Введение в физиологию растений

Физиология растений и её задачи

Физиология растений – это наука о процессах, происходящих в растительном организме: почвенное, воздушное и гетеротрофное питание, синтез, транспорт и распад веществ, рост и развитие, движения растений, взаимодействие с патогенами, реакции на неблагоприятные факторы внешней среды.

Физиология растений занимается процессами, происходящими на разных уровнях организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и биоценотическом. Однако надо всегда иметь в виду, что в растении все процессы на любом уровне организации взаимосвязаны. Изменение какого-либо процесса сказывается на всей жизнедеятельности организма.

Наука может считаться самостоятельной, если у нее есть свой объект, предмет и свои методы исследования. Объектом физиологии растений являются фототрофные организмы, т. е. организмы, синте­зирующие органические вещества из минеральных (СО₂ и Н₂0) с помощью энергии света. Этот процесс назвали фотосинтезом.

Чем еще отличаются зеленые растения от незеленых организ­мов? Для растений характерна очень большая поверхность тела по отношению к его массе. Это объясняется тем, что чем больше по­бегов сформируется у растения, тем из большего объема воздуха листья смогут поглощать углекислый газ, необходимый для фото­синтеза, а хорошо разветвленные корни имеют много зон активно­го поглощения веществ. Поглощать большие количества С0₂ и со­лей помогает и другая особенность зеленого растения — неограни­ченный рост корней и стеблей. В отличие от большинства других организмов растения прикреплены к определенному месту. Все эти особенности влияют на функционирование органов растения.

Фототрофные организмы, изучаемые физиологией растений, находятся на разных уровнях эволюции: водоросли, высшие споро­вые и семенные растения.

Что значит изучить жизнь растения? Это значит изучить его свойства и функции: воздушное питание — фотосинтез, корневое питание — поглощение минеральных веществ из почвы, транспорт веществ, водный обмен, рост и развитие растений, движение его органов, приспособление к окружающим условиям.

Таким образом, предмет физиологии растений — это изучение всех функций растительного организма; определение значения ка­ждой из них для организма в целом; установление взаимной связи функций и их зависимости от внешних и внутренних факторов; изучение взаимодействия органов растения. Следовательно, физио­логия не только описывает разные свойства и процессы, идущие в растительном организме, а представляет собой систему законов и закономерностей о жизни растения.

Живая материя построена по принципу иерархии: организм со­стоит из органов, орган — из тканей, ткань — из клеток, клет­ка — из органелл. Организмы одного вида, сорта образуют популя­цию; несколько растительных и животных популяций, обитающих на одной территории, — сложную экологическую систему, или био­геоценоз (от греч. bios — жизнь, geo — Земля, koino’s — общий).

Итак, существует несколько уровней организации живой мате­рии, которые можно расположить в следующей последовательно­сти: молекулярный, клеточный и субклеточный, тканевой, орган­ный, организменный, популяционный, биогеоценологический и биосферный.

Физиологи изучают процессы, происходящие в растении, на всех уровнях организации. При изучении процесса на любом уровне нужно всегда помнить, что как в клетке, так и в целом ор­ганизме или биогеоценозе все процессы взаимосвязаны. Измене­ние любого процесса отражается на жизнедеятельности всего организма. Сложность физиологических исследований состоит в том, что организм нельзя отделить от среды, в которой он живет, все физиологические процессы связаны с внешними условиями. В популяции, биогеоценозе один организм может влиять на дру­гой, конкурируя с ним или способствуя его росту. Условия в посе­ве, на плантации отличаются от тех, с которыми встречается оди­ночное растение. Например, на проникновение света в глубь плантации сахарного тростника, ее температуру и влажность влияют количество растений на плантации, их сомкнутость, число и расположение листьев на побеге. Поэтому процессы в биогео- и агрофитоценозах происходят несколько иначе, чем у одиночного растения.

