Augu dens rems Augu dens rems un vielu

Augu ūdens režīms

Augu ūdens režīms un vielu pārvietošanās augos

Ūdens bioloģiskā loma augos -- Ūdens – vide visām reakcijām -- Savieno visas auga organisma daļas -- Fizioloģiski-bioķīmisko reakciju tiešais komponents (ūdens fotolīze fotosintēzē, Krebsa cikls) -- Termoregulējošs faktors -- Dod formu (pateicoties šūnu turgoram), amortizators pret mehānisku iedarbību

Ūdens daudzums Cilvēka organismā Augos (vidēji) Ūdensaugos Gurķu, tomātu, salātu lapās Sausās sēklās Sūnās, ķērpjos 60 -65% ~80% 96 -98% 94 -95% 5 -14% 5 - 7% Ūdens satura maiņa Cilvēka organismā 4 nedēļās Mezofitos līdz 4 nedēļām Kaktusos līdz 29 gadiem

Ūdens struktūra un īpašības -- Agregātstāvokļi -- Blīvums (maks. to +4 o. C) -- Siltumietilpība (5 -30 reizes lielāka nekā citām vielām) Par ko liecina lielā siltumietilpība? - Ciešas saites starp ūdens molekulām.

Ūdens struktūra un īpašības -- Ūdens molekulārā uzbūve un struktūra Dipola molekula ar tetraedrisku elektronu sadalījumu

Ūdens struktūra un īpašības -- Ledus struktūra

Ūdens struktūra un īpašības -- Ūdens augos: Brīvais ūdens mozofītos 60 -70%

Ūdens struktūra un īpašības Brīvais ūdens sukulentos 30 -36%

Koloīdu briešana Ūdens molekulu orientācija ap katjonu un anjonu Jona hidratācijas modelis

Koagulācija Koacervācija u – hidratācijā saistītais ūdens k – koloidālā daļiņa

Ūdens uzņemšana augu šūnās Koloīdu briešana Jaunas šūnas bez vakuolām, epifiti Cattleya saknes klātas ar velamen (higroskopiski audi)

Ūdens uzņemšana augu šūnās Osmoze Lapas mezofila šūnas shēma

Auga šūna kā osmotiska sistēma

Šūnas sūcējspēks (šūnas ūdens potenciāls)

Osmotiskā spiediena noteikšana (pēc P. B. Grīna, 1968. , nitellas šūnas)

Osmotiskais potenciāls augos (MPa) Mezofitu sakņu šūnās Mezofitu virszemes daļu šūnās Halofitu šūnās Dažādās ekoloģiskās grupās: Ūdensaugi Sauszemes augi Sausu un sāļu augteņu augi 0. 3 -1. 2 1. 0 -2. 6 15 0. 1 -0. 3 0. 5 -1. 5 10 -15

Plazmolīze un citorīze A – turgorescentas šūnas (1) un šūnas ar robežplazmolīzi (2) B – ieliektā plazmolīze C – izliektā plazmolīze D – konvulsīvā plazmolīze p – citoplazmas pavedieni E – uzmavu plazmolīze pr – uzbriedusi citoplazma F – citorizētas šūnas Plazmolīzes veidi: - robežu - ieliektā - konvulsīvā - izliektā - uzmavu

Ūdens uzņemšana augos Ūdensaugi – uzņem ar visu virsmu

Ūdens uzņemšana augos sfagnu sūnas ķērpji Ķērpji, sfagnu sūnas – uzņem ar virsmu no rasas, miglas, lietus

Ūdens uzņemšana augos noragas Vaskulārie augi – sakne, kā ūdens uzņemšanas orgāns

Ūdens uzņemšana augos

Ūdens uzņemšana augos Mitru augteņu un ēnainu pamežu augi - vāji attīstīta sakņu sistēma

Ūdens uzņemšana augos Mitru augteņu augi - saknes augsnes virskārtā

Ūdens uzņemšana augos Pamežu augi - vāji attīstīta sakņu sistēma

Sakne kā ūdens uzņemšanas orgāns

Ūdens pārvietošanās sakņu dzīvajās šūnās Ūdens pārvietošanās saknēs 1 no saknes spurgaliņas 2 -6 caur saknes parenhīmas šūnām 7 caur endodermu 8 caur periciklu 9 -11 caur centrālā cilindra parenhīmas šūnām 12 līdz trahejām

Ūdens plūsma dzīvajās šūnās pa apoplastu pa simplastu transvakuolāri

Ūdens radiālais transports saknēs

Ūdens plūsma caur endodermu

Endodermas loma ūdens uzņemšanā augā

Kāpēc ūdens nonāk vadaudos? Ψvadaudos < Ψdzīvajās šūnās (jonu sūkņu aktīvas darbības rezultātā vadaudos nonāk osmotiski aktīvas vielas) Vadaudos nav turgora spiediena (šūnapvalki lignificēti) Vadaudos nav citoplazmas – puscaurlaidīgu membrānu

