Контрольная работа по "Физиологии растений"

 

УО «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по физиологии растений

Вариант №5

№271495

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила  студентка

Географического ф-та

География.Биология

Заочного отделения

Кивачук А В

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы

Физиология растительной клетки

        1. Как рассмотреть набухание  в воде маслянистых семян несмотря на                                                                                       то, что   жиры обладают гидрофобными свойствами?

        2. В емкость с раствором хлористого  натрия с осмотическим давлением   0,3;0,6;0,9 и 1,2 Па опущены полоски клубня картофеля длинной 40мм.Через полчаса длина полоски соответственно оказалась, где осмотическое давление было 0,3, длина стала41,где 0,6-40,0,9-39,1,2-38.Объясните результат.

Фотосинтез

         3. Освещенность составляет 80% от оптимального для данного растения величины,t 30% от оптимальной величины, а все остальные влияющие на фотосинтез факторы оптимальны. Назовите факторы, увеличение которых:

а) Вызывает резкое усиление фотосинтеза;

б) небольшое увеличение фотосинтеза;

в) не приведет к повышению интенсивности фотосинтеза.

         4. Учет интенсивности фотосинтеза  производится методом листовых  половинок. Начало опыта в 8 часов утра, конец 12 ч. дня Взвешивание проб до и после высушивания дало следующие результаты:

а) освещенные листы  8ч.-0,23, 12ч-0,20

б) затемненные 8ч. -0.23, 12-0,20

 Площадь  всех проб была одинаковой  и составляла 100 см .

Дыхание растений

5. Каково  влияние внешних и внутренних  факторов на дыхание растений?

  6. Были  взяты две навески семян по 10г. каждая. Одну навеску высушили  при 100 С ,для определения абсолютной  сухой массы, которая оказалась равной 8,8 г. Вторую порцию семян проращивали в течении двух недель в темноте на чистом песке, смоченном дисцилированной водой Полученные проростки  имели следующую массу 21,7,а абсолютно сухая 7,0г .Как объяснить изменения сухой и сырой массы в процессе прорастания?

Водный режим.

7.    Дерево за 1ч испарило 500г , а корневая система поглатила за это же время 450г. Какие условия внешней среды, могли вызвать несовпадение поглащения и испарения  воды? Как это отобразится на растении?
8. Две подвядшие ветки поставили в сосуд с водой, почему у одной ветки срез стебля возобновился под водой? Какая ветка быстрее восстановит свой тургор? Почему?

Минеральное питание

9)Как объяснить  резкое улучшение фотосинтеза  овсом при внесении в почву  сернистого аммония?

10) Какое  количество сернокислого аммония  нужно внести в вегетационный  сосуд, содержащий 2.7кг  почвы, исходя  из нормы 0.8г азота на 1кг почвы?

Рост и развитие растения

11) Конусы  нарастания стеблей длиннодневных  и короткодневных растения выращивали  при неблагоприятных фотопериодах (Длиннод.- на коротком дне, а короткодневные на длиннодневн)Обрабатывают раствором гиббералина. Зацветут ли эти растения?

12) Какие  листья быстрее вывядают при почвенной засухе-  верхние или нижние?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

     1 Что бы  ответить на этот вопрос нужно рассмотреть  химический состав семян. Когда говорят о химическом составе семян, то в первую очередь это относится к химическому составу эндосперма, поскольку у покрытосеменных растений около 85% семян имеет эндосперм. Характерной особенностью семян является необычно низкое содержание в них воды: созревание семян сопровождается выходом воды через семенную кожуру. Содержание воды в семенах составляет 5–10% по весу, вместо 70–85%, которые характерны для большинства растений. Эндосперм семян состоит из крупных клеток запасающей ткани. Выделяют мучнистый эндосперм, в котором много крахмала, и маслянистый(который интересует нас в данный момент) в котором обычно много жирных масел, часто в сочетании с белком в виде алейроновых зерен (семена клещевины, ириса). Благодаря сильному обезвоживанию эндосперм бывает стекловидным. Для цветковых растений характерен главным образом маслянистый эндосперм. У некоторых покрытосеменных содержание жиров в семенах составляет 40–50% (подсолнечник). Семена, где нет эндосперма, содержат обычно больше белка (бобовые).

         Так как семя состоит не  только из масел, а в нем  присутствует множество других  веществ ,и протекают различные процессы. Для протекания некоторых процессов необходима вода. Одним из таких процессов  является проростание. Для  прорастания семян нужна в первую очередь вода, доступ кислорода и оптимальное значение температур. Сосущая сила обуславливает поступление воды в клетки. Поскольку семена сильно обезвожены, они должны впитать столько воды, чтобы в них начались процессы жизнедеятельности. Когда семя попадает в воду или во влажную среду. Сила  электростатического    притяжения  частиц   воды,    называемая   давлением    набухания    коллоидов, может достигать 100 000 кПа. Впитывая воду, семя набухает, причем его вес может увеличиться на 50–200%.

