Работа 26. Влияние температуры на интенсивность дыхания. Интенсивность дыхания растений это

Работа 26. Влияние температуры на интенсивность дыхания. Интенсивность дыхания растений это

Тема 9 Эколого-физиологические основы дыхания растений

интенсивность дыхания растений

7. Факторы, влияющие на интенсивность дыхания. Особенности строения клетки

Работа 26. Влияние температуры на интенсивность дыхания

Зависимость дыхания клетки от внешних факторов

ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ - это... Что такое ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ?

Влияние внутренних факторов на процесс дыхания

Тема 9 Эколого-физиологические основы дыхания растений

интенсивность дыхания растений

7. Факторы, влияющие на интенсивность дыхания. Особенности строения клетки

Работа 26. Влияние температуры на интенсивность дыхания

Зависимость дыхания клетки от внешних факторов

ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ - это... Что такое ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ?

Влияние внутренних факторов на процесс дыхания

Похожие главы из других работ:

Смотреть что такое "ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ" в других словарях:

Похожие статьи:

Смотреть что такое "ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ" в других словарях:

Сведения об образовательной организации

Полезные ссылки

Безопасность

Противодействие коррупции

Доступная среда

Карта сайта

НСОКО

6. Факторы, влияющие на численность

1.3 Факторы, влияющие на эффективность фотосинтеза

4.1 Факторы, влияющие на индивидуальное развитие

2.3 Факторы, влияющие на динамику численности популяций

2.3 Факторы, влияющие на динамику численности популяций

1. Экологические факторы, влияющие на живой организм.

1.5 Факторы, влияющие на ферментативный гидролиз ЦСС

1.4 Факторы, влияющие на процесс микроклонального размножения

2. Микрофлора плодов и овощей, зерномучных продуктов, стерилизация баночных консервов. Основные виды микробиологической порчи, факторы, влияющие на обсемененность

1.1 Факторы, влияющие на формирование микробных ценозов почв различных типов

1.3 Спектр и интенсивность эмиссии света

6. Факторы, определяющие интенсивность дыхания семян

2.1 Факторы влияющие на произрастание растительности в Еврейской Автономной Области.

1.4 Факторы, влияющие на развитие и распространение бентосных водорослей

Цель:На основе знаний об электронном механизме окислительно – восстановительных реакций (курс химии), о процессах переноса электронов (курс физики), об источниках энергии для жизнедеятельности клетки сформировать понятия о механизме окислительного фосфорилирования, о строении и функциях митохондрий

План:

1Зависимость дыхания растений от условий среды и отдельных факторов

2 Физиологически активные вещества и ингибиторы

1 Температура Интенсивность дыхания увеличивается с повышением температуры, если она не достигает предела, при котором прекращается жизнедеятельность организма. Однако увеличение дыхательной активности под влиянием повышения температуры неодинаково не только у различных видов растений, но и у отдельных органов и тканей того же растения

Таблица - Влияние температуры на дыхание яровой пшеницы в различные

фазы развития

Влажность Интенсивность дыхания в значительной мере зависит от содержания в тканях воды. Это можно показать на примере изменения дыхательного газообмена зерна пшеницы при различном содержании в нем воды во время набухания.Таким образом, из таблицы видно, что с повышением содержания воды_в_зерне_интенсивность дыхания_возрастает. При созревании зерна, когда в нем происходит постепенное уменьшение воды, интенсивность дыхания, наоборот, снижается.

Следовательно, интенсивность дыхания как при влажности зерна выше 18%, так и при набухании и созревании его резко повышается. Это явление связано с повышением газообмена тканей зародыша и. других частей зерна.

Условия водоснабжения растений также влияют на интенсивность дыхания. Так, 32—34-дневные растения сахарной свеклы, произраставшие в почве при 100, 60 и 39% ее влажности, наиболее интенсивно дышали при недостаточном водоснабжении по сравнению с оптимальным и избыточным. Количество выделенного углекислого газа в пересчете на глюкозу, израсходованную при дыхании, на 100 см2 листьев в час составляло: при наибольшем увлажнении — 0,68 мг, при среднем — 0,72 и при недостаточном- 1,30 мг (по А.Л. Курсанову).