При изучении физиологии растительного организма на разных уровнях организации живой материи возможны два подхода. Пер­вый — переход от более высокого уровня к более низкому, т. е. раз­ложение сложных биологических явлений на все более простые фи­зические и химические процессы. Этот путь исследования привел к познанию основных закономерностей поглощения и использова­ния квантов света, механизмов поглощения веществ и т. д. Однако для понимания механизмов физиологических процессов, происхо­дящих в целом организме, а тем более в экологической системе, нужно использовать и другой путь — от изучения более простого к все более сложному уровню организации. Этот, второй, подход на­зывается интегральным (от лат. integer— целый, восстановленный). Со второй половины XX в. изучение интеграции и особенно регу­ляции физиологических процессов в течение жизни растения и его приспособления (адаптации) к окружающим условиям стало основ­ным предметом физиологии растений.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

1. Введение

Физиология растений – это наука о процессах, происходящих в растительном организме: почвенное, воздушное и гетеротрофное питание, синтез, транспорт и распад веществ, рост и развитие, движения растений, взаимодействие с патогенами, реакции на неблагоприятные факторы внешней среды.

Физиология растений занимается процессами, происходящими на разных уровнях организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и биоценотическом. Однако надо всегда иметь в виду, что в растении все процессы на любом уровне организации взаимосвязаны. Изменение какого-либо процесса сказывается на всей жизнедеятельности организма. Кроме того, надо учитывать следующие факторы:

• растения являются продуктом длительной эволюции, в ходе которой изменялись строение и обмен веществ растений под влиянием изменяющихся условий внешней среды,
• растительный организм неотделим от внешней среды, которая в значительной мере влияет на обмен веществ в растении,
• растительный организм развивается в течение всей своей жизни.

2. Физиология растительной клетки

Все клетки обладают такими свойствами живого как способность к самовоспроизведению, метаболизм (обмен веществ), раздражимость, рост, изменчивость и адаптация к внешней среде. Однако надо учитывать, что каждая клетка многоклеточного организма находится в тесном взаимодействии с другими клетками и что организм — это единое целое, а не сумма клеток. Клетка обладает сложной структурной организацией и представляет собой систему, дифференцированную на отдельные органеллы. Растительная клетка имеет клеточную стенку и протопласт. Протопласт состоит из ядра с ядрышком, цитоплазмы и включенных в нее мембранных (вакуоль, пластиды, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, эндоплазматический ретикулум) и немембранных (микротрубочки, рибосомы) органелл. Все органеллы погружены в матрикс цитоплазмы — гиалоплазму или основную плазму (рис. 2.1). Рис. 2.1. Схема строения клетки мезофилла листа (по В. В. Полевому). Все окруженные полупроницаемой мембраной компоненты клетки представляют собой замкнутые образования, в которых происходят разнообразные биохимические реакции. Цитоплазматический матрикс также разделен на отсеки эндоплазматической сетью. Тем самым достигается дополнительное пространственное разделение (компартментализация). Основные физиологические функции структурных компонентов клетки: клеточная стенка — обеспечение прочности, защита, опорная функция; плазмалемма — транспорт веществ из и внутрь клетки, защита, рецепция; ядро — хранение и передача генетической информации; ядрышко — синтез РНК; вакуоль — осморегуляция, запасание веществ, переваривание; основная плазма — гликолиз; митохондрии — дыхание; хлоропласты – фотосинтез; аппарат Гольджи — секреция, образование компонентов клеточной стенки; эндоплазматическая ретикулум — транспорт веществ в клетке; лизосомы — внутриклеточное пищеварение; сферосомы — накопление и хранение жира; микротела (пероксисомы, глиоксисомы) — фотодыхание, глиоксалатный цикл; микротрубочки — ориентация микрофибрилл целлюлозы; рибосомы — синтез белка.

