VODNÍ REŽIM ROSTLIN, OSMOTICKÉ JEVY
VODNÍ REŽIM:
Voda je pro život rostliny nepostradatelná. Je nejrozšířenější sloučeninou těla, průměrně 60 – 80 %, některé řasy až 98 %, suchá semena 5 – 14 %. Voda má schopnost akumulace tepla, pomáhá udržet stabilní teplotu, je potřeba jako reakční činidlo při fotosyntéze, má význam při pohybech rostlin. Voda poskytuje dva biogenní prvky, je rozpouštědlem různých látek, a tedy prostředím, ve kterém probíhají chemické reakce. Slouží také k transportu látek v těle rostliny. Funkce vody v buňkách nezávisí na jejím množství, ale na jejím stavu. Ten charakterizuje chemický potenciál vody – udává o kolik je aktivita vody v buňce menší, než aktivita čisté vody (0 Pa). Obecně je tato hodnota menší, a proto má zápornou hodnotu. Voda se v systému půda – kořen – stonek – listy – atmosféra pohybuje na základě spádu chemického potenciálu tj. snahy o vyrovnání rozdílných hodnot koncentrací roztoků: z míst vyššího potenciálu (menší c) do míst s nižší hodnotou chem. pot. (vetší c).
Vodní režim zahrnuje příjem vody, vedení vody a výdej vody.
Příjem: Vodní a nižší rostliny přijímají vodu celým povrchem těla na základě difuze a osmozy.
Vyšší suchozemské rostliny přijímají vodu kořenovým systémem, hlavně kořenovými vlásky (mnohonásobně zvyšují sorpční plochu) nebo mimokořenově – ve formě rosy, deště, vzdušné vlhosti nadzemními orgány – listy. Při kořenovém příjmu musí být vodní potenciál kořenů nižší než vodní potenciál půdy. Kořeny přijímají vodu jednak aktivně jednak pasivně.
Pasivní příjem je možný jen tehdy, má-li rostlina listy. Při tomto přijmu molekuly vody difundují mezibuněčnými prostory a submikroskopckými prostory přímo v buněčných stěnách – appoplastická cesta. Difuzi umožňuje koncentrační spád způsobený vypařováním vody z těla – transpirací. (Voda uniká ven a unikající molekuly táhnou molekuly v cévách. Tím vzniká traspirační proud – sání, které je zabezpečováno kohezí – soudžností molekul vody.) V rostlině tak nastává podtlak a tím se voda pasivně nasává. Tento příjem je rychlejší než příjem aktivní a nespotřebovává se při něm energie.
Aktivní příjem je jediným zrojem vody pro rostliny bez listů a u olistěných rostlin probíhá v menší míře. Buněčné stěny kořenových vlásků osmoticky nasávají vodu z půdy a bobtnají. Voda jde do základní cytoplazmy a z ní do buněčné šťávy vakuol. Odtud ji přebírá další buňka – symplastická cesta.Tím se obnoví nasávací schopnost buněčné stěny kořenových vlásků a příjem vody pokračuje. Postup přijaté vody do nitra kořene závisí na hodnotách vodního potenciálu buněk. Tento zbůsob příjmu je pomalý a spotřebovává energii.
Příjem vody ovlivňuje mnoho faktorů: Teplota půdy – optimální teplota je 20 – 30°C. Při snižování nebo zvyšování teploty se příjem zpomaluje a při určité teplotě se zastaví úplně. Půdní vlhkost – optimum je 60 – 70 % půdních pórů vyplněných vodou, zbytek vzduchem. Velikost půdních částic – čím jsou menší, tím silněji poutají vodu (pomocí adheze – přilnavosti) a tím znesnadňují příjem (jílovité půdy). Obsah kyslíku v půdě – dýchání kořenového systému –> uvolnění energie pro přijem vody. Koncentrace živin v půdě. Vysoký osmotický potenciál půdního roztoku (zasolené půdy) znemožňuje příjem vody. Rostliny se tomuto jevu mohou přizpůsobit. Vlhkost vzduchu – ovlivňuje transpiraci a tím příjem vody.