Вегетирующие растения при недостаточном увлажнении почвы приобретают ряд засухоустойчивых признаков: увеличивается количество устьиц на обеих сторонах листьев, повышается осмотическое Давление в клетках эпидермиса, активируется фотосинтетический аппарат, больше накапливается ассимилянтов на единицу листовой площади. Однако преимущество остается за растениями, хорошо снабжавшимися водой.

И. М. Толмачев (1925) установил, что когда растения сахарной свеклы в некоторой мере обезвоживаются, что наблюдается с повышением температуры воздуха (более 30°С) в полуденные часы, то они Переходят на анаэробное дыхание с интенсивным выделением СО3. Это свидетельствует о депрессии фотосинтеза и активации процесса дыхания.

В результате недостатка воды в растении дыхательные ферменты

вызвать переход растений на обмен вещества но-ассимиляционным комплексом, что приводит к снижению урожай - %.

Минеральное питание оказывает значительное влияние на процесс дыхания растительных клеток. Так, доказано, что дефицит калия приводит к повышению интенсивности дыхания, а при внесении его в питательную среду дыхательный газообмен снижается, при этом углекислого газа выделяется значительно меньше, чем поглощается кислорода.

Интенсивность дыхания в зависимости от минерального питания обусловливается также и биосинтезом различных дегидрогеназ. Последние являются сложными белками, для формирования которых необходимы макро- (азот, фосфор, сера) и микроэлементы (медь, марганец, молибден), поглощаемые корневой системой из почвы.

Таким образом, условия минерального питания создают определен-ную_основу и субстрат для важной физиологической функции дыхания .

Свет. Влияние света на интенсивность дыхания изучено еще недостаточно. Условия_осветления влияют как на интенсивность дыхания, так и на окислительно-восстановительный режим тканей. В листе на свету образуются активные восстановители (аскорбиновая кислота и др.), восстановительная активность тканей возрастает в течение Дня и снижается ночью, а кислотность в листьях уменьшается днем и увеличивается ночью; особенно возрастает в листьях в темные часы суток содержание лимонной кислоты. Опыты с 14СО2 показали, что листья пшеницы поглощают СО2 как на свету, так и в темноте, а листья ropоxa только на свету.

Влияние света на дыхание связано также с фотопериодической реакций-растений. Так, у растений короткого дня поглощение СО2 постепенно возрастает в темноте и усиливается выделение его на свету.

Таким образом, действие света на дыхание очень сложно и связано со многими функциями и особенностями растений, внешними условиями, характером и направленностью обмена веществ.

Фотодыхание. Зависимое от действия света поглощение кислорода, сочетающееся с выделением СО2, называют фотодыханием. Исследования с применением изотопов кислорода показали, что большинство растений действительно дышит на свету и дыхание может протекать параллельно с процессом фотосинтеза. Фотодыхание с высокой по СО2 компенсационной точкой установлено у большой группы высших растений (шпинат, подсолнечник, табак, пшеница, бобовые). У растений с низкой по СО2 компенсационной точкой явление фотодыхания почти не обнаруживается (сахарная свекла, кукуруза и другие растения тропического происхождения).

Фотодыхание осуществляется в несколько этапов. Дальнейшее декарбоксилирование и превращение глицина в серии с выделением СО2 происходит в митохондриях. Часть образовавшейся в пероксисомах глиоксилевой кислоты может мигрировать в хлоропласты и восстанавливаться до гликолевой кислоты. Установлено, что в естественных условиях на фотодыхание может расходоваться значительная часть восстановительной силы. Считается, что продуктивность некоторых сельскохозяйственных растений может быть значительно повышена, если будет найден способ подавлять процесс фотодыхания, достигающий у некоторых растений значительных размеров. На фотодыхание может расходоваться более 50% накопленной в процессе фотосинтеза восстановительной силы (А. Ленинджер).

Ионизирующее излучение. В настоящее время уделяется большое внимание действию ионизирующего излучения на рост и обмен веществ в тканях растений. К различным растениям (картофель, сахарная свекла, гречиха, конопля, кукуруза и др.) применялись различные дозы облучения — от 100 до 25 тыс. и выше рентген. Выяснилось, что семена различных растений и сортов неодинаково реагируют на действие γ-лучей. Установлено, что положительное действие облучения зависит от многих условий и прежде всего от его дозы.

