Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/01.0057

1. Výuková centra Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/01.0057

2. Vodní režim rostlin

3. Voda a její význam pro rostliny = stálá a nenahraditelná složka rostlinného těla • Průměrný obsah vody v rostlinných pletivech je kolem 70 – 80 % hmotnosti čerstvé rostliny. • Ve šťavnatých plodech a u vodních rostlin může přesáhnout až 95 %. • Zdřevnatělé části rostlin obsahují nejvýše 50 % vody • (nejnižší množství vody ve zralých semenech 5 – 15 %)

4. Obsah vody je ovlivňován vnějším prostředím rostliny, mění se během života, stejně jako v průběhu roku (nejvyšších hodnot dosahuje ve vegetačním období). • Prioritní úkoly v rostlině: zabezpečení dostatečně rychlého příjmu a vedení vody, přísná regulace výdeje vody… • Poměr vody a sušiny je proměnlivý (závisí na druhu rostlin, rostlinném orgánu, stáří, fyziologickém stravu aj.).

5. Nezastupitelná úloha vody v životě rostlin projevená v řadě funkcí: • Je to nejdůležitější rozpouštědlo a prostředí pro průběh životních procesů; má významnou roli při transportu látek v rostlinném organismu • Účastní se přímo mnoha metabolických reakcí (fotosyntéza, dýchání,...), je nezbytná pro činnost řady sloučenin, např. bílkovin, u nichž podmiňuje prostorové uspořádání a tedy i biologickou aktivitu jejich molekul molekula vody

6. - Má důležitou termoregulační funkci, kdy díky vysokým hodnotám výparného tepla a vysoké tepelné vodivosti chrání rostlinná pletiva před důsledky prudkých teplotních změn. - Voda se významně uplatňuje i v procesu oplození výtrusných rostlin, vlastností vody využívají rostliny též k rozšiřování plodů, různým pohybům,... - Voda má značný význam i při růstu rostlin, zejména v prodlužovací fázi růstu buněk. - Má vysoké povrchové napětí, což umožňuje její vzlínavost v půdě i v těle rostlin povrchové napětí vody

7. Vodní režim rostlin Zahrnuje procesy : - příjem vody - vedení vody - výdej vody

8. I. Příjem vody • Nižší a ponořené vodní vyšší rostliny přijímají vodu celým povrchem těla. • V zemi zakořeněné vyšší rostliny přijímají potřebné množství vody kořenovým systémem; největší množství je přitom absorbováno v zóně kořenového vlášení • Příjem je ovlivňován zejména teplotou půdy a obsahem kyslíku v půdním prostředí. U některých teplomilných druhů se příjem vody zastavuje již při 4 °C. • Voda je v rostlině v neustálém pohybu, který se děje na základě spádu vodního potenciálu v systému půda – rostlina – atmosféra.Vyjadřuje se v Pascalech.

9. Vodní potenciál • Vyjadřuje sníženou dostupnost vody pro různé chemické reakce a rozpouštění dalších látek, ve srovnání s čistou vodou, která má nejvyšší vodní potenciál (0 Pa při normálním atmosférickém tlaku). • Vlivem látek rozpuštěných v buněčné šťávě jsou proto hodnoty vodního potenciálu v rostlině zpravidla záporné.

10. 1) difůze = fyzikální pochod, při němž probíhá transport částic z míst vyšší koncentrace na místa o nižší koncentraci rozpuštěné látky, tj. do roztoku zředěnějšího. • Díky současnému pronikání vody v opačném směru dojde nakonec k vyrovnání rozdílů koncentrací přes buněčnou stěnu.

11. 2) osmóza = v podstatě zvláštní případ difuze, kdy dochází k pronikání molekul rozpouštědla do roztoku, odděleného polopropustnou (semipermeabilní) membránou. • Ta je dobře propustná pro vodu, nepropouští však molekuly rozpouštěné látky. Jedná se vlastně o jednosměrnou difuzi • V důsledku pronikání vody se daný roztok zřeďuje a zvětšuje svůj objem. • Hydrostatický tlak ve směru opačném než probíhá osmóza, který by za normálních podmínek zabránil samovolnému pronikání molekul rozpouštědla do koncentrovanějšího roztoku, se nazývá osmotický tlak.

