+3 8(066) 185-39-18
fв шлунку тварин і комахоїдних рослин досить подібний. По-перше, це наявність кислої реакції травного соку, по-друге — кислі протеази комахоїдних нагадують пепсин шлунка тварин.
Гетеротрофне живлення за рахунок запасних речовин рослин. Типові запасні речовини у вигляді вуглеводів, ліпідів і білків рослини найчастіше запасають або в ендоспермі, або в сім'ядолях зародка насінини. У злаків, у периферійній зоні ендосперму, формуються алейронові зерна, багаті на запасні білки. Крохмаль накопичується в ендоспермі та сім'ядолях насіння з низьким вмістом жирів, а ліпіди — у сферосомах.
Тому, в процесі проростання, в насінині існує дві активні зони: запасних речовин і росту (зародок).
3.3. Дихання
В природі існують два основні процеси, в ході яких енергія сонячного світла, що була акумульована рослиною в органічній речовині, звільняється — це дихання та бродіння.
Дихання — це аеробний окиснювальний розпад органічних сполук на прості, неорганічні, що супроводжується виділенням енергії.
Бродіння — анаеробний процес розпаду органічних сполук на простіші, що супроводжується також виділенням енергії.
Дихання є одним з основних проявів обміну речовин між організмом та навколишнім середовищем, у результаті чого відбувається генерування енергії, та формування проміжних продуктів для різноманітних біосинтетичних реакцій рослинного організму.
Ефективність перетворення потенційної енергії на корисну залежить від типу трансформуючої енергетичної системи, яка забезпечує обмін речовин. Цей обмін складається з анаболічних і катаболічних реакцій.
Анаболічні реакції забезпечують синтез складніших молекул із простіших. Ці реакції ендергонічні, тобто потребують затрати енергії.
Катаболічні реакції — це реакції розпаду складних продуктів на простіші. Ці реакції екзергонічні, тобто відбуваються з виділенням енергії.
Розщеплення органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів тощо) на простіші речовини з використанням енергії, що міститься в них, називається дисиміляція.
Дисиміляція відбувається або анаеробно, тоді цей процес називають бродінням, або аеробно — це дихання.
Незважаючи на те, що всі вищі рослини належать до групи аеробних організмів, для них усе-таки властиве й анаеробне дихання.
Характерно, що болотяні та водяні рослини в анаеробних умовах накопичують не етиловий спирт (як зернові), а менш отруйні молочну та яблучну кислоти, які або виділяються в навколишнє середовище, або транспортуються з кореня до листків, де залучаються в метаболізм. Деякі рослини для дихання здатні використовувати кисень нітратів — нітратне дихання. Надлишок кисню може спостерігатися лише в певних ділянках тканин рослин. В атмосфері чистого кисню рослина знижує процес дихання, а за тривалої експозиції — гине. Це можна пояснити посиленням окиснювальних процесів у клітинах, які пошкоджують мембрани і негативно впливають на метаболізм.
Таким чином, рослинний організм витримує дефіцит кисню або завдяки біохімічним пристосуванням, тобто через зміну обміну речовин, або з допомогою спеціалізованих анатомічних структур, наприклад аеренхіми. Це дало змогу їм зайняти ті екологічні ніші, де життя інших представників рослинного світу ускладнюється.
Інтенсивність дихання залежить також від виду та екологічних типів рослин. Так, інтенсивність дихання світлолюбних рослин більша порівняно з тіньовитривалими. Рослини північних широт також характеризуються інтенсивнішим диханням, ніж рослини Півдня. На різних етапах онтогенезу інтенсивніше дихають молодші за віком органи і тканини.
У період старіння, особливо перед відмиранням організму або органу, відбувається короткочасне посилення процесу дихання. Аналогічне явище спостерігається у плодів перед їх дозріванням, у так званий клімактеричний період. Ймовірно, в цей час відбуваються процеси регенерації тканин, коли складні органічні сполуки розпадаються на простіші, що збільшує кількість і доступність субстратів дихання. На інтенсивність дихання впливає також вік усього організму. Найвища інтенсивність дихання спостерігається перед початком цвітіння. Ті ж органи, які закінчили ріст або перебувають у стані спокою, характеризуються пониженою інтенсивністю дихання. Висока інтенсивність дихання властива тичинкам, маточкам квітки, клітинам флоеми та камбію. Слід також зазначити, що різні органи рослин відрізняються не лише за інтенсивністю дихання, а й за якісними характеристиками дихального процесу.