Газовый состав среды. На интенсивность дыхания растений существенно влияет и газовый состав среды. Установлено, что с повышением концентрации кислорода в атмосфере интенсивность дыхания. Многих растительных тканей повышается, а при повышении концентрации СО2 — уменьшается. Градиент содержания кислорода и СО2 влияет на градиент интенсивности аэробного дыхания мясистых органов: корнеплодов, клубней картофеля, плодов и др.

Исследования показали, что с повышением содержания в атмосфере СО2 значительно усиливается накопление органических кислот в тканях растений

Установлено также, что СО2, фиксированный в темноте, используется растениями на образование органических кислот. С изменением газового состава воздуха изменяется и интенсивность кислородного дыхания, соотношение активности отдельных ферментных систем и путь превращения глюкозы. При недостатке кислорода преобладают анаэробные процессы и гликолитический путь превращения глюкозы, а в условиях высокого содержания кислорода в воздухе может быть достаточно сильно выражен пентозофосфатный цикл превращения глюкозы, т. е. прямое окисление глюкозы без предварительного гликолиза. Так, в хорошо аэрированных тканях листьев значительное место в катаболизме занимает пентозофосфатный распад глюкозы. Было также установлено, что при недостаточном доступе кислорода часто повышается активность цитохромоксидазы, для которой характерно энергичное взаимодействие с молекулярным кислородом, а в условиях хорошей аэрации усиливается деятельность флавиновых оксидаз, которые менее активны в реакциях с кислородом (Б. А. Рубин, Е. В. Арциховская). Наконец, было установлено, что как недостаточное содержание кислорода, так и повышенное содержание СО2 уменьшают дыхательную активность тканей растений.

2 Физиологически активные вещества и ингибиторы. Многие исследования посвящены изучению действия физиологически активных веществ на растительный организм в целом и, в частности, на функцию дыхания и рост. Так, изучение влияния гетероауксина β-индолилуксусной кислоты) на дыхание пшеницы с помощью меченой по 14 С глюкозы показало повышение общего уровня активности дыхания и усиление пентозофосфатного превращения глюкозы по сравнению с гликолитическим путем превращения глюкозы.

Считают, что гликолитическая направленность дыхания способствует синтезу ДНК, а следовательно; и делению клеток, тогда как пентозофосфатный путь превращения глюкозы, который приводит к образованию значительных количеств рибозы, активирует синтез РНК- Доказано, что масса сырого вещества клеток увеличивается пропорционально возрастанию содержания РНК. Считают, что ауксины активируют рост растений через непосредственное влияние их на синтез РНК.

Изучение действия ряда ингибиторов и ядов показало, что динитрофенол (ДНФ) полностью ингибирует транспортировку ауксинов в концентрациях, стимулирующих дыхание у растений подсолнечника. Значительно угнетали транспортировку ауксинов такие химические агенты, как иодацетат, фенилмеркурийхлорид, трийодбензойная кислота и др. Полярное движение ауксинов ингибируется теми же веществами, что и дыхание.

Следовательно, создавая определенные внешние условия или влияя Сдельными факторами, можно направить процесс дыхания на максимальную продуктивность растений.

Литература:2, т.2, с.43-59

Контрольные вопросы:

1Каковы черты сходства и различия между реакциями горения и биологическим окислением – восстановлением?

2 Почему клетка не может использовать для процессов жизнедеятельности теплоту?

3 Как происходит неполное ( бескислородное) окисление глюкозы?

4 В чем состоит генетическая связь между процессами полного и неполного окисления?

5 Как использует клетка энергию окислительных процессов?

Интенсивность дыхания растений сильно влияет на весь баланс питания растений. При минимальных температурах в условиях севера уменьшение или увеличение интенсивности дыхания имеет решающее значение для существования растений выше или ниже границы холода.

У растений, произрастающих в областях, где температуры выше, интенсивность дыхания обычно ниже, что представляет собой адаптацию для сохранения ими углеводов. А у растений более холодных областей (высоких широт, высокогорий) интенсивность дыхания по „сравнению с предыдущими видами выше, ято_ддет-возможность регулировать интенсивность метаболизма и позволяет более улучшать рост при низких температурах. Б. А. Тихомиров (1963) отмечает, что растения Крайнего Севера характеризуются повышенной интенсивностью дыхания, а поэтому отличаются малой продуктивностью. В регулировке процесса дыхания большое значение имеют низкие ночные температуры: чем холоднее ночь, тем слабее дыхание, поэтому в местообитаниях с сильным ночным излучением потери углеводов на дыхание значительно меньше. По измерениям на поле овса было показано, что при понижении ночной температуры на 10° урожай повышается почти на 30% по сравнению с тем, что было получено при постоянной температуре 20°.