Vedení: Voda je v buňce vedena dvěma způsoby: Difuzí a osmózou – z buňky do buňky, vedení je pomalé. Uplatňuje se hlavně u rostlin s jednoduchou stavbou těla a u rostlin nepatrných rozměrů (mechy, lišejníky). Cévními svazky (cévy nebo cévice). Tento způsob uplatňují rostliny větších rozměrů, je to rychlý a vydatný přísun vody a živin. Souvislý transpirační proud – xylém – umožňují koheze vody (soudržnost molekul), adheze (přilnavost vody na stěny cév), kapilární elevace (vzlínavost po stěnách cév), kořenový vztlak (tlak, který vytlačuje vodu do výše položených pletiv) a transpirace.
Výdej: Asi 1 % vody rostlina využije ve svém metabolismu, zbytek vydává do prostředí v plynném nebo kapalném skupenství svými nadzemními orgány. Gutace – výdej kapalné vody hydatodami. Je projevem kořenového vztlaku. Uskutečňuje se při nízké teplotě a velké vzdušné vlhkosti, když se zastavuje transpirace. Gutační voda obsahuje minerální látky. Transpirace – vypařování – výdej vodní páry především listy. Páru může vydávat buď celým povrchem listu – kutikulární transpirace (méně než 10 % celkové transpirace) nebo štěrbinami průduchů – stomatární transpirace (hlavní podíl celkové transpirace). Tento výdej je ovlivněn – regulován otevíráním a zavíráním průduchů. Transpirační koeficient: udává, kolik gramů vody rostlina spotřebuje na vytvoření 1 g sušiny.
Intenzita transpirace – rychlost odpařování vody. Množství vydané vody jednotkou listové plochy za jednotku času. Mění se během dne a během vegetačního období. V noci převládá převládá příjem vody, ve dne transpirace.
Transpirace je taktéž ovlivňována několika faktory:
Vnitřní – Stavba, tloušťka i chemické složení kutikuly, velikost, počet a postavení průduchů, velikost průduchové štěrbiny, stáří a počet listů, stáří celé rostliny.
Vnější – Teplota vzduchu – čím vyšší, tím intenzivnější transpirace. Vlhkost vzduchu – s rostoucí vlhkostí transpirace klesá. Pohyb vzduchu – vítr odstraňuje vzduch s vodními parami z okolí listů – zvýšení výparu. Světlo – zvyšuje transpiraci. Množství dostupné vody v půdě. Množství popílku a kouřových plynů – škodí.
Význam transpirace: zásobování všech částí rostliny živinami, termoregulace, souvislé rostlinné porosty transpirací vyrovnávají teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.
Vodní bilance – poměr mezi příjmem a výdejem vody. Optimální bilance – výdej a příjem v rovnováze. Vodní deficit – větší ztráty než příjem, tugor klesá, rostlina vadne.
Podle příjmu vody se rozlišují:
hadatofyla – vodní rostliny
aerofyla – suchozemské rostliny
hygrofyta – vlhká, silně zamokřená stanoviště, bahenní – helofyta
mezofyta – středně vlhká stanoviště
xerafyta – suchá,velmi suchá
– halofyta – slanobytné
– sukulenty – extrémě suché prostředí
OSMÓTICKÉ JEVY:
Velkou roli zde hraje osmotický tlak – (tlak, který vznikne nárazy rozpuštěných molekul na stěny), který musí být v obou prostředích stejný – vyrovnaný = izotonické prostředí. Toto prostředí je nutné pro přežití buňky, která musí udržovat stálost vnitřního prostředí – homeostáza. Není-li osm. tlak vyrovnaný, musí ho buňka vyrovnat. Jelikož ale částečky rozpuštěných látek nemohou membránou projít, vyrovnává se tak, že se jedno, nebo druhé protředí ředí vodou – voda proniká do buňky nebo z buňky. Rychlost průchodu vody přes membránu (semipermeabilní – polopropustná) je závislá na velikosti rozdílu koncentrací prostředí. V případě nevyrovnanosti osmotického tlaku dochází ke dvoum osmotickýpm jevům
– hypotonické prostředí – p b – voda jde z buňky, dochází k plasmolýze (buňka je postupně odvodňována až vyschne a úplně se scvrkne).