2 Так как в картофеле большое содержание крахмала. Крахмал представляет собой смесь двух полимеров(Амилоза и амилопектин) в соотношение примерно 1: 3,5. Амилоза линейный полимер, амилопектин – разветвленный, по этому он в отличие от амилазы нерастворим в воде,  но набухает , следовательно увеличиваться .Поэтому полоски картофеля увеличились Благодаря повышенному содержанию калия картофель способствует выведению из организма человека воды и хлористого натрия, улучшая обмен веществ. и он набухает в результате поглощения. Следовательно  если в раствор с хлористым натрием положить полоски картофеля ,то хлористый натрий постепенно будет впитываться картофелем.

 3  а) Влияние условий на интенсивность процесса фотосинтеза.

На свету растения не только фотосинтезируют, но и дышат. Следовательно с увеличением освещенности интенсивность фотосинтеза возрастает, но до тех пор пока световые реакции

Однако если начать изменять какой-либо другой фактор, то оптимальное значение напряженности первого фактора меняется в сторону увеличения.           Скорость процесса, в частности скорость фотосинтеза, зависит в первую очередь от напряженности того фактора, который находится в минимуме (ограничивающий фактор). В качестве примера можно привести взаимодействие таких факторов, как интенсивность света и содержание С02. Чем выше содержание углекислого газа (в определенных пределах), тем при более высокой освещенности показатели фотосинтеза выходят на плато.

. Чаще всего использование света  лимитируется недостатком С02. Увеличение  концентрации С02 вызывает увеличение  благоприятного влияния интенсивности  освещения.

        Однако в основном с увеличением интенсивности освещения возрастает скорость световых реакций, и темновые реакции не успевают за ними. В этой связи снова необходимо обратить внимание на то, что темновые реакции пути С4 при высокой освещенности идут быстрее и меньше лимитируют использование продуктов световой фазы и, следовательно, общую интенсивность фотосинтеза. Спектр действия фотосинтеза (кривая его зависимости от длины волны падающего света) при выровненном числе квантов имеет два четко выраженных максимума -- в красной и синей части спектра, аналогичных максимумам поглощения хлорофилла. Следовательно, красные и синие лучи наиболее эффективны в фотосинтезе.

         Углекислый газ воздуха является субстратом фотосинтеза.

Углекислый газ воздуха является субстратом фотосинтеза. Доступность С02 и его концентрация определяют активность углеродного метаболизма растений. В воздухе концентрация С02 составляет 0,03 %. Вместе с тем установлено, что максимальная скорость фотосинтеза достигается при концентрации углекислого газа на порядок выше (около 0,3 -- 0,5 %). Таким образом, концентрация С02 -- один из ограничивающих факторов фотосинтеза. Увеличение концентрации С02 приводит к быстрому увеличению интенсивности фотосинтеза. При концентрации С02 0,06--0,15 % у большинства растений достигается насыщение фотосинтеза

действием на фотосинтез ряда факторов: сопротивления диффузии С02 через устьица и водную фазу, активности фотодыхания и фотохимических процессов. У С4-растений ФЕП-карбоксилаза, использующая в качестве субстрата HCO3-, при насыщающих концентрациях субстратов (HCO3-, ФЕП) характеризуется высокими значениями vmax, достигающими 800-- 1200 мкмоль.мг Хл-1ч-1, что значительно превышает скорость фотосинтеза в листьях (Дж. Эдварде, Д.Уокер, 1986).. Повышение концентрации С02 от 0,03 до 0,1 --0,5 % приводит обычно к резкому увеличению интенсивности фотосинтеза (в 3 -- 5 раз). Однако при длительном воздействии на

растение высоких концентраций С02 после временной активации фотосинтеза наступает его торможение вследствие разбаланса донорно-акцепторных систем. %. Исследования показали, что как увеличение концентрации кислорода, так и отсутствие его неблагоприятны для фотосинтеза.

Влияние температуры на фотосинтез

Анализ кривой зависимости фотосинтеза от температуры показывает быстрое возрастание скорости фотосинтеза при повышении температуры от минимальной к оптимальной (Q10 = 2). Дальнейшее повышение температуры сверхоптимальной ведет к быстрому ингибированию процесса. Снижение интенсивности фотосинтеза в области сверхоптимальных температур объясняют снижением тургора в листьях и закрыванием устьиц в этих условиях, что затрудняет поступление углекислого газа к центрам его фиксации. Кроме того, при повышении температуры снижается растворимость С02, увеличивается отношение растворимостей 02/С02 и степень кислородного ингибирования, изменяются кинетические константы карбоксилирующих ферментов. Реакции транспорта электронов и синтеза АТФ, будучи по своей природе ферментативными процессами, также весьма чувствительны к температуре. Первичные же реакции фотосинтеза, связанные с поглощением света, миграцией энергии возбуждения и разделением зарядов в реакционных центрах, практически не зависят от температуры.