Однако здесь надо иметь в виду также то, что у растущих особей снижение интенсивности дыхания вызывает уменьшение и темпа роста. Для растений, закончивших свой рост, ночные понижения температур до некоторого определенного минимума .довольно полезны. Очень низки потери на дыхание у суккулентных растений в связи с их особым САМ-циклом "метаболизма, о котором подробнее будет сказано позднее (с. 179). В зимние периоды вместе с другими органами дышат также и органы запаса (почки, клубни, луковицы, корневища и т. д.). Поэтому особенно опасны зимние длительные повышения температур, что ведет к большим потерям массы растениями. В этих случаях для дальнейшего развития играет роль благополучие предыдущего вегетационного периода, т. е. в каком состоянии, с какими запасами растение ушло в зиму.

www.geochemmap.ru

Дыхание, как и другие биологические процессы, зависит от температуры. С возрастанием температуры до определенного предела интенсивность дыхания увеличивается. Дальнейшее повышение температуры угнетает этот процесс.

При определении интенсивности дыхания чаще используются газометрические методы. В данной работе используется метод, основанный на учете количества кислорода, поглощенного в процессе дыхания. Растительный материал помещают в сосуд, в который предварительно вносят щелочь. Сосуд закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой погружают в подкрашенную воду. В процессе дыхания растительный материал выделяет углекислый газ, который поглощается щелочью. Одновременно поглощается кислород, в результате этого объем воздуха в пробирке уменьшается и вода поступает в пробирку по газоотводной проградуированной трубке, её количество будет соответствовать количеству поглощенного кислорода.

Цель работы. Определить интенсивность дыхания у прорастающих семян, листьев или других частей растений при различных температурах (10…70 °С).

Ход работы. В работе используют прибор, состоящий из термоса, конической пробирки и закрывающей её резиновой пробки с отводной трубкой, градуированной с точностью до 0,01 мл. В термос наливают воду заданной температуры. На дно пробирки помещают небольшой ватный тампон, на который пипеткой осторожно, не допуская попадания на стенки пробирки, накапывают 15…20 капель 10 %-ного раствора щелочи. Поверх тампона кладут несколько обрезков стеклянных или пластмассовых трубок, так, чтобы они полностью закрывали вату. В пробирку помещают 2…3 г проросших семян или другого материала. Пробирку закрывают резиновой пробкой с газоотводной трубкой. Собранную пробирку помещают в термос. Под конец газоотводной трубки подставляют стаканчик на 50 мл, в который наливают подкрашенную воду.

При определении интенсивности дыхания в условиях низких температур (5…15 °С) вскоре после постановки опыта наблюдается быстрое засасывание подкрашенной жидкости в градуированную трубку. Это объясняется сжатием воздуха в пробирке при его охлаждении.

При определении интенсивности дыхания в условиях более высоких температур (30…70 °С) после постановки опыта наблюдается выделение пузырьков воздуха из градуированной трубки в стаканчик. Это обусловлено увеличением объема воздуха в пробирке в результате его нагревания. Вода засасывается в трубку лишь после установления температуры воздуха в пробирке на уровне температуры воды в термосе. Поэтому в вариантах, где температура воды в термосе отличается от комнатной, отсчеты начинают фиксировать через 10…15 мин после постановки опыта, т.е. когда температура воздуха в пробирке стабилизируется, и растительные ткани адаптируются к температуре в термосе. При температурах близких к комнатной (20…25 °С) отсчеты записывают сразу после поднятия жидкости до первого нижнего деления градуированной трубки.

Во время опыта производят отсчет уровня воды в трубке через равные промежутки времени: при температурах 10…20°С через 3 мин, при 30 и 70 °С – через 2 мин, при 40…60 °С – через 1 мин. Результаты заносят в табл. 31.

Т а б л и ц а 31. Результаты определения интенсивности дыхания при температуре ______°С

Номер

отсчета

Отсчет,

мл

Поглощено мл О2 за __ мин ___ г семян

Интенсивность дыхания,

мл О2 /гч

и т.д.

