При подготовке к зиме в растениях в большом количестве накапливаются
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 18.09.2024
Листья растений - самое важное инженерное изобретение природы. В листьях осуществляется процесс фотосинтеза. Благодаря нему растение развивается, наращивает новые ветви, корни и листья. Невозможно оценить всю важность фотосинтеза для всей жизни на Земле. Структура, расположение и другие параметры листьев тонко настроены для максимально эффективного протекания фотосинтеза.
Режим обучения доступен только авторизованным пользователям
Возможности режима обучения:
- просмотр истории в виде слайдов
- возможность прослушивания озвучки по каждому слайду
- возможность добавить свою, детскую озвучку
- тесты для детей, чтобы закрепить материал
- специально подобранные коллекции картинок и видео для улучшения восприятия
- ссылки на дополнительные обучающие курсы
Столетиями человечество добывало и использовало уголь в качестве энергии. Но как оказалось, его запасы не безграничны. Чтобы преодолеть энергетический кризис, люди обратили внимание на возобновляемые источники энергии. Особенно бурное развитие в последние годы получила солнечная энергетика. Сегодня никого не удивишь солнечными панелями, расположенными на крышах домов. Эти панели улавливают солнечную энергию и преобразуют её в электричество. Листья растений научились улавливать энергию солнца задолго до появления первых людей. Эта энергия используется в ходе фотосинтеза – важнейшего процесса, благодаря которому возможно существование большинства животных, в том числе и человека.
Растения - главные инженеры планеты
Листья - это плоские, зеленые структуры, которые растут из стеблей растений. Хотя они бывают разных форм и размеров, почти все они улавливают солнечный свет и производят пищу для растений. На рисунке показано строение типичного листа.
Внешнее строение листа
Около 275 000 видов растений можно отличить друг от друга только по их листьям. Разнообразие форм и размеров листьев почти бесконечно. Они могут быть гладкими или волосатыми, скользкими или липкими, съедобными или ядовитыми. Они также могут быть почти любого цвета радуги и обладать изысканной красотой, особенно если рассматривать их в микроскоп. Все листья можно разделить на простые и сложные. Простые – это листья с одним черешком и одной листовой пластинкой. Сложные листья состоят из нескольких листочков.
Жилки листа выполняют две важные функции: поддерживают форму листа и транспортируют различные вещества. Выделяют 4 типа расположения жилок в листе (жилкование):
Края листовой пластинки бывают самой разнообразной формы: гладкой, слегка или сильно зазубренной.
Типы прикрепления листьев к стеблю •Черешковое – лист крепится к стеблю при помощи черешка (яблоня, берёза, клён, крапива, липа, роза, дуб) •Сидячее – у таких листьев нет черешка (одуванчик, алоэ, пшеница, лён) •Влагалищное – лист своим основанием охватывает стебель, образуя влагалище (кукуруза, рожь, осока )
Типы расположения листьев на стебле •Очередное – из узла отходят по одному листу (пшеница, береза, подсолнечник, укроп). •Супротивное – из узла отходят по два листа по обе стороны от стебля (сирень, крапива, шиповник). •Мутовчатое - из узла отходят по три и более листьев (элодея, вороний глаз, клевер, ель, кедр).
На расположение и тип крепления листьев к стеблю влияет множество факторов. Например, у светолюбивых растений листья располагаются свободно и не затеняют друг друга. Листья пустынных растений мелкие и располагаются близко друг к другу – для максимального сохранения влаги.
В засушливых условиях листья приспособлены накапливать воду. Растения с толстыми, мясистыми листьями называются суккулентами – к ним относят, например, алоэ.
Колючки кактуса (изменённые листья) – ещё один пример адаптации к засушливым условиям. Уменьшение поверхности листа снижает потерю воды растением. Колючки также защищают растение от травоядных животных. Обратите внимание, что колючки яблони или груши – это видоизменный стебель.
Листья хищных растений модифицированы для ловли насекомых. При помощи такой адаптации растения получают из жертв минеральные вещества. Обычные растения получают минеральные вещества через корни.
В листьях некоторых растений запасаются питательные вещества. Листья лука и капусты – пример запасающих листьев, которые человек использует в пищу. За сотни лет селекции листья лука и капусты стали ещё более толстыми и питательными по сравнению с дикими предками.
Усик - это нитевидная структура, которая помогает растениям перелезать через другие растения или предметы и получать доступ к свету или пространству. Усики гороха – это изменённые листья, а усики винограда – измененные стебли.
Почки древесных растений зимой защищены видоизменёнными листьями – почечными чешуйками.
Прицветники – это изменённые листья, играющие роль лепестков для привлечения опылителей. Например, у молочая красивейшего желтоватые цветки лишены лепестков. Вместо них в период цветения вокруг цветков образуются ярко-красные прицветники.
