Rostlina a voda. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74. Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

Rostlina a voda

Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74

Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

Rostlina a voda •Adaptace rostlin nutné pro přechod na souš •Důležité vlastnosti vody •Vodní potenciál a jeho složky •mechanismy pohybu vody v rostlinném těle •příjem vody kořeny •transport vody xylémem •výdej vody transpirací •regulace a mechanismus otvírání a zavírání průduchů •význam vody vegetace pro vodní koloběh a energetickou bilanci krajiny

Vodní provoz rostlin

Příjem + vedení + výdej vody Stav a funkce vody v rostlinách



Význam vody pro rostliny (1) Prostředí pro metabolické procesy (2) Příjem minerálních látek z půdy (3) Transport minerálních (xylém) a organických (floém) látek (4) (Spolu)reguluje teplotu rostlin (5) Zdroj elektronů a protonů ve fotosyntéze (6) Zdroj atmosférického kyslíku (7) Udržuje tvar nezdřevnatělých částí rostlin



Přii přechodu p echodu rostlin na souš: Kutikula

Vodivá pletiva

Průduchy

důležité adaptace!

http://kfrserver.natur.cuni.cz/studium/prednasky/anatomie/atlas/ http://botany.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html http://pix.botany.org/set14/14-024h_300.jpg

Vlastnosti vody významné pro rostliny molekula malá elektroneutrální



Vlastnosti vody významné pro rostliny polární

VODÍKOVÉ MŮSTKY (nejen s vodou) (8 – 40 kJ . mol-1 x vazba C-C 347 kJ. mol-1)

koheze – přitažlivost mezi molekulami vody adheze – přitažlivost k pevným povrchům (b. stěna) povrchové napětí

schopnost odolat tenzi kapilarita - kapilární elevace

mírou kapilarity je výška h, do které kapalina v kapiláře vystoupí 2 . T. cos α h= r.d.g

h – výška sloupce (m) T – povrchové napětí pro vodu 0,072 kg . s-1 při 20°C α – úhel zakřivení menisku r – poloměr kapiláry (µm) d – specifická hmotnost pro vodu 998,2 kg . m-3 při 20°C g – gravitační zrychlení = 9,806 m . s-2

trachea: r = 40 µm h= 0,3719 m mikrofibrilární pór v buněčné stěně: r = 0,005 µm h = 2975 m Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


Vlastnosti vody významné pro rostliny Průhlednost – propustnost pro fotosynteticky aktivní záření Nestlačitelnost (turgor buněk, poloha listů, pohyby) Vysoká tepelná kapacita (4,16 J na zvýšení teploty 1 g vody o 1oC) Velké výparné teplo (40,6 kJ mol-1) množství tepla nutné pro přechod 1 molu látky ze skupenství kapalného do plynného při konstantním tlaku a teplotě okolí 25°C.

Vysoká tepelná vodivost (vzduch suchý: 0,0257 Wm-1 oC-1, voda: 0,599 Wm-1 oC-1) Vysoké body tání a varu (vliv teploty na hustotu vody)



Obsah vody v rostlině rostlin 60 až 95% čerstvé hmotnosti listů 5 až 15% v semenech charakterizuje se veličinami:

vodní sytostní deficit (VSD) relativní obsah vody (RWC = relative water content) kolik vody (%) chybí rostlině do plného nasycení (SATURACE)

hmotnost po nasycení vodou – čerstvá hmotnost VSD (%) = hmotnost po nasycení vodou – hmotnost sušiny

VSD = 100% … rostlina zcela suchá VSD = 0% … rostlina zcela nasycená vodou

Obsah vody v rostlině rostlin 60 až 95% čerstvé hmotnosti listů 5 až 15% v semenech charakterizuje se veličinami:

vodní sytostní deficit (VSD)

relativní obsah vody (RWC = relative water content) čerstvá hmotnost – hmotnost sušiny RWC (%) = hmotnost po nasycení vodou – hmotnost sušiny

