Предмет, задачи и методы физиологии растений, ее место в системе наук. Теоретическое и прикладное значение физиологии растений
Космическая роль зеленого растения. Глобальная роль фотосинтеза. Уровни организации фотосинтетического аппарата. Лист как специализированный орган фотосинтеза
жүктеу/скачать 3,98 Mb.
|
| Космическая роль зеленого растения. Глобальная роль фотосинтеза. Уровни организации фотосинтетического аппарата. Лист как специализированный орган фотосинтеза.
«Все органические вещества, как бы они ни были разнообразны, где бы они ни встречались, в растении ли, в животном или человеке, прошли через лист, произошли от веществ, выработанных листом. Вне листа или, вернее, вне хлорофиллового зерна в природе не существует лаборатории, где бы выделялось органическое вещество. Во всех других органах и организмах оно превращается, преобразуется, только здесь оно образуется вновь из вещества неорганического.» Благодаря растениям в атмосфере обеспечивается постоянство содержания углекислого газа (0,03% от объема воздуха). Все живые организмы постоянно дышат, и если бы растения не поглощали углекислый газ, то его количество в воздухе увеличивалось, что могло бы привести к плачевным последствиям. Растения используют углекислый газ как один из компонентов при образовании органических веществ. Поэтому важно охранять растительный покров Земли. Углекислый газ выделяется не только при дыхании, его очень много выделяется при горении топлива, гниении органики. Растения выделяют в атмосферу кислород. Его используют для дыхания подавляющее большинство живых организмов на Земле. Если количество растений уменьшится, то уменьшится и доля кислорода в воздухе. В воздухе кислорода 21%. В процессе дыхания органические вещества окисляются, и вырабатывается энергия необходимая живым организмам для их жизнедеятельности. Еще одно значение растений — это участие в образовании почвы. Остатки живых организмов, в том числе и растений, образуют перегной. Перемешиваясь с разрушенными горными породами, создается особый плодородный слой — почва. Не маленькую роль в образовании почвы играют корни растений. В процессе эволюции у растений сформировались специфические структуры, которые обеспечивают процесс фотосинтеза. Основным органом фотосинтеза у высших растений является лист. Особенности строения этого органа позволяют осуществлять процесс поглощения солнечной энергии, преобразовывать ее в энергию органических соединений и обеспечивать автотрофный тип питания, который характерен для растительного организма. В зависимости от способа фиксации углекислого газа существуют определенные различия в структурной организации листовой пластинки. Большинство культурных растений средних широт имеют анатомическое строение, позволяющее осуществлять фиксацию углекислого газа за счет химических реакций цикла Кальвина (С3-путь). Функции тканей листа в процессе фотосинтеза Эпидермис Эпидермис состоит из живых клеток различной формы, не способных к ассимиляции углекислого газа (кроме клеток устьиц), имеет особенности в строении клеточных стенок (наличие кутикулы, состоящей главным образом из кутина, часто кутиновый слой покрыт сверху сложной смесью восков, волосками). Защищает лист от неблагоприятных факторов внешней среды, регулирует поток квантов света (способствуют различные структурные компоненты эпидермиса - восковой налет, волоски, выросты), за счет расположенных в эпидермисе Устьице устьиц обеспечивается поглощение СО2 и выделение О2 . Мезофилл листа состоит из клеток двух типов, которые образуют столбчатую (полисадную) и губчатую паренхиму. Столбчатая паренхима Столбчатая паренхима находится под эпидермисом, обращена к свету, содержит большую часть хлоропластов листа, выполняет основную работу в процессе поглощения квантов света и ассимиляции СО2. Губчатая паренхима Губчатая паренхима обладает обширной системой межклетников и большой поверхностью влажных клеточных стенок, способствует накоплению СО2 в мезофилле листа за счет химических реакций, которые идут в межклеточном пространстве: Н2О + СО2 --> Н2СО3 Н2СО3 --> Н+ + НСО3- ; ион НСО3- является резервом углекислого газа и обеспечивает его приток в клетки мезофилла листа. Проводящие пучки состоят из ксилемы, флоэмы и механической ткани (склеренхима, колленхима), образуют сложную разветвленную систему в мезофилле листа. Ксилема состоит из мертвых вытянутых клеток с утолщенными клеточными стенками. Главными клетками являются элементы сосудов. Зрелые элементы имеют сильно лигнифицированные боковые стенки, на их внутренней стороне имеются вторичные утолщения. Лигнин образует обширную плотную трехмерную сетку. Торцевые участки стенок почти полностью исчезают, что приводит к объединению элементов, расположенных последовательно, в длинные трубки-сосуды Ксилема обеспечивает приток воды и минеральных солей, необходимых для метаболических процессов тканей листа, за счет боковых стенок она выполняет также опорную и механическую функции. Флоэма состоит из ситовидных трубок и паренхимных клеток Зрелые структурные элементы ситовидных трубок являются живыми клетками, которые сообщаются между собой через отверстия в торцевых участках их стенок (через ситовидные пластинки) В процессе образования ситовидные трубки утрачивают ядро и большую часть цитоплазмы, функцию их жизнеобеспечения берут на себя клетки-спутники, которые прилегают к ситовидным трубкам и сообщаются с ними через поры ситовидных полей – перфорированные участки на боковой поверхности клеточной стенки. Флоэма обеспечивает отток ассимилянтов (продуктов фотосинтеза) из листа в другие органы растений. Механическая ткань (представлена в виде склеренхимы и колленхимы - главным образом в больших жилках ) Колленхима образована живыми клетками, которые имеют вытянутую форму и неравномерно утолщенную клеточную стенку Склеренхима состоит из мертвых клеток с лигнифицированной толстой вторичной клеточной стенкой. В листьях клетки склеренхимы имеют вытянутую форму в виде волокон и образуют пучки Колленхима и склеренхима придают листьям прочность и выполняют опорную функцию. Строения листа у растений, имеющих С4-путь фиксации углекислого газа Для ряда растений, осуществляющих процесс фиксации углекислого газа путем Хэтча-Слэка (С4-путь), характерно особое анатомическое строение листа. У С4-растений проводящие пучки окружены двойным слоем клеток – ײкранц-анатомияײ (от немецкого - корона, венец). Строения листа у растений, имеющих С4-путь фиксации углекислого газа Первый слой - клетки обкладки клетки обкладки сосудистого пучка содержат крупные (часто без гран) хлоропласты крупные без гран хлоропласты. В хлоропластах функционируют ферменты цикла Кальвина-Бенсона, этот слой обеспечивает накопление крахмала. Второй слой - клетки мезофилла листа клетки мезофилла листа, содержат хлоропласты обычного вид хлоропласты обычного вид. Этот вид хлоропластов активно осуществляет процесс световой фазы фотосинтеза и фиксацию углекислого газа с помощью ФЕП-карбоксилазы, создает высокое соотношение СО2/О2. Фотосинтетический аппарат – материальная основа фотосинтеза, совокупность структур, обеспечивающих фотосинтез. Как все биологические системы он представлен структурами разного иерархического уровня: • Растительность Земного шара • Растительность биомов • Фитоценоз • Растение • Лист • Фототрофные ткани • Клетка мезофилла • хлоропласт жүктеу/скачать 3,98 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|