Некоторые растения используют листья для размножения. Например, если срезать лист фиалки и посадить его в землю, то лист разовьётся в новое растение. Другой пример – размножение листовыми черенками (выводковыми почками). Так, на листьях растения каланхое вырастают новые маленькие растения, которые затем отваливаются от родителя и врастают в землю.
Внутреннее строение листа
Строение и расположение слоёв мезофилла у различных видов растений неодинаково. Но в целом, все листья имеют схожее строение. Столбчатый мезофилл расположен под верхним слоем эпидермиса и состоит из плотно прижатых друг к другу клеток. Столбчатый мезофилл содержит большое количество хлорофилла и является основной фотосинтезирующей тканью листа. Губчатый мезофилл залегает ниже столбчатого и состоит из рыхло расположенных фотосинтезирующих клеток с большими межклеточными пространствами, которые способствуют свободному газообмену с внешней средой. Для максимально быстрого получения и передачи веществ клетки мезофилла всегда расположены вблизи жилок – проводящих сосудов. Продукты фотосинтеза покидают лист через флоэму , а минеральные вещества доставляются к листу по ксилеме .
Внешнее покрытие листа
Как растение отпугивает травоядных животных, защищается от экстремальных погодных условий и справляется с растениями-конкурентами? При помощи трихом. Трихомы – это мельчайшие выросты эпидермиса различного строения и назначения. Трихомы одних растений мешают насекомым по ним ползать, трихомы других выделяют ядовитые токсины. В тропических дождевых лесах эпифиты используют трихомы для поглощения воды и минералов.
Устьица – это крошечные поры на поверхности листа, состоящие из двух замыкающих клеток. Устьица участвуют в двух важных процессах: транспирации и газообмене. Когда устьица открыты, водяной пар и кислород выходят из листа, а углекислый газ перемещается внутрь. Когда устьице закрывается – газообмен прекращается.
Роль устьиц в жизни растения
Днём устьица обычно открыты – через них свободно проходят газы и вода. Непрерывно испаряющаяся через устьица вода создаёт подсасывающую силу. Благодаря этому вода поднимается от корней вверх к листьям – процесс транспирации. Через открытые устьица лист поглощает необходимый для фотосинтеза углекислый газ. Открытие и закрытие устьиц контролируется изменением формы двух замыкающих клеток, окружающих каждую пору. Когда вода попадает в замыкающие клетки они становятся набухшими и изгибаются, образуя поры. Когда вода покидает замыкающие клетки, они становятся вялыми и сжимаются, закрывая поры.
Под действием дневного света в замыкающих клетках накапливаются ионы калия. Его увеличение приводит к движению воды в результате осмоса. Возникает тургорное давление, изгибающее замыкающие клетки – устьице открывается. Отток калия ночью снижает давление, и устьица закрываются.
На открытие и закрытие устьиц влияет множество факторов: время суток, концентрация СО2 в атмосфере, влажность почвы и температура. Для фотосинтеза требуется много CO2 – поэтому днём устьица отрыты. Ночью растению CO2 не требуется – устьица закрываются. Однако при низкой концентрации CO2 в листе, устьица остаются открытыми даже ночью. Без воды устьица растений останутся закрытыми, а значит растение не получит CO2. Растения, живущие в пустынях, научились по-разному справляться с этой проблемой, иногда весьма необычным способом (смотри картинку). Транспирация воды через устьица также охлаждает растение в жару. Процесс транспирации снижает температуру листа на 10°C по сравнению с окружающим воздухом.
Глобальное потепление и парниковые газы – частые темы в новостях. За последние 200 лет деятельность человека, выхлопы автомобилей и вырубка тропических лесов повысили глобальную концентрацию углекислого газа в атмосфере и изменили климат нашей планеты. За прошедшие 200 лет с начала промышленной революции уровень CO2 в атмосфере вырос на 30%! Ученые проверили, как изменение уровня СО2 повлияло на растения. Для этого они изучили образцы растений, собранные ещё в 18 веке. Выяснилось, что за 200 лет количество устьиц в листьях снизилось на 40%! Поскольку углекислый газ становится более распространенным, требуется меньше устьиц для его поглощения с целью фотосинтеза. Чем меньше устьиц – тем больше воды сэкономит растение. Тот же метод подсчета устьиц был применен к ископаемым листьям для определения уровня CO2 в атмосфере миллионы лет назад. Так установили, что во времена динозавров у листьев устьиц практически не было. Значит, уровень CO2 тогда был значительно выше по сравнению с нашим временем.
Листья в жизни человека
Какие листья выращивает человек?
