Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3к6с Му Физиология растений

.pdf
Скачиваний:
53
Добавлен:
17.04.2015
Размер:
355.72 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Калининградский филиал ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Кафедра: Агрономии.

Физиология растений.

Методические указания по изучению дисциплины и задания для контрольных работ студентам - заочникам специальности 110201,65 Агрономия.

Полесск 2012 г.

Составил: ст. преподаватель кафедры «Агрономия» Рожкова Т.В – Калининградский филиал: ФГОУ ВПО СПбГАУ, 2012. - 37 с.

Методические указания составлены с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению подготовки 110201.65 — «Агрономия»

Одобрено на заседании кафедры «Агрономии» (протокол № от . . 201 )

Утверждено на заседании Методического Совета Калининградского филиала ФГБОУ ВПО СПбГАУ ( Протокол № от . . 201 ).

2

ВВЕДЕНИЕ

Исследование физиологических процессов, происходящих в растениях,

возможно только при глубоком знании связи физиологии растений с физикой, неорганической, органической и физколлоидной химией,

анатомией и морфологией растений, почвоведением, агрохимией,

биологической химией, мелиорацией, селекцией, генетикой, земледелием,

овощеводством, плодоводством, растениеводством, а также математикой и кибернетикой.

Физиология растений, опираясь на законы и закономерности,

совершенствует теоретические основы роста и развития растительного организма в целом и отдельных его органов с учетом почвенных и климатических особенностей. Жизнь, как особая форма движения материи,

в основе своей едина как для растений, так и для животных. Умение вскрывать присущие физиологическим процессам противоречия,

конкретизировать физиологические явления в различных видах и сортах растений расширяет и углубляет возможности активного вмешательства человека в физиологические процессы растений, позволяет овладеть этими процессами, направлять их течение, менять само растение сообразно поставленным целям. Умение ориентироваться в процессах, протекающих в растениях, является необходимым условием для каждого специалиста аг-

ропромышленного комплекса.

Эти конкретные задачи определяют значение курса физиологии растений и его место в ряде других дисциплин.

При изучении курса необходимо выявить суть жизненных процессов растений, учитывая, что растения являются особой формой развития материального мира, качественно попой ступенью организации материи. На процессы, происходящие в растениях и подчиняющиеся общим биологическим законам, огромное влияние оказывают постоянно изменяющиеся внешние факторы, в том числе антропогенные.

3

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ВОПРОСЫ ДЛЯ

САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ

1.1. Физиология растений, ее связь с другими агрономическими дисциплинами. Физиология и биохимия растительной клетки.

Прорабатывая этот раздел программы, необходимо выявить связь физиологии растений со многими смежными дисциплинами, на стыке с которыми она изучает особенности роста и развития растений и разрабатывает мероприятия по оптимизации факторов внешней среды в целях реализации потенциальной продуктивности культур (сортов,

гибридов).

Ознакомьтесь с главнейшими этапами развития физиологии растений как науки, определите вклад русских и советских ученых в ее развитие.

Изучите философские и биологические аспекты этой науки, методологию и методы, уровни исследований. Особое внимание уделите основным направлениям развития современной физиологии растений.

При изучении физиологии и биохимии растительной клетки следует обратить внимание, прежде всего на структурно-функциональную организацию клетки и физико-химические основы ее энергетики, так как именно клетка является носителем жизни. Рассмотрите строение клеточной оболочки и мембран, их роль в обмене веществ. Проанализируйте функции ядра и цитоплазмы,

структурные основы проницаемости цитоплазмы, а также зависимость проницаемости от внутренних и внешних факторов. Следует выяснить, что такое гетерогенность цитоплазмы.

Особое внимание необходимо уделить изучению химического состава цитоплазмы растительной клетки и функциональной роли основных ее компонентов. Рассмотрите структуру аминокислот, пептидов и белков,

состав и размеры белковых молекул, функции белков, их классификацию и

4

коллоидные свойства. Выясните физико-химические особенности нуклеопротеидов, которые, по современным представлениям, являются основой всех биологических структур. Они играют ведущую роль в жизни клетки, являются материальной субстанцией клеточных компонентов — ядра, пластид, митохондрий, полисом и определяют, в конечном итоге,

продуктивность растений.