Přii nedostatku vody v půd dě klesá RWC. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


funkce vody v rostlině transportní účast v metabolických procesech součást vnitřního prostředí zásobní termoregulační

rostliny poikilohydrické – závislé na vlhkosti prostředí homoiohydrické – udržují vodu – vakuoly pravé kořeny kutikula



rostliny poikilohydrické závislé na vlhkosti prostředí malé buňky bez velké centrální vakuoly při nedostatku vody životní procesy postupně ustávají při dostatečné hydrataci se metabolická aktivita obnovuje

mechy, vranečky některé kapradiny – slezinník routička

výjimečně semnné – ramondie srbská

zralá embrya v semenech a pylová zrna jsou poikilohydrická stadia homoiohydrických rostlin

rostliny homoiohydrické – udržují vodu – vakuoly pravé kořeny kutikula



mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t le difúze – spontánní proces, vede k homogennímu rozmístění molekul dané látky hybná síla difúze – energie tepelného pohybu molekul

Tok látky difúzí:




Rychlost difúze: t = x2 / D t … čas x … dráha difúze Dj … difúzní koeficient (mnohem nižší pro kapalné prostředí prost edí) edí)




Rychlost difúze: t = x2 / D t … čas x … dráha difúze Dj … difúzní koeficient (mnohem nižší pro kapalné prostředí prost edí) edí)

Pro vzdálenosti uvnitř buňky (10 µm) – voda! t = 0,1 s Průnik CO2 do listu (1 mm) – plyn! t = 0,024 s Pro vzdálenost mezi kořenem a listem (1 m): t = 109 s neboli 32 roky

rychlá jen na krátké vzdálenosti !!!

mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t le

osmóza – prostředí s různou koncentrací rozpuštěných látek oddělena selektivně propustnou membránou v hypertonickém prostředí buňka ztrácí vodu (vadnutí)


plazmolýza


mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t le

osmóza – prostředí s různou koncentrací rozpuštěných látek oddělena selektivně propustnou membránou v hypertonickém prostředí buňka ztrácí vodu (vadnutí)

v hypotonickém prostředí buňka přijímá vodu

plazmolýza

tlak na buněčnou stěnu = turgor

plazmoptýza Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t le Plazmolýza pokožkové buňky cibule http://4e.plantphys.net/image.php?id=44

voda prochází přes p es membránu:

Hechtova vlákna (cytoplasmatické provazce) (v místě propojení buněk plasmodesmy)

1. difúzí 2. selektivními kanály – AQUAPORINY - po spádu Ψw bez dodání E!

Vodní potenciál stav vody v rostlině a okolí charakterizuje vodní potenciál Ψw Zdroj energie pohybu vody Hydrostatický tlak (gravitace) Osmotický tlak (v důsledku osmózy) Vnější tlak (tlak buněčné stěny) ….........................

Jednotící veličina: Gibbsova volná energie G ∆G<0 spontánní proces; proces ∆G>0 nutno dodat E Chemický potenciál µ = G / n (látkové množství) množství) objem) Vodní potenciál Ψ = µ / V (molární objem) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


Vodní potenciál

Vodní potenciál, stejně jako chemický potenciál vody, značí Gibbsovu volnou energii jednoho molu vody, která je schopna konat práci, ale vyjádřenou nikoliv v jednotkách energie, nýbrž tlaku.



Vodní potenciál stav vody v rostlině a okolí charakterizuje vodní potenciál Ψw je odvozen z chemického potenciálu - vyjadřuje se v Pa (jednotka tlaku) chemický potenciál čisté vody se konvenčně pokládá za 0




µw - µ0w Ψw =

(Pa) Vw


µw – chemický potenciál vody v soustavě µ0w – chemický potenciál čisté vody za standardních podmínek Vw – molární objem vody


Vodní potenciál


µw - µ0w Ψw =

(MPa) Vw


Ψw je ovlivněn množstvím rozpuštěných látek (potenciál osmotický) Ψs tlakem (potenciál tlakový) Ψp gravitací (potenciál gravitační) Ψg charakterem kontaktního povrchu (potenciál matriční) Ψm




µw - µ0w Ψw =

(MPa) Vw


Ψw je ovlivněn množstvím rozpuštěných látek (potenciál osmotický) Ψs tlakem (potenciál tlakový) Ψp gravitací (potenciál gravitační) Ψg charakterem kontaktního povrchu (potenciál matriční) Ψm

Ψw = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm

Vodní potenciál Ψs = - R . T . cs

R – univerzální plynová konstanta T – absolutní teplota (v kelvinech) cs – koncentrace solutů (počet molů všech částic rozpuštěných v 1 m3 vody) osmotický potenciál je záporný