Когда вы в следующий раз закажете пиццу, задумайтесь, из чего она была приготовлена. Корка пиццы получена из семян пшеницы, которые образовались в результате фотосинтеза. Фрукты или овощи, включая помидоры, зеленый перец, лук и специи, также были произведены благодаря фотосинтезу. Сыр, колбаса и бекон в пицце появились потому, что животные поедали растения, полученные в результате фотосинтеза. Даже сама коробка для пиццы была сделана из деревьев, которые выросли благодаря фотосинтезу. Пример с пиццей показывает всю важность фотосинтеза для человека и всей живой природы. Фотосинтез создаёт основную массу растения, которую употребляют в пищу животные. Более того, в ходе фотосинтеза выделяется кислород – необходимый компонент для существования жизни на Земле.
Фотосинтез
Как и все живые существа, растения состоят из органических молекул: белков, жиров и углеводов. Главный компонент этих молекул – углерод. Так, при сжигании древесины образуется уголь – чистый углерод. Для постройки сложных веществ, растение поглощает углерод из воздуха в виде углекислого газа. Ещё одну необычную особенность растений открыли в конце 18 века. Помещённые в колбу с водой растения при зажжённой свече начинали выделять пузырьки кислорода. Важность кислорода для животных установили при помощи опыта с мышью. Помещённая в герметичную колбу мышь быстро погибала. Но если в колбу вместе с мышью поместить также растение, то животное выживет. Поглощение растениями углерода из воздуха и выделение кислорода – два взаимосвязанных процесса, которые происходят в ходе фотосинтеза.
В фотосинтез вовлечены кислород и углекислый газ
Фотосинтез происходит в хлоропластах
Ранее мы описали процесс фотосинтеза простой формулой: 6СО2 + 6Н2О + Свет = Глюкоза + 6О2. Давайте теперь проследим, как происходят все эти преобразования в хлоропластах. Фотосинтез делится на две стадии: световую и темновую. Световая фаза происходит в гранах. Под действием света разрушается молекула воды. Кислород О2 из воды покинет растение в виде газа, а водород понадобится для постройки глюкозы. В световую фазу также запасается энергия в виде молекулы АТФ (эту молекулу можно сравнить в батарейкой). Темновая фаза происходит в строме. Поглощённый через устьица CO2 соединяется с водородом. Для этого СО2 проходит через цикл сложных реакций, называемых циклом Кальвина. Запасённая ранее энергия при этом расходуется. Для темновой фазы не требуется свет, однако она происходит как днём, так и ночью.
Итак, главная цель фотосинтеза – получить глюкозу. Для чего же глюкоза растениям?
Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Исследовательская работа на тему: Почему опадают листья
Выбор темы, ее актуальность
Осень – прекрасное время года. Изменение окраски листьев — одна из первых примет осени. Мне всегда было интересно знать, откуда у осени столько ярких красок, ведь летом все листья зеленого цвета, куда деваются изумрудные переливы лета, почему именно осенью листья начинают менять свою окраску. Осенью я люблю бывать на природе: бродить, дышать свежим воздухом, наблюдать за природой, собирать букеты из опавших листьев. Почему листья так легко опадают осенью с деревьев? Еще вчера их не смог сорвать даже сильный ветер, а теперь они отваливаются сами. Что произошло? Не повредит ли листопад самому дереву? Я решил провести исследование и раскрыть эту тайну.
Познавательная ценность темы.
Расширение кругозора об окружающем мире, привлечение детей
группы к познавательной деятельности, доказать, что в природе все
взаимосвязано, и просто так ничего не происходит.
Исследовательское мастерство.
Я предположил, что листья меняют окраску из-за понижения температуры воздуха и в листе появляется разноцветное красящее вещество, а листопад - подготовка лиственных деревьев к зимнему холоду. Объектом моего исследования стали деревья и их листья. Предмет исследования – процессы, которые происходят внутри листа осенью.
Цель исследования.
Узнать, что влияет на изменение окраски листа осенью, почему появляются разные цвета в листьях и почему они опадают.
Задачи.
1.Провести наблюдения за разными деревьями осенью;
2.Изучить строение листа;
3.Узнать, почему летом листья зеленые, а осенью меняют цвет;
4.Исследовать строение желтого листа, рассматривая его через микроскоп;
5.Изучить литературу, поясняющую причины изменения окраски листьев;
6.Изучить причины листопада;
Методы исследования.
1.Чтение научной литературы, энциклопедий;
2.Использование материалов Интернета;
3.Беседы со взрослыми;
4.Наблюдения, опыты.
Ход исследования
В ходе наблюдения за различными деревьями осенью - береза, рябина, сирень, яблоня - выявил, что первыми начали желтеть листья березы . А листья рябины начали краснеть. Листья яблони стали коричневыми.
Что повлияло на окраску листа? Я решил изучить, как устроен лист, рассмотреть его под микроскопом. Я решил, что строение листа приблизит меня к открытию тайны расцветки листьев.
Лист состоит из двух частей: листовой пластинки и черешка. На листовой пластинке очень хорошо видны, особенно с нижней стороны, жилки. Жилки – это сосуды, по которым движется вода, питательные вещества.
