Читайте также:
|
Движущей силой восходящего тока воды по ксилеме является градиент водного потенциала через растение от почвы до атмосферы. Ток воды поддерживается двумя основными компонентами: 1) градиентом осмотического потенциала в клетках корня (от почвы до сосудов ксилемы), создаваемым активным транспортом ионов в живых клетках корня, включая молодые живые элементы ксилемы, и 2) транспирацией. Поддержание первого градиента требует затрат метаболической энергии; на транспирацию используется солнечная энергия. Градиент осмотического потенциала обеспечивает поглощение воды корнем. Транспирация служит главной движущей силой восходящего тока воды, так как создает большой отрицательный градиент гидростатического давления в ксилеме, который реализуется в возникающем натяжении воды в сосудах ксилемы.
Согласно теории сцепления (когезионной теории), предложенной в конце 19 ст., вода в капиллярах сосудов ксилемы поднимается вверх в ответ на присасывающее действие транспирации вследствие действия сил сцепления (когезии) молекул воды друг с другом и действия сил прилипания (адгезии) столба воды к гидрофильным стенкам сосудов. Обе силы препятствуют также образованию полостей у стенок сосудов, заполненных воздухом (или парами воды) и способных закупорить сосуд. При закупорке (эмболии) сосудов пузырьками воздуха всегда остается достаточное количество интактных нитей воды в других сосудах, чтобы обеспечить ток воды вверх. Наряду с этим существуют механизмы восстановления непрерывности водяных нитей, нарушенных эмболией. Установлено, что сопротивление воды разрыву при 200 составляет 30 МПа. Этого давления достаточно, чтобы поднять воду на высоту 120-130 м.
Абсолютная скорость передвижения воды по ксилеме невелика. Для лиственных пород она составляет в среднем 20 см3 за ч-1 на 1 см2 поперечного сечения древесины, а для хвойных - 5 см3 за ч-1 на 1 см2 (для сравнения: скорость движения крови по артериям составляет 40 - 50 см3 за с-1. Водообмен между ксилемой и флоэмой в целом растении.
Вода и минеральные вещества доставляются к каждой клетке надземной части растения за счет восходящего тока воды по ксилеме. Большая часть воды испаряется в атмосферу в процессе транспирации, а меньшая всего 0,2% используется: 1) на метаболические реакции, 2) на поддержание тургора клеток; 3) в транспорте органических веществ по флоэме от листьев к корням. Направленный вниз флоэмный ток растворов формируется в клетках мезофилла листьев, где часть воды, доставленной ксилемным током, из клеточных стенок мезофилла переходит во флоэмные окончания. Вода из клеток листа и непосредственно из сосудов ксилемы поступает во флоэму по осмотическому граденту, возникающему вследствие накопления в клетках флоэмы сахаров и других органических соединений, образуемых в процессе фотосинтеза.
Нисходящий флоэменый ток доставляет органические соединения тканям корня, где они используются в метаболизме. В корне в окончаниях проводящих пучков элементы флоэмы, как и в листе, располагаются в близи элементов ксилемы и воды вновь по осмотическому градиенту поступает в ксилему и движется вверх с восходящим током. Таким образом происходит обмен воды в проводящей системе корня и листьев.
Значение восходящего тока для растений заключается в том, что служит средством транспортировки и накопления в надземных органах минеральных веществ и химических соединений, поступающих из корней. Используя энергию солнца (нагрев) и движение воздуха, растение транспортирует воду, создавая таким образом условия для переноса с током воды питательных веществ. Транспирация и поглощение углерода связаны друг с другом. Чтобы получить углекислый газ (открывание устьиц), растение вынуждено отдавать воду, а уменьшение потери воды (закрывание устьиц) снижает и приток СО2.. В сельском и лесном хозяйстве для получения максимальных урожаев необходимо знать соотношение между продукцией фотосинтеза и расходованием воды у выращивемых растений с целью их регуляции.
Во-вторых, восходящий ток воды необходим для нормального водоснабжения всех клеток и поддержания тургора. При недостатке воды в клетках наблюдаются различные физиолого-биохимические нарушения.
Поэтому для получения устойчивых урожаев в ззасушливых районах необходимо развивать орошаемое земледелие. В условиях высокой сухости почвы большую роль в поддержании водного режима растений может играть их опрыскивание (создание искусственной росы).