Vodní potenciál Ψs = - R.T.cs


Ψp – hydrostatický tlak – rozdíl tlaku vody v soustavě a tlaku atmosférického (Pa) může být kladný, nulový nebo záporný





Ψp – hydrostatický tlak – rozdíl hydrostatického tlaku v soustavě a tlaku atmosférického může být kladný, nulový nebo záporný

Ψg = h . ρ . g

h – vzdálenost od referenční úrovně ρ – specifická hmotnost vody (103 kg . m-3) g – gravitační zrychlení (9,806 m . s-2) vertikální změna polohy o 10 m změní Ψw o 0,1 MPa






Ψg = h . ρ . g

h – vzdálenost od referenční úrovně ρ – specifická hmotnost vody (103 kg . m-3) g – gravitační zrychlení (9,806 m . s-2) vertikální změna polohy o 10m změní Ψw o 0,1 MPa

Ψm – potenciál tenké vrstvy v kapilárních prostorech v hydratovaných pletivech zahrnut v potenciálu osmotickém a tlakovém bobtnání koloidů






Ψg = h . ρ . g


Ψm – potenciál tenké vrstvy v kapilárních prostorech v hydratovaných pletivech zahrnut v potenciálu osmotickém a tlakovém bobtnání koloidů – významná složka Ψw

Ψw – v plynné fázi je úměrný logaritmu relativní vlhkosti






Ψg = h . ρ . g


Ψm – potenciál tenké vrstvy v kapilárních prostorech v hydratovaných pletivech zahrnut v potenciálu osmotickém a tlakovém bobtnání koloidů – významná složka Ψw

Ψw – v plynné fázi je úměrný logaritmu relativní vlhkosti Ψw – je záporný

mechanizmy pohybu vody v rostlinném těle t le Rostlinná buňka v pletivu: pozitivní tlak protoplastu na buněčnou stěnu - tlak turgorový / turgor

Vodní potenciál

Ψw = Ψs +s Ψp + Ψg + Ψm s

Vodní potenciál

voda se pohybuje z míst s vyšším (méně záporným) vodním potenciálem do míst s nižším (zápornějším) potenciálem tj. po spádu vodního potenciálu



Vodní potenciál

voda se pohybuje z míst s vyšším (méně záporným) vodním potenciálem do míst s nižším (zápornějším) potenciálem tj. po spádu vodního potenciálu v systému půdní roztok – rostlina – atmosféra -0,3MPa -0,8 MPa -95 MPa


Ψw klesá


Vodní potenciál

voda se pohybuje z míst s vyšším (méně záporným) vodním potenciálem do míst s nižším (zápornějším) potenciálem tj. po spádu vodního potenciálu v systému půdní roztok – rostlina – atmosféra -0,3MPa -0,8 MPa -95 MPa

Ψw klesá

rozdíl potenciálů udává směr pohybu vody rychlost závisí na propustnosti prostředí (= vodní permeabilita = hydraulická vodivost = hydraulická konduktivita)

Pokud mezi dvěma dv ma místy není rozdíl ve vodním potenciálu, nedochází mezi nimi k přenosu p enosu vody. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


Vodní potenciál


vodní potenciál vodní páry ve vzduchu


Vodní potenciál

Příjem, íjem, vedení a výdej vody rostlinou – vodní režim rostliny



příjem íjem vody rostlinami rostliny přijímají vodu celým povrchem těla – především však kořeny z půdy



příjem íjem vody rostlinami rostliny přijímají vodu celým povrchem těla – především však kořeny z půdy obsah vody v půdě (srážky – výpar s povrchu půdy = evaporace)



příjem íjem vody rostlinami voda a půda rostliny přijímají vodu celým povrchem těla – především však kořeny z půdy obsah vody v půdě (srážky – výpar s povrchu půdy = evaporace) schopnost půdy vodu zadržet



příjem íjem vody rostlinami voda a půda rostliny přijímají vodu celým povrchem těla – především však kořeny z půdy obsah vody v půdě (srážky – výpar s povrchu půdy = evaporace) schopnost půdy vodu zadržet ovlivňuje

struktura obsah humusu kořenové vlášení hyfy mykorhizních hub



příjem íjem vody rostlinami voda a půda rostliny přijímají vodu celým povrchem těla – především však kořeny z půdy obsah vody v půdě (srážky – výpar s povrchu půdy = evaporace) schopnost půdy vodu zadržet ovlivňuje