Влияние водного режима на фотосинтез

     Значение водного режима для фотосинтеза определяется в первую очередь действием воды на состояние устьиц листа: до тех пор пока устьица остаются оптимально открытыми, интенсивность фотосинтеза не изменяется под влиянием колебаний водного баланса. Частичное или полное закрывание устьиц, вызванное дефицитом воды в растении, приводит к нарушению газообмена и снижению поступления углекислого газа к карбоксилирующим системам листа. Вместе с тем водный дефицит вызывает снижение активности ферментов ВПФ цикла, обеспечивающих регенерацию рибулозобисфосфата, и значительное ингибирование фотофосфорилирования. В результате в условиях водного дефицита наблюдается ингибирование фотосинтетической активности растений. Длительное действие дефицита воды может привести к снижению общей фотосинтетической продуктивности растений, в том числе и за счет уменьшения величины листьев, а значительное обезвоживание растений может в итоге вызвать нарушение структуры хлоропластов и полную потерю их фотосинтетической активности.

Зависимость фотосинтеза от засухи и температуры на уровне целого растительного организма оказывается еще более сложной, так как засуха в первую очередь тормозит ростовые процессы (деление и дифференцировку клеток, морфогенез). Это приводит к уменьшению «запроса» на ассимиляты со стороны морфогенеза, т. е. нарушается акцепторная функция в донорно-акцепторной системе, что вызывает торможение фотосинтеза через метаболитное и гормональное ингибирование.

4

5 Влияние внешних и внутренних факторов на интенсивность дыхания

         Показатели интенсивности дыхания прямо противоположны показателям интенсивности фотосинтеза. Интенсивность дыхания можно определить:1) по количеству выделенного С02;2) по количеству поглощенного кислорода;3) по убыли сухой массы. Все эти три показателя рассчитываются на единицу массы в единицу времени. Влияние внутренних факторов на процесс дыхания Различные виды и экологические формы растений дышат с разной интенсивностью. Как уже упоминалось, светолюбивые растения характеризуются более высокой интенсивностью дыхания по сравнению с теневыносливыми. Расте­ния северных широт по сравнению с растениями, произрастающими на юге, ды­шат более интенсивно, особенно при пониженной температуре.

        Интенсивность дыхания зависит от возраста. Как правило, более молодые растущие органы и ткани дышат более интенсивно. Интенсивность дыхания про­ростков обычно резко возрастает в течение периода их наибольшего роста (пер­вые 4—5 суток после начала прорастания), а затем начинает падать. По-види­мому, это связано с образованием закончивших рост тканей. Определенным закономерным образом изменяется интенсивность дыхания листьев. После по­явления листа в первые дни его роста интенсивность дыхания возрастает, а затем резко падает, а в период пожелтения часто вновь немного повышается. Такое же явление наблюдается у плодов перед их созреванием (климактерический период). Перед отмиранием организма или органа обычно наступает кратковременное усиление процесса дыхания. Это связано, по-видимому, с какими-то необра­тимыми процессами дегенерации тканей, при которых сложные соединения распадаются на более простые, что увеличивает количество субстратов дыхания. В этот период дыхание не сопровождается фосфорилированием. Коэффициент Р/О резко падает. По-видимому, разрушается упорядоченное расположение окислительных и фосфорилирующих систем.

         Изменение возраста всего растительного организма также сказывается на интенсивности дыхания. Наивысшей интенсивностью дыхания обладают растения перед началом цветения. Низкой интенсивностью дыхания отличаются органы растения, закончившие рост или находящиеся в состоянии покоя. Очень низкое дыхание характерно для сухих семян, завершивших рост плодов, тканей, в которых имеется большой процент мертвых клеток. Низкая интенсивность дыхания у покровных тканей. Высокой интенсивностью дыхания характеризуются цветки (особенно тычинки и пестики), клетки флоэмы и камбия. Как уже упоминалось, различные органы и ткани растения сильно различаются по условиям снабжения их кислородом. В листе кислород свободно поступает практически к каждой клетке. Сочные плоды, корнеплоды, клубни вентилируются очень плохо; они слабо проницаемы для газов, не только для кислорода, но и для углекислого газа. Естественно, в этих органах процесс дыхания сдвигается в анаэробную сторону, дыхательный коэффициент возрастает. Возрастание дыхательного коэффициента и сдвиг процесса дыхания в анаэробную сторону наблюдаются в меристематических тканях. Таким образом, разные органы характеризуются не только различной интенсивностью, но и неодинаковым качеством дыхательного процесса.