Для рассматривания пигментного состава листа я выбрал лист березы. Это дерево я очень люблю и оно - символ нашей Родины.
Цель: рассмотреть лист березы и определить, пигмент какого цвета находится в большем количестве, сравнить зеленый лист с осенним листом.
Я открыл, что в каждом листике полным-полно каких-то зерен. Причем в зеленом листе были только зеленые зернышки, а в желтом - и зеленые, и желтые. И желтых зернышек в осеннем листе гораздо больше, чем зеленых.
Что это за зернышки? Зачем они нужны листу? Многое было непонятно. И я решил обратиться за помощью к научным источникам. Вот что я узнал из энциклопедии.
В каждом листике полным-полно чудесных зерен. Это хлорофилл. Эти зерна готовят дереву пищу. Хлорофилл - это как будто крошечная кухня внутри каждого листочка! Она помогает превратить солнечный свет и воду в питание для растения. Наука доказала, что без зеленого листа не только не может жить растение, но и не было бы вообще жизни на Земле. Оказалось, что в клетках листа с помощью хлорофилла происходят важнейшие превращения воды и углекислого газа в сахар и крахмал. При этом листья выделяют кислород, которым дышит все живое.
Вывод
Осенью из-за понижения температуры, уменьшения количества солнечного света хлорофилл разрушается и проявляются в листе желтые и красные оттенки. Листья не меняют свой цвет, просто они теряют свой зеленый цвет. Я раскрыл одну тайну листьев: узнал, как они становятся разноцветными. Моя гипотеза о том, что изменение цвета листьев связано с понижением температуры частично подтверждается, а предположение о том, что осенью в листе появляются вещества красного, желтого и других цветов, оказалось ошибочным: никаких разноцветных веществ не появляется в листе, листья не меняют свой цвет, просто они теряют свой зеленый цвет.
- А почему листья опадают? Как происходит листопад? Нужен ли он дереву? Это еще тайны, которые я хотел разгадать.
Я пронаблюдал за веточками, с которых слетели листочки. Остается ли ранка в том месте, где висел листик? Выяснил – нет, в том месте только почка. Причем, эта почка плотно закрыта и сверху покрыта коричневыми чешуйками. Значит, по мере того как дни становились короче, уменьшалось количество солнечного света, деревья понемногу готовились к зиме: образовали почки, чешуйки. Для чего? Из энциклопедии и из беседы с воспитателем, вот что я узнал о подготовке деревьев к листопаду.
Количество сока в дереве уменьшается. Хлорофилл исчезает. В листьях накапливаются вредные вещества (обмена веществ). Листья стареют. Сосуды, по которым в лист поступает вода, перекрывается в основании пробковой тканью и образуется отделительный слой. Достаточно дуновения ветерка – и лист отрывается.
Листопад происходит по определенному алгоритму: в листьях разрушается хлорофилл, лист накапливает ненужные вещества, лист меняет цвет, лист становится бурым, лист отрывается, лист падает.
Листопад - это естественный этап жизни растения. Сигналом к началу листопада является не падение температуры, а изменение продолжительности светового дня - самый верный и неизменный признак наступления осени.
Природа позаботилась о том, чтобы расставание дерева с листом произошло безболезненно для него. Подготовка к листопаду начинается заранее. В конце лета образуется отделяющий (пробковый) слой. Лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам. Сосудистые пучки легко заметить на листах в виде крупных точек. Достаточно небольшого воздействия, например, порыва ветра, чтобы нарушилась и эта последняя связь между черешком листа и материнским растением. Листья могут опадать и в совершенно тихую погоду под влиянием силы тяжести листовой пластинки. На месте рубца от оторвавшегося листа образуется защитный пробковый слой.
Зачем деревья сбрасывают листья осенью?
