1 / 39

Voda a rostliny

Voda a rostliny. Význam vody. unikátní vlastnosti vody (kapalná při běžných teplotách, polární, velké skupenské teplo odpařování) medium pro přenos živin rozpouštědlo, ve kterém se odehrávají metabolické procesy zdroj pro fotosyntézu (hydrolýza vody) turgor – drží rostlinu ( hydroskelet )

yazid
Download Presentation

Voda a rostliny

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Voda a rostliny

  2. Významvody • unikátní vlastnosti vody (kapalná při běžných teplotách, polární, velké skupenské teplo odpařování) • medium pro přenos živin • rozpouštědlo, ve kterém se odehrávají metabolické procesy • zdroj pro fotosyntézu (hydrolýza vody) • turgor – drží rostlinu (hydroskelet) • obsah vody v rostlinách v průměru 80-90% (5-15% v semenech)

  3. Vodní bilance stanoviště Sv – vertikální srážky ( u nás 400-1700 mm) ET – evapotranspirace E – výpar z půdy I – intercepce (druhově specifická) Op – povrchový odtok Ov – podpovrchový odtok Wak – adsorpční a kapilární voda Wg – gravitační voda Wp – podzemní voda Sh – horizontální srážky dnes měření pomocí družic (NDVI)

  4. Poikilohydrie • vysušení buněk není letální, zachování některých metabolických funkcí v suchém stavu, aktivace při opětovném navlhčení • akumulace ABA (kyselina abscisová) → LEA – late embryogenesis abundant proteins kyvor (Ceterachofficinarum)

  5. Obnovení procesů po rehydrataci

  6. Selaginellalepidophylla

  7. Fotosyntéza poikilohydrických rostlin • Mezní hodnoty (relativní vzdušné) vlhkosti – vlhkostní kompenzační bod lišejníků ~80% RH • nízká růstová rychlost  nízký kompetiční potenciál

  8. Homoiohydrie • „vyrovnaný“ obsah vody v pletivech, turgidita buněk – voda tvoří 80–95% biomasy nedřevnatých pletiv (listy, kořeny, plody) • optimalizace vodního provozu → koeficient využití vody ve fotosyntézeWUEph = fotosyntéza/transpirace [μmol CO2/mmol H2O]

  9. Obsah vody v rostlině Obsahvody v rostlině WC [%] = (FM - DM / FM) × 100 FM - čerstváhmotnost DM - hmotnostsušiny protoplazma 85 - 90 %, organelybohaténalipidy (chloroplasty, mitochondrie) 50 %,zralédužnatéplody 85 - 95 %, listy 80 - 90 %, kořeny 70 - 95 %, dřevo 50%, semena , pylovázrna 5 - 15 % Relativníobsahvody RWC [%] = [ 1 - (FMs - FMa)/(FMs - DM) ]×100 FMs - hmotnostponasycení FMa - aktuálníhmotnost

  10. Vodní potenciál • kohezní teorie • vodní potenciál –  (fí) • je nulový na hladině moře u sladké čisté vody • v rostlinách vždy záporný • osmóza (záporný) • tlak v buňkách (kladný) tlakový potenciál celkový potenciál osmotický potenciál

  11. Měření vodního potenciálu

  12. Soil-plant-atmosphere-continuum (SPAC) • transpirační proud – souvislá cesta půda-kořen-stonek-list-atmosféra podél gradientu vodního potenciálu půda > stonek > list > vzduch • celkový vodní potenciál –  = g + m + p + o • g – gravitační p., m – matriční p., p – tlakový p., o – osmotický p.

  13. Půdní hydrolimity • polní kapacita (FC) – voda v půdě po odtoku gravitační vody • maximální kapilární kapacita • bod trvalého vadnutí (PWP) – množství vody v půdě, jejíž potenciál ≤ minimální potenciál kořene • hygrofyty –1 MPa, kulturní plodiny –1 až –2 MPa, lesní dřeviny –2 až –4 MPa, mezofyty až –4 MPa, xerofyty až –6 MPa

  14. Půdní voda vs. textura půdy • kapilární voda – voda přístupná rostlinám, zadržená v půdních kapilárách = FC–PWP

  15. Příjem vody kořenem • obsah vody v půdě • nízký obsah vody  roste odpor (r) • zaplavení – inhibice aerobního dýchání  zavírání průduchů, vadnutí • nízká teplota • viskozita  zpomalení difůze ke kořeni • nižší permeabilita buněčných membrán Wabs = A.[(soil– root)/r] Wabs – rychlost příjmu vody A – výměnná plocha kořene potenciály v půdě a kořeni r – rezistence po cestě

