nebo stresu z nedostatku vody. Rostliny, které jsou schopny udržet své průduchy mírně otevřené, ztratí méně molekul vody na každou molekulu CO2, která vstoupí, a tím bude mít větší účinnost využití vody (ztráta vody/získaný CO2). Rostliny s vyšší účinností využívání vody lépe odolávají obdobím, kdy je vody v půdě málo.

Absorpce vody: Přestože v rostlině zůstává pouze méně než 5% vody absorbované kořeny, tato voda je životně důležitá pro strukturu a funkci rostlin. Voda je důležitá pro řízení biochemických procesů, ale také vytváří turgor, takže rostlina může stát bez kostí.


3 Výsledky

3.1 Parametry modelu

Mezi dřevinami, d kolísalo od 0,4 stromu ha −1 pro borovice Aleppo (Pinus halepensis) a jižní magnólie (Magnolia grandiflora) na 25 stromů ha −1 pro italský cypřiš (Cupressus sempervirens, podpůrné informace Tabulka S1). Mezi okresy rady, d pohybovala se od 180 do 418 stromů ha −1 a kmc kolísala od 0,61 ± 0,14 do 0,78 ± 0,10 kvůli rozdílům v ATCC (Tabulka 2). Za celé město, d bylo 319 stromů ha −1 a kmc byla 0,7 ± 0,12.

(11a) (11b)

Měřené plochy bělu (AS) 115 stromů v metropolitní oblasti Los Angeles versus průměr ve výšce prsou (DBH). Soubor bodů má výrazné horní a dolní meze, které jsme aproximovali rovnicemi 11a a 11b v textu.

Pro ASmax, R. 2 = 0,98 a pro AMin, R. 2 = 0.91 (p & lt 0,0001 pro oba). Pomocí rovnic 11a jsme odhadli ASmax a AMin stromů Los Angeles nahrazením DBH z průzkumu od Nowak a kol. [2010] a vypočtený průměr AS pro každý druh průměrováním těchto dvou extrémů. Výsledná AS odhady byly až 1990 ± 1100 cm 2 u kvetoucích stromů a až 1700 ± 950 cm 2 u jehličnatých stromů 50% kvetoucích stromů a 80% jehličnatých stromů mělo AS & lt 200 cm 2 (obrázek 3 podpůrná informační tabulka S1).

Distribuce modelovaných AS stromů v Los Angeles.

3.2 Parametry počasí

ET0 a 0 měl podobné sezónní vzorce bez systematických rozdílů mezi meteorologickými stanicemi CIMIS (obrázek 4). Přibližovat ET0 a 0 ve městě Los Angeles jsme vypočítali souborové průměry údajů o počasí. Výsledná ET0 pohybovala od 1,5 ± 0,2 mm d −1 v prosinci do 4,8 ± 0,2 mm d −1 v červnu. 0 pohybovala od 98 ± 11 W m −2 v prosinci do 288 ± 10 W m −2 v červnu (obrázek 4).

Měsíční průměrná referenční evapotranspirace (ET0), přicházející sluneční záření (0) a deficit tlaku par ve vzduchu (D) z meteostanic California Irrigation Management Information System (CIMIS) nejblíže k Los Angeles. Chybové pruhy ukazují jednu průměrnou standardní odchylku denních hodnot od jejich měsíčních průměrů.