Первичным акцептором углекислого газа в цикле Хетча и Слэка является:
+ 4) фосфоенолпировиноградная кислота
Первичным продуктом фазы карбоксилирования цикла Хетча и Слека является:
+ 1) щевелевоуксусная кислота
Под влиянием внешних отрицательных воздействий в молекуле белка происходят изменения, не затрагивающие:
+ б) соотношение в белках основных и кислых аминокислот
Поглощение хлорофиллом квантов света в красной части спектра обусловлено:
+ 3) наличием циклопентанового кольца, присутствием магния в порфириновом ядре
Первичным акцептором электронов в фотосистеме II является:
При циклическом фосфорилировании в световой фазе фотосинтеза образуются:
При нециклическом фосфорилировании в световой фазе фотосинтеза образуются:
При нециклическом фофофосфорелировании донором электронов является:
При нециклическом фофофосфорелировании конечным акцептором электронов является:
Площадь листьев (м 2 ), приходящаяся на 1 м 2 почвы называют:
+ 4) индекс листовой поверхности
Первичным акцептором электронов в фотосистеме I является:
+ 5) мономерная форма хлорофилла а695
Превращение 3-фосфоглицериновой кислоты в 1,3-дифосфоглицериновую кислоту в фазе восстановления идет при участии:
Промежуточный продукт окислительного пентозофосфатного цикла, необходимый для образования шикимовой кислоты представляет собой:
Простетической группой каталазы является:
Простетической группой цитохромоксидазы является:
Простетической группой полифенолоксидазы являются:
Проявлением корневого давления у растений является:
+ 3) плач растений и гуттация
При окислении НАДН в дыхательной цепи образуется следующее число АТФ:
При высокой концентрации ионов в среде основной механизм поглощения:
Повторное использование элементов питания в растении называется:
Повреждение апикальных меристем двудольных вызывается недостатком:
Под развитием растений понимают:
+ г) качественные изменения структуры и функций растений в онтогенезе
Под ростом растений понимают:
+ в) необратимое увеличение размеров, массы растения, элементов структуры протопласта
Под действием дефолиантов у растения:
+ г) происходит опадание листьев
Полную спелость семян можно точно определить:
+ а) по способности к прорастанию
Покой семян, обусловленный недоразвитостью зародыша, называют:
Покой семян, обусловленный водонепроницаемостью кожуры, называют:
Продукты фотосинтеза включают ……. % прошедшей через растение воды
+ 1) 2 /м 2 ):
Семена зерновых культур в воздушно-сухом состоянии содержат воды:
Сельскохозяйственные растения относятся в основном к:
Средние значения КПД ФАР для посевов составляют:
Скарификация – это воздействие на семена для ускорения прорастания семян:
+ а) механическое + д) потеря тургора
Снижение интенсивности роста стебля в длину происходит под действием:
Созревание плодов ускоряет:
Старение листьев и созревание плодов происходит при повышении содержания …
+ 1) этилена + 4) абсцизовой кислоты
Снятие апикального доминирования и стимуляции роста боковых почек происходит под действием….
Скорость передвижения органических веществ по флоеме составляет:
Синтез компонентов рибосом происходит в ….
С возрастом у растений устойчивость к радиационному повреждению….
ОТВЕТ: повышается ОТВЕТ: увеличивается
Свойство ферментов взаимодействовать только с определенным изомером
+ 1) стереохимическая специфичность
Структурной единицей нуклеиновых кислот являются …
Содержание углеводов при высоких дозах азотных удобрений…
Степень зрелости семян масличных культур оценивают по изменению….
ОТВЕТ: кислотного числа
Сера поглощается корневой системой в виде…
Семена растений в воздушно-сухом состоянии содержат …. % воды.
Свыше ….. % всех кислот в плодах и ягодах представлены яблочной, лимонной и янтарной кислотами.
Световое насыщение фотосинтеза у С4—растений…
+ 1) не достигается даже при полном солнечном свете
Сущность закона В.Р.Заленского заключается в том, что:
+ 1) существует строгая ярусная изменчивость анатомического строения листа
Сахароза образуется в растениях в реакциях между…
+ 4) глюкозой и фруктозой
Состояние покоя у растений зимой или в летнюю засуху определяет:
+ в) анабиотическую форму газоустойчивости
Средние значения листового индекса у большинства сельскохозяйственных растений южных широт с влажным климатом составляет (м 2 /м 2 ):
Сумму ежедневных показателей площади листьев посева или насаждения за период называют:
+ 1) фотосинтетическим потенциалом
Тонопласт является полупроницаемой мембраной и отделяет от цитоплазмы…
Темпы роста растений можно определить:
+ г) по нарастанию вегетативной массы
Температуры оптимальные для фотосинтеза у растений умеренного климата:
Транспорт К + и Cl - в замыкающие клетки устьиц происходят при:
+ 2) фотоактивном движении устьиц
Только к С3 растениям относятся:
+ 1) картофель, сахарная свекла, горох, ячмень, пшеница, овес, рис
Только к С-4 растениям относятся:
+ 4) просо, сорго, кукуруза, сахарный тростник
Только для растительной клетки характерно наличие:
+ 2) клеточной стенки
У нута, люпина и сои накапливается большое количество липидов за счет синтеза…..
У масличных культур снижается накопление жиров при недостатке для растений…
ОТВЕТ: фосфора и калия ОТВЕТ: калия и фосфора
Устойчивы к засухе …..
Увеличение массы протоплазмы в клетке и клеточное деление характерно:
+ а) для эмбриональной фазы
Увеличение размеров клетки характерно:
+ б) для фазы растяжения
Удлинение стебля карликовых растений происходит под действием…
Утолщение корней и побегов обеспечивают …. меристемы.
Углеводный комплекс корнеплодов на 70-80% представлен легкорастворимыми формами - …..