struktura obsah humusu kořenové vlášení hyfy mykorhizních hub

srovnávací kriteria různých půd:

vodní kapacita půdy = schopnost vodu zadržet (% objemu vody v půdě při plném nasycení) pórovitost půdy (poměr pevné fáze a volných prostorů - %)



příjem íjem vody rostlinami mykorhiza

(83% druhů dvouděložných, 78% jednoděložných, všechny nahosemenné)

ektotrofní

vesikulárně arbuskulární

příjem íjem vody rostlinami dostupnost vody pro rostlinu – dána rozdílem vodního potenciál půdního roztoku a buněk kořene problém zasolení půd




množství přijaté vody je závislé na kontaktní ploše – různé typy kořenů



různé typy kořenových systémů

kořen hlavní a kořeny postranní

kořeny svazčité


množství přijaté vody je závislé na kontaktní ploše - různé typy kořenů zvětšování kontaktní plochy – kořenové vlášení tvorba postranních kořenů



příjem íjem vody rostlinami kořenové vlásky vznikají apikálním růstem buněk rhizodermis

příjem íjem vody rostlinami postranní kořeny se zakládají v pericyklu ve starších částech kořene

Salix



příjem íjem vody rostlinami různé zóny kořene mají různou schopnost vodu přijímat oblast kořenové špičky a meristému prodlužovací zóna oblast kořenových vlásků – pro příjem vody nejdůležitější ! diferencovaná zóna



příjem íjem vody rostlinami stavba kořene

příjem íjem vody rostlinami

vedení vody rostlinami

transportní cesty: apoplast – symplast

Caspariho proužky suberin

pericykl

xylém

floém

prim. kůra

rhizodermis

suberin – hydrofobní síťovitý polymer mastných kyselin, alkoholů s dlouhým řetězcem a fenolických látek

příjem íjem vody rostlinami

vedení vody rostlinami

Meyer et al., Ann Bot (2009) 103 (5): 687-702

Oběma cestami voda prochází cytoplasmou buněk endodermis, neboť apoplastická cesta je blokována Caspariho proužky.

Finálně voda končí v apoplastu – xylému, zavodněných trubicích tvořených buněčnými stěnami buněk protoxylému (vzniklých PCD)

Obě Ob cesty příjmu p íjmu jsou vzájemně vzájemn propojené! propojené!

vedení vody rostlinami živá pletiva: obecně nízkou hydraulickou vodivost transport na krátké vzdálenosti cesta vody přes membrány – specifické selektivní kanály – akvaporiny



vedení vody rostlinami transport xylémový – od kořenů k místům transpirace (obecně ve směru klesající hodnoty vodního potenciálu) – příjem minerálních živin, transport – termoregulace

transport floémový – z míst s vyšší koncentrací osmoticky aktivních metabolitů do míst s nižší koncentrací – transport asimilátů Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


transport vody rostlinami - xylém •Vzestupný proud •Cévní elementy: • tracheidy (cévice) – u kapraďorostů, nahosemenných, 10 um široké • Tracheální články (články cév) – cévy, tracheje – 10-200um široké, dlouhé cévy i několik metrů

VŠECHNY CÉVNÍ ELEMENTY = apoplast programovaná buněčná smrt apoplastický transport v kapilárách

cévní elementy tracheidy světlost 10µm

tracheje

cévy (světlost až 500 µm)

zakončení xylému v mezofylu

Pinus silvestris

Betula pendula

Quercus robur

transport vody rostlinami - xylém xylém = cévní elementy + sklerenchymatická vlákna + parenchymatické buňky cévní elementy – sekundární tloustnutí a impregnace buněčných stěn

protoplast odumírá – transport xylémem je transport apoplastem Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


transport vody rostlinami - xylém buněčnou stěnu impregnuje

lignin dodává pevnost v tahu i tlaku vysoce větvený polymer aromatických alkoholů



transport - xylém buněčnou stěnu impregnuje

lignin dodává pevnost v tahu i tlaku vysoce větvený polymer aromatických alkoholů

biosyntéza vychází z aromatických aminokyselin

typy sekundárního tloustnutí buněčných stěn cévních elementů

kruhovité

šroubovité

schodovité

síťovité

plošné se ztenčeninami

primární xylém stonku Cucumis sativus plošně ztlustlý element se ztenčeninami

protoxylém

metaxylém

jednoduchá ztenčenina

dvůrkatá ztenčenina

Jak dostat vodu z kořenů až do listů? Hromadným tokem v důsledku osmózy jako v případě floémového toku?