Система ферментов является производным основной белковой структуры клеточных органелл. Активное участие в осуществлении ферментативных превращений к клетке принимают нуклеотиды. Знание физико-химических свойств нуклеотидов создает основу материалистического подхода к пониманию основных жизненных явлений в агрофитоценозах.

Необходимо обратить внимание на структуру РНК и ДНК, их физиологическую роль в биосинтезе белков, на локализацию белково-

липоидных соединений и периферических слоях цитоплазмы, на физиологическую роль плазматических мембран.

Следует изучить физические и химические основы высокой чувствительности цитоплазматических структур к внешним и внутренним воздействиям, раздражимость и возбудимость клетки и общие ответные реакции протопласта па физические и химические воздействия. Необходимо знать, как возникают биоэлектрические потенциалы и токи в клетке, что представляют собой межклеточные связи, рассмотреть механизмы регуляции, в том числе внутриклеточной, метаболических процессов.

Ознакомьтесь с основными принципами биотехнологии и биокибернетики,

оцените их значение в генетике, селекции и растениеводстве.

5

Вопросы для самопроверки

1.Физиология растений — теоретическая основа интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

2.Этапы развития физиологии растений как науки.

3.С какими дисциплинами имеет связь физиология растений?

4.Задачи физиологии растений на современном этапе.

5.Физико-химические основы энергетики растительной клетки.

6.Структурная организация растительной клетки.

7.Функциональная организация растительной клетки.

8.Состав, строение и физиологическая роль мембран в жизнедеятельности клетки.

9.Регуляторная система растений.

10.Перспективы использования данных биотехнологии в генетике, селекции и растениеводстве.

1.2. Водный обмен растений

Вода в жизни растений играет решающую роль. Поэтому необходимо знать, как осуществляется поглощение и выделение воды клеткой, что такое водный обмен растений, каково содержание и распределение воды в клетке,

что такое термодинамические показатели водного режима растений — активность воды, химический потенциал, методы их определения, а также составляющие водного потенциала — осмотический потенциал, матричный потенциал, потенциал давления, гравитационный потенциал. Необходимо иметь представление о градиенте водного потенциала как движущей силе транспорта воды в клетках, тканях и целом растении. Определите роль набухания в поглощении воды, зависимость между осмотическим и тургорным давлением и водным потенциалом, механизм активного поглощения воды клеткой. Рассмотрите явление плазмолиза.

6

Изучая корневую систему как орган поглощения воды, следует обратить внимание на то, какие формы воды имеются в почве и поглощаются корнями растений, каковы константы почвенной влажности. Разберите, что такое восходящий ток в растении, его путь, скорость, движущие силы, что следует понимать под двигателями водного потока. Выясните роль про-

межуточных двигателей в поднятии воды, физиологическое значение передвижения воды в растении и обновления ее запаса.

Необходимо также изучить поглощающую и нагнетающую деятельность корневой системы, природу корневого давления, его возможные механизмы, размеры, зависимость от внутренних и внешних условий, суточные и сезонные изменения корневого давления. Рассмотрите осмотическую концепцию плача, причины его ритмичности, зависимость плача от метаболизма корня, возможность участия неосмотических сил в нагнетающей деятельности корневой системы.

В водном обмене растений велика роль транспирации. В связи с этим следует выявить биологическое значение транспирации, ее зависимость от внешних факторов и состояния устьиц, их численности и распределения в листьях. Определите факторы, влияющие на ширину устьичной щели и периодичность устьичных движений. Рассмотрите механизм внеустьичной регулировки транспирации, природу гуттации, возможность поглощения воды листьями и стеблями.

Следует выяснить, как определяют интенсивность и продуктивность транспирации, транспирационный коэффициент, а также фазовый,

биологический и товарный коэффициенты водопотребления, как их используют при обосновании водного баланса растений, суммарного водопотребления фитоценозами и режима орошения сельскохозяйственных культур (оросительных и поливных норм, способов и сроков проведения поливов).

Особое значение в повышении продуктивности растений имеет оптимизация водного режима. Поэтому следует усвоить агротехнические

7

мероприятия, обеспечивающие накопление продуктивной для растений влаги и повышающие поглотительную деятельность корневой системы. Выясните возможность использования показателей водного режима для диаг-

ностирования водообеспеченности растений при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в богарном и орошаемом земледелии.