ОТВЕТ: сахарозой и моносахаридами ОТВЕТ: моносахаридами и сахарозой
У засухоустойчивых растений во время засухи накапливается:
Условия второй фазы закалки растений к морозу:
+ д) постепенное снижение температуры среды до отрицательных величин
У растений умеренных широт быстрое ингибирование процесса фотосинтеза происходит при повышении температуры до:
Углеводный комплекс корнеплодов в основном представлен:
+ 2) сахарозой + 3) моносахаридами + 5) мальтозой
Устойчивость ферментативных систем и обмена веществ в клетках определяет:
+ а) биохимическую форму газоустойчивости
У хороших посевов фотосинтетический потенциал составляет (м 2 /га сутки):
Увеличение размеров многоклеточного растения обусловлено:
+ а) ростом клеток в фазу растяжения
У поврежденных газами растений наблюдается повышение:
+ 1) активности пероксидазы + 5) интенсивности дыхания
Углеводом, входящим в состав РНК является:
Устьица занимают от поверхности листа:
Факторы внешней среды, препятствующие прорастанию, вызывают покой:
Факторы, вызывающие повреждение растений от зимней засухи:
+ г) постоянные и сильные ветры
Фотосинтетически активная радиация- это видимое солнечное излучение с длиной волны:
Фотопериодическое воздействие воспринимают …
Ферментативную функцию в растении выполняют:
Фруктоза-1,6-дифосфат в цикле Кальвина образуется за счет конденсации:
+ 2) фосфодиоксиацетона и 3-фосфоглицеринового альдегида
Формирование компонентов побега обеспечивает …. меристема.
Фотолиз воды сопровождается:
+ 4) образованием кислорода
Хлороз листьев у растений вызывается недостатком:
Хранение наследственной информации осуществляется с помощью:
Цикл Кальвина протекает в следующей части хлоропласта:
+ 4) в тилакоидах гран
Чистый выход АТФ в окислительном пентозофосфатном цикле составляет:
Чистая продуктивность фотосинтеза имеет размерность …
+ 1) г (грамм) сухого вещества на 1 кв.м листовой поверхности в сутки
Четвертичная структура белка имеет вид:
+ 3) объединения нескольких глобул
Щевелевоуксусная кислота в цикле Хетча и Слэка восстанавливается до:
+ 2) яблочной кислоты
Щевелевоуксусная кислота в цикле Хетча и Слэка может аминироваться с образованием:
+ 3) аспаргиновой кислоты
Элементом питания, удлиняющим сроки вегетации и задерживающим образование клубней является…
Элементом питания, способствующим накоплению крахмала в клубнях картофеля является …
Элементы минерального питания в составе хлорофилла:
Явление строгой специфичности фермента заключается:
+ 4) в связывании определенным участком лишь одного конкретного субстрата
Яблочная кислота при САМ-метаболизме накапливается в клетках листа:
Явление физиологической засухи, проявляющееся в подавлении поглотительной способности корней, связано:
Кандидат биологических наук В. И. Артамонов
Химия и Жизнь №2, 1979, с. 36-39
Чародейкою зимою
Околдован, лес стоит -
И под снежной бахромою;
Неподвижною, немою.
Чудной жизнью он блестит.
И стоит он околдован, -
Не мертвец и не живой,-
Сном волшебным очарован.
Весь окутан, весь окован
Легкой цепью пуховой.
Ф. И. ТЮТЧЕВ
Совершенно безжизненными кажутся нам растения в зимнем лесу. А между тем и зимой, в самые трескучие морозы, жизнь не вполне покидает деревья и кустарники. Растения в это время лишь отдыхают, накапливают силы, чтобы с наступлением весны сбросить зимние оковы. "То, что мы называем сном природы,- писал С. Покровский,- есть лишь особая форма жизни, полная глубокого смысла и значения". Такая форма жизни растительных организмов называется состоянием покоя.
"НЕ МЕРТВЕЦ И НЕ ЖИВОЙ. "
В состоянии глубокого покоя у растения резко заторможен обмен веществ и прекращается видимый рост. Однако это не значит, что в нем полностью остановились все процессы жизнедеятельности. Некоторые из них идут и во время зимнего покоя. Например, крахмал превращается в сахара и жиры, сахара расходуются в ходе дыхания. Правда, интенсивность его зимой в 200-400 раз меньше, чем летом.
Происходят в это время и процессы роста, только они никак не проявляются внешне. Состояние зимнего покоя - период особенно интенсивной деятельности так называемой образовательной ткани, или меристемы, из которой возникают новые клетки и ткани. Как у вечнозеленых, так и у листопадных растений в это время закладываются зачатки листьев в вегетативных почках и элементы цветков - в почках цветочных. Без этого предстоящий весной переход растительного организма к активной жизнедеятельности был бы попросту невозможен. Вот почему для большого числа растений, и прежде всего для всех многолетних форм, покой - обязательное условие нормального роста в период вегетации.