В-третьих, транспирация может быть способом защиты от перегрева. Однако этот вопрос до конца не изучен. Ведь известно, что растения хорошо рассеивают теплоту и не перегреваются во влажных теплицах при незначительной транспирации.
Перейдем к следующему вопросу: «Особенности водообмена у различных экологических групп растений»
Растения, обитающие в водной среде называют гидратофитами. Они регулируют постоянство состава внутренней среды с помощью механизмов защиты от избыточного поступления воды, которую они поглощают всей поверхностью. Первичными гидратофитами являются водоросли. Водные цветковые растения, так называемые вторичные гидратофиты, происходящие от наземных форм, совмещают черты настоящих гидратофитов с чертами, свойственными высшим наземным растениям.
Наземным растениям, испаряющим воду, необходим уравновешенный водный баланс. Для этого существуют механизмы регуляции водного обмена у наземных растений. Эти механизмы неодинаковы у растений разных экологических групп. По способности приспосабливать водный обмен к колебаниям водоснабжения различают две группы растений - пойкилогидрические и гомойогидрические. По классификации Г. Вальтера.
Пойкилогидрические. К этой группе растений относятся бактерии, синезеленые водоросли, грибы, лишайники и др., которые приспособились переносить значительный недостаток воды без потери жизнеспособности. При этом у них снижается интенсивность обмена веществ, клетки равномерно сжимаются. Увеличение количества воды в среде приводит к возобновлению обмена веществ.
Гомойогидрические. К этой группе растений относятся наземные папоротникообразные, голосеменные, цветковые растения, которые составляют большинство обитателей суши. Они обладают тонкими механизмами регуляции устьичной и кутикулярной транспирации, а также корневой системой, доставляющей воду. Поэтому даже при значительных изменениях влажности среды не наблюдается резких колебаний содержания воды в клетках. У них развита вакуолярная система. Клетки не способны к обратимому высыханию.
Точная регуляция поставок и трат воды этими растениями устраняет возможность значительных колебаний содержания воды в их тканях. Эти показатели характеризуют гидростабильный тип водного режима данной группы растений. Гомойогидрическая группа растений в свою очередь делится на три экологические группы:
1) Гигрофиты (тонколистные папоротники, некоторые фиалки, калужница и др.), произрастающие в условиях повышенной влажности или недостаточной освещенности. Теневыносливые гигрофиты, с почти всегда открытыми устьицами, имеют гидатоды, через которые выделяют избыток воды в капельном состоянии. Гигрофиты плохо переносят почвенную и воздушную засуху.
2) Мезофиты (лиственные деревья, лесные и луговые травы, большинство культурных растений и др.), произрастают в основном в умеренной зоне и по способности регулировать водный режим занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами.
3) Ксерофиты (молочай, алоэ, кактусы, полынь, ковыль и др.) произрастают в местностях с жарким и сухим климатом и хорошо приспособлены к перенесению атмосферной и почвенной засухи.
Перейдем к рассмотрению следующего вопроса: «Физиологические основы орошаемого земледелия»
Развитие и выживание растений в первую очередь зависит от доступности воды, чем от какого-либо другого фактора внешней среды. Примерно третью часть суши занимают области, где обнаруживается дефицит влаги, а половина этой площади, около 12% является крайне засушливой. Районы с избытком осадков занимают менее 9% поверхности суши. Если годовые осадки превышают годовое испарение, то это будет гумидная зона. А если годовое испарение превышает годовые осадки, то это будет аридная зона. Многие сельскохозяйственные районы расположены в аридных зонах, где земледелие возможно только благодаря искусственному орошению.
Долгое время считалось доказанным, что в почве растениям доступна вода до тех пор пока ее содержание не достигнет коэффициента устойчивого завядания, когда в почве остается недоступная растению воды. Согласно этому утверждению считалось, что все физиологические процессы в растении осуществляются нормально до достижения коэффициента устойчивого завядания. Однако имеется много научных данных, которые свидетельствуют о том, что даже слабый водный дефицит оказывает влияние на обмен веществ, а следовательно, на рост и развитие растений.
Установлено, что растения, перенесшие только однократную сильную кратковременную засуху, так и не возращаются к нормальному обмену веществ. Внутренний водный баланс растений зависит от многих факторов, а именно: от самого растения, то есть от его устойчивости, от глубины и ветвления корней, фазы развития, количества растений на данной площади, от потери воды, температуры и влажности воздуха, тумана, ветра, света и т.д., количества воды в почве, от осмотического давления почвенного раствора, структуры и влагоемкости почвы и др.