Опыт продолжают в течение 15…20 мин. Разность между двумя соседними отсчетами показывает количество кислорода, поглощенного навеской материала за установленный интервал времени. Из полученных результатов находят среднее и рассчитывают интенсивность дыхания, т.е. количество кислорода, поглощенного 1 г исследуемого материала за 1 ч (мл О2 /гч) .

Результаты определения интенсивности дыхания при различных температурах записывают в сводную табл. 32, строят график зависимости интенсивности дыхания от температуры и делают выводы.

Та б л и ц а 32.Влияние температуры на интенсивность дыхания

Температура, С	Интенсивность дыхания	Инт. дыхания
10
20
.....
70

Температура, С

Вопросы:

Назовите методы и способы определения интенсивности дыхания. В чем состоит сущность метода, используемого в данной работе?
Перечислите факторы, влияющие на интенсивность дыхания?
Как объяснить зависимость дыхания от температуры?
Какой должна быть температура при росте растений и хранении продукции растениеводства?

Материалы и оборудование: проросшие семена пшеницы, тритикале, ячменя, люпина, льна, листья различных растений, термосы со встроенными в пробки газоотводными трубками, весы, конические пробирки, вата, обрезки трубочек, 10 %-ный раствор NаОН или КОН, глазные пипетки, термометры, часы, стаканы на 50 мл, подкрашенная метиленовой синькой вода.

studfiles.net

В отличие от других живых систем растения не могут хорошо стабилизировать свою внутреннюю среду, поэтому дыхание у них происходит в изменяющихся условиях окружающей среды. Последнее не может не оказывать заметного влияния на процессы дыхания.

Влияние газового состава среды: В атмосфере значительно больше кислорода (21 %), чем углекислого газа (0,045 %), поэтому в наземных растениях дыхание побегов только в исключительных случаях лимитируется недостатком О2. Так, при снижении содержания кислорода в воздухе до 9 % проростки пшеницы выделяли СО2 и поглощали О2 почти с той же скоростью, как и в обычной атмосфере. Только при снижении содержания кислорода до 3 % происходило сильное снижение поглощения О2. Интенсивность дыхания зависит не столько от газового состава окружающей среды, сколько от скорости поступления О2 в ткани.

В корневой зоне часто наблюдается нехватка О2, особенно на тяжелых, влажных и заболоченных почвах. Короткий анаэробиоз растения переносят без трудностей и быстро восстанавливают дыхание. Продолжительный анаэробиоз вызывает гибель растений.

В анаэробных условиях происходит гликолиз, а затем спиртовое (иногда молочно-кислое) брожжение. Накопление образующегося спирта приводит к повреждению клеточных мембран и их проницаемость к различным веществам увеличивается. Отсутствие в этих условиях цикла Кребса и пентозофосфатного цикла вызывает нехватку промежуточных продуктов, которые необходимы для синтеза веществ. Резко снижается синтез АТФ, так как для работы ЭТЦ дыхания нужен кислород; с другой стороны, изменение проницаемости внутренней мембраны митохондрий также приводит к ингибированию синтеза АТФ.

При нехватке кислорода СО2 продолжает выделяться стой же скоростью, как и в аэробных условиях, что и приводит к увеличению дыхательного коэффициента. Этот пример отражает факт независимости процессов выделения СО2 и поглощение О2; эти процессы катализируются разными ферментами: поглощение О2 зависит от активности оксидаз, а выделение СО2 – от активности декарбоксилаз.

В растениях в анаэробных условиях вырабатываются разные приспособления. Например, развивается поверхностная корневая система. У сахарного тростника, растущего в условиях затопления, образуются придаточные корни на узлах, которые находятся вблизи уровня воды. У риса образуется специальная паренхима – аэренхима, которая содержит большие межклетники. Это облегчает транспорт газов и служит резервуаром кислорода, который необходим для дыхания тканей.

Большие дозы СО2 подавляют и даже задерживают дыхание. Подавление дыхания в условиях высокой концентрации СО2 связано с закрытием устьиц в листьях, а также ингибированием ферментов.