Aktivním transportem látek roste v apoplastu uvnitř kořene osmotický tlak + vstup vody = kořenový vztlak

Jak dostat vodu z kořenů až do listů? Hromadným tokem v důsledku osmózy jako v případě floémového toku? kladný tlakový potenciál v xylému kořene se nazývá kořenový vztlak kořenový vztlak je významný u opadavých dřevin na jaře pro transport vody a minerálních i organických látek do nadzemní části rostliny

Osmotické jevy nemají kapacitu, ani dostatečnou sílu pro pokrytí spotřeby vody (při transpiraci) v listech

Jak dostat vodu z kořenů až do listů?

Výdej vody rostlinou ve formě form vodní páry = transpirace



Jak dostat vodu z kořenů až do listů? Odpar = síla „táhnoucí“ táhnoucí“ souvislý sloupec vody v xylémovém toku!!! toku!!!

Voda nestoupá prázdnými cévami, ale sloupce vody rostou spolu s rostlinou!!! (Vodní kontinuum, erušit) kontinuum, držené kohezními a adhezními silami, silami, nesmí se přerušit erušit)

Jak se udrží až 100 m vysoké sloupce vody?

Ψw = Ψ s + Ψp + Ψg + Ψ m Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


Výdej vody rostlinou ve formě form vodní páry = transpirace přechod vody do plynné fáze na vnitřním povrchu listu

Výdej vody rostlinou ve formě form vodní páry = transpirace vodní poměry na povrchu buněčných stěn – závislost na struktuře význam kapilarity

tracheida: r = 40 µm h= 0,3719 m mikrofibrilární pór v buněčné stěně: r = 0,005 µm h = 2975 m

Dostatečně Dostatečn tenká kapilára (celulózní buněčné bun čné stěny st ny s interfibrilárními kapilárními prostory) udrží vysoký sloupec vody (3 km) i přii vysokém odparu!!!

Jak dostat vodu z kořenů až do listů..... .....a kde na to vzít energii?

Rozdíl mezi hodnotami vodního potenciálu v půdě a atmosféře je hnací silou pohybu vody v rostlině.

Jak dostat vodu z kořenů až do listů..... .....a kde na to vzít energii? Rostlina jako petrolejka? ano, až na pár výjimek: ...nasávání rozpuštěných látek je selektivní (příjem přenašeči v membráně buněk endodermis) ...vedení na dálku výrazně účinnější (xylém = vedení v trubicích o relativně velkém průměru)

převzato z přednášky Dr. Fišera, KEBR

xylém - kontinuum vodního sloupce

xylém - kontinuum vodního sloupce kapalina proudí mnohem snáze širšími trubicemi Rozdíl v účinnosti vedení vody cévními elemety: trachejemi x tracheidami Rychlost pohybu stromy s tenkými cévami: 1 až 6 m . h-1 a

stromy s širokými cévami: 16 až 45 m . h-1


...ale také rozdílné riziko embolie


transport vody rostlinami – xylém nepřerušené nep erušené kontinuum vodního sloupce negativní tlak v xylému

tlakový potenciál 0

tlakový potenciál negativní

xylém - kontinuum vodního sloupce

tlakový potenciál 0

tlakový potenciál negativní

kavitace může dojít k nasávání vzduchu do xylému, při velké tenzi (hodně negativním tlaku) ve vodivých elementech = bubliny vzduchu

embolie = přerušení vodního sloupce

kavitace (embolie) = přerušení p erušení vodního sloupce - suché teplé počasí (a v zimě vymrzáním) - přepážky mezi elementy brání šíření embolie - ztenčeniny (tečky) v buněčné stěně umožní obtékání zavzdušněného elementu

•dvůrkaté ztenčeniny - nahosemenné margo torus

Reparace: - tvorba nového elementu či zavodnění přetlakem, xylémový parenchym (kořenový vztlak, osmoticky lokálně ?) http://www.atm.helsinki.fi/mikromet/pore.jpg

