Клетка как носитель жизни. Значение дыхания в жизни растений
Сущность жизни и характерные
свойства живого организма.
Клетка как носитель жизни
Жизнь
- активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению
с её физической и химической формами существования; совокупность физических и
химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен
веществ и деление клетки (митоз). Основной атрибут живой материи −
генетическая информация, используемая для репликации. Вне клетки жизнь не
существует, вирусы проявляют свойства живой материи только после переноса
генетического материала в клетку. Приспосабливаясь к окружающей среде, живая
клетка формирует все многообразие живых организмов.
Также под словом «жизнь» понимают
период существования отдельно взятого организма от момента возникновения
<#"523426.files/image001.gif">
Рис. 1 − Пиридин
К флавопротеидным дегидрогеназам относятся
ферменты, в состав которых фосфорный эфир рибофлавина.
Рис. 2 − Рибофлавин
Особенности действия фитогормонов на
формирование семян и
плодов
клеточный растительный фотосинтез
дыхание
Фитогормоны
- низкомолекулярные органические вещества, вырабатываемые растениями и имеющие
регуляторные функции. Действующими являются низкие концентрации фитогормонов
(до 10-11 М), при этом фитогормоны вызывают различные физиологические и
морфологические изменения в чувствительных к их действию частях растений.
Фитогормоны
- соединения, с помощью которых осуществляется взаимодействие клеток, тканей и
органов и которые в малых количествах необходимы для запуска и регуляции
физиологических и морфогенетических программ растений. К природным относятся
фитогормоны: ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен,
брассинолиды и др.
Физиологические функции ауксина.
Стимулирует все три фазы роста клеток. С этим
действием связаны образование корней, камбиальная активность и образование
каллуса, разрастание завязи партенокарпических плодов. Регулирует рост,
цветение и созревание плодов. Регулирует опадение листьев, завязей и плодов.
Физиологические функции
гиббереллинов.
Регуляция цветения. Обработка растений
гиббереллином ускоряет цветение длиннодневных растений. На зацветание
короткодневных растений гиббереллины не действуют. Регуляция плодоношения.
Развивающиеся после оплодотворения семена продуцируют гиббереллины, необходимые
для роста и формирования сочно-плодных плодов. Недостаток необходимых
гиббереллинов вызывает приостановку роста плодов. Обработка гиббереллином
способствует формированию крупных бессемянных плодов у томата, винограда,
перца, цитрусовых, семечковых и косточковых культур.
Физиологические функции этилена.
Этилен, способствуя старению тканей, ускоряет
опадение листьев и плодоэлементов. Это проявляется, прежде всего, в
специализированных клетках, участвующих в формировании отделительного слоя.
Этилен ускоряет созревание плодов и используется для созревания плодов в
спецкамерах. Регуляция длительности покоя. Этилен увеличивает покой семян,
клубней, хотя в ряде случаев, наоборот, выводит почки из состояния покоя, что
используют при борьбе с сорняками. Влияние на генеративную сферу. Этилен
способствует смещению пола растений в женскую сторону, изменяет соотношение
женских и мужских цветков у некоторых сортов огурца, способствует повышению
урожайности.
вызываемые действием пониженных
температур
Повреждение растений холодом сопровождается
потерей ими тургора и изменением окраски (из-за разрушения хлорофилла), что
является следствием нарушения транспорта воды к транспирирующим органам. Кроме
того, наблюдаются значительные нарушения физиологических функций, которые
связаны с нарушением обмена нуклеиновых кислот и белков. Нарушается цепь ДНК -
> РНК - > белок - > признак.
У некоторых видов растений наблюдаются усиление
распада белков и накопление в тканях растворимых форм азота. Из-за изменения
структуры митохондрий и пластид аэробное дыхание и фотосинтез снижаются.
Деградация хлоропластов, разрушение нормальной структуры пигментно-липидного
комплекса приводят к подавлению функции запасания энергии этими органоидами,
что способствует нарушению энергетического обмена растения в целом. Основной
причиной повреждающего действия низкой температуры на теплолюбивые растения
является нарушение функциональной активности мембран из-за перехода насыщенных
жирных кислот из жидкокристаллического состояния в состояние геля, а также
общие изменения процессов обмена веществ. Процессы распада преобладают над
процессами синтеза, происходят нарушение проницаемости цитоплазмы (повышение ее
вязкости), изменения в системе коллоидов, снижается (падает) осевой градиент
потенциалов покоя (ПП), активный транспорт веществ против электрохимического
градиента.
