Lekce 3: Život rostlin. Část 1.

Rostlinné organismy se vyznačují hlavními znaky živých bytostí – rozmnožováním, růstem a vývojem, výživou, dýcháním, metabolismem a energií. V souladu s tím jejich organismy neustále procházejí hlavními životními procesy nezbytnými pro jejich existenci. V této lekci se budeme podrobněji zabývat výživou a dýcháním rostlin. Budeme se zabývat charakteristickými rysy a podmínkami těchto procesů a jejich vzájemným vztahem.

Plán lekce:

Minerální výživa rostlin

Všechny fyziologické procesy nemohou probíhat bez přítomnosti různých prvků. Rostlina svými kořeny současně absorbuje vodu a soli z půdy, tj. probíhá proces minerální výživy. Půda obsahuje různé prvky, ale ne všechny jsou pro tělo potřebné.

Jaké látky jsou nezbytné pro minerální výživu rostlin? Vědci věnovali mnoho času a úsilí objasnění této otázky. Četné experimenty prokázaly, že pro minerální výživu rostlin jsou nezbytné následující látky: dusík, fosfor, draslík a některé další.

Pokud tedy pěstujete rostlinu v nádobě s roztokem, který obsahuje všechny minerály potřebné pro výživu, bude normálně růst, kvést a plodit. Pokud ale stejnou rostlinu pěstujete v roztoku, kterému nějaký prvek chybí, doroste malá a pak zemře hlady.

Aniž bychom rostlině dodávali tu či onu sůl, bylo tedy možné zjistit, které látky jsou nezbytné pro minerální výživu. Ze všech prvků nezbytných pro rostlinný organismus jmenujeme pouze tři, protože v půdě často chybí. Seznamme se s rolí některých látek v minerální výživě rostlin.

U vyšších rostlinných organismů je minerální výživa zajišťována kořeny. Na povrchu kořene se nachází obrovské množství chloupků. Právě ty absorbují živiny z půdy. Kořenové chloupky přicházejí do kontaktu s půdními částicemi, což usnadňuje lepší vstřebávání vlhkosti. Roztok vstupující do kořenových chloupků prochází buňkami a dosahuje cév. Roztok se jimi pohybuje ke stonku a odtud do ostatních orgánů. Tento proces je zajištěn kořenovým tlakem.

Kořenový tlak je možné ilustrovat provedením experimentu. Stonek mladé rostliny, nejlépe pokojové, uřízneme mírně nad začátkem kořene o 4 cm. Půdu v květináči navlhčíme teplou vodou. Na uříznutý stonek nasadíme gumovou hadičku, jejíž druhý konec bude kompatibilní se skleněnou hadičkou. Po určitou dobu budeme pozorovat stoupání vody v hadičce. Experiment prokáže přítomnost kořenového tlaku.

Význam kořenového tlaku v životě rostlinného organismu je velký. Díky němu jsou živiny dodávány do všech orgánů, které jsou nezbytné pro různé procesy.

Rostlinný organismus přijímá živiny z půdy, ve které je upevněn svými kořeny. Co je to půda?

Půda je povrchová vrstva Země pokrytá rostlinami, schopná vytvářet podmínky pro jejich život. Povrchová vrstva má úrodnost, která závisí na přítomnosti organické hmoty.

Organická hmota půdy se nazývá humus. Vzniká rozkladem zbytků jiných organismů. Půda obsahuje také písek, jíl, minerální soli, vodu a vzduch.

Je třeba vzít v úvahu, že absorpcí živinových roztoků rostlinný organismus vyčerpává půdu, tj. snižuje se obsah různých prvků. Pro doplnění nedostatku se do půdy přidávají minerální a organická hnojiva.

Za nejběžnější organické hnojivo se považuje hnůj, což je odpadní produkt živočišného života. V půdě postupně hnije a zůstávají v něm různé minerální prvky. Aplikace tohoto organického hnojiva půdu kypří, lépe zadržuje vodu, obsahuje více vzduchu a živin.

Tekuté organické hnojivo je kejda. Získává se přidáním vody do hnoje.

Ptačí trus je obzvláště bohatý na živiny. Ředí se vodou a výsledný nálev se používá k zalévání země.

