fizjo-calosc.doc

DLACZEGO ROŚLNIY SĄ CHŁODNE?

Roś tracą duże ilości ciepła. Jeśli temp liścia jest wyższa od temp otoczenia, to ruchy powietrza obniżają ją w wyniku konwekcji. Ciepłe powietrze jest rzadsze od zimnego i unosi się. Powietrze ogrzane ciepłem promieniującym z powierzchni liści szybko się przemieszcza. Wznosząc się w górę ochładza się ponownie, gęstnieje i opada.. Parowanie z liści obniża temp roś i ochładzają ją. Chłodzenie poprzez parowanie zachodzi nawet wtedy, gdy temp liści jest niższa od temp otoczenia. To czy konwekcja czy parowanie ma większe znaczenie dla roś zelży od środowiska. Jeśli wody jest pod dostatkiem, narwanie jest wspaniałym rozwiązaniem nie przynoszącym szkody roś – może ona tak oddawać duże ilości ciepła. Jeśli wody brakuje, roś potrafi magazynować nawet jej najmniejsze ilości. Parowanie z powierzchni gatunków pustynnych jest małe. Konwekcje - Główna metoda usuwania ciepła. Tkanki ros pustynnych, grube i mięsiste przeznaczone są do magazynowania i stanowią dobry przykład cyrkulacji powietrza. Gat pustynne tracą ciepło możliwie wtedy gdy ich temp przekracza temp otoczenia. Wiele roś rozwiązanie problemu utraty nadmiaru ciepła słonecznego uzależniło od zdolności wyparowania wody z powierzchni liści. Są zatem dobrze przystosowane do szybkiego pobierania wody z gleby, transportowania jej i wydajnego wyparowywania do atmosfery.

Roś potrzebują wody do utrzymania dobrej kondycji. Wykorzystują ja bezpośrednio w procesie fotosyntezy. Dzięki wodzie komórki uzyskują sztywność. Nie chodzi tylko o zachowanie sztywności roś i zapobieganie jej więdnięciu, ale o utrzymanie wydajnego funkcjonowania komórek. Ros pobierają wodę, przemieszczają ją w obrębie tkanek i wydalają na zew. Potrafią także ja zatrzymywać, pewną ilość mogą magazynować.

Roś z kilm. umiar. traci równoważnik 100masy swego ciała, wyparowując wodę. W rejonach tropikalnych na gorących pustyniach roś gromadzą wodę i tracą jej mniej.

Dysponują wydajnymi metodami pobierania wody z otoczenia, z gleby za pomocą korzeni, pewne gat korzystają bezpośrednio z wody zawartej w powietrzu Np. w lasach trop jest wilgotno i korzenie powietrzne wyrastające z liści służą do pobierania wody z atmosf.

Korzenie znajdują się głównie pod ziemią i trudno je obserwować. Tempo wzrostu sys korzeniowego jest ogromne w porównaniu ze wzrostem części nadziemnej co jest powodem słabego wzrostu świeżo posadzonej roś. Zaczyna ona rosnąć dopiero dobrze wtedy gdy umocni się w nowym miejscu. Podczas przesadzania wiele włośników zostaje oberwanych, a przez nie wnika aż 2/3 ilości wody pobieranej przez korzenie. Po przesadzeniu muszą wyrosnąć nowe by korzenie mogły znowu dobrze pełnić swą funkcje.

W czasie sezonu wegetacyjnego korzenie stale się wydłużają w poszukiwaniu wody. Po wniknięciu do korzeni woda dociera do wszystkich części rośliny, zwłaszcza do liści z których wydostaje się do atmosfery.

Jak drzewo przenosi wodę na tak wielkie wysokości wbrew sile ciężkości?

HALES Stephen uważany za ojca fizjologii roś badał podnoszenie się wody w roś, ważąc roś przed, w trakcie i po różnych zabiegach. Roś przenoszą wodę na dwa różne sposoby. By tak się stało jest potrzebna jakaś siła do przeniesienia wody, trzeba też uwzględnić prędkość przepływu i objętość przenoszonej wody. Przepływ wody odbywa się w zdrewniałych tk. Martwe kom drewna działają jak drobniutkie rurki przez, które woda jest rozprowadzana z korzeni do najdalszych gałęzi i liści. Te rurki tworzą sys b wąskich, ale otwartych kanałów biegnących wzdłuż całej roś przez wszystkie tk. W korzeniach roś działa pompa wytwarzająca ciś wypychające sok w górę łodygi jest to parcie korzeniowe.