12. V důsledku příjmu vody tlačí zvětšující se vakuola na buněčnou stěnu, která je tím rozpínána; tento tlak bývá označován jako turgor. • Buněčná stěna však současně působí na protoplast stejně velkým tlakem v opačném směru = tlak buněčné stěny. • Díky turgoru získává rostlina potřebnou pevnost. Nadměrná ztráta vody vede naopak k poklesu turgoru, listy i stonky ochabují a rostlina vadne. Obdobně působí i vysoká teplota, která narušuje polopropustnost buněčných membrán a způsobuje unikání látek z buňky.

13. a) Hypertonické prostředí = vnější prostředí má vyšší koncentraci osmoticky aktivních látek, uniká voda ven z buňky aby jej naředila; protoplast se smršťuje a odděluje od buněčné stěny. • Tento jev se nazývá =PLAZMOLÝZA.

15. b) Izotonické prostředí - koncentrace látek jsou na obou stranách vyrovnané, tak jako osmotické tlaky

16. c) Hypotonické prostředí =vnějšíprostředí má nižší koncentraci osmoticky aktivních látek než má buněčná šťáva vakuoly tzn. že voda se tlačí dovnitř buňky, aby naředila její obsah a tím srovnala obě prostředí -v extrémních případech, ve velmi silně zředěném prostředí, dochází k tak intenzivnímu osmotickému nasávání vody,že buněčná stěna praská; to se děje např. u pylových zrn na vodní hladině nebo u plodů s vysokým obsahem cukrů za deštivého počasí =DEPLAZMOLÝZA = PLAZMOPTÝZA

17. Příjem vody ovlivňuje : • Teplota půdy • Vlhkost půdy • Intenzita transpirace • Velikost půdních částic • Koncentrace půdních roztoků

18. II. Vedení vody • uplatnění cév a cévic • Pohyb vody v těle rostliny vyžaduje souvislý vodní sloupec udržovaný ve vodivém pletivu. • Z kořenových vlásků se voda dostává přes korový parenchym, endodermis a dřevní parenchym do xylému kořene – nutnost vodivých pletiv – viz.cévní svazky • V současné době není dosud uspokojivě vysvětlen pohyb vody s rozpuštěnými minerálními látkami kořenem v příčném směru. V zásadě možné dva způsoby :

19. 1) symplastická cesta = z buňky do buňky přes membránu a cytoplazmu. Tento transport je pomalý a vyžaduje dodání energie. Uplatňuje se hlavně při transportu látek na kratší vzdálenosti. • 2) apoplastická cesta= pohyb vodných roztoků pouze buněčnými stěnami a volnými mezibuněčnými prostorami. Pohyb apoplastem je rychlejší a nevyžaduje žádnou energii.

21. Transpirační proud • Dřevní částí cévních svazků rostliny stoupá obvykle rychlostí 1 – 50 m/h souvislý transpirační proud končící v listech; nejvyšších hodnot dosahuje u lián. • Při pohybu vody v rostlině se uplatňuje několik faktorů, zejména transpirace, koheze, adheze a kořenový vztlak.

22. schéma transpiračního proudu

23. Koheze= soudržnost molekul vody způsobená vodíkovými můstky • kohezní síly - podíl na udržení souvislého transpiračního proudu mezi molekulami vody, bránící přerušení vodního sloupce • kapilární vzlínání vody v úzkých cévicích či cévách – menší význam z hlediska transportu vody v rostlině Adheze= přilnavost vody ke stěnám cév

24. III. Výdej vody • jako vodní pára - transpirace= fyziologicky významný proces odpařování vody z nadzemních orgánů rostliny, zejména z listů • klíčový význam pro vedení vodního sloupce až do vrcholků lesních velikánů • pasivní děj, nevyžaduje od rostliny přísun energie • veden pouze na účet vnějších energetických zdrojů, především slunečního záření

25. t.kutikulární • vody z části proniká z pokožkových buněk přes kutikulu • méně než 10 % hodnoty celkové transpirace t. stomatární • nejdůležitější typ transpirace • voda se odpařuje tenkostěnných buněk listového mezofylu do nápadně vyvinutých mezibuněčných prostor a odtud difunduje skulinami průduchů do okolní atmosféry Pozn.: 1 ha bukového lesa uvolní transpirací 3,6 mil. litrů vody za celé léto, 1 dospělý dub asi 570 litrů vody denně.