Изменение проницаемости мембран приводит к тому,
что нарушаются поступление и транспорт веществ в растения и отток ассимилянтов,
токсичных веществ из клеток. Все эти изменения существенно снижают
жизнеспособность растений и могут привести к их гибели. Кроме того, в этих
условиях растения более подвержены действию болезней и вредителей, что также
приводит к снижению качества и количества урожая.
Совместное действие недостатка влаги
и высокой температуры на
растение. Засухоустойчивость
растений
Обычным явлением для многих регионов России и
государств СНГ стали засухи. Засуха - это длительный бездождливый
период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности
почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности
растений в воде. На территории России имеются регионы неустойчивого увлажнения
с годовым количеством осадков 250-500 мм и засушливые, с количеством осадков
менее 250 мм в год при испаряемости более 1000 мм.
Для формирования урожая существенно относительно
равномерное распределение осадков, особенно в период активного роста растений.
Во многих регионах, в том числе в Нечерноземье, особенно эффективны дожди в мае
и июне, однако именно эти месяцы бывают засушливыми. Наибольший вред засуха
причиняет в весеннее и летнее время, когда идет формирование генеративных
органов растений. В отдельные годы урожайность сельскохозяйственных культур,
пострадавших от засухи, снижается до минимальных величин (у зерновых до 0,3-0,4
т/га).
Засуха
вызывает в первую очередь нарушения водного режима растений, которые затем
отражаются и на остальных его физиологических функциях.
При атмосферной засухе в сочетании с высокой
температурой и солнечной инсоляцией отмечаются значительная задержка роста
стеблей и листьев растений, снижение урожая, а иногда растения в течение
короткого времени погибают от «теплового удара». Внезапно наступающие суховеи
вызывают высыхание и отмирание значительной части листьев травянистых растений,
верхушек ветвей у кустарников и плодовых деревьев. Суховеями повреждаются
цветочные органы и формирующиеся плоды и семена. Дело в том, что подвядающие
листья активно отсасывают воду от цветочных бутонов, завязывающихся плодов или
молодых растущих верхушек побегов.
Засухоустойчивость -
способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный
водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая
зависит от продолжительности засухи и ее напряженности. Различают засуху
почвенную и атмосферную.
Почвенная засуха вызывается длительным
отсутствием дождей в сочетании с высокой температурой воздуха и солнечной
инсоляцией, повышенным испарением с поверхности почвы и транспирацией, сильными
ветрами. Все это приводит к иссушению корнеобитаемого слоя почвы, снижению
запаса доступной для растений воды при пониженной влажности воздуха.
Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и низкой относительной
влажностью воздуха (10-20%). Жесткая атмосферная засуха вызывается перемещением
масс сухого и горячего воздуха - суховея. К тяжелым последствиям приводит мгла,
когда суховей сопровождается появлением в воздухе почвенных частиц (пыльные
бури).
Атмосферная засуха, резко усиливая испарение
воды с поверхности почвы и транспирацию, способствует нарушению согласованности
скоростей поступления из почвы в надземные органы воды и потери ее растением, в
результате растение завядает. Однако при хорошем развитии корневой системы
атмосферная засуха не причиняет растениям большого вреда, если температура не
превышает переносимый растениями предел. Продолжительная атмосферная засуха в
отсутствие дождей приводит к почвенной засухе, которая более опасна для
растений.
Обычно атмосферная и почвенная засухи
сопровождают друг друга. В чистом виде атмосферная засуха нередко наступает
весной, когда почва еще насыщена водой после схода снега. Почвенная засуха
часто наблюдается в середине или конце лета, когда зимние запасы влаги уже
исчерпаны, а летних осадков оказалось недостаточно. Почвенная засуха всегда
снижает урожай, а если она начинается очень рано, то может привести к полной
потере урожая.
Источники
1.
Лебедев С.И. Физиология растений. - 2-е изд., перераб. и доп. − М.:
Колос, 1982. - 463 с.
.
Экологический центр «Экосистема», Интернет-ресурс http://www.ecosystema.ru.
.
Интернет-ресурс Яндекс. Словари, http://slovari.yandex.ru.
.
Интернет-ресурс Википедия, свободная энциклопедия, wikipedia.org.