Для экологов 3-го курса (Лекция)
Экологические основы роста и развития растений
Вопросы: 1. Минеральное питание
растений
2. Потребление воды
растениями
3. Автотрофность и фотосинтез
4. Регулирование роста
растений
Вводная беседа: Понятие и определения
экологии, этапы становления экологии растений.
Питание растений
Как же питается растение? Этот вопрос интересовал
многих выдающихся ученых, не спадает этот интерес и сегодня.
Неолитическая
революциия – начало разрушения естественных ценозов, формирования агроценозов и понятия о
питании растений.
Теория питания растений Аристотеля (384 г. до н.э., древнегреческий
философ. Ученик Платона. С 343 года до н. э. — воспитатель Александра
Македонского)
Объяснения
питания растений Ван Гельмонта: опыт с
ивой.
|
Опыт
Ван Гельмонта с ивой. Голландский естеств. Дата рожд. 12.01.1579. Брюссель,
дата смерти- 30.12.1644. Нидерланды, автор слов ГАЗ и ФЕРМЕНТ.
|
Современный человек манипулирует сообществами
растений, выращивая садовые и полевые культуры для пищевых и других целей.
Выращивание растений сводится к регулированию характера и плотности ценза, конкурентов
и вредителей, обеспечивая растения водой
и удобрениями. Большинство растений, используемых человеком, выращиваются в
виде массовых полевых сообществ, некоторые возделываются одиночно или группами
как плодовые культуры в садоводстве.
В природе растения образуют ценозы. Экологические
условия в них не идентичны тем, в которых произрастает одиночное растение, так
как на среду, окружающую отдельную особь, существенно влияют другие растения,
конкурируя с ним или способствуя его росту.
Определение плодородие почвы: способность почвы
обеспечивать растения минеральными веществами и водой при наличии оптимальной
температуры и кислорода. Таким образом, корни растений поглощают из почвы минеральные вещества и воду.
Минеральное питание растений
В начале
развития учения о минеральном питании считали, что чем больше в почве
определенного набора питательных веществ, тем выше урожай.
Но оказалось, что
при этом могут возникнуть следующие проблемы:
1. концентрация используемого вещества может стать
токсичной;
2. используемое веществ может повлиять на поглощение
других элементов;
3. концентрация вещества может вызвать вредные
осмотические эффекты;
4. рост могут
лимитировать и другие питательные вещества. Закон минимума – Либиха.
(Другие
питательные вещества обычно не включаются в удобрения, так как почва содержит
их в достаточном количестве. Но если обнаруживается дефицит микроэлементов, в
почву нужно внести необходимый элемент.)
Повторение некоторых терминов и понятий из
Почвоведения: гранулометрический состав, количество и качество гумуса, поглотительная
способность.
Главными питательными веществами оказались азот, фосфор и калий.
Потребность в них зависит от культуры и от естественного плодородия почв.
(N, P и K и
их влияние на жизнедеятельность растений).
Проблемы,
связанные с внесением удобрений:
1) при увеличении количества минеральных удобрений усиление
роста, достигаемое каждой дополнительной прибавкой дозы, уменьшается;
2) при дробном
внесении удобрений в течение вегетации расходы на их внесение увеличиваются;
3) почвы имеют ограниченную адсорбционную емкость, и
избыточное количество внесенного удобрения может быть смыто до водного зеркала,
а в последствии – в реки и озера. Это вызывает эвтрофикацию (усиленный рост
водорослей, расход кислорода, замор рыб).
4) на
поглощение минеральных веществ большое влияние оказывает и PH почвы.
(Различают нейтральные,
кислые и щелочные почвы. Кислые – с PH ниже 7, щелочные выше 7. Растения в
кислой почве повреждаются не из-за избыточного содержания ионов H +, а из-за
избыточной доступности железа и
алюминия. В щелочной почве железо и фосфор, наоборот, становятся недоступными. Щелочные почвы представляют для с.-х. меньшую
проблему, чем кислые.
Кислотность почв устраняют внесением извести (CaO-негашеный) CaOH2.). Щелочность
устраняют добавлением гипса CaSO4 2H2O.
Нужна ли почва для питания растений? Рассказ:
метод гидропоники и др. методы, состояние
и перспективы (Япония).
Потребление воды и питание растений
(Значение воды в жизни растений будет
раскрыто в лекции –Вода как экологический фактор).
Корни
снабжают растение большей частью той влаги, которую оно потребляет в течение
своей жизни. Следовательно, скорость, с которой корневая система может
извлекать воду из почвы, имеет первостепенное значение для развития растений.
Эта скорость регулируется четырьмя процессами:
1)
перемещением воды из почвы в корневые волоски, а затем в сосуды (симпласт и апопласт),
2)
перемещением из сосудов через протоплазму листовых клеток, ограничивающих
устьица (строение устьичного комплекса),
3)
поступлением энергии (х.свет), которая может быть использована для испарения
воды в устьицах и с поверхности листа,
4)
перемещением водяного пара из устьиц в окружающую среду путем диффузии или
конвекции. (Сухость воздуха, ветер и тд.).