Влияние влажности. Большое влияние на интенсивность дыхания оказывают содержание воды в тканях растений или органах. От количества воды зависит размер устьичных щелей, через которые идет газообмен, коллоидное состояние протоплазмы, структура мембран, активность ферментов. Особенно сильно реагируют на изменение содержания воды в цитоплазме ферменты, активирующие О2 воздуха, например цитохромоксидаза. Кислород воды участвует в окислении дыхательного субстрата. Увеличение оводненности ткани по-разному влияет на интенсивность дыхания разных органов растений. Например, сухие семена резко увеличивают интенсивность дыхания по мере увеличения их влажности. Это объясняется тем, что при влажности семян менее 16 %, очень мала активность дыхательных ферментов. Обратный процесс постепенного уменьшения интенсивности дыхания наблюдается при поспевании семян, связанное с их высыханием.

Листья, наоборот, уменьшают интенсивность дыхания при увеличении оводненности их клеток выше оптимального уровня. Это объясняется тем, что заполнение водой межклетников препятствует диффузии кислорода в клетку.

Влияние температуры. Дыхание происходит в широком диапазоне температур – от –25 оС до +50 – +60 оС. В основе зависимости дыхания от температуры лежит зависимость активности ферментов от этого фактора. Как известно, ферментативная активность характеризуется тремя кардинальными точками: минимальной, оптимальной и максимальной. Это правило распространяется и на дыхание. Минимальной считается температура, ниже которой дыхание в тканях не происходит, оптимальной – температура, при которой дыхание идет с наибольшей интенсивностью, а максимальной – та, выше которой дыхание прекращается. Для большинства растений минимальной является температура, близкая к нулю. Однако у многих деревьев дыхание идет довольно интенсивно при температуре –10 оС и даже –25 оС. Оптимальная температура +37 оС – +38 оС, максимальная – +50 оС – +60 оС.

Реакция дыхания на температуру зависит от происхождения видов: северные растения дышат интенсивнее при более низких температурах, а южные – при высоких.

Увеличение интенсивности дыхания по мере повышения температуры от нуля до оптимума объясняют увеличением активности ферментов. Таким образом, температура играет роль регулятора.

Причиной уменьшения дыхания при температурах выше оптимальных является разъединение ферментативных процессов, что приводит к накоплению вредных продуктов, которые повреждают мембрану. Высокие температуры вызывают деактивацию ферментов, набухание митохондрий, разрушение крист, что в свою очередь, нарушает транспорт электронов.

Если сравнить температурную кривую дыхания с таковой для фотосинтеза, то увидим, что у первой оптимум сдвинут в сторону повышенных температур (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Сравнение температурных кривых фотосинтеза(1) и дыхания (2)

Поэтому при повышенных температурах соотношения дыхания и фотосинтеза нарушается. Интенсивность дыхания может даже превысить интенсивность фотосинтеза. Это приводит к частичному торможению роста и может вызвать снижение урожая.

Влияние температуры на интенсивность дыхания зависит от содержания воды в клетках. Увеличение температуры оказывает минимальное влияние на интенсивность дыхания при низкой влажности тканей (рис.3.11).

Рис. 3.11. Влияние температуры на интенсивность дыхания зерна пшеницы разной влажности: 1 – 14 %; 2 – 16 %; 3 – 18 %; 4 – 22 %

Таким образом, хранить семена надо при минимальном содержании воды в тканях.

Зависимость дыхания от температуры характеризуется коэффициентом Q 10 – это изменение реакции при увеличении температуры на 10 оС:

Который в обычных условиях равен 2–3.

Однако это правило действует только в зоне температур от 10 до 40 оС. Сильное охлаждение или нагревание тканей вызывает увеличение интенсивности дыхания, увеличение температурного коэффициента. При максимальной температуре скорость дыхания увеличивается в десятки раз, затем наблюдается снижение. В зоне минимальных температур также наблюдается вспышка дыхания. Это объясняется тем, что в зоне минимальных (или максимальных) температур в клетках накапливаются продукты неполного окисления дыхательного субстрата, например, спирты и другие вещества, инактивирующие дыхание.

Влияние химических и механических раздражителей. Экспериментальным путем установлено, что наблюдаются резкие изменения интенсивности дыхания при действии на растения ядовитых веществ, наркотиков. В малых дозах многие вещества стимулируют интенсивность дыхания в 1,5–3 раза, а в больших – подавляют. Стимулирующее действие на дыхание оказывают не только яды, но и некоторые безвредные вещества, взятые в больших концентрациях, например нейтральные соли щелочных и щелочноземельных металлов. Однако последние химические раздражители вызывают частичное повышение активности дыхания, которое затем возвращается к первоначальному уровню.

Раздражителями могут быть не только химические вещества, но физические и механические факторы. Так, простой изгиб или натирание листа на протяжении одной минуты увеличивало интенсивность дыхания (например, у лавровишневых в два раза). Наблюдается увеличение интенсивности дыхания в результате ранения растений, в частности например, во время сбора урожая.

Влияние света на митохондриальное дыхание до сих пор изучено недостаточно. Особенно тяжело изучать дыхание зеленых клеток, так как одновременно идущие процессы фотосинтеза имеют интенсивность в несколько раз большую. Кроме того, дышат не только ночью, но и днем.

Доказательством того, что на свету интенсивность дыхания увеличивается по сравнению с темнотой, впервые удалось показать в следующих опытах: сразу же после затемнения растений интенсивность дыхания на протяжении нескольких секунд было вдвое выше, чем в последующий период. Дальнейшие опыты показали, что интенсивность дыхания зависит и от качества света. При увеличении освещенности наземных листьев синими лучами наблюдали рост интенсивности дыхания. Красный свет не оказывает такого действия. Это связывают с тем, что флавиновые ферменты, входящие в состав электрон-транспортной цепи дыхания, поглощают синий свет и переходят в возбужденное состояние.

Увеличениеинтенсивности дыхания происходит и под действием ультрафиолетовых лучей, которые поглощаются тирозином, входящим в состав белковых молекул. Во всех указанных случаях свет является регулятором активности ферментов. Свет оказывает на дыхание и косвенное действие. Когда растения долго растут в темноте, в них наблюдается малая интенсивность дыхания из-за недостатка дыхательного субстрата, который образуется в процессе фотосинтеза.

Изменение дыхания в онтогенезе. Молодые растения и молодые органы дышат интенсивнее, чем старые. Особенно большая интенсивность дыхания растущих частей, так как для синтеза больших количеств веществ протопласт использует АТФ в количествах значительно превосходящих обычные условия жизнедеятельности. При помощи механизма обратной связи, клетка способна стимулировать образование АТФ в процессе дыхания в соответствии со своими потребностями. В проростках, кончиках корней, при распускании листьев дыхание, которое обеспечивает рост, в 3–10 раз больше дыхания в обычных условиях, которое поддерживает жизнедеятельность. По мере дифференцировки и поспевания тканей интенсивность дыхания снова может снижаться, например, в листьях снижается в 10 раз. Интенсивность дыхания в пересчете на целое растение сначала увеличивается, достигает максимума, которое совпадает с периодом максимального возраста, а затем падает. Эта зависимость известна под названием большой кривой дыхания. Если расчитать интенсивность дыхания не на целое растение, а на грамм массы, тогда получим постепенно уменьшающиеся величины. Например, интенсивность дыхания листьев капусты с возрастом уменьшается от 314 мг СО2/100 г сырой массы·час в 3-х дневных растениях до 12 у 70-дневных.

С чем связано уменьшение интенсивности дыхания с возрастом? По мере развития и старения тканей относительное содержание целлюлозы, лигнина и других подобных веществ в ней увеличивается, увеличиваются вакуоли, содержащие запасные и ненужные вещества, и поэтому величина интенсивности дыхания на грамм массы уменьшается. Кроме того, в онтогенезе органа, организма изменяется количество живых дыхательных клеток. Сначала оно увеличивается, благодаря активному делению, а потом увеличивается количество отмирающих клеток, и дыхание тормозится.

Незадолго до начала процессов разрушения, которые связаны со старением, может наступить временная активация дыхания, которая получила название климактерического подъема дыхания. Во время этого периода в плодах запасается этилен, который активирует, вероятно, ферменты ЭТЦ, что и вызывает резкое увеличение интенсивности дыхания. Это привело к практическим выводам: сочные плоды многих культур (томаты, ананасы, бананы) помещают в атмосферу этилена, когда хотят ускорить их поспевание.

Таким образом, возрастные изменения интенсивности дыхания характеризуются большой кривой дыхания и выявляют собой связь между ростовыми процессами, количеством живых клеток, количеством дыхательного субстрата. Это общая закономерность.