Humus, rašelina a kompost obohacují půdu a jsou považovány za organická hnojiva. Kompost se speciálně připravuje z různého organického odpadu smíchaného s půdou.

Minerální hnojiva vyráběná v továrnách se v zemědělství hojně používají. Dusíkatá a draselná hnojiva se dobře rozpouštějí ve vodě, zatímco fosforečná hnojiva jsou špatně rozpustná. Všechna tato minerální hnojiva mají obvykle formu prášků, ale často se vyrábějí i ve formě granulí.

Bylo prokázáno, že granulovaná hnojiva jsou rostlinnými organismy lépe využívána než prášková.

Minerální a organická hnojiva se aplikují v různých obdobích růstu organismu. Organická hnojiva je nejlepší aplikovat do půdy před setím semen a sázením rostlin. Minerální hnojiva jsou naopak pro rostlinný organismus důležitá již v období růstu. Každý druh hnojiva má určitý vliv na vývoj organismu. Dusíkatá hnojiva tedy zpožďují zrání, proto se obvykle aplikují v první polovině léta. Navíc přispívají k lepšímu přezimování rostlin. Pro tento účel se hojně využívá například podzimní hnojení ozimých plodin fosforovými a draselnými hnojivy.

V důsledku minerální výživy rostlina absorbuje živinové roztoky z půdy a k tvorbě organické hmoty dochází prostřednictvím fotosyntézy.

Fotosyntéza

Organické látky se tvoří z oxidu uhličitého a vody v zelených listech na světle, tj. dochází k procesu fotosyntézy.

Proces fotosyntézy poprvé objevil anglický chemik Joseph Priestley v roce 1771.

Později ruský vědec K. A. Timirjazev zasvětil svůj život studiu tohoto složitého jevu, který se vyskytuje v listech. Studoval nejdůležitější roli chlorofylu a slunečního světla při tvorbě organické hmoty.

Fotosyntéza je velmi složitý a vícestupňový proces, který probíhá v zelených částech rostlin. Zelenou barvu jim dává chlorofyl, ve kterém dochází k fotosyntéze.

Lze rozlišit dvě fáze fotosyntézy:

1. Světelná fáze fotosyntézy, jak název napovídá, probíhá během denního světla. Sluneční energie se dostává k molekule chlorofylu, která se aktivuje a ovlivňuje vodu. Molekula vody se rozpadá a vzniká kyslík, který se uvolňuje do ovzduší. V této fázi se také tvoří energie potřebná pro následnou fotosyntézu v rostlině.
2. Temná fáze je velmi složitá a může probíhat i bez účasti světla, ale podílí se na její regulaci. Látkami, které zajišťují průběh fotosyntézy v rostlinných buňkách, jsou oxid uhličitý a voda. Účastní se různých chemických reakcí, které podporují tvorbu škrobu.

Pro normální průběh fotosyntézy jsou nutné určité podmínky.

1. Důležitou podmínkou pro fotosyntézu je dostatek slunečního světla. Podívejme se na to na příkladovém experimentu. Umístěte pokojovou rostlinu na dva dny do tmy a poté ji vyndejte ven. Část listu zakryjte dvěma destičkami, aby se na toto místo nedostalo světlo. Poté rostlinu umístěte na osvětlené místo. Na konci dne list odřízněte, destičku odstraňte. List vložte do alkoholového roztoku a povařte. Horký alkoholový roztok pomáhá rozpustit chlorofyl, list se odbarví. Bezbarvý list přelijte jódem. Osvětlená část listu zmodrá – je tam škrob. Uzavřená část zůstane žlutá – není v ní žádný škrob.

Z praxe je zřejmé, že všechny reakce fotosyntézy probíhají za přítomnosti jedné z hlavních podmínek – světla.

1. Důležitou podmínkou pro fotosyntézu je přítomnost oxidu uhličitého. Podívejme se na experiment, který tuto podmínku pro fotosyntézu demonstruje.

Umístěte rostlinu na světlo a přikryjte ji průhledným zvonkem. Vedle něj umístěte nádobu s alkálií – ta bude absorbovat oxid uhličitý ze vzduchu. Postupem času se množství oxidu uhličitého uvnitř zvonku snižuje. Do konce dne odřízněte jeden list, vybělete ho alkoholovým roztokem a poté jej přelijte jódem. List zůstane žlutý.