HALES badał szczegółowo zjawisko parcia korzeniowego. Czasami w korzeniach roś wzrasta ciś spowodowane ich zdolnością do szybkiego pobierani wody z gl i sugerował że powoduje ono unoszenie się soku w łodydze. Zdolność roś opiera się na osmozie.

Osmoza - Zachodzi dzięki temu że każda żywą kom otacza delikatna bł kom. Po mimo swej delikatności ma ogromne znaczenie.

-Oddziela zawartość każdej żywej kom od jej otoczenia,

-reguluje nieprzerwaną wymioana sub między kom a jej środ.

Tylko woda może przekraczać swobodnie ta barierę w obu kierunkach. Bł kom utrzymuje wew. żywej kom stężony roztwór soli min i innych rozpuszczalnych zw i pozwala jedynie na jej bardzo powolne przemieszczanie się na zew. Roztwór ten przyciąga wodę z otoczenia.

Osmoza to przemieszczanie się wody przez selektywną przeszkodę w kierunku mocnego roztworu soli i innych sub. W wyniku gromadzenia się wody w żywej kom powstaje ciś. Rosnące ciś spowodowane pobieraniem wody z gl wykorzystywane jest do tłoczenia wody w gore łodygi i do liści np. agawa amerykańska –wódka pulque, syrop klonowy. U wielu gat pompa korzeniowa jest b słaba u innych działa okresowo w ciągu roku.

HALES podejrzewał że samo parcie korzeniowe nie wyjaśnia całkowicie przemieszczania się wody.

STRASBURGER Edward ściął tuz przy ziemi 20metrowy dąb, a koniec pnia zanurzył w wannie z kw. pikrynowym. Po kilku dniach kwas zastąpił wodą z dodatkiem czerwonej farby. Liście zabarwiły się na czerwono. W ten sposób STRASBURGER zdobył niezbity dowód że przemieszczanie się wody do liści, nawet najwyższych roś odbywa się bez udział mechanizmu żywej pompy, udowodnił że nawet martwa tk może pełnić rolę kanału.

Wyjaśnienie istoty szybkiego przewodzenia wody na znaczne odległości daje transpiracja wody z liści. Zjawisko to zależy od właściwości kohezyjnych wody.

Kohezja jest miara siły wiązań  chemicznych utrzymujących razem atomy lub cząsteczki. Kohezja nawet w cienkim słupie roślinnego soku pozwala mu zachować ciągłość, mimo działania sił zasysających płyn. Siła kohezji jest więc wystarczająca do podniesienia soku do najdalszych pędów najwyższych drzew.

Siłę ssącą tworzy powstające w górnej części roś, ciśnienie ujemne, a nie dodatnie ciśnienie w korzeniach. Podczas transpiracji ubytek wody powoduje niskie ciśnienie wody w liściu. Uzupełnienie go przez proste zassanie wody z łodygi i korzeni, wzdłuż kanalików w ksylemie łączących liście z korzeniami i za ich pośrednictwem z wodą w glebie. Powstaje duże ciś. Wysokie podciśnienie w kanalikach ksylemu stwarza problemy. Głównie to woda znajdująca się w stanie naprężenia jest niestabilna. W ciągu dnia tempo przepływu wody zwiększa się w odpowiedzi na zapotrzebowanie roś, wzrasta także naprężenie słupów wody. Ten wzrost powoduje tworzenie się pęcherzyków powietrza w rurkach przewodzących płyn do liści. Przerywają one ciągłość słupa wody i wstrzymują jej transport. W nocy gdy transpiracja jest słabsza, naprężenie w naczyniach zmniejsza się na tyle, że pęcherzyki gazu rozpuszczają się i ciągłość słupów wody zostaje przywrócona.

Parowanie wody z powierzchni liści powoduje zassanie jej z gleby przez korzenie.

Rośliny muszą pobierać z powietrza gazy potrzebne im do oddychania (tlen) i do fotosyntezy (CO2). Podczas wnikania ich do liścia uchodzi para wodna.

Co się dziej gdy roś brakuje wody? Jak spowalnia ten proces, jak ogranicza?