26. Transpirační koeficient • vyjadřuje náročnost rostliny na vodu ve vztahu k vytvořené biomase (sušině) • udává poměr množství vody (v gramech) vydaného rostlinou za celé vegetační období k vytvořené sušině • zdánlivá neekonomičnost vodního provozu má pro rostliny obrovský význam • transpirační proud zajišťuje: • potřebné zásobení všech buněk vodou a udržování jejich turgoru • spolu s vodou též transport minerálních živin i různých organických látek z kořenů do nadzemních částí • určitou ochranu intenzivně transpirujících orgánů před přehřátím • přísun dostatečného množství CO2 pro fotosyntézu otevřenými průduchy

27. rychlost transpirace • vychází z rozdílu tlaků vodní páry uvnitř listu a v okolním vzduchu • během dne charakteristické změny, lze je obvykle vyjádřit dvouvrcholovou křivkou • před polednem – maximální hodnoty • v poledních hodinách – snížení • odpoledne stoupá, k večeru klesá • polední uzavírání průduchů způsobeno především hlavně poklesem obsahu vody v listech – dočasné zastavení příjmu CO2

28. b) v kapalném stavu - Kořenový vztlak úzce souvisí s aktivním nasáváním vody kořenovým systémem; - Voda spolu s rozpuštěnými minerálními látkami je při tom vytlačována xylémem do nadzemních částí rostliny; tento pohyb výrazně pomalejší než při transpiraci; - hlavní význam zjara – projevuje se tím, že z dřevin po poranění vytéká proud asimilátů jako tzv. míza - u nepoškozené rostliny se může projevit známou gutací = výdej vody v kapalném skupenství vodními skulinami, které se nacházejí na okraji či na vrcholu listu(z lat. gutta = kapka) • uplatnění obvykle časně zrána po chladné noci • velmi běžná v tropech – někde tak intenzivní, že připomíná déšť

29. gutace míza

30. Vodní bilance • určuje ji poměr mezi příjmem a výdejem vody v rostlině • obě složky mohou být v rovnováze, v přirozených podmínkách výskyt porušení rovnovážného stavu na straně výdejové složky • nadměrný výpar vede k vytvoření vodního deficitu • představuje množství vody chybějící rostlině k jejímu plnému nasycení • v jeho důsledku klesá buněčný turgor a dochází k vadnutí rostliny • negativní vliv nedostatku vody v prostředí = vodní stres se nejvíce projevuje sníženým růstem nadzemních částí rostlin, především listů • rostliny reagují na vzniklý vod. def. rychlým uzavírání průduchů

31. u hospodářsky významných druhů se v zemědělské praxi v boji proti suchu využívá nejčastěji umělého zavlažování • v sušších oblastech se současně upřednostňuje pěstování odrůd s nižšími nároky na vodu

32. Testík 1) Jaký je průměrný obsah vody v rostlinných pletivech ? 70 – 80 % hmotnosti zdravé rostliny 2) Čím je ovlivňován obsah vody v rostlině ? vnějším prostředím 3) V jakých jednotkách se vyjadřuje spád vodního potenciálu ? v Pascalech 4) Jaké 2 cesty může absolvovat voda s rozpuštěnými minerálními látkami kořenem v příčném směru? symplastickou nebo apoplastickou cestu

33. 5) Které 4 základní faktory se uplatňují při pohybu vody v rostlině ? transpirace, koheze adheze a kořenový vztlak 6) Pojmenuj jevy na obrázcích. gutace míza 7) K čemu vede nadměrný výpar vody z rostliny ? k vodnímu deficitu 8) Čím hospodáři bojují proti suchu ? umělým zavlažováním

34. Zdroje • http://www.maturita.cz/biologie/vodni_rezim.htm • http://maturuj.kvalitne.cz/biologie/otazky/voda_pohyby.htm • http://www.zabatko.estranky.cz/clanky/biologie-__/vodni-rezim-rostliny-a-mineralni-vyziva-rostlin • http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Diffusion.png • http://fotopribeh.avcr.cz/fotky/fls_932/357-4.jpg • učebnice Biologie rostlin, Fortuna

35. Výuková centra Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/01.0057