3.4. Поняття біопродуктивності
Завдяки фотосинтезу відбувається перетворення світлової енергії на хімічну, яка запасається в біомасі.
Біомаса рослин — це суха маса у даний час усіх живих надземних і підземних частин рослин, що виражається в одиницях маси або енергії, і припадає на одиницю площі або об'єму.
Кількість біомаси та швидкість її утворення характеризують продуктивність певного виду рослин.
Біопродуктивність — це біомаса або маса органічної речовини, що асимільована певним рослинним угрупованням або окремим видом, на одиницю площі або об'єму, за одиницю часу, й виражається в грамах вуглецю або сухої органічної речовини.
Сукупна маса органічної речовини, яка утворюється в процесі фотосинтезу, складає первинну продукцію фітоценозів.
Первинну продукцію, своєю чергою, поділяють на валову істинну первинну продукцію та чисту
(нетто-продукція).
Істинна первинна продукція — це загальна кількість синтезованої автотрофними організмами і асимільованої органічної речовини, в тому числі тієї, що була витрачена на дихання.
Чиста первинна продукція — це частина органічної речовини первинної валової продукції, яка залишається в організмах-автотрофах після витрачання певної її частини на дихання, і доступна для використання людиною, чи залишається у вигляді накопиченої хімічної енергії.
Щорічно, за рахунок фотосинтезу, на планеті утворюється приблизно 200 млрд. т біомаси на рік. Нагромадження живої біомаси протягом року становить чисту продуктивність екосистеми. Серед наземних фототрофів найбільший внесок в істинну продукцію забезпечують тропічні ліси — близько 29 %. В цілому ж вклад лісів усіх типів досягає 68 %.
Продукційні можливості агроценозів характеризує фотосинтетичний потенціал рослин, який є сумою щоденних показників площі його листків за весь вегетаційний період, чи певну його частину.
Досить часто виникає потреба визначити інтенсивність роботи фотосинтетичного апарату, спрямовану на формування не стільки біомаси, скільки господарсько цінних органів рослин, зокрема насіння, бульб, цибулин, коренеплодів тощо. Для цього використовують поняття біологічний та господарський врожай.
Біологічний врожай — це сума всіх добових приростів за вегетаційний період:
Вбіол=∑(С1, 2, 3, 4, ..., n),
де Вбіол – врожай біологічний;
С – добові прирости сухої маси за добу (кг/га);
n – кількість діб.
Для того щоб перейти від маси засвоєного СО2 до сухої речовини, необхідно ввести коефіцієнт ефективності, що дорівнює 0,64 (1 г засвоєного С02 відповідає 0,64 г вуглеводів). Однак не вся суха речовина накопичується. Частина її (25...30 %) витрачається на дихання, частина втрачається внаслідок екзоосмосу, опадання певних органів. Разом із тим частина речовин (5...10 %) надходить у надземні органи через кореневу систему. Якщо все це врахувати, то коефіцієнт ефективності дорівнюватиме приблизно 0,50.
Господарський урожай становить лише певну частину біологічного, до того ж у різних культур коефіцієнт господарського використання досить різний. Зокрема, у хлібних злаків найціннішим є зерно, у картоплі — бульби, у багатьох інших рослин — коренеплоди тощо. Тому господарсько цінний урожай визначають з урахуванням коефіцієнта господарського використання (Кгосп), тобто
ВГОСП = Е(С1,2,3,4,...,n)/КГОСП.
Загальне накопичення сухої маси рослин залежить від інтенсивності фотосинтезу, коефіцієнта ефективності,
розміру листкової поверхні та суми днів вегетаційного періоду.
Отже, якщо знати потенційні можливості та закономірності роботи фотосинтезуючих систем усіх рівнів організації (від реакційних центрів і хлоропластів до фітоценозів) та узгоджувати їх з іншими важливими функціями рослин (енергетика, ріст, морфогенез), то у виробничих умовах можна створити системи, які функціонували б із мінімально необхідними витратами субстратів і енергії. При цьому необхідно враховувати також залежність фотосинтезу від процесів росту і розвитку, дихання, водного режиму та мінерального живлення.
Питання для самоконтролю
1. Суть і значення фотосинтезу.
2. Живлення рослин: мінеральне живлення, гетеротрофне живлення.
3. Дихання.
4. Поняття біопродуктивності.