Prosím, vypněte mobilní telefony

Fyziologie rostlin

Ing. Zuzana Balounová, PhD.(baloun@zf.jcu.cz)

Základní kurs 6

Fotosyntéza, respirace

Intenzita fotosyntézy

• Stanovuje se na základě přírůstku sušiny (nebo úbytku CO2 v prostředí) na jednotku listové plochy za jednotku času

• u vodních rostlin jako množství fotosyntézou uvolněného O2.

Faktory ovlivňující rychlost fotosyntézy

Vnitřní: 1. hormony 2. stav rostliny 3. množství chloroplastů (chlorofylu

4. stáříVnější: 1. teplota 2. světlo 3. minerální látky 4. voda 5. oxid uhličitý

Faktory ovlivňující rychlost fotosyntézy

Vnitřní: 1. hormony 2. stav rostliny: stres - fotosyntetizuje pomaleji 3. množství chloroplastů (chlorofylu):

asimilační číslo (CO2 redukované/na jednotku hmotnosti chlorofylu) chlorofylový kompenzační bod - rovnováha mezi fotosyntézou a

respirací (při snížení obsahu chlorofylu 4. stáří: fotosyntetická dospělost - v době, kdy plocha listu zaujímá 50-80 % konečné plochy (rychlost fotosyntézy

největší, přítomno nejvíce hormonů pro růst)

Největší rychlost fotosyntézy je v listech ve střední části lodyhy.

Vnější: 1. teplota - hlavně sekundární fázi (denaturace enzymů a zpomalení fotosyntézy

minimum:u většiny rostlin u nás se fotosyntéza zastavuje při -1°C (resp -3°C), jehličnany -6°C u tropických rostlin při 4 až 8°C

u nás: rostliny nerostou při teplotě nižší než 5 °C (-3-5 °C: fotosyntéza- ale jen ukládání živin), optimum: max. rychlost: C3 při 25 (30) °C C4 při 30-35 (40) °C

Teplotní optimum je závislé na obsahu CO2 ve vzduchu.

maximum: kolem 40°C nastává většinou nápadný pokles fotosyntézy (ale

dýchání ještě pokračuje) sinice až 70°C

Faktory ovlivňující rychlost fotosyntézy

• Spektrální složení a intenzita světla• - ovlivňuje fotosyntézu v souvislosti s absorpcí různých vlnových

délek světla chlorofylem. Fotosynteticky zvlášť účinné je proto světlo červené a modrofialové.

• Na kvantitu světla jsou velmi náročné rostliny světlomilné –• při snížené intenzitě světla záhy dostavuje tzv. světelný

kompenzační bod (nedochází k přírůstkům ani úbytkům sušiny)

• Ve sklenících rychlenou zeleninu přisvětlujeme (okurky, rajčata)

2. světlo: ovlivňuje primární fázi, při zvyšující se intenzitě světla se zvyšuje rychlost do určité hranice (omezené množstvím chloroplastů, tato hranice je daná pro každý druh) při snížené intenzitě světla může nastat tzv. světelný kompenzační bod, tj. rovnost fotosyntézy a respirace

• 3. minerální látky: Fe, Mg, Cu, Mn (přenašeče e- v enzymech), P (ATP)

• 4. voda: při nedostatku jsou průduchy zavřené - nemohou se vyměňovat plyny

• Během dne se proto objeví většinou pokles rychlosti fotosyntézy mezi 11.a 13. hodinou.

5. oxid uhličitý: fotosyntéza začíná při obsahu 0,01 % CO2, obsah 0,03 % není maximum, které rostliny mohou využívat - kdysi bylo CO2 v atmosféře více

ve sklenících lze zvýšením koncentrace CO2 na 0,1 % až zdvojnásobit růst okurek, rajčat a listové zeleniny

• Z jednoho gramu CO2 se vytvoří kolem 0,5g sušiny;• tento tzv. koeficient efektivnosti fotosyntézy je u různých druhů

(popř.kultivarů) různý• kolísá i podle výkonnosti kultivace, stupně závlahy, hnojení, kypření

půdy atd.