D kolísala od minima 0,17 ± 0,01 kPa v květnu (meteorologická stanice CIMIS „Long Beach“) do maximálně 1,09 ± 0,17 kPa v říjnu (meteorologická stanice CIMIS „Glendale“). Na rozdíl od ET0 a 0, D nevykazoval jasný sezónní vzorec, přesto měl v létě výrazný gradient pobřeží a vnitrozemí (obrázek 4). Proto přiblížit D ve městě Los Angeles jsme zvažovali vztahy mezi D a vzdálenost od pobřeží (x). Chcete -li zvětšit velikost vzorku D„Použili jsme také data ze dvou dalších meteorologických stanic CIMIS poblíž Los Angeles ( #78 — Pomona #159 — Monrovia). Mezi nimi byla významná lineární korelace X a D na měsíce červen až září. Proto jsme vyvinuli lineární funkce (obrázek 5) pro aproximaci D v každé okresní radě ze vzdálenosti jeho těžiště k pobřeží (tabulka 2). Po zbytek roku, D a X nesouvisely a my jsme sblížili D v Los Angeles jako průměr souboru, podobně jako ET0 a 0 (Obrázek 4).

Průměrný měsíční deficit tlaku par ve vzduchu (D) na meteorologických stanicích CIMIS versus jejich vzdálenosti od pobřeží (X): #99 — Santa Monica, 4,0 km #174 — Long Beach, 6,5 km #133 — Glendale, 33 km #78 — Pomona, 45 km #159 — Monrovia, 49 km. Chybové pruhy ukazují jednu standardní chybu.

3.3 Roční krajina ET: Okresy Rady

ETzelenina kolísalo od 1087 ± 42 do 1131 ± 61 mm za rok −1, kvůli variabilitě v ETTráva a EStromy mezi okresy (tabulka 2 obrázek 6). Mapy z ETTráva a EStromy jsou uvedeny na podpůrných informacích Obrázky S1 – S4. ETpřistát kolísalo od 179 ± 7 do 543 ± 25 mm ročně -1, kvůli rozdílům v ETzelenina a vegetační kryt každého okresu (tabulka 2 obrázek 6). Celkový ETzelenina a ETpřistát z Los Angeles, vypočteno jako vážený součet všech okresů, se rovnalo 1110 ± 53, respektive 368 ± 16 mm za rok (tabulka 2).

Modelovaný roční ET (mm yr −1) z (a) kumulativních vegetačních ploch (ETzelenina) a b) celkové rozlohy půdy (ETpřistát) odhadováno pro okresy Los Angeles (tabulka 2).

ETpřistát byl lineárně korelován s MHI (Tabulka 2) [Thornberg a kol., 2015] napříč okresy rady (obrázek 7 R 2 = 0,62 p = 0,0003).

Modelovaný roční ET z celkové rozlohy okresů Los Angeles (ETland, mm yr −1) versus střední příjem domácnosti (MHI, $ Tabulka 2) [Thornberg a kol., 2015]. Chybové pruhy ukazují 1 šířenou standardní chybu lineární regrese.

3.4 Měsíční krajina ET: Město Los Angeles

ETTráva od kumulativní vegetační oblasti Los Angeles kolísala od 1,1 ± 0,1 do 3,3 ± 0,2 mm d −1, a EStromy pohybovala se od 0,4 ± 0,0 do 1,1 ± 0,1 mm d −1, dosahovala minima v prosinci a maxima v červnu (obrázek 8). Kvetoucí stromy (71% všech stromů) byly zodpovědné za 94% celkové transpirace stromů během vegetačního období a 91% v zimě. Jehličnaté stromy byly zodpovědné za 5% během vegetačního období a 7% v zimě a palmy za 1% po celý rok.

Modelované ET z kumulativních vegetačních oblastí v Los Angeles (ETzelenina, levá osa) a z celkové rozlohy města (ETpřistát, pravá osa). (horní) ET získané z našich empirických modelů založených na měření in situ s přispěním travní trávy, kvetoucích stromů a jehličnatých stromů. (dno) ET získané z našich empirických modelů na základě měření in situ (stejné jako horní), s průměrem ET0 z meteorologických stanic CIMIS a souboru modelů zemského povrchu v rámci NLDAS. Chybové pruhy ukazují 1 šířenou standardní chybu lineární regrese.