Способность погружаться в состояние покоя выработалась у растений в ходе эволюции - это важное приспособление к периодическому наступлению неблагоприятных внешних условий. Это лишний раз подтверждается тем фактом, что растения иногда перестают расти не только зимой, но и летом. Например, в засуху некоторые из них сбрасывают листья и совершенно прекращают рост - точно так же, как и глубокой осенью. Такой покой получил название вынужденного. В вынужденном покое лесные деревья и кустарники находятся и в самом конце зимы - в это время такое их состояние объясняется только неблагоприятными внешними условиями. Если в январе-феврале срезать в лесу березовую ветку, принести ее в комнату и поставить в воду, то листовые почки вскоре тронутся в рост и дадут побеги.
Однако если такую же ветку срезать или принести в теплое помещение в октябре или ноябре, то она не распустится очень долго. В это время растение находится в состоянии так называемого глубокого покоя, которого не может нарушить даже наступление самых благоприятных для роста условий. Глубокий покой - необходимая фаза развития растения, сменяющая период вегетации.
Продолжительность, периода покоя у разных деревьев и кустарников различна. Одни растения - бузина, жимолость, крушина, сирень, черная смородина - отличаются коротким периодом покоя; у них глубокий покой в естественных условиях заканчивается уже в октябре. Если выращивать их в оранжерее, то они ведут себя как вечнозеленые растения: почки, которые должны были дать побеги весной будущего года, распускаются уже в ноябре, задолго до того, как растение сбросит старые листья. Возможно, эти растения в прошлом и на самом деле были вечнозелеными. В процессе эволюции, по мере похолодания климата, они приспособились к новым условиям и стали сбрасывать на зиму листья, но сохранили способность проходить период покоя при относительно высокой температуре.
Значительно дольше - до января - продолжается период покоя у березы бородавчатой, боярышника, тополя белого. А самый длительный период покоя - у липы мелколистной, клена татарского, ели сибирской, сосны обыкновенной. Зимующие почки липы, например, неспособны прорастать на протяжении почти полугода. У дуба, бука и ясеня почки находятся в покоящемся состоянии вплоть до конца апреля.
В состояние глубокого покоя деревья и кустарники впадают очень рано - тогда, когда погода, казалось бы, еще позволяет им нормально расти. Например, в Европейской части СССР многие из них переходят в состояние покоя еще в июле-августе.
Сигналом к покою служит для них уменьшение длины светового дня. Изменение длины дня воспринимают у растений листая, а в отсутствие их - почки. Когда дни становятся короче, в растениях изменяется соотношение между фитогормонами, стимулирующими и ингибирующими процессы роста. В листьях увеличивается содержание наиболее важного природного ингибитора роста - абсцизовой кислоты, которая тормозит синтез гидролитических ферментов (амилазы, протеиназы и других), необходимых для распускания почек, прорастания семян и других процессов вегетации растений. Из листьев абсцизовая кислота транспортируется в почки и "усыпляет" их. Возможно, есть и другие ингибиторы, которые при переходе растений в состояние покоя выполняют ту же функцию. Одновременно в тканях растений уменьшается содержание естественных стимуляторов роста, например гиббереллинов.
Некоторые южные растения, если пытаться выращивать их в северных широтах, не приживаются здесь лишь по той причине, что в новых для себя условиях не улавливают вовремя сигнал к погружению в состояние покоя: ведь они привыкли к совсем иной длительности светового дня. Когда же они, наконец, разберутся, что зима на носу, то оказывается уже поздно: ткани растений, застигнутые морозами в состоянии активного роста, гибнут. А зная факторы, от которых зависит вступление в состояние покоя, можно добиться, чтобы эти растения перезимовали и на севере. Для этого можно, например, каждый день, еще до наступления сумерек, закрывать их светонепроницаемыми чехлами. Укорачивая таким образом естественный световой день, мы заставим растение своевременно начать подготовку к зиме.
На переход растений в состояние покоя оказывает влияние и температура: для некоторых видов (преимущественно южного происхождения - ясеня, конского каштана, сирени, вишни) понижение ночных температур является главным сигналом к покою.
В естественной обстановке понижение температуры обычно происходит как раз в то время, когда заметно укорачивается световой день. Неудивительно, что жизненный ритм растений регулируется совместным действием этих двух факторов. Изменение освещенности, воспринимаемое растениями через посредство системы фитогормонов, служит первым стимулом к перестройке физиологических процессов, которая затем завершается под действием температурных сдвигов.
