Фізіологічні функції рослинного організму, їхні взаємозв'язки, регуляція та пристосування до навколишнього середовища (становлення в процесі еволюції й індивідуального розвитку)

1. Місце і роль фізіології рослин при створенні бази раціонального використання й захисту рослинного світу

2. Водний режим рослин

 

 

Сучасна фізіологія рослин – це наука про функціональну активність рослинних організмів і механізми процесів рослинних систем, різних рівнів їх організації – від цілісного рослинного організму до його окремих частин. Перетворення, обмін, транспортування речовин між окремими органами та між організмом у цілому й навколишнім середовищем, засвоєння й виділення речовин, дихання, ріст і розвиток, функціональна й структурна диференціація, розмноження – кожна з цих функцій, логічно узгоджена з іншими, зумовлює індивідуальний розвиток організму, спричинює на кожному етапі онтогенезу певні зміни та порушення корелятивної цілісності організму.

Предмет фізіології рослин – це функції живих рослинних організмів, їхніх органів, тканин, клітин і клітинних компонентів, їхні взаємозв'язки, регуляція та пристосування до навколишнього середовища, а також їхнє становлення в процесі еволюції й індивідуального розвитку.

Одним із проявів цілісності є те, що, незважаючи на велике значення кожної окремої функції, життєдіяльність організму в цілому залежить від того, яким чином конкретна функція пов'язана з іншими, і як ці співвідношення змінюються залежно від умов довкілля.

Завдання фізіології рослин – це пізнання закономірностей життєвих функцій, розкриття їхніх механізмів, формування уявлення про структурно-функціональну організацію рослинних систем різних рівнів; одержання й узагальнення нових знань про фізіологічні функції рослинного організму, та можливості керування продукційним процесом фітоценозів, задля створення теоретичної бази раціонального використання й захисту рослинного світу.

Рослинному організмові притаманні функції повітряного фотосинтетичного й кореневого мінерального живлення, що найтісніше поєднані між собою.

Специфічною рисою рослинного організму є його автотрофність. Основу життєдіяльності живих організмів становить постійний обмін із навколишнім середовищем речовиною та енергією. Проте, тільки зелені рослини й деякі мікроорганізми здатні використовувати неорганічні речовини як вихідний матеріал для синтезу життєво важливих органічних сполук. Саме цю їхню властивість називають автотрофністю, а самі організми – автотрофами, на відміну від гетеротрофів, які включають в обмін речовин органічні сполуки, синтезовані автотрофами. Причому рослини автотрофні не лише по відношенню до вуглецю, який вони поглинають у вигляді С02 і в процесі фотосинтезу перетворюють на органічну речовину, а й по відношенню до інших мінеральних елементів, таких як азот, фосфор, сірка. В результаті складної послідовності біохімічних реакцій та молекулярно-біологічних змін, поєднання продуктів фотосинтезу із продуктами метаболічних перетворень у корені, стеблі, пагонах, світлова енергія витрачається на потреби всієї рослини, на нормальний розвиток її органів і одержання з ґрунту елементів, необхідних для функціонування цілісного організму.

Іншою, не менш важливою ознакою рослин є те, що вони відносно нерухомі, тому цілеспрямовано реагують під час росту на зміну умов довкілля. Рослини формують значну листкову поверхню для більш ефективного поглинання СО2 і сонячних променів, та розгалужену кореневу систему для поглинання води й мінеральних солей. Звідси ріст і новоутворення структур часто є основою їхнього функціонування. В зв'язку з цим великого значення набуває транспортування води й речовин по рослині – міжклітинне (безперервність мембран і плазмодесми), та за участю провідних судин між певними органами. Транспортні системи об'єднують органи й тканини в єдиний організм. Вони мають важливе значення для регуляції функції росту й розвитку рослин. Специфіка метаболізму в окремих органах, і обмін речовин створюють основу взаємодії органів, обумовлюють цілісність рослинного організму. Ріст є основою формування всіх функцій, і кожна функція, у свою чергу, зазнає певних змін в онтогенезі рослин.

Однією з важливих функціональних властивостей рослин є здатність адаптуватися до зміни умов навколишнього середовища, що забезпечує стійкість рослин до абіотичних і біотичних стресів.

Методологія фізіології рослин заснована на уявленнях про рослинний організм як складну саморегулюючу систему, з ієрархією різних структурних рівнів – від субклітинних (макромолекул) до цілісної рослини.

 

 

Всю історію досліджень водообміну, яка бере свій початок від джерел фітофізіології як науки, білоруський фізіолог Л. Г. Ємельянов поділяє на п'ять етапів: осмотичний, колоїдно-хімічний, термо біохімічний, біофізичний, кожен зі своїми уявленнями та методами дослідження. Увага дослідників до вивчення водообміну зумовлена важливістю та багатогранністю функцій, які він виконує, адже водообмін – найважливіший регулятор водного статусу клітин, і невід'ємна частина їхнього метаболізму, це основа взаємозв'язку рослин із водною фазою ґрунту й атмосферою, один із головних керованих факторів продуктивності, прямий індикатор життєдіяльності рослинного організму.

Серед хімічних сполук живих організмів вода в кількісному відношенні займає домінуюче положення. В листках мезофітів її майже до 85%, а в корені – до 99% сирої маси. Щодо стану сухого насіння та спор, де вміст води становить 3... 15%, то вони перебувають у стані анабіозу, коли інтенсивність метаболізму в них зведена до мінімуму.

Висока обводненість характерна не лише рослинам, а й всім живим організмам, причому не лише наземним, а і водним. Встановлено порогове (тобто мінімальне) значення вмісту води в клітинах, нижче якого рослинний організм гине. Така вода дістала назву гомеостатичної. Для різних представників рослинного світу вміст гомеостатичної води неоднаковий, але завжди досить значний. Так, для рослин гігрофітів він становить 65... 70 %, мезофітів – 45... 60,