SAKNES SPIEDIENS (Apakšējais terminālais dzinējspēks) • Jonu sūkņu aktīvas darbības un ūdens pasīvas pārvietošanās (osmozes) rezultātā koksnes vadaudos veidojas hidrostatiskais spiediens jeb apakšējais terminālais dzinējspēks, kas sekmē ūdens un tajā izšķīdušu vielu pacelšanos pa vadaudiem uz virszemes daļām • Saknes spiediens mezofitiem ~ 0. 1 – 0. 3 MPa (kokaugiem ~ 1 MPa)

Saknes spiediens Sulošana – ūdens un tajā izšķīdušu vielu izdalīšanās saknes spiediena rezultātā, ja auga virszemes daļas nogrieztas

Saknes spiediens Gutācija – ūdens izdalīšanās caur hidatodēm jeb ūdens atvārsnītēm saknes spiediena rezultatā

Ūdens pārvietošanās stumbra vadaudos Vadaudos ūdens virzošais spēks ir ūdens potenciāla gradients starp augsni un gaisu. Ūdens plūsmu nodrošina saknes spiediens un transpirācija.

Transpirācija

Transpirācijas apjoms Viens augs transpirējot diennaktī zaudē ūdeni Kokvilnas (Gossipium) 1 -2 L 1 ha kokaugu ~30000 L Eikalipti (Eucaliptus) ~200 L Grieķijas riekstkoks (Juglans regia) ~300 L Ozoli (Quercus) ~600 L

Transpirācijas apjoms Transpirējot veģetācijas periodā zaudē ūdeni Parastā kukurūza (Zea mays) (1 augs) 200 -250 L (1 ha) >3 milj. L Kvieši (Triticum) (1 ha) ~2 milj. L Katru minūti uz Zemes nocērt 20 ha mežu!!! Bērzi (Betula) (1 augs) ~7000 L Kāposts (Brassica oleraceae) (1 ha) ~8 milj. L

Transpirācijas kvantitatīvie rādītāji • Transpirācijas intensitāte • Transpirācijas koeficients • Relatīvā transpirācija • Transpirācijas produktivitāte

Ūdens plūsma lapās No stumbra ūdens pa lapas kātu nonāk lapas vadaudos – dzīslās. Vairumam augu lapu dzīslas sazarojas, padarot lapas plātni izturīgāku. Jebkura lapas mezofila šūna neatrodas tālāk no lapu dzīslas kā 2 -3 citu šūnu attālumā. Ūdens lapas mezofila (dzīvajās) šūnās pārvietojas pa apoplastu, simplastu un transvakuolāri.

Atvārsnītes

Kā notiek transpirācija? -- Ūdens tvaiku veidošanās starpšūnu telpā -- Ūdens difūzija caur atvārsnītēm un kutikulu -- Ūdens aizplūšana no lapas virsmas

Atvārsnīšu darbības regulācija

Atvārsnīšu darbības regulācija 1. 2. 3. • • Hidrodinamiska regulācija Fotoaktīva atvēršanās un aizvēršanās - Cietes cukura hipotēze - K uzkrājas slēdzējšūnās Citokinīni > atvārsnīšu atvēršanos ABS > atvārsnīšu aizvēršanos Vides faktori CO 2 Gaismas kvalitāte (zilā gaismā atvārsnītes atveras)

ABS loma atvārsnīšu darbības regulācijā

Vides faktoru ietekme uz transpirāciju • • Ūdens tvaiku deficīts gaisā Temperatūra Gaisma Ūdens daudzums gaisā Atmosfēras kustības Minerālelementu daudzums augsnē Auga bioloģiskās īpašības

Pārmērīga mitruma apstākļos Augsnē > Purva toksīni (SO 2, H 3 S) < p. H < Mikroelementu daudzums Augos Bojāti hloroplasti Mitohondriji zaudē matriksu < Citokinīnu daudzums > ABS

Transpirācijas bioloģiskā nozīme -- Uztur augā pastāvīgu ūdens plūsmu -- Nodrošina minerālvielu u. c. vielu transportu -- Nodrošina šūnu turgoru -- Nodrošina gāzu maiņu (CO 2) -- Pasargā augus no pārkaršanas 1 CO 2 molekulas asimilācijai fotosintēzē augs transpirē ~ 500 molekulu H 2 O

Ūdens pārvietošanās augā

Augi un mēness ierosināti bioritmi Augošā mēnesī – sējami un stādami augi, kuriem uzturā izmantojamās daļas attīstās virs zemes Ccccccccccccc Dilstošā mēnesī – sējami vai stādami sakņaugi Jaunā mēnesī – cērtami skujkoki Vecā mēnesī – cērtami lapkoki

Augi un mēness ierosināti bioritmi Jaunā mēnesī cirsti krūmi ataug Ccccccccccccc Vecā mēnesī cirsti krūmi neataug Dilstošā mēnesī – novācami ziemai glabājami augļi, saknes, sīpoli Augļus vislabāk novākt pirms saules lēkta