ETzelenina pohybovala od 1,5 ± 0,1 mm d −1 v prosinci do 4,3 ± 0,2 mm d −1 v červnu (obrázek 8). V průměru se travní tráva a stromy podílely celkem 70% a 30% ET, resp. ETpřistát byl třikrát menší než ETzelenina, což odráží zlomkový porost vegetace na celkové ploše města (rovnice 10) ETpřistát pohybovala od 0,48 ± 0,02 mm d −1 v prosinci do 1,4 ± 0,1 mm d −1 v červnu (obrázek 8). ETzelenina bylo velmi blízko ET0 ze stanic CIMIS poblíž Los Angeles, nikdy se neodchyluje o více než 10% (obrázky 8 a 9).

Průměr měsíčně ET ze souboru modelů zemského povrchu v rámci NLDAS (NLDAS ETpřistát, levá osa) vyneseno proti našemu empiricky založenému měsíčnímu ET z celkové rozlohy města (ETpřistát(spodní osa) a průměrný měsíční ET0 z meteorologických stanic CIMIS (pravá osa) vynesené proti našemu empiricky založenému měsíčníku ET z kumulativních vegetačních oblastí v Los Angeles (ETzelenina(horní osa), zobrazeno s řádkem 1: 1. Chybové pruhy ukazují 1 šířenou standardní chybu lineární regrese.

ET od NLDAS se pohyboval od 0,12 ± 0,08 mm d −1 v lednu do 1,4 ± 0,3 mm d −1 v červnu, na celkové ploše půdy. ET z NLDAS byl podobný našim odhadům v květnu a červnu, ale menší ve všech ostatních měsících (obrázky 8 a 9).


Věda o životním prostředí: Využití vody

Popište, jak faktory, jako je klima, úroveň příjmů a stupeň industrializace, souvisí s používáním vody v dané zemi.

Rozlišujte mezi konzumní a nekonzumní spotřebou vody.

V části „Příprava“ této lekce jste se dozvěděli, že zemědělská produkce potravin je celosvětově největším spotřebitelem vody. Tento steak z žeber může vyžadovat až 33 000 galonů vody na jeho výrobu, zatímco na druhou stranu stejná hmotnost plechovek nealkoholických nápojů vyžaduje k výrobě pouze asi 2 800 galonů vody.

Potřeba produkce potravin roste se stále rostoucím celosvětovým populačním růstem. To zvyšuje požadavek na čerpání vody z vodonosných vrstev.

Aralské jezero, ležící v jihozápadní Asii, bylo kdysi čtvrtým největším světovým mořským mořem na světě. Od roku 1960 ztratil více než 75 procent vody. Důvodem je, že řeky Amu-Daria a Syr-Daria, které do ní proudí, byly nepřetržitě čerpány, aby poskytly vodu pro zavlažování plodin. Voda, která kdysi zásobovala Aralské moře, se nyní používá k pěstování bavlny a rýžových plodin podél těchto řek, což způsobilo mnoho nepředvídaných problémů jak lidem, tak životnímu prostředí.

V minulosti byli lidé, kteří žili poblíž Aralského jezera, schopni záviset na výnosném rybářském hospodářství, ale nyní jim téměř nic nezbývá. To způsobilo rozsáhlé ekonomické problémy, včetně zvýšení úrovně chudoby. Mnoho vesničanů muselo úplně opustit svá města kvůli nedostatku práce a jídla. Ostatní se museli přizpůsobit stále více vyprahlé povaze země.

Zemědělství je celosvětově největším využíváním vody.
Velké procento vody používané v zemědělství je spotřební vodou, což znamená, že se voda nevrací zpět do svého zdroje.

Nespotřební použití vody zahrnuje návrat vody do jejího zdroje po použití.

Spotřeba vody může někdy překročit obnovitelnost vody, což vede k nedostatku vody a strádání lidí a ekonomik.

Některé důsledky nadměrného čerpání podzemní vody zahrnují pokles, propady a vniknutí slané vody.

Zmenšuje se Aralské jezero stále?