Roś osiągają kompromis, równoważąc te potrzeby. Po pierwsze nadziemna część roś pokrywa cieńką warstwą wosku, nieprzepuszczalnego dla gazów i wody - kutykula, która skutecznie ogranicza ubytki wody, chroniąc ją przed odwodnieniem, a także przed atakiem owadów i innych wrogów. Szczelna osłona chroniąca przed utrata wody hamowałaby także pobór tleu i CO2.

SZPARKI. Dlatego na dolnej stronie liści znajdują się szparki składające się z dwóch komórek szparkowych. Dzięki specjalnej budowie komórki przyszparkowe odsuwają się od siebie kiedy wypełnione są do granic swych możliwości. Przez powstającą między nimi luką wymieniane są gazy i para wodna między wnętrzem liścia i otoczeniem. Kiedy komórki szparkowe tracą wodę zbliżają się do siebie i szparka się zamyka. Wymiana gazowa z atmosferą zostaje przerwana. Zdolność zamykania i otwierania szparek pozwala kontrolować ubytki wody. W nocy gdy ustaje fotosynteza i zapotrzebowanie na CO2 w liściu, szparki pozostają niemal całkowicie zamknięte. Zapobiega to niepotrzebnym stratom wody i parowanie nie jest potrzebne do chłodzenia. We wczesnych godz słonecznego dnia zapotrzebowanie na CO2 do fotosyn wew liścia jest duże i szeroko otwarte szparki pozwalają na swobodną wymianę gazów. Straty pary wodnej są wtedy bardzo duże, ale jeśli wady nie brakuje, wymiana jej na pokarm jest dla roś korzystna.

FOTOSYNTEZA

Roś z wydatną pomocą en słonecznej powstają z CO2 wody i skł min. Dzięki fotosyn roś są niewyczerpanym źródłem cukrów, skrobi i celulozy. Wszystkie żywe org korzystają z zew źródła en lub paliwa. Produktem ubocznym spalania paliwa jest zawsze ciepło. 90% en zmienia się na ciepło.

LAVOISIER Antonie jest autorem wyjaśnień procesu wykorzystania paliwa jako źródła en. Uważał że zwierzęta zawierają paliwo, które spalane podczas oddychania uwalnia energie. Pokarmy zawierające sacharozę lub skrobię to często wykorzystywane paliwa. Celuloza jest najmniej powszechnie wykorzystywanym paliwem, bo nie podlega trawieniu w przewodzie pokarmowym człowieka i większości zwierząt. Sacharoza, skrobia, celuloza - powstają w czasie fotosy. W organizmach wykorzystujących je jako paliwo początkowo rozkładane są do glukozy. Skrobia i celuloza zbudowane są z wielu cząsteczek glukozy. Gdy ich długie łańcuchy pękają uwalniają się gotowe cząsteczki glukozy. Niezależnie od tego, czy paliwem jest sacharoza, skrobia czy celuloza wspólnym mianownikiem jest glukoza. Skrobia podstawowe paliwo - pszenicy, ryżu, kuk. W postaci skrobi zapasy paliwa magazynowane są w bulwach, cebulach, kłączach, korzeniach. Celuloza natomiast występuje we wszystkich częściach roś zielonych. Węglowodany są wspaniałym paliwem, doskonałym źródłem en, a roś wytwarzają ich pod dostatkiem. Glukoza jest najpowszechniej wykorzystywanym paliwem wśród węglowodanów. To właśnie glukoza spalana w obecności atmosferycznego tlenu podczas oddychania daje CO2, wodę i wielka ilość en. Z sacharozy, skrobi i celulozy tworzy się glukoza, która następnie spalana w procesie oddychania uwalnia niezwykle dużo en. Tworzenie glukozy z CO2 i wody pochłania dokładnie tyle energii ile wydziela się podczas spalania węglow w trakcie oddychania. Produkty ubocze oddychania, CO2 i woda są bardzo stabilnymi, mało aktywnymi związkami chemicznymi.  Do powstania glukozy konieczna jest duża ilość en dzięki której CO2 i woda połączą się w cząsteczkę glukozy i uwolni się tlen Wiązania chemiczne utrzymujące atomy wodoru i tlenu są mocne i mogą zostać rozerwane tylko przez użycie dużej siły. Mimo ze roś produkują glukozę z CO2 i wody to z glukozy wytwarzają niekończące się zapasy sacharozy, skrobi, celulozy.