Po provedení experimentu je zřejmé, že bez oxidu uhličitého v buňkách zelených listů se škrob netvoří ani na světle, což znamená, že nedochází k fotosyntéze.

Stručně řečeno, můžeme říci, že hlavními podmínkami procesu fotosyntézy jsou přítomnost zelených listů, světla a oxidu uhličitého. Pouze v tomto případě si rostlinný organismus vytvoří organické látky nezbytné pro stavbu svého těla, pro tvorbu buněk. Většina těchto látek se také ukládá do zásoby, například v semenech, plodech a dalších orgánech.

Mimochodem, fotosyntéza je považována za řízený proces. Její intenzita se zvyšuje se zlepšeným osvětlením rostlin, dostatečným přísunem vody a minerálních prvků, udržováním požadované teploty ve sklenících a pařeništích, jakož i dostatečnou koncentrací oxidu uhličitého ve vzduchu.

Dýchání rostlin

Stejně jako všechny živé organismy se i rostliny vyznačují dýcháním. Rostliny nemají žádné speciální dýchací orgány. Jejich tělo dýchá všemi orgány nepřetržitě, ve dne i v noci. Během procesu dýchání rostliny absorbují kyslík a uvolňují oxid uhličitý.

Uvažujme experiment, který prokazuje dýchání rostlinných orgánů.

Mokrá semena, kořenovou zeleninu a nařezané větve rostlin dejte do tří nádob. Nádoby pevně uzavřete a na dva dny je dejte do tmavé skříně.

Poté vyjmeme nádoby a zkontrolujeme složení vzduchu. Za tímto účelem spustíme hořící svíčku a ta zhasne. Pokud by tedy v nádobě byl kyslík, svíčka by hořela dál, protože k tomuto procesu přispívá. V nádobě není kyslík, což znamená, že ho rostlinné buňky absorbovaly během dýchání. Je však v ní vysoký obsah oxidu uhličitého, protože svíčka zhasne, a jak je známo, tento plyn nepodporuje hoření.

Navíc se v tomto experimentu můžeme přesvědčit, že dýchání probíhá nejen v listech, ale i ve všech ostatních rostlinných orgánech, například v semenech a okopaninách.

V každém organismu jsou všechny životní procesy vzájemně propojeny. Výživa ze vzduchu, tj. fotosyntéza, se provádí pouze těmi orgány, které obsahují chlorofyl, zejména listy. Všechny rostlinné orgány jsou schopné buněčného dýchání – kořeny, stonky, listy, květy. Při příjmu potravy ze vzduchu se absorbuje oxid uhličitý a uvolňuje kyslík a naopak při dýchání. Ukazuje se, že fotosyntéza a dýchání rostlin jsou přímo opačné procesy.

Rozdíl mezi fotosyntézou a dýcháním lze znázornit v tabulce.

Jaký by mohl být vztah mezi tak odlišnými procesy, jako je dýchání a fotosyntéza?

Během fotosyntézy rostlinný organismus zvyšuje množství organických látek, dochází k jejich akumulaci, tvorbě nových buněk a růstu těla. K tomu všemu rostlina využívá energii slunečního záření a akumuluje ji ve formě organických látek. Během procesu dýchání organismus využívá nahromaděné látky a uvolňuje energii potřebnou pro další procesy. Právě zde se projevuje vztah mezi procesy fotosyntézy a dýchání, který lze znázornit formou diagramu.

Oba tyto procesy jsou nezbytné pro život rostliny. Zároveň jsou nezbytné i pro ostatní organismy. Vztah mezi fotosyntézou a dýcháním se projevuje také v udržování stálosti složení vzduchu. Rostliny se živí pouze ve dne a dýchání probíhá nepřetržitě, po celou dobu. Protože však rostlina během krmení uvolňuje 20krát více kyslíku, než kolik ho při dýchání absorbuje, je vzduch během dne, na světle, obohacen kyslíkem. V noci, ve tmě, zelené rostliny pouze dýchají, a proto je ve vzduchu více oxidu uhličitého.

Věda uznává, že kyslík obsažený v atmosféře uvolňují zelené rostliny v procesu přijímání potravy ze vzduchu. Všechny živé organismy na planetě tento kyslík dýchají.