Obohacovat vzduch o CO2 lze jen v uzavřených prostorách, ale rostliny přijímají i ionty kořeny, takže je užitečné obohacovat i vzduch půdní o CO2 prostřednictvím mikrobů (vydechujících CO2)

(význam hnojení organickými hnojivy bohatými na mikroorganismy, zvláště chlévským hnojem)

Faktory ovlivňující fotosyntézu

6. Sluneční záření

Heliofyty vs. sciofyty

Sluneční záření

7. Teplota

Fotosyntéza a zajištění výnosu:

• Listová pokryvnost - listová plocha nad 1m2 půdy

(nejčastěji 1-5m2/m2)• Přesáhne-li tato hodnota 4-6 m2, dochází v porostu

rostlin k poklesu rychlosti fotosyntézy, neboť se zhoršuje světelný režim rostlin, a spodní listy počnou žloutnout

• mimoto se v nadměrné listové ploše zvyšuje obsah tzv. inhibičních (růst brzdících) látek a

• roste i intenzita výdeje vodních par (transpirace).

Světlo v porostu rostlin

• reflexe (odraz) na listech. 10-20% kolmo dopadajících paprsků. Hladké lesklé listy odrážení nejvíc (tvrdolistý biom)

• absorpce. Různá dle množství a druhu pigmentů v listech. Pro fotosyntézu se využije asi 1% viditelného záření. ÚV záření absorbováno v epidermálních buňkách (ochranný filtr).

• transmise. Množství záření které prošlo listem (0-40% dle tloušťky listu). Prošlé záření je ze zelené a zčásti z červené části spektra („červenozelený stín“ v lese).

• Světlo v koruně stromů je postupně pohlcováno, takže ze 100% ozáření koruny se do jejích vnitřních částí dostane jen část světla (u borovice 10%, u hustě olistěného buku až 1,2%).

• Periferní listy jsou slunného typu (menší plocha, větší tloušťka, tlustší pokožka, více sklerenchymu, více chloroplastů a průduchů, méně chlorofylu), uvnitř koruny jsou listy stinného typu.

• Relativní ozářenost (relativní světelný požitek) je procento prošlého světla, které se dostane k příslušnému patru ze záření na volné ploše (100%). V mladých smrkových monokulturách nebo v tropických lesích je relativní ozářenost bylinného patra někdy až 0%.

• Ozářenost povrchu půdy souvisí s indexem listové plochy (LAI)

• Nepravidelný průnik slunečního záření vegetací je významným ekologickým faktorem – sluneční skvrny v lese.

• Sezónní změny v průniku záření ovlivňují fenologii („fázovitost“) podrostu v lese. V opadavém lese se vytváří jarní aspekt světlomilných bylin („časová nika“) a letní aspekt druhů tolerujících nebo vyžadujících stín.

Heterotrofní způsob výživy:

heterotrofní organismy nepřijímají uhlík z CO2, ale z organických látek.

Rostliny – nezelené zelené - po vyklíčení ze zásob semen - kořeny a květy dospělých zelených rostlin

Podle toho, odkud čerpají heterotrofní rostliny organické látky:

Saprofyty z odumřelých těl rostlin a živočichů. Ze semenných rostlin: hnilák smrkový a hlístník hnízdák (ve stinných lesích).Paraziti z organismů živých endoparaziti žijí v těle hostitelské rostliny buď uvnitř jejích buněk nebo v mezibuněčných prostorách. ektoparaziti (kokotice, záraza) žijí na povrchu těla hostitele a z buněk svazků cévních vysávají živiny haustorii (živiny minerální i organické). poloparaziti odčerpávají živiny jen ze dřevní části hostitele (vodu a minerální látky) (jmelí bílé, kokrhel, všivec)

hnilák smrkový Neottia nidus avis (hlístník hnízdák)

Cuscuta europaea Orobanche sp.

Viscum album

Rhinanthus serotinus

Melampyrum pratense

Mixotrofie:na rozhraní mezi autotrofií a heterotrofií. masožravé rostliny (zelené - autotrofní, vegetativní orgány přizpůsobeny k

lapání hmyzu Drosera sp. žláznaté trichomy (lepkavý sekret s proteolytickými enzymy)

Symbióza Hlízkové bakterie (Rhizobium leguminosarum) x Viciaceae „zelené

hnojení“

Lišejníky - zelené řasy s houbami