LAVIOSIER badał oddychanie i stwierdził ze roś potrzebują en i potrzebują i zdobywają pokarm jak zwierzęta. VAN HELMONT obserwował i mierzył wzrost wierzby. Zważył drzewo na początku i pod koniec 5letniego okresu i stwierdził że zyskało na wadze 75 kg. W tym samym okresie ziemia w pojemniku, w którym hodował wierzbę stała się lżejsza jedynie o kilka gramów. Wnioski narzuciły się takie że drzewo nie pochodziło w całości z podłoża w którym było uprawiane. HELMONT zrobił błąd myśląc że jeśli nie z gleby to pochodzi z wody którą podlewał drzewo i dzięki temu zyskała na masy. Błędnie sądził że pochodzi głównie z wody. Dziwił się że sama gleba miała tak niewielki udział w uzyskaniu masy

PRIESTLEY Joseph fascynował go fakt że spalanie w pewien sposób „uszkadza” powietrze. W naczyniu wypełnionym powietrzem zapalał świecę, płomień szybko gasł. Mysz wpuszczona następnie do tego pojemnika zdychała, bo powietrze było w nim „uszkodzone” przez palącą się świece. Odkrył ze gałązka mięty włożona do szczelnie zamkniętego naczynia z zepsutym powietrzem po pewnym czasie odświeżała. Wywynioskowł, że rośliność odtwarza powietrze oczyszczając je i w ten sposób usuwa uszkodzenie. Nie wiedział że ta odświeżająca moc mięty zależy od obecności światła. Doświadczenia przeprowadzał w szklanych naczyniach by widzieć co się dzieje w srodku.

INGENHOUSZOWI przypadło odkrycie roli światła. Udowodnił że roślinność oczyszcza powietrze tylko w słońcu i ze tylko zielone części roś posiadają tą moc naprawczą. Stwierdził  że roś przyswajają węgiel z CO2. Tu pierwsza wskazówka że świtało i CO2 łączą się w jakiś sposób prowadzący do uwolnienia tlenu, a właśnie tlen odnawia uszkodzone powietrze. Powietrze jest źródłem węgla niezbędnego w odżywianiu rośliny.

DE SAUSSURE udowodnił że na świetle roś uwalnia dokładnie tyle tlenu ile pobiera CO2. Wykazał także że przyrost masy roś jest większy nize wynikałoby to z ilości pobieranego węgla w formie CO2. Udowodnił że pozostały wkład musiał pochodzić z wody.

Van Helmont dobrze sądził że woda jest niezbędna do przyrostu suchej masy, ale by mogła być produkowana z czegoś niematerialnego jak powietrze musi być jeszcze światło.Gdy to już ustalono całą uwagę zwrócona na badania fotosyntezy.

Najważniejszym barwnikiem jest chlorofil absorbujący niebieskie i czerwone świtało. Światło nie zaabsorbowane, odbite od powierzchni liścia lub przenikające przez niego, zabarwia ten pigment na charakterystyczny dal naszych oczu zielony. Pozostałe pigmenty absorbują błękitno-fioletowe św więc widzimy je jako żółte, pomarańczowe lub czerwone.

Absorbcja światła przez barwniki powoduje wybicie elektronów z jego cząsteczki. Elektrony te tworzą w kom liścia b słaby prąd elektryczny. W ten sposób roślina wykorzystuje en pochodzącą ze światła do zasilania reakcji chem. Ostatecznym wynikiem jest rozpad cząsteczki wody na wodór i tlen, a następnie przeniesienie wodoru do cząsteczek CO2. W wyniku tych reakcji liście uwalniają do atmosfery tlen pochodzący z wody a z CO2 i wodoru powstaje glukoza.

Roś otrzymuje w ciągu dnia  dość en by wytworzyć znacznie więcej glukozy niż wynoszą ją bieżące potrzeby. Z nadwyżek glukozy powstają zapasowe węglowodany pełniące fun strukturalną. Zapotrzebowanie na pokarm, zapasy paliwa, elementy struktury pochodzą z glukozy wytwarzanej podzcas fotosyntezy.