Дефицит воды в растении влияет на поглощение воды, корневое давление, прорастание семян, транспирацию, фотосинтез, дыхание, ферментативную активность, рост и развитие и др., на продуктивность растений, вкус плодов, плотность древесины и др.
Влияние водного дефицита на метаболические процессы в сильной степени зависит от длительности его действия. При длительном действии засухи увеличивается скорость распада РНК, белков и возрастает количество небелковых азотсодержащих веществ и отток их в стебель и колос, например, у злаков. В результате содержание белков в листьях уменьшается, а в семенах - увеличивается.
Влияние водного дефицита на углеводный обмен вначале выражается в снижении содержания моно- и дисахаридов в листьях из-за снижения фотосинтеза. Затем количество моносахаров может возрастать за счет гидролиза полисахаров листьев нижних ярусов. При длительно водном дефиците наблюдается уменьшение количества всех форм сахаров.
Длительный водный дефицит снижает активность фотосинтеза и, как следствие, происходит уменьшение образования АТФ в процессе фотосинтетического фосфорилирования. При почвенной и атмосферной засухе тормозится отток продуктов фотосинтеза из листьев в другие органы. В условиях оптимального водоснабжения наблюдается положительная корреляция (зависимость) между интенсивностью дыхания и количеством фосфорилированных продуктов. Водный дефицит в молодый листьях вызывает резкое падение содержания фосфорилированных продуктов и дыхания, а у листьев, закончивших рост, эта раница четко не проявляется. Снижается также дыхательный коэффициент. В условиях водного дефицита верхние листья оттягивают воду от нижних листьев за счет повышение в них осмотически активных веществ. В верхних листьях дольше сохраняются необходимые физиологические процессы, чем у нижних. В этих условиях нижние листья засыхают раньше верхних.
Растения, произрастающие в засушливых местах важно знать физиологические показатели, характеризующие водный режим их тканей. И, пользуясь ими, определять срок полива и его продолжительность.
В настоящее время разработана система мероприятий по борьбе с засухой, в числе кторых большое место занимает искусственное орошение. Суть искусственного орошения заключается в установлении рационального поливного режима и системы питания растений в разных почвенно-климатических районах.
Среди проблем поливного режима сельскохозяйственных культур наиболее важен вопрос о верхней и нижней границах допустимой влажности почвы в активном корнеобитаемом слое.
Как отмечалось раньше, верхний предел допустимой влаги в почве называют полевой влагоемкостью. Если влажность почвы превышает полевую влагоемкость, то избыточная влага, несмотря на ее доступность, оказывается малополезной для растений из-за недостатка кислорода. При иссушении почвы до влажности устойчивого авядания (нижний предел доступной влаги) растение страдает от острой почвенной засухи, неблагоприятно сказывающейся на всей дальнейшей жизнедеятельности и величине урожая.
Таким образом, влажность устойчивого завядания не может служить расчетным и диагностирующим показателем для определения сроков и норм полива, так как снижение урожайности связано не завяданием растений, а с постоянным водным дефицитом в их тканях. Этот дефицит появляется в растениях при такой влажности почвы, при которой ее водоудерживающая сила препятствует полному выравниванию водного дефицита.
Как известно вода в интервале от полевой влагоемкости до влажности устойчивого завядания для растений считается доступной, однако степень ее доступности в указанном интервале неодинакова. В практике орошаемого земледеоия важно правильно определить то состояние влажности почвы, ниже которой замедляются и нарушаются нормальные физиологические процессы, уменьшается накопление органической массы и снижается урожай. Такое состояние влажности почвы называют нижним пределом оптимальной влажности.
Потребность растений в воде в процессе вегетации и величина нижнего предела оптимальной влажности почвы зависит от фазы развития растения, плодородия почвы, засоления и минерализации грунтовых вод, климатических условий, уровня агротехники и запланированной величины урожая и от величины периода недостатка воды.