Низкие температуры просто необходимы некоторым растениям во время покоя: лишь после значительного охлаждения (не менее чем до 0°С на протяжении 3-4 недель) они впоследствии могут нормально возобновить свой рост. Это было известно еще в глубокой древности; например, Плиний в своей "Естественной истории" писал: "Своевременно наступающие холода весьма способствуют укреплению деревьев, которые тогда превосходно развиваются, а в противном случае, если их ласкают австры [теплые южные ветры.- В. А.], истощаются, и особенно в пору цветения". Это подтверждают и эксперименты. Например, если один и тот же куст черники осенью разделить на две части и одну выращивать всю зиму в теплице, а другую оставить в естественной обстановке, то та половина куста, которая провела зиму, в тепличных условиях, будет летом расти значительно хуже. По этой же причине грушевые и персиковые деревья, постоянно выращиваемые в обогреваемой оранжерее, часто погибают.
В тропиках, казалось бы, идеальном месте, где круглый год тепло, большинство листопадных растений умеренной зоны растет ничуть не лучше, чем у себя дома. И здесь дело опять-таки в том, что "тепличные" условия не позволяют им погрузиться в состояние покоя, необходимое, чтобы накопить силы для бурного развития в сравнительно короткий период вегетации.
Растениям, которые зимой укрыты снегом, под его теплой шубой - не так уж холодно. Но как противостоят морозам деревья и кустарники, обнаженные ветви которых насквозь пронизывает холод? Почему не гибнут их почки и побеги?
Устойчивость растений к низким температурам создается главным образом благодаря внутренним изменениям в клетках, и прежде всего изменениям их химического состава.
Роль антифриза - вещества, которое снижает температуру замерзания растворов, находящиеся в клеточных вакуолях, играют сахара: они накапливаются в клеточном соке во время подготовки растения к зиме. Важную защитную функцию выполняют сахара и в цитоплазме: они предохраняют ее белки от коагуляции (свертывания) при понижении температуры. Чем больше Сахаров накопили растения в своих клетках, тем лучше они подготовлены к действию низких температур. Хорошо известно, что если у плодовых деревьев, например яблонь, плодоношение летом было особенно обильным, то зимой они оказываются менее морозоустойчивыми. В этом случае питательные вещества расходуются в основном на формирование плодов, а про запас Сахаров откладывается мало. Неудивительно, что такие деревья легче вымерзают.
Плохо переносят морозы и те растения, которые осенью интенсивно росли - например, вследствие длительной теплой погоды или в результате обильной подкормки азотом. Причина здесь та же: растения плохо подготовлены к зиме, их питательные вещества использовались на рост вегетативных органов (стеблей, листьев), а не откладывались в виде запасных углеводов.
Падает морозостойкость растений и весной, когда сахара начинают использоваться в процессах жизнедеятельности, превращаться в другие соединения. Поэтому так опасны для растений весенние заморозки, хотя температура при этом далеко не достигает уровня зимних морозов, которые растения прекрасно перенесли.
Но устойчивость растений к морозам объясняется не только накоплением Сахаров в их тканях. Как показали исследования известного нашего физиолога растений, члена-корреспондента АН СССР И. И. Туманова и его учеников, формирование морозоустойчивости - сложный, ступенчатый процесс. Закаливание озимых злаков и плодовых деревьев начинается в осенние солнечные дни, когда еще довольно интенсивно идет фотосинтез, а процессы дыхания уже ослаблены. Благодаря этому в тканях и накапливаются сахара и другие защитные вещества, клетки становятся беднее водой.
После этого цитоплазма готова к прохождению второй фазы закаливания, которая .проходит при регулярно повторяющихся слабых морозах (от -2 до -5°С). В это время изменяется ультраструктура цитоплазмы, перестраивается ферментный аппарат клеток, в результате чего они приобретают способность переносить значительное понижение температуры. Теперь растению холода не страшны.
РОСТКИ ПОД СНЕГОМ
В феврале, когда нередки еще сильные морозы, можно, раскопав снег в широколиственном лесу, обнаружить пробившиеся сквозь опавшую листву бледно-желтые ростки со свернутыми листьями, а иногда и бутонами. Осенью этих ростков здесь не было.
Дело в том, что в широколиственном лесу почва зимой не промерзает. Это объясняется наличием в ней большого количества перегноя и глубоким снежным покровом, создающими прекрасную теплоизоляцию. Благодаря этому температура почвы здесь всю зиму остается около 0°С. В такой почве остается незамерзшая влага, доступная для растений.
Что же касается питательных веществ, столь же необходимых для роста, то подснежное развитие растений происходит за счет готовых, отложенных ранее запасов. Например, у медуницы и ветреницы эти запасы находятся в корневищах, у пролески и гусиного лука - в луковицах, у чистяка - в клубнях.
Интенсивное использование этих отложенных про запас питательных веществ в процессе дыхания способствует повышению температуры самого растения. Часто вокруг него даже протаивает снег. Например, в феврале начинают расти под снегом побеги мать-и-мачехи, заложенные еще осенью. Если в это время откопать растение, то можно увидеть, что вокруг него в снежном покрове протаяла крошечная пещерка.
Читайте также: