Тема: Регуляция процесса дыхания.

Цель: Уяснить влияние внутренних факторов и внешних условий на И_д. Показать возможность управления этим процессом.

1. Показатели дыхания.

2. Зависимость интенсивности дыхания от внутренних факторов.

3. Зависимость интенсивности дыхания от внешних условий.

4. Роль дыхания в адаптации растений к неблагоприятным факторам среды.

1. Показатели дыхания.

Дыхание как физиологический процесс характеризуется тремя показателями:

а) интенсивностью дыхания

б) дыхательным коэффициентом (или К_д)

в) коэффициентом эффективности дыхания.

И_д

Это количество поглощенного О₂ или выделенного СО₂ единицей растительной массы или площади за единицу времени. Выражается в мг/г∙час. Величина эта непостоянная. Может изменяться от 0,01 до 15-20 мг СО₂ на 1г/час. Листья древесных пород в умеренном климате при 20ºС имеют И_д ≈ 0,5 – 2,5 мг/г∙час сырой массы. Хвойные деревья: ель обыкновенная – 0,46; сосна обыкновенная – 0,78; лиственница европейская – 0,73.

Если в процессе дыхания одновременно учитывать количество выделенного СО₂, то можно определить второй показатель дыхания – дыхательный коэффициент (ДК), который равен объемному или молярному отношению СО₂, выделившемуся в процессе дыхания к поглощенному за этот же период времени О₂, т.е.

_К = Это качественный показатель. Что это значит?

При нормальном доступе кислорода его величина зависит от химической природы окисляемого вещества, то есть он показывает, какие органические вещества окисляются при дыхании. Так, если в качестве дыхательного субстрата используются углеводы, то процесс дыхания идет согласно уравнения:

С₆Н₁₂О₆ + 6 СО₂ = 6 СО₂ +6 Н₂О

В этом случае Д_К = = 1

Если окисляются более окисленные соединения, например органические кислоты, то ДК >1, т.к. 2 НООССООН + О₂ = 4 СО₂ + 2 Н₂О (дикарбонатная кислота).

= 4 (> 1)

При окислении более восстановленных соединений, например жиров, белков требуется больше кислорода и ДК становится < 1.

С₁₈Н₃₆О₂ + 26 О₂ = 18 СО₂ + 12 Н₂О,

Т.к. = 0,69 (< 1)

Определение Д_К в разных тканях растений показывает, что в нормальных условиях он близок к 1, т.е. растения в первую очередь на дыхание используют углеводы.

Третий показатель К_ЭД, показывает число синтезируемых молекул АТФ в пересчете на каждый поглощенный атом кислорода

К_ЭД = как правило≈3

Меньше трех в условиях обезвоживания тканей (засухе) высоких температур, при старении организма, при затоплении корней их аэробное дыхание заменяется брожением, это также снижает К_ЭД.

2. Зависимость интенсивности дыхания от внутренних факторов.

Процесс дыхания, как и любой другой физиологический процесс (например, фотосинтез) зависит от ряда факторов. К внутренним факторам относят:

1. Видовые особенности и их принадлежность к определенному экологическому ххххх

2. Возраст всего растения.

3. Вид и возраст ткани, органа.

Во-первых, отметим, что различные типы и виды растений, дышат с различной интенсивностью. Травянистые дышат интенсивнее, чем древесные. Быстрорастущие древесные дышат интенсивнее. Растения северных широт и высокогорий особенно при пониженных температурах дышат более интенсивно по сравнению с растениями южных широт. Это позволяет им за короткий период положительных температур проходить весь цикл онтогенеза.

• Светолюбивые дышат более интенсивно, чем теневыносливые.

• Среди древесных пород более интенсивным дыханием отличаются быстрорастущие.

Во-вторых на И_Д сказывается изменение возраста всего растения. При этом наивысшей интенсивностью дыхания растения обладают перед началом цветения.

В третьих: высокая И_Д, как правило, коррелирует с хорошим их развитием. Растущие органы и ткани дышат в 2-4 раза сильнее сформированных. Наиболее активно дышат репродуктивные органы (цветки, меристематические ткани.

Листья древесных пород в умеренном климате имеют сравнительно низкую И_Д (0,5-2,5 мг СО₂/дм²∙час). Хвоя – еще более низкую, причем однолетняя хвоя дышит интенсивнее многолетней. И_Д ствола в расчете на единицу поверхности может быть значительно больше, чем у листьев (1-20, иногда до 50 мг СО₂/дм²∙час и более). Причем И_Д неодинакова на разной высоте ствола и повышается в период роста годичного кольца. И_Д корневых систем молодых растений составляет для хвойных ≈ 0,4-1,3, для лиственных 0,4-8,0 мг СО₂/дм²∙час, у растущих кончиков (апексов) она больше, чем у корневой системы в целом. С возрастом И_Д снижается.