Следует отметить, что в производственных условиях определение сроков полива по влажности почвы очень трудоемко, хотя и применяется для горизонта почвы на глубине 30 - 40 см. Разработаны методы определения сроков полива исходя из состояния растения: уровня оводненности листьев, их осмотического давления, степени открытости устьиц и способности выделять пасоку.. Наибольшее распространение получил метод определения сосущей силы листьев в разных условиях водного режима растений. В настоящее время известны для различных сельскохозяйственных растений критические величины сосущей силы листьев, которые коррелируют с тем состоянием водного режима растений, которые еще не вызывают нарушений обмена веществ.
Таким образом, разработка физиологических показателей, позволяющих наиболее точно и экономно поливать растения в условиях засушливых сельскохозяйственных зон - это обязательный элемент высокой культуры орошаемого земледелия.
Орошение - это один из приемов мелиорации (радикального улучшения почв). Для заболоченных почв мелиорация состоит в осушении и известковании, для засоленных - в гипсовании и промывке.
Контрольные вопросы
1. По каким тканям передвигается вода от корневой системы до листьев?
2. Существует ли движение воды и растворенных веществ и каких от листьев до корневой системы и как эти ткани называются?
3. За счет чего осуществляется ток воды от почвы до сосудов ксилемы корня? И за счет чего поддерживается такой ток воды?
4. За счет каких сил движется вода вверх по растению?
5. Охарактеризовать передвижение воды по растению с помощью теориии сцепления (когезионной теории).
6. Как осуществляется водообмен между ксилемой и флоэмой?
7. На какие группы разделяются растения в основу которого положен водный обмен?
8. Для какой группы растений характерен гидростабильный тип водного режима?
9. На какие группы делится гомойогидрическая группа растений? Краткая их характеристика.
10. Что такое гумидная и аридная зоны?
11. Дать краткое описание, что такое водный дефицит и как он влияет на метаболизм растений?
12. Что такое искусственное орошение и на чем оно в настоящее время основывается?
13. Какая вода считается достопной для растений?
14. Что такое нижний предел оптимальной влажности почвы?
Основи ГРД та туризмознавства
Скласти опорний конспект
(1тема = 4 бали)
Тема 1:Функції туризму, умови та фактори його розвитку
Тема 2:Організація ринку туристичних послуг
Тема 3: Класифікації в туризмі
Тема 4: Міжнародні, регіональні та національні показники розвитку сфери туризму
Тема 5: Історичні передумови виникнення та розвитку туристичної системи України
Тема 6: Світова туристична політика та роль ВТО у її формуванні
Тема 7: Туристична політика України на сучасному етапі
Тема 8: Механізм державного регулювання туризму
Тема 9: Порядок ліцензування туристичної діяльності та сертифікації туристичних послуг
Питання до модульного контролю
(50 балів)
1. Основні етапи розвитку туризму
2. Туризм як система
3. Статистичне визначення туризму
4. Економічне визначення туризму
5. Рекреаційне визначення туризму
6. Класифікація туризму по видах з використанням різних ознак
7. Класифікація туризму по типах, категоріях та формах
8. Класифікація туристичних маршрутів і турів
9. Фактори туризму
10. Функції туризму
11. Статистика туризму, основні показники
12. Мультиплікативний ефект туризму.
13. Періодизація історії світового туризму, характеристика
14. Туристична справа в Росії та Україні.
15. Характеристика розвитку туризму в світі на сучасному етапі.
16. Всесвітня туристична організація: структура, роль та значення у формуванні міжнародних туристичних обмінів
17. Управління туристичною сферою в Україні
18. Організаційно-правовий, соціальний, економічний та екологічний механізми регулювання туристичної діяльності.
19. Ліцензування та сертифікація в туризмі
Сдать модульный контроль Вы сможите только во время сессии (в соответствии с рассписанием экзаменов и зачетов) в университете.
КСР
(форма виконання ‒ розгорнутий конспект; 1 питання = 7 балів)
1. Класифікації в туризмі
2. Функції туризму
Література:
1. Биржаков М. Введение в тризм. - СПб.: Герда, 2001. - 400 с.
2. Ильина Е. Основы туристической деятельности. - М.: Сов. спорт, 2000. - 200 с.
3. Крачило М.П. Основы туризмоведения. - К.: Вища школа, 1980. - 110 с.
4. Сенин B.C. Введение в туризм. - М.: 1993. - 110 с.
Рабочие языки для выполнения заданий: русский, украинский.
Срок сдачи выполненных заданий ‒ до 5 декабря 2014 г.
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 70 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Теория сцепления. | | | Психологический тип делового партнера |