Liście są płaskie i cieńkie dzięki czemu zyskują maksymalną powierzchnię przy minimalnej objętości – zwiększając obszar który efektownie pochłania światło i CO2 z otoczenia. Wnętrze liścia tez jest specjalnie przystosowane do przysfajania światłą. Pod górną powierzchnią liścia znajdują się ciasno ułożone komórki tworzące mięksiz palisadowy. Wąski przestrzenie miękiszu palisadowego działają niczym światłowody. Ponizej tej warstwy znajduje się miękisz gąbczasty z luźno ułożonymi kom. Taki układ zwiększa efekt odbijania i rozpraszania światłą. Światło przechodzące między komórkami miękiszu palisadowego odbija się od powierzchni gąbczastej tkanki i rozprasza we wszystkich kierunkach. Moza to zaobserwować , gdyż dolna strona liści niż górna. Kontrastujące ułożenie komórek w warstwie palisadowej i gąbczastej – pierwsza przepuszczająca część światła i druga  wychwytująca światło – pozwala liściowi zatrzymać i wykorzystać w fotosyn jak największą ilość docierającego do niego światła..

Ważne jest wychwytywanie CO2 z powietrza i prznoszenie go do miejsc gdzie odbywa się fotosyn. CO2 wnika do roś przez szparki. Następnie gaz ten dociera do komórek warstwy gąbczastej i palisadwoej liscia w których przybiega fotosyntaza. W pierwszej fazie u roś działa pompa która zwiększa wydajność zasysania atmosferycznego CO2.. Jest to pompa natury chemicznej. Sposoby na bardzo efektywne wiązanie CO2, a drugiej fazie następuje uwalnianie go wewnątrz liścia

Roś takie jak trzcina cukrowa, kukurydza pochodzą z tropikalnych obszarów trawiastych. Są to środowiska gdzie występują długie okresy gorącej, suchej pogody. Podczas przedłużającego się upału i suszy szparki są wtedy całkowicie albo częściowo zamknięte przez większość dnia by chronić wodę. Wtedy możliwość pobierania CO2 przez szparki na długo jest ograniczona. Wzrost byłby osłabiony gdyby  CO2 nie docierał do liści. Te roś wykształciły bardzo wydajny sposób zasysania CO2 mimo częściowo zamkniętych szparek, a następnie dostarcza stężonego CO2 do miejsc przbiegu fotosyn. Pozwoliło to roś rosnąć w warunkach wysokiej temp i ograniczonego dostępu wody. Korzyścią jest zmiejszenie strat wody dzięki częściowo zamkniętym szparkom.

U kaktusów gdzie brakuje wody w środowisku szparki pozostają zamknięte cały dzień. Wiele gat pustynnych redukuje straty wody otwierając szparki wyłącznie w nocy. Szparki są zamkniete w ciągu dnia, a fotosynteza może przebiegać na świetle. Dzieje się tak gdyż w nocy otwierają szparki i pobierają CO2 który magazynują. W ciągu następnego dnia przy zamkniętych szparkach powoli uwalniają gaz do miejsc w których jest potrzebny.

Węgiel i CO2 są zamkniete w dwóch najbardziej stabilnych, nieraktywnych sub– CO2 i wodzie. Pod tym względem rośliny odgrywają kluczową rolę. Sś zdolne do pochłaniania światła i zmieniania go w en chem, zużywa tę en wytwarzając weglowodany. Jednocześnie jest uwalniany tlen, składnik w końcowym spalaniu pokarmu, dzieki czemu potrzeby energetyczne wszystkich zwierząt mogą być zaspokojone.

ODDYCHANIE BEZ PŁUC

Wiemy ze en jest niezbędna przez 24 godz na dobę. Sama en świetlna nie zaspokaja nieustannego na nią zapotrzebowania. Wiedzę o oddychaniu zapoczątkował wiek XVII odkryciem że nasiona by zaczęły kiełkować należy wystawić na powietrze. W latach 70 tego wieku wiedziano że nasiona pobierają tlen i uwalniają CO2 co udowodnił Lavisier, Priestley i ch następcy. Pod koniec XVIII Ingenheusz wykazał że wszystkie zywe roś wydzielają CO2 w ciemności, a niezielone też na świetle. Wyjaśnienie tego dokonał de SAUSSURE który zapoczątkował szczegółowe badania oddychania. Udowodnił że wszystkie części roś wymieniając tlen i CO2 z otaczającym je powietrzem. Zmierzył wszystkie rożnice w pobieraniu i uwalnianiu każdego z tych gazów na świetle i ciemności.. Wiele roś nie uwalnia CO2 w ciągu dnia bo gaz wytworzonych podczas oddychania na świetle zostaje natychmiast zużyty w trakcie fotosyn. Tlen powstający w trakcie fotosyn od razu wykorzystywany jest przez oddychające liści. Wiadomo ze CO2 może pochodzić też z FOTOODYCHANIA, ale nie dostarcza en, ale powoduje ponowne uwolninie CO2 związanego w fotosny, zanim zostanie on zużyty do syntezy węglowodanów. Głównym źródłem materiału do spalania są węglowodany.

Głównym celem oddychania jest uwięzienie jak największej ilości en wydzielanej podczas spalania węglow i tłuszczów w formie przydatnej dla org. Związki o większych cząsteczkach są rozkładane do zw o mniejszych cząst, CO2 i wody. W procesie tym pewna część uwolnionej en (ok. 40%) zostaje zatrzymana w formie którą org wykorzystuje gdy tylko potrzebuje en. Największe zapotrzebowanie na en pochodzi z miejsc intensywnego wzrostu i rejonów powstawania kwiatów, owoców i nasion. Pozostała część en ok. 60% uwalniana jest do środowiska w postaci ciepła.

Główny szlak oddechowy składa się z dwóch części.

1.częściowy rozkład glukozy w trakcie m/w 9etapów. Wtedy jest uwolniona bez udziału tlenu niewielka ilość en. 2.częściowy rozkład glukozy kończący się powstaniem CO2 i wody. W tym procesie bierze udział tlen i uwalnia się wielka ilość en. Część nasion tuż po rozpoczęciu kiełkowania wew grubej twardej łupiny rośnie w warunkach organiczonej ilości tlenu do momentu, gdy młoda siewka pprzebije szczelną okrywę i zetknie się z otaczającym powietrzem. W warunkach beztlenowych rozpad glukozy przebiega tak jak pierwsza część etapu tlenowego, rozkład jest tylko częściowy. Zamiast rozpadu całkowitego na CO2 i wodę częściowo rozłożona glukoza jest zamieniana na inne produkty, zwykle etanol.

FERMENTACJA - Wytwarzanie etalonu. W trakcie tego procesu przebiegającego bez udziału tlenu powstaje CO2. Uwalniana jest pewna ilość en użytecznej. Wydziela się także ciepło. Ferm dla wielu drobnoustrojów jest ważnym systemem wytwarzania en, nie jest na tyle wydajna by zaspokoić potrzeby energetyczne roślin zielonych.

Oddychanie tlenowe szybko ustaje pod wpływem cyjanku i tlenku węgla. Na wiele roś trucizny te nie działają. Tkanki roślinne poddane np. działaniu cyjanku przez pewnie czas kontynuują oddychanie niemal bez zmian. To tzw oddychanie niewrażliwe na cyjanek. Nie giną natychmiast bo ratuje je alternatywna droga zużywania tlenu i uwalniania en. Nie prowadzi do wytworzenia dużej ilości en w formie użytecznej dla normalnych procesów życiwoych. Większość en wydzielonej podczas roślinnego oddychania w obecności cyjanku lub CO2 ma postać ciepłą. Pożyteczne to dla niektórych roś  Symplocarpus foetidus –zapylanie, parowanie sub. Dębik ośmiopłatkowy – schronienie dla komarów, krokus – śnieg rozpuszcza)

Roś nie mogą żyć samym ciepłem...po co więc alternatywna droga oddychania? Związki chem chwilowo usunięte z łańcucha oddechowego mogą później zostać do niego włączone.

Woski pokrywające liście, barwniki, hormony pochodzą właśnie z tego źródła. Tłuszcze i olejki mogą być przekształcone z powrotem w węglowodany. Droga rozpadu węglowodanów do CO2 i wody podczas oddychania nie jest całkowicie jednokierunkowym procesm. Zw chem mogą być wykorzystywane do produkcji aminokwasów - >białka, nukleotydów (DNA, RNA), hormony.