Основное
противоречие в водном балансе растений – это когда клетки корней не могут
передавать воду из почвы в сосуды с такой же скоростью, с какой ее испаряют
клетки листьев.
При
этом в растении последовательно
осуществляются следующие процессы (дать пояснения по каждому пункту с рисунками
на доске):
1)
закрываются устьица,
2)
наступает частичное увядание,
3) повышается осмотическое
давление клеточного сока,
4) уменьшается интенсивность
фотосинтеза,
5) происходит частичное или
полное сбрасывание листьев.
В среднем такие растения как пшеница, клевер,
фасоль ячмень потребляют от 90 до 122 кг воды на каждый килограмм образуемого им
сухого вещества. Количество испаряемой воды зависит от вида растений и от
влажности воздуха.
Свойства почвы, определяющие доступность воды для
растений.
4 формы связи воды с почвой. Рассказ. Повторение
информации из почвоведения: два метода определения точки стойкого увядания.
Практические мероприятия по регулированию содержания
влаги в почве.
1.
Удаление избыточной воды при помощи дренажа.
2.
Орошение: дождевание, напуск, капельное.
3.
Мульчирование.
4.
Регулирование потери воды через листовую поверхность
посевов.
Схема посева: а) одиночное растение, б)
сплошной посев (Рисунок на доске)
5. Удаление солей и уменьшение их накопления в почвах Низменного
Дагестана (засоленность и доступность воды, причины засоления).
Автотрофность растений: солнечный свет и
фотосинтез
Основы
фотосинтеза будут рассмотрены в лекции – Свет как экологический фактор. Здесь
же приводятся некоторые аспекты регулирования этого процесса как основы
автотрофного питания в связи с минеральным питанием и поглощением воды.
С увеличением освещенности интенсивность
фотосинтеза возрастает до определенного максимума. Количество фотосинтетически
активного света, получаемого листом, зависит от его положения в листовом
покрове. Избыток света тратится на увеличение t листа и его дыхание. Поскольку
верхние листья получают полный солнечный свет, они должны использовать его
экономно, поэтому, ориентированы они должны
быть к падающему свету не под прямым углом, а косо для прохождения лучей в
более глубокие кроны к нижним листам. Верхние листья более ксерофильны, а
нижние более теневыносливы и расположены перпендикулярно падающим лучам.
Листовая поверхность каждого растения и всего
сообщества направлена на поддержание ее
оптимальной величины при данной солнечной радиации.
|
-
Постижение механизмов фотосинтеза.
- С3 путь фотосинтеза. Цикл Кальвина
начинается с образованием 3 фосфоглицериновой кислоты 3ФГК COOH – CHOH – CH2O
- цикл Хетча-слэка – С4 путь – фосфоноелпировиноградная
кислота ФЕП с образованием щавелевоуксусной кислоты. COOH – CH2 +…. – CO – COOH/
|
Регулирование роста растений с помощью химикатов
Повышение
урожая с.х.культур – это основная проблема современной цивилизации для
обеспечения питанием человечества. Достигается это в основном оптимизацией
доз вносимых удобрений и улучшением генетической природы сортов. Однако на
регулирование растительных процессов применением различных регуляторов роста
возлагаются в настоящее время большие надежды.
Различают
следующие регуляторы роста: ауксины, гиббереллины, цитокинины, этилен и
ретарданты.
Ауксины
применяют для следующих целей:
1) стимуляция укоренения черенков,
2) индукция цветения некоторых растений (ананас),
3) индукция завязывания плодов и их рост без образования
семян,
4) опадение плодов
на ранних стадиях развития,
5) предотвращение опадения плодов перед уборкой.
Гиббереллины применяют в следующих целях:
1) повышение производства бессемянного винограда,
2) обработка апельсинов для предотвращения старения
кожуры,
3) стимуляция образования цветочных почек и улучшение
качества ягод у вишни,
4) улучшение завязывания плодов на яблонях и грушах,
5) образование гибридных семян огурцов,
6) стимуляция образования
солода, добавлением ГК к прорастающему ячменю,
7) повышение урожайности сахарного тростника.
Цитокинины:
1) замедляют старение и способствуют сохранению зеленой
окраски листьев зеленых овощей (спаржа, сельдерей и тд.),
2) при вынашивании безвирусных растений (микроклональное
размножение).
Этилен – гормон старения (газообр-е вещество и используют только
в замкнутом пространстве:
1) используется для ускорения созревания транспортируемых
в незрелом состоянии плодов (бананы, томаты, червивые плоды, гниющие плоды и
тд.),
2) обработка каучуконосных деревьев для усиления
вытекания латекса,
3) стимуляция образования женских цветов у тыквенных (огурцов).
Ингибиторы роста (ретарданты). Алар,
ССС.
1) предотвращение полегания пшеницы,
2) уменьшение высоты декоративных растений,
благоприятное влияние на качество плодов вишни (Алар
Комментарии
Отправить комментарий