Ano, jižní část Aralského moře se zmenšuje ještě rychleji, než se kdy předpokládalo, a má mnoho katastrofických účinků.


Staining Science: Kapilární působení barvené vody v rostlinách

Úvod
Slyšeli jste někdy někoho, kdo říká: „Ta rostlina žízní“ nebo „Dej té rostlině napít vody“? Víme, že všechny rostliny potřebují k přežití vodu, dokonce i kytice řezaných květin a rostlin žijících v pouštích. Ale přemýšleli jste někdy o tom, jak se voda pohybuje v rostlině? Při této aktivitě vložíte karafiáty do barvené vody, abyste zjistili, kam voda jde. Kam si myslíte, že obarvená voda bude putovat, a co vám to řekne o tom, jak se voda pohybuje v řezaných květech?

Pozadí
Rostliny používají vodu, aby udržely své kořeny, stonky, listy a květy zdravé, a také aby zabránily jejich vysychání a vadnutí. Voda se také používá k přenosu rozpuštěných živin po celé rostlině.

Většinu času rostliny čerpají vodu ze země. To znamená, že musí transportovat vodu z kořenů nahoru a do zbytku rostliny. Jak to dělá? Voda se pohybuje rostlinou pomocí kapilárního působení. Kapilární působení nastává, když síly spojující kapalinu dohromady (soudržnost a povrchové napětí) a síly přitahující tuto vázanou kapalinu k jinému povrchu (adheze) jsou větší než gravitační síla. Prostřednictvím těchto vazebných a povrchových sil stonek rostliny v podstatě nasává vodu a mdashalmost jako pití slámou!

Jednoduchý způsob pozorování kapilárního působení je vzít si lžičku vody a jemně ji nalít do bazénu na pracovní desku. Všimnete si, že voda zůstává pohromadě v bazénu, než aby se zploštila přes desku. (To se děje kvůli soudržnosti a povrchovému napětí.) Nyní jemně namočte roh papírového ručníku do vody. Voda přilne k papíru a „stoupá“ po papírovém ručníku. Tomu se říká kapilární akce.

Materiály
& býk Voda
& býk Odměrka
& bull Skleněný pohár nebo váza
& bull Modrá nebo červená barva jídla
& býk Několik bílých karafiátů (nejméně tři). Spropitné: Čerstvější květiny fungují lépe než starší
& býk nůž
& bull Camera (volitelně)

Příprava
& býk Odměřte půl šálku vody a nalijte do sklenice nebo vázy.
& býk Přidejte 20 kapek potravinářské barvy do vody ve sklenici.
& býk S pomocí dospělého nůž odřízněte spodní konce stonků několika (nejméně tří) bílých karafiátů pod úhlem 45 stupňů. Spropitné: Určitě nepoužívejte nůžky, rozdrtí stonky a sníží jejich schopnost absorbovat vodu. Také kratší stonky fungují lépe než delší.
& býk Vložte karafiáty do obarvené vody. Při tom použijte stonky karafiátů k míchání vody, dokud se barvivo úplně nerozpustí.