  16. Kořenové systémy LoreKutschera

  17. Kořenový systém rostlin • intenzivní kořenový systém – velmi hustá síť vláknitých, intenzivně větvených kořenů • typicky trávy, palmy, některé dřeviny (buk) • extenzivní – hlavní kořen a systém dlouhých postranních větví s aktivními kořeny • např. jasan, osika, řada dvou- i jednoděložných bylin, rostliny s oddenky, apod. • povrchový – mělce uložený systém kořenů zasahujících do širokého okolí • efektivní zachycování srážkové vody, řada druhů aridních oblastí • Cactaceae – tvorba nových kořenů bezprostředně po deštích (rainroots)

  18. Freatofyty • Dva typy kořenů • povrchové kořeny primárně příjem živin (též srážkovou vodu) • hluboký kořen dosahující podloží, trvalý přísun vody

  19. Hydraulický zdvih • Obrácený tok vody rostlina→půda • Agropyron desertorum – 20–50% vody původem z hydraulického zdvihu od Artemisia tridentata

  20. Příjem vody • velamen– epifytické orchideje + dalších 6 čeledí (např. Araceae) • příjem vody, kontakt se substrátem (stálý tvar kořene) • povrchem listů – bromélie (především Tillandsioideae), některé epifytní kapradiny • štítovitý trichom– centrální disk obklopený křídlem • disipace záření, absorpce vody

  21. Velamen u Clivia

  22. Vedení vody - xylém • cévy (tracheje) – otevřené na obou koncích, bez přehrádek nebo s perforací, až 10 m dlouhé,  desetiny mm, vývojově mladší • jednoduchá tečka – membrána (primární buněčná stěna) opatřená póry • cévice (tracheidy) – uzavřené, délka řádově mm,  tisíciny–setiny mm, vývojově starší – téměř výhradně v xylému jehličnanů • dvojtečka (dvůrkatá tečka) – torus, margo (uzavírací membrána), pór

  23. Transpirační proud • maximální rychlost transpiračního proudu funkcí celkového odporu/vodivosti xylému • specifická vodivost xylému – roste s celkovou vodivou plochou, vodivost cévy úměrná čtvrté mocnině  (Hagen-Poisseuilleův zákon) q = (Πr4/8 lη) ΔΨp • opadavé listnáče asi 2x vodivost vždyzelených listnáčů • vždyzelené listnáče asi 2x vodivost jehličnanů

  24. Kavitace xylému • sucho nebo zmrznutí vody v cévách  vznik bublinek vzduchu (embolie)  kavitace • otevřené cévy listnáčů vs. uzavřené tracheidy jehličnanů • negativní tlak v cévách  riziko „prolomení“ menisku v pórech mezi cévami • odolnost vůči kavitaci dána průměrem pórů mezi cévami

  25. Ecology 85: 2184-99 (2004) Kavitace xylému

  26. Mechanická pevnost xylému • „kolaps“ cévy – implozní tlak ~ (t/d) • lignifikace buněčné stěny – mechanické zpevnění vodivých pletiv

  27. Trade-off xylému dřevin

  28. Trade-off xylému dřevin • kruhově pórovité listnáče – dub, jilm, jasan • vodivost xylému v zimě klesá v průměru o 55% • roztroušeně pórovité listnáče – buk, javor, olše, bříza • snížení vodivosti xylému v zimě v průměru o 17% • jehličnany • nejmenší specifická vodivost xylému vs. největší odolnost vůči kavitaci • vodivost xylému v zimě téměř neklesá (0–8%)

  29. Trade-off xylému dřevin • Liány • relativně malá investice do podpůrných pletiv  malá mechanická pevnost • cévy o velkém průměru  relativně velká vodivost xylému  náchylnost ke kavitaci

  30. Transpirace • stomata – ca 1% povrchu listu, ledvinovitý a činkovitý typ • transpirace jako difúzní proces Tr =c/(rs+ra) • hraniční vrstva listu – odpor hraniční vrstvy klesá s prouděním vzduchu a roste s rozměry listu ( ~ d/u)

  31. Transpirace • modifikace hraniční vrstvy – zapuštěné průduchy, trichomy, velikost listu • anatomická stavba – kutikula, densita a velikost průduchů • redukcetranspiračního povrchu– svinování listů, opadavost, heliotropismus

  32. Vodní bilance rostlin – dynamická rovnováha • denní ztráty vody transpirací → vzrůst osmotického potenciálu buněk • rostliny hydrostabilní (sukulenty, vodní r., sciofyty, konifery) vs. hydrolabilní – (stepní trávy, heliofyty, pionýrské druhy)

  33. Strategie rostlin • avoidance – strategie časování životního cyklu – efeméry (pluvioterofyty), geofyty • resistence – strategie – sukulence • stupeň sukulence = obsah vody při nasycení/plocha povrchu [g/m2]

  34. Strategie ochrany • odrazivé listy • zapuštěné průduchy • malé listy • uchovávání vody • hluboké kořeny • odhazování listů 100 000 litrů

  35. Gutace

  36. Klonální rostliny

  37. Informace o suchu Ariel Novoplansky @ TEDx

  38. Sníh • zásoba vody • termoizolant • abraze

More Related