Источник

Гоу впо «сибирский государственный технологический

Сунцова, Л.Н. Физиология растений: Курс лекций по физиологии растений для бакалавров направления подготовки 250100 «Лесное дело» и 250700 «Ландшафтная архитектура» очной формы обучения / Л.Н. Сунцова – Красноярск: СибГТУ, 2011. – 116 с.

В пособии рассматриваются основные физиологические функции растительного организма, механизмы их регуляции в онтогенезе растения. В курсе лекций изложены основные разделы этой науки: строение и функции растительной клетки, органические вещества клетки, фотосинтез, дыхание, водный обмен, минеральное питание, рост и развитие, механизмы защиты и устойчивости у растений. Материал изложен в соответствие с программой курса физиологии растений для лесохозяйственного факультета.

 ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2011

Лекция 1. Предмет и задачи физиологии растений 6

Лекция 2. Структурные компоненты клетки и их физиологические функции 10

Лекция 3. Химический состав клетки 15

Лекция 4. Фотосинтез 30

Лекция 6. Водный режим растений 46

Лекция 7. Основы почвенной микробиологии 54

Лекция 8. Минеральное питание растений 66

Лекция 9. Превращение органических веществ в растении 76

Лекция 10. Рост и развитие растений 81

Лекция 11. Устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды 95

Библиографический список 114

Приложение А Перечень ключевых слов 115

Введение

Физиология растений – это наука, изучающая процессы жизнедеятельности растений на молекулярном, клеточном, организменном уровнях. В круг интересов физиологии растений входят изучение процессов фотосинтеза, дыхания, минерального питания, преобразования и транспорта веществ, роста и развития, водообмена, адаптации, а также выяснение роли каждого из них в общем ходе онтогенеза целого растения. Кроме того, физиология растений изучает и надорганизменный уровень организации живого: биоценозы, посевы, насаждения. Рассмотрение жизнедеятельности растений во взаимодействии с окружающей средой и под влиянием антропогенного воздействия дало начало новому направлению в физиологии растений – экологической физиологии.

Одной из глобальных задач, стоящих перед физиологией растений сегодня, является разработка теоретических основ повышения продуктивности растительных организмов и рационального природопользования.

Актуальность и причины ведения дисциплины обусловлены тем, что с освещением достижений физиологии и биохимии растений в области внутренней организации физиологических процессов важно показать студенту-лесохозяйственнику современный уровень знаний об особенностях жизненных процессов у древесных растений. От специалиста лесного хозяйства требуются глубокие знания по оптимизации внешних условий; определяющих успешность роста растений. Современный лесовод должен знать, предел своих возможностей в регулировании условий окружающей среды с тем, чтобы не нарушить уравновешенности биологической системы под названием лес. Изучение физиологии растений является актуальным, что делает необходимым преподавание данного курса в цикле лесных дисциплин.

Роль и место курса в структуре учебного плана, определено в цикле обще профессиональных дисциплин. Курс «Физиологии растений» связан со многими дисциплинами лесной направленности: ботаника; дендрология; генетика; селекция; биофизика; биохимия; почвоведение; лесоводство; фитопатология и др.

Целью и задачами курса физиологии растений является профессиональная подготовка инженеров лесного и лесопаркового хозяйства в области познания механизмов жизненных процессов в зависимости от генетических свойств растений, особенности конкретного вида растений и его реакцию на условия внешней среды.

Структура курса предусматривает изучение физиологии растительной клетки, водного режима растений, фотосинтеза, дыхания растений, основы почвенной микробиологии, минерального питания, роста и развития растений, устойчивости растений к неблагоприятным условиям.

Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины обусловлена тем, что освоение курса предполагает помимо посещения лекций и выполнения лабораторных работ, выполнение рефератов, по предлагаемым темам, а также темам, выбранным студентами; выполнением контрольных заданий, охватывающих курс физиологии растений.

Объем курса 140 часов, из них 36 часов лекций, 36 часов лабораторных занятий, 68 часов самостоятельная работа студентов; читается в 3 семестре; завершается экзаменом.

Источник