Postup
& býk Pozorujte květiny bezprostředně poté, co je vložíte do vody. Pokud máte fotoaparát, vyfoťte květiny.
& býk Pozorujte květiny dvě, čtyři, 24, 48 a 72 hodin poté, co je vložíte do barvené vody. Nezapomeňte také sledovat jejich stonky, zejména hrbolky, kde se listy větví ze stonku a je světlejší zelená (zde může být barvivo snadněji vidět). Pokud máte fotoaparát, vyfoťte květiny a stonky v těchto časových bodech.
&býk Jak květiny vypadaly po dvou hodinách? Co po čtyřech, 24, 48 a 72 hodinách? Jak se jejich vzhled v tomto časovém období změnil?
&býk Co vám květiny ' na vzhledu říkají o tom, jak se jimi voda pohybuje?
&býk Další: Při této činnosti jste použili karafiát, ale myslíte si, že uvidíte stejné výsledky u jiných květin a rostlin? Vyzkoušejte tuto aktivitu s jiným bílým květem a přidejte sedmikrásku, například & mdashor rostlinu, která je většinou stonková, například stonek celeru.
&býk Další: Zkuste tuto aktivitu provést znovu, ale použijte vyšší nebo nižší koncentraci potravinářských barev, jako je polovina, dvakrát, čtyřikrát nebo 10krát tolik, že každé množství barviva smícháte se stejným množstvím vody. Co se stane, když zvýšíte nebo snížíte koncentraci potravinářské barvy ve vodě?
&býk Další: Jak byste vyrobili vícebarevný karafiát? Spropitné: Můžete zkusit (1) ponechat květinu jeden den v jedné barvě vody a poté ji na druhý den dát do jiné barvy vody nebo (2) rozdělit konec stonku na dvě části a ponořit každou polovinu do jiné barva vody.


Pozorování a výsledky
Když jste dali květiny do obarvené vody, viděli jste, že některé květiny začaly po dvou hodinách vykazovat skvrny od barviva? Viděli jste také nějaké barvivo ve stoncích? Po 24 hodinách měly květiny celkově barevný odstín? Byl tento odstín výraznější nebo tmavší po 48 a 72 hodinách?

Voda se pohybuje rostlinou pomocí kapilárního působení. Voda je konkrétně protažena stonkem a poté se dostává až ke květu. Po dvou hodinách pobytu v obarvené vodě měly některé květiny jasně ukázat obarvená místa poblíž okrajů jejich okvětních lístků. Natažená voda prochází procesem zvaným transpirace, kdy se voda z listů a okvětních lístků odpaří. Barvivo, které přineslo, se však neodpaří a zůstane kolem, aby vybarvilo květinu. Ztráta vody vytváří nízký tlak vody v listech a okvětních lístcích, což způsobuje, že se přes stonek protáhne více barevné vody. Do 24 hodin by měly květiny získat celkový zbarvený odstín, který postupem času trochu ztmavl. Stonky by se také měly v místech, zejména tam, kde se větve větví, mírně zabarvit.

Více k prozkoumání
Části rostlin: Co dělají různé části rostlin? z botanické zahrady Missouri
Kapilární akce od The U.S.Geological Survey, Water Science School
The Water Cycle: Transpiration from the USGS Water Science School
Transpirace v rostlinách z TutorVista.com
Nasávejte to: Kapilární působení vody v rostlinách od vědeckých kamarádů

Tato aktivita vám přinesla ve spolupráci s Vědečtí kamarádi


Korelace standardů

Bezdrátový senzor počasí s GPS

Tento senzor je vybaven 19 různými měřeními, včetně GPS, které lze sledovat naživo nebo sbírat dlouhodobě.

Bezdrátový snímač tlaku

Bezdrátový snímač tlaku přesně a důsledně měří absolutní tlak plynu.

Mnoho laboratorních činností lze provádět s našimi senzory a vybavením Wireless, PASPORT nebo dokonce ScienceWorkshop. Pro pomoc s výměnou kompatibilních nástrojů kontaktujte technickou podporu PASCO. Jsme tu, abychom vám pomohli.
Copyright & copy 2019 PASCO


Transport in Plants #2

V dvouděložné rostlině (takové, která má dva listy semene) jsou xylem a floem přítomny ve vaskulárním svazku spolu s dalšími typy tkání, jako je collenchyma a sklerenchyma.