Regulace výdeje vody rostlinou



Regulace výdeje vody rostlinou průduchy - pohotově regulují transpiraci dle aktuálních vodních poměrů v rostlině a potřeby CO2

Regulace výdeje vody rostlinou Aktivní otvírání a zavírání průduch pr duchů duch ABA H2O

H2O

ABA – kys. abscisová signál z kořenů při snížení vod. potenciálu v půdě

Ca2+ H+

ATP ADP

H2O

ATP ADP

X

K+ Cl-

Otevírání:

H2O

anionty

Zavírání:

- ATPáza tvoří H+ gradient

- ABA – zvýšení Ca2+

- K+ vstup do buňky

- Ca2+ blokuje vstup K+

-vstup a tvorba aniontů (Cl-, malát)

a aktivitu ATPázy

-rozklad škrobu na hexózy

- Ca2+ otevírá aniontové kanály

- vstup vody (zvýšení turgoru)

- výstup vody-snížení turgoru

Regulace výdeje vody rostlinou výdej vody rostlinou ve formě vodní páry = transpirace vnitřní povrch listu – mezibuněčné prostory – podprůduchová dutina – průduchová štěrbina – hraniční vrstva transpirace stomatární

vnější povrch listu – kutikula – hraniční vrstva transpirace kutikulární krystaly vosku kutin

buněčná stěna

kutin – síťovitý polymer mastných kyselin s hydroxylovými a epoxydovými skupinami vosky – silně hydrofobní směs mastných kyselin (C18 až 32) jejich modifikovaných produktů – alkoholy, aldehydy, ketony alkanů s dlouhým řetezcem

Epikutikulární vosky

Fig. 3. SEM images of different types of epicuticular waxes on leaf surfaces: (a) the wax crust on Crassula ovata. Cracks in the wax crust result from shrinking of the leaf by air drying (bar = 100 µm). (b) Wax ‘chimneys’ around the stomata and wax threads on the lower leaf side of Heliconia collinsiana (bar = 10 µm). (c) β-Diketone tubules on an Eucalyptus gunnii leaf. Bar = 1 µm. (d) ‘Nonacosan-10-ol tubules’ on Thalictrum flavum glaucum (bar = 1 µm). (e) Wax platelets with straight edges on Aloe porphyrostachys (bar = 10 µm). (f) Wax platelets with irregular, undulated edges on Euphorbia characias (bar = 1 µm).

Koch a Ensikat, 2008, Micron, 39 (7): 759–772

transpirace celková = transpirace kutikulární + transpirace stomatární (100%)

charakterizuje se rychlostí


(až 25%)

v mol H2O . m-2 . s-1




(až 25%)

v mol H2O . m-2 . s-1

rychlost transpirace je ovlivněna hybnou silou transpirace = rozdílem vodního potenciálu na vnějším nebo vnitřním povrchu listu a vodního potenciálu atmosféry za hraniční vrstvou vzduchu vodivostí prostředí (vodivost plynné fáze je vyšší než fáze pevné nebo kapalné)



Regulace výdeje vody rostlinou vnější povrch listu – kutikula – hraniční vrstva transpirace kutikulární

Kutikula borovice

Epikutiklární vosky růže http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rosa_epicuticular_wax_stoma.jpg

Výdej vody rostlinou – v kapalném skupenství gutace

výdej vody v kapalné formě způsoben kořenovým vztlakem Fragaria

epitem

tracheidy

hydatody kutikula pochva cévního svazku epitem pór

vodní dutina pochva cévního svazku tracheidy Hausermann E., Frey-Wyssling A.: Protoplasma 57: 37-80 (1963)

průduch

Alchemilla



(až 25%)

v mol H2O . m-2 . s-1

rychlost transpirace je ovlivněna hybnou silou transpirace = rozdílem vodního potenciálu na vnějším nebo vnitřním povrchu listu a vodního potenciálu atmosféry za hraniční vrstvou vzduchu vodivostí prostředí (vodivost plynné fáze je vyšší než fáze pevné nebo kapalné) schopnost vzduchu pojímat vodu s teplotou výrazně roste hodnota vodního potenciálu atmosféry je teplotou výrazně ovlivněna



saturační koncentrace vodní páry (mol . m-3)

teplota °C

vodní pára mol . m-3

teplota vzduchu (°C) Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


rozdíl mezi vodním potenciálem vnitřního prostředí rostliny a atmosféry je značný (i při vysokých teplotách) hlavní hybná síla transportu vody v systému půda – rostlina - voda tok opačný