Oddychanie jest źródłem wielu jej materiałów budulcowych. Na tempo oddychania wpływa wiele czynników i zmienia się ono podobnie jak u człowieka. Oddychanie zależy od materiału który jest rozkładany na CO2 i wodę. W niedożywionych roś gdzie jest mało skrobi lub cukrów zapasowych proces ten przebiega wolniej, a tempo zaś wzrasta gdy zwiększa się zapotrzebowanie w węglowodany. Najszybciej oddychają tuż po zachodzi słońca, gdy stężenie węglow jest wysoki po dziennej fotosyntezie, najwolniejsze przed wschodem. Zmiany w tempie oddychania pojawiają się także podczas dojrzewania owoców. W młodych i szybko rosnących owocach jet b intensywny. W miarę dojrzewania tempo powoli słabnie. Często oddychanie gwałtownie się nasila kiedy owoc jest w pełni dojrzały i najbardziej aromatyczny – KLIMAKTERIUM. Oddychanie w głębi mięsistych tkanek przebiega mniej intensywnie niż bliżej powierzchni. W tk zapsowych i organach rosnących w warunkach niedoboru tlenu bardzo ważne są przestwory powietrzne. Np. trawy i turzyce mają puste łodygi i nie cierpią z powodu zalania. Nawet w takich warunkach powietrze jest dostarczane do korzeni. Roś wysoki, krzewy i drzewa są odpowiedni przystosowane do pobierania tlenu. Np. tropiklane gat tworzą namorzyny, korzenie rosnące w górę ponad wodę.

AZOT

Jest głównym skł żywych systemów, białka i kw nukleinowe go zawierają. Ilość azotu jest głównym czynnikiem ograniczającym syntezę tych sub w organizmie. Tkanki zawierają więcej białek niż kw nuk, dostępność azotu najsilniej ogranicza produkcję białek.

Dlaczego azot jest silnie ograniczający?

LAVOISIEA zainspirowała różnica między dwoma powszechnie występującymi gazami – tlenem i azotem. Azot w porównaniu z tlenem jest mało aktywny. Staje się bardziej aktywny w połączeniu z innymi pierwiastkami np. wodorem w amoniaku lub tlenem w azotynach i azotanach. Azot jest trudno dostępny dla większości org. Nawet azot dostępny pozostaje bezużyteczny dla wielu org.

Cząsteczki białek zbudowane są z małych jednostek – aminokw. Każdy typ białka składa się z20 różnych aminokw. Roś produkują wszystkie. Rośliny są źródłem cennego składnika zaspokajającego ich potrzeby. Chodzi tu głównie o azot dostarczany w postaci białek i amonokw. Dzięki fotosyn roś stanowią podstawowe źródło en.

W jaki sposób roś zdobywają azot?

Mięsożerne – zamiast zjadać sięz wierzetom same się nimi żywią.

Obieg azotu rozpoczyna się w glebie od rozkładu szczątków martwych roś i zw przez mikroorg. Procesy rozpadu uwalniają azot z białek martwych organizmów do podłoża w postaci azotanów i amoniaku. Pewna część tego N wraca bezpośrednio do roś przez ich korzenie, gdzie ponownie zmieniana jest w aminokw, a następnie w białka i inne zawierające ten pierwiastek substancje niezbędne roślinie.

Nie cały N z gleby wraca do roś. Pewna ilość zmienia się w formę gazową i uchodzi z gleby. Pewne org wynalazły sposób na pobieranie N wprost z powietrza, przerywania mocnych wiązań i przekształcania w formę użyteczną dla żywych stworzeń.

Azot obecny w rozłożonych przez mikroorg glebowe szczątkach organicznych jest mineralizowany – jest zmieniony niemal w całości w amoniak. W większości gleb amoniak nie utrzymuje się długo, co jest korzystne. W zbyt wysokich stężeniach i zbyt długo jest toksyczny. Bakterie nitryfikacyjne zamieniają amoniak w azotyny a następnie a azotany. W ten sposób zdobywają potrzebą im en. Azotany nie są toksyczne dla roś. Wadą jest ich duża rozpuszczalność w wodzie (wymywania). Azotany szybko przenoszą się w głąb gleby, poza zasięg korzeni roś. Straty azotanów uzupełnia się stosując nawozy sztuczne albo płodozmian z uprawami roś motylkowych.

Zbyt intensywne nawożenie N i P i spływają do jezior, rzek. Wysokie stężenie wywołuje szybki wzrost glonów i roś wodnych – eutrofizacja. Niszczy naturalne zbiorniki wodne i jest jednym z największych zagrożeń dla środowiska w każdym rejonie, w którym stosuje się sztuczne nawozy. N niezbędny do życia ale jego nadmiar może być b groźny. Azotany w umiarkowanych ilościach są nieszkodliwe, ale nie dla małych dzieci (trafia do wody- w przewodzie pokarmowym bakterie zmieniają azotany w azotyny trwale wiążąc hemoglobinę we krwi. Hemoglobina związana przez azotyny nie spełnia swojej fun i powstaje rodzaj anemii)

Proces mineralizacji uwalniający N do środowiska jest nieuniknionym etapem obiegu N w przyrodzie, zbyt intensywne nawożenie lub nadprodukcja N jest dużym problemem.