Meristem - vrstva dělících se buněk, nazývaná také pericykl

Cambium - vrstva meristému, který se dělí a vytváří nové xylemové a floemové buňky

  • Dlouhá buňka se silnými lignifikovanými stěnami
  • Lignin hydroizoluje stěny xylému a způsobí smrt buňky
  • Koncové stěny xylemových buněk se pak rozpadají a obsah opouští buňky
  • Jsou to trubice bez koncových stěn, kterým se říká xylemová nádoba
  • Lignin zpevňuje stěny cév a zabraňuje kolapsu, když je hladina vody nízká
  • Spirálovité vzory ligninu umožňují flexibilitu stonkům a větvím rostliny
  • Na nějakém místě není lignin úplný a tvoří se mezery zvané ohraničené jámy, které spojují xylemovou cévu s jinými xylemovými cévami a s parenchymem

  • Vyrobeno ze sítových trubkových prvků a doprovodných buněk
  • Prvky sítové trubice transportují cukry a asimilují se.
  • V dospělosti sítové trubice postrádají jádro a obsahují velmi málo organel
  • Doprovodné buňky dotují své metabolické potřeby
  • Sítová trubice obsahuje hladké endoplazmatické retikulum, které lze nalézt na plazmatické membráně a poblíž plazmodesmat
  • Všechny buňky sítových trubic mají na svých koncích skupiny pórů, které se nazývají sítové desky
  • Póry jsou vyztuženy krevními destičkami z polysacharidu zvaného callose
  • Doprovodné buňky jsou specializovanou formou buňky parenchymu

Transpirace

Transpirace je ztráta vodní páry z horních částí rostliny, zejména listů, protože část vody se může odpařit horním povrchem listu, ale tato ztráta je omezena voskovitou kůžičkou. Většina vodní páry se odpařuje ze spodní strany, kde se během dne otevírají průduchy pro výměnu plynů.

  1. Voda vstupuje do xylému a pohybuje se osmózou do buněk houbovitého mezofylu.
  2. Voda se odpařuje z buněčné stěny houbovitého mezofylu
  3. Vodní pára se pohybuje difúzí z listu otevřenými průduchy. To závisí na rozdílu mezi potenciálem vodní páry listu a vnějším prostředím.

Důležitost transpiračního systému:

  • Transportuje užitečné minerální ionty do rostliny
  • Udržuje bušení buněk
  • Dodává vodu pro růst, prodloužení buněk a fotosyntézu
  • Dodává vodu, která, jak se odpařuje, udržuje rostlinu chladnou v horkých dnech

Faktory, které ovlivňují rychlost transpirace:

Intenzita světla - ve světle se průduchy otevírají více pro výměnu plynů, protože světlo je potřeba pro fotosyntézu

Teplota - vysoké teploty zvyšují rychlost odpařování, zvyšují rychlost difúze průduchy, protože molekuly vody mají více energie, snižují relativní potenciál vodní páry ve vzduchu, což umožňuje rychlejší difuzi molekul vody ven do vzduchu z list

Relativní vlhkost - vyšší vlhkost snižuje rychlost transpirace, protože mezi listem a prostředím je menší gradient potenciálu vodní páry

Pohyb vzduchu - zvyšuje rychlost transpirace, protože to odnáší vodní páru z rostliny, čímž se zvyšuje gradient potenciálu vodní páry

Dostupnost vody - pokud je voda méně dostupná, rostlina ji uchová uzavřením průduchů

Měření rychlosti transpirace:

Hlavní cestou ztráty vody z rostliny jsou průduchy listu.

Není snadné změřit rychlost ztráty vodní páry z listů.

Je však relativně snadné měřit rychlost, jakou stonek rostliny nabírá vodu, a může poskytnout dobrý odhad rychlosti transpirace

Množství vody ztracené rostlinou lze experimentálně zkoumat pomocí potometeru – zařízení, které měří pohyb vody rostlinou – předpoklad: Ztráta vody = příjem vody

Transpirační proud

Jedná se o pohyb vody z půdy přes rostlinu do vzduchu obklopujícího listy. Hlavní hnací silou je gradient vodního potenciálu mezi půdou a vzduchem v listových vzduchových prostorech.

Kořenové vlasové buňky absorbují vodu a minerály z půdy.