atmosféra – rostlina – půda je v extrémních podmínkách také možný

pohyb vody v xylému není závislý jen na transpiraci voda v rostlině se pohybuje i když jsou průduchy zavřeny ! (transport látek v rostlině musí existovat)



rozdíl mezi vodním potenciálem vnitřního prostředí rostliny a atmosféry je značný (i při vysokých teplotách) hlavní hybná síla transportu vody v systému půda – rostlina - voda tok opačný

atmosféra – rostlina – půda je v extrémních podmínkách také možný

pohyb vody v xylému není závislý jen na transpiraci voda v rostlině se pohybuje i když jsou průduchy zavřeny ! (transport látek v rostlině musí existovat) významnou roli hrají: kořenový vztlak vstup vody do protoplastů živých buněk vstup vody do floému v mezofylu !!!



výdej vody a asimilace CO2 výdej vody a asimilace CO2 difúze CO2 do listu je 1,6-krát pomalejší než difúze vody z listu důvody: molekula CO2 je větší (má nižší difúzní koeficient) koncentrace CO2 je nižší než koncentrace H2O dráha difúze CO2 je delší a propustnost prostředí nižší (buněčná stěna, plazmalema, cytosol, chloroplastové membrány kladou difúzi CO2 větší odpor)

výdej vody a asimilace CO2

počet molekul vytranspirované H2O transpirační poměr (TP) = počet molekul fixovaného CO2

TP rostliny C3 = 500 rostliny C4 = 250 rostliny CAM = 50 převrácená hodnota = WUE (water use efficiency) = účinnost využití vody



Fyziologické procesy ovlivněné nedostatkem vody

akumulace kys. abscisové akumulace osmot. aktivních látek fotosyntéza vodivost průduchů proteosyntéza syntéza buň. stěny objemový růst buněk

čistá voda

dobře zavodněné rostliny

rostliny v mírném vodním stresu

rostliny v aridních a pouštních oblastech

Rostlina, voda a energie

rostliny jsou významní klimatičtí činitelé !!! energetická bilance vodní režim krajiny Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74


Rostlina, voda a energie na Zemi je okolo 1 400 milionů km3 vody v čtyřech „prostředích“ –

1) v mořích a oceánech, 2) na pevninách, 3) v atmosféře 4) v živých organizmech

M. Kravčík, J. Pokorný, J. Kohutiar, M. Kováč, E. Tóth: Voda pre ozdravenie klímy - Nová vodná paradigma


„velký vodní cyklus“ – výměna vody mezi oceánem a pevninou ročně celkový výpar: 550 tisíc km3 ( oceán 86 %, z pevniny 14 %) ročně srážky: 74 % nad mořemi a oceány a 26 % nad pevninami

http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Watercycleczechhigh.jpg

Rostlina, voda a energie „malý vodní cyklus“ – uzavřený koloběh vody nad pevninou - srážky spadnou lokálně, téměř tam,kde se vypaří „...nad krajinou obieha voda súčasne v množstve malých vodných cyklov, ktoré sú dotované vodou z veľkého vodného cyklu...“

Kravčík a kol. 2007


Distribuce sluneční energie v odvodněné krajině a krajině dobře zásobené vodou Kravčík a kol. 2007




280 kWh rozdíl mezi stínem stromu a slunečníku se stejným průměrem




„...Strom je pritom „poháňaný“ iba slnečnou energiou, je z recyklovateľných materiálov, vyžaduje si minimálnu údržbu a výdaj vodnej pary regulujú milióny prieduchov, ktoré reagujú na teplotu a vlhkosť v okolí....“

! ! ! e c a z i t m i l k í š j ě n n i č ú j e n a í š p e l j e N „...V porovnaní s chladničkou alebo klimatizačným zariadením strom pracuje úplne nehlučne, naopak, hluk a prach pohlcuje a viaže CO2...“


Fotografie náměstí a přilehého parku Třeboni zhotovená termovizní kamerou

Rozdíly teplot mezi vegetycí, fasásami a střechami !!! Kravčík a kol. 2007

Victoria Regia, río Ucayali, Perú, 2010

.....děkuji .....d kuji za pozornost!

Rostlina a voda. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74. Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

Recommend Documents