Вопросы для самопроверки

1.Водный обмен растений, его значение.

2.Поглощение воды растительной клеткой.

3.Корневая система как орган поглощения воды.

4.Двигатели водного потока.

5.Транспирация, ее значение в жизни растений.

6.Интенсивность транспирации, трапепирациопный коэффициент и продуктивность транспирации. Методы их определения.

7.Коэффициенты водопотребления: фазовый, биологический и товарный.

8.Водный баланс растений, его практическое значение.

9.Мероприятия по оптимизации водного режима агрофитоценозов.

10. Физиологические основы орошения сельскохозяйственных культур

1.3. Минеральное питание растений

Физиология корневого питания растений является теоретической основой химизации земледелия. Она тесно связана с плодородием почв.

Поэтому необходимо определить оптимальные параметры плодородия почв и их значение для повышения поглотительной деятельности корневой системы,

а также для обоснования рационального режима минерального питания растений. Требуется изучить химический состав важнейших сельскохозяйственных культур, а также физиологическую роль отдельных элементов питания в жизни растений.

8

Рассматривая корневую систему как основной орган поглощения и усвоения минеральных веществ, следует обратить внимание на ритмичность поглощающей и выделительной деятельности корней. В процессе питания растений происходит поглощение не только отдельных элементов, но и ионов и целых молекул. Поэтому необходимо представлять себе как происходит поглощение растворенных веществ, ионов, молекул и как осуществляется их транспорт. Сравните активный и пассивный транспорт ионов. Изучите механизм перемещения ионов на дальние расстояния,

поглощение и транспорт ионов в связи с транспирацией. Уясните роль корневых выделений и активной деятельности корней в процессе поглощения. Обратите внимание на функциональную специфику корневых волосков, радиальное передвижение ионов в корне, механизм симпластического транспорта, локализацию плазмодесм по радиусу корня.

В ходе изучения этого вопроса следует выяснить, какая существует связь между поглощением ионов и потребностью растений в питательных веществах. В клетку поступают как физиологически необходимые, так и не имеющие явно выраженной роли элементы питания, находящиеся в зоне деятельности корневой системы. При недостатке отдельных элементов питания или поступлении вредных веществ отмечаются физиологические расстройства, как в организме растения, так и животных, и человека,

использовавших в пищу такую растительную продукцию. Поэтому необходимо уметь организовать контроль за питанием растений с помощью листовой, тканевой и почвенной диагностики, активно вмешиваться при не-

обходимости в процесс питания растений.

Проанализируйте суть вегетационного метода и его возможности в изучении корневого питания растений, отметьте его достоинства и недостатки. Выясните различия между физиологически кислыми,

щелочными и нейтральными минеральными удобрениями. Обратите

9

внимание на особенности их использования растениями. Рассмотрите влияние физиологически активных веществ на корневое питание растений.

Приведите подтверждения синтетической роли корня. Изучите синтез аминокислот в корнях, их содержание в различных частях и зонах корня,

метаболизм в онтогенезе растений. Выясните связь дыхания корней с биосинтезом аминокислот и белков. Рассмотрите корень как место синтеза вторичных соединений — полисахаридов, фитогормонов, гликозидов,

алкалоидов, сапонинов и других.

Необходимо выявить влияние факторов среды обитания растений на поглощение питательных веществ корневой системой. Отметить положительное или отрицательное влияние температуры, света, влаги,

воздуха, электрического поля, рН почвенного раствора на процесс питания растений и их продуктивность.

Следует ознакомиться с физиологическими основами выращивания растений без почвы (водные, песчаные и гравийные среды), изучить принципиальные основы гидропоники и аэропоники, камеры искусственного климата. Особое внимание обратите на влияние условий минерального питания, на качество и сохранность растениеводческой продукции.

Физиологические основы применения удобрений — завершающий этап данной темы. Необходимо выяснить особенности потребления питательных веществ различными культурами (сортами, гибридами), уметь рассчитать вынос их с урожаями и обосновать дозы удобрений, сроки и способы их внесения, научиться определять необходимость в проведении подкормок.

Рассмотрите особенности корневого питания растений при орошении.

Вопросы для самопроверки

1. Корневая система как основной орган поглощения и усвоения

минеральных элементов.

10