Voda se poté pohybuje přes kořenovou kůru po gradientu vodního potenciálu k endodermi cévního svazku. Voda může také cestovat cestou apoplastu až k endodermis, ale musí vstoupit do cesty symplastu kvůli tomu, že cestu blokuje kaspický pás.

Pohyb vody přes kořen je řízen aktivním procesem, ke kterému dochází v endodermis. Endodermis je vrstva buněk obklopujících dřeň a xylém. Tato vrstva buněk je také známá jako škrobový obal, protože obsahuje škrobové granule.

Plazmatické membrány obsahují transportní proteiny, které aktivně pumpují minerální ionty z cytoplazmy buněk kůry do dřeně a xylému.

Díky tomu je medulla a xylem negativnější z hlediska WP, takže se voda pohybuje dovnitř osmózou.

Kořenový tlak

Toto je tlak, když endodermis aktivně přesouvá vodu a minerály do dřeně bez možnosti návratu. Tento tlak tlačí vodu a minerály nahoru do xylému. Dokáže vytlačit vodu na několik metrů, ale nemůže za to pouze to, že se voda dostane na vrchol vysokých stromů.

Transpirační tah

Ztráta vody odpařením z listů musí být nahrazena vodou z xylému. Molekuly vody jsou navzájem přitahovány soudržností, a tak se navzájem přitahují nahoru do listu.

Protože tento mechanismus zahrnuje soudržnost mezi molekulami vody a napětí vznikající při tahání řetězu nahoru xylemem a do listu, nazývá se proto teorie soudržnosti a napětí.

Kapilární akce

Stejné síly, které drží molekuly vody pohromadě v soudržnosti, také způsobují, že voda ulpívá na bocích xylemových nádob. To pomáhá molekulám vody znovu se plazit po stěnách nádoby směrem k listům.

Adaptace rostlin na dostupnost vody

Hydrofyt - rostlina přizpůsobená životu ve vodě nebo kde je půda velmi vlhká

Xerophyte - rostlina přizpůsobená životu v suchu

Většina suchozemských rostlin snižuje ztráty vody pomocí:

  • Vosková kůžička na listu sníží ztrátu vody v důsledku odpařování epidermis
  • Stomata jsou uzavřena v noci, kdy není světlo pro fotosyntézu
  • Stomata se často nacházejí na spodní straně listů, nikoli na horním povrchu, což snižuje odpařování v důsledku přímého ohřevu ze slunce
  • Listnaté rostliny ztrácejí listy v zimě, kdy může být půda zmrzlá a voda méně dostupná a také když jsou teploty příliš nízké na fotosyntézu


Nakládání a vykládání cukru

Jak je cukr aktivně čerpán (naložen) do floému? Existují dva známé mechanismy, fungující u různých druhů. V jednom vstupuje sacharóza do buněčných stěn poblíž floemu v nejmenších (menších) žilách listu. Poté vstupuje do floému připojením k proteinům transportéru sacharózy vloženým do plazmatických membrán sítových prvků a doprovodných buněk. Ve druhém mechanismu sacharóza vstupuje do doprovodných buněk vedlejší žíly prostřednictvím malých plazmodesmat a je přeměněna na větší cukry, rafinózu a stachyózu. Tyto větší cukry nejsou schopné díky své velikosti difundovat zpět skrz tato plasmodesmata. Therefore they are trapped in the phloem of the leaf and build up to high concentration. They enter the sieve elements through larger plasmodesmata and are carried away toward the sinks.

When sugars and other nutrients arrive in sink tissues they unload from the phloem and enter surrounding cells, either through plasmodesmata or by crossing from one cell to another across the cell walls. The size and metabolic activity of the different sinks determines the amount of material that is delivered to them. Thus, the use of sugar in the sinks determines how much sugar flows to them.


Podívejte se na video: Разбор Варианта ЕГЭ Ларина #245 16-19 (Leden 2022).