Niektóre bakterie glebowe zmieniają azotany w N gazowy. Np. w podłożu zalanym wodą, w którym zaczyna brakować tlenu. Bakteriom potrzebny jest tlen w azotanach a nie N tylko tlen. Wykorzystują tlen uwalniając N jako produkt uboczny do atmosfery. W ten sposób N zostaje stracony dla innych żywych org.

Użyteczna forma „wycieka” z gleby wskutek wymywania azotanów w wyniku zmiany  azotanów w N gazowy.

HABER wynalazł wydajny sposób przeprowadzenia H i N w amoniak. Synteza w wysokiej temp pod zwiększonym ciśnieniem i w obecności katalizatora.

Mineralizacja martwej materii w glebie prowadzi do powtórnego wykorzystania N w formie przyswajalnej dla ros. Roś stają się pokarmem dla zw. Wietrzenie skał uwalnia powoli pewne ilości tego pierwiastka, zanieczyszczednia powietrza, spaliny samochodowe, przemysłowe z deszczem wnoszą do gleby dodatkowe ilości N.

Alternatywne rozwiązanie – symbiotyczne wiązanie N

BOUSSINGAULT dostarczył pierwszego niepodważalnego dowodu na wiązanie N atmosf przez roś motylkowe. Odkrytł ze można uprawiać koniczynę i groch na glebie pozbawionej dostępnej formy tego pierwiastka. Roś rosły bujnie zdobywając w jakissposób wystarczające ilości N.

HELLRIEGEL i WILFARTH ogłosili odkrycie bakterii żyjących w brodawkach roś motylkowych. Uprawiali groch na wysterylizowanej glebie.

Dwa doświadczenia:

1.roś źle rosły a na ich korzeniach nie było brodawek,

2 dodali do podłoża wodny roztwór który odciekła z nie wysterylizowanej gleby na którym z powodzeniem uprawiano groch. Roś rosły dobrze i wytworzyły brodawki korzeniowe. Zbadali ze wyrosła i odkryli że obfitują one w bakterie. W sterylnej glebie nie miały brodawek i bakterii. Doszli do wnioski że te mikroorg pobierają N z powietrza i wiążą go w formę użyteczną dla grochu. Drobnoustroje zyskują ich potrzeby energrtyczne cukry wytwarzane przez fotosyntezujące ros, przy których żyją w glebie. Roś natomiast nie brakuje N.

Rhizobium nie wiążą N z powietrza, pobierają go w formie azotanów bezpośrednio z gleby.

Pierwszym produktem wiązania N jest amoniak, toksyczny dla ros. Zanim zostanie przetransportowany do innych organów zostaje w korzeniach zmieniony w amionokw i inne sub zawierające N. Azotany nie maja szkodliwego wpływu. Mogą ale nie muszą być przekształcane w amoniak i aminokwasy.

Badania dowodzą intensywnej dobowej cyrkulacji N z korzeni do lisci. Pomaga roś dostarczać N do organów w których jest najbardziej potrzebny chroniąc przed niedoborem. Ta cyrkulacja rozmieszca nowe dostawy N w postaci azotanów. N zdobyty przez roś w fazie wzrostu liści może być uruchomiony i przeniesieny z korzeni, łodygi i liści do kwiatów a następnie owoców, nasion, organów przetrwalnikowych kiedy powstaje taka potrzeba. Obumierające jesienią liście masowo pozbawiane sa N który zostaje odtransportowany i zmagazynowany w korzeniach i łodygach, by w ciągu wiosny znów można go było wykorzystać.

Związanie każdej cząsteczki N pochłania ośmiokrotnie większą ilość en niż cząsteczki CO2 podczas fotosyntezy. Większość roś nie łączy się więc z drobnoustrojami by przyswajać N sposobem roś motylkowatych, ale pobiera ten pierwiastek bezpośrednio z gleby w formie azotanów. Motylkowe przerywają ten proces, gdy są zaopatrzone w odpowiednią ilość azotanów.

...