С возрастом уменьшается не только интенсивность, но и эффективность дыхания – уменьшается соотношение Ф/О. Это значит, что меньше синтезируется АТФ и больше энергии рассеивается в виде тепла. Так, например, у 2-х дневных проростков пшеницы выделяется в виде тепла ~ 360 кал/кг, а у 6-ти дневных ~ 4 340 (при 25 оС).

Возраст влияет не только на качество дыхания, но также и на величину дыхательного коэффициента. Увеличение дыхательного коэффициента в этом случае объясняют заменой ферментативных систем. В результате при старении происходит переключение с одного дыхательного пути на другой. Так для молодых тканей характерен гликолиз (для меристем), для спелых – пентозофосфатный окислительный путь.

biofile.ru

ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ — скорость, с которой происходит процесс дыхания (измеряется количеством выделения СО, за единицу времени на 1 г сухого вещества растения).

Словарь ботанических терминов. — Киев: Наукова Думка. Под общей редакцией д.б.н. И.А. Дудки. 1984.

ИНТЕНСИВНАЯ КУЛЬТУРА
ИНТЕНСИВНОСТЬ ТРАНСПИРАЦИИ

РАСТЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СИМПТОМЫ ПОРАЖЕНИЯ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ И ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА (РАСТЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩИЕ ГОРЧИЧНЫЕ МАСЛА) — Глава III РАСТЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СИМПТОМЫ ПОРАЖЕНИЯ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ И ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА (РАСТЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩИЕ ГОРЧИЧНЫЕ МАСЛА) Общие сведения. К растениям, вызывающим преимущественно симптомы поражения органов дыхания и… … Токсикология ядовитых растений
ДЫХАНИЕ — ДЫХАНИЕ. Содержание: Сравнительная физиология Д.......... 534 Дыхательный аппарат............. 535 Механизм вентиляции легких......... 537 Регистрация дыхательных движении..... 5 S8 Частота Д., сила дыхат. мышц и глубина Д . 539 Классификация и… … Большая медицинская энциклопедия
ДЫХАНИЕ — одна из основных жизненных функций, совокупность пропессов, обеспечивающих поступление в организм О2, использование его в окислительно восстановительных процессах, а также удаление из организма СО2 и нек рых др. соединений, являющихся конечными… … Биологический энциклопедический словарь
ГЛИКОЛИЗ — ГЛИКОЛИЗ, глюколиз (от греч. glycos сладкий и lysis раздробление), ферментативный процесс распада углеводов с превращением их в молочную к ту. Уже Либих (Liebig), первый установивший присутствие молочной к ты в организме и выделивший ее в чистом… … Большая медицинская энциклопедия
Обме́н веще́ств и эне́ргии — совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу … Медицинская энциклопедия
Способы питания лишайников — Лишайники представляют для физиологических исследований сложный объект, так как состоят из двух физиологически противоположных компонентов гетеротрофного гриба и автотрофной водоросли. Поэтому приходится сначала отдельно изучать… … Биологическая энциклопедия
Цикл полового ответа человека — Половой ответ человека подразумевает сочетание физиологических и эмоциональных изменений, которые ведут к наступлению оргазма и следуют за ним. [1] Физические и эмоциональные изменения происходят последовательно, по мере того, как индивид… … Википедия
ХРАНЕНИЕ ЗЕРНА — комплекс мероприятий, способствующих сохранению запасов зерна. Правильная организация X. з. позволяет полностью сохранить его качество и свести к минимуму потери массы. Успех хранения зависит от подготовки хранилищ и партий зерна, соблюдения… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
хранение зерна — хранение зерна, комплекс мероприятий, способствующих сохранению запасов зерна. Правильная организация X. з. позволяет полностью сохранить его качество и свести к минимуму потери массы. Успех хранения зависит от подготовки хранилищ и партий зерна … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
Цикл сексуальных реакций человека — Сексуальная реакция человека подразумевает сочетание физиологических и эмоциональных изменений, которые ведут к наступлению оргазма и следуют за ним[1]. Физические и эмоциональные изменения происходят последовательно, по мере того, как индивид… … Википедия

botanical_dictionary.academic.ru

Различные виды и экологические формы растений дышат с разной интенсивностью. Как уже упоминалось, светолюбивые растения характеризуются более высокой интенсивностью дыхания по сравнению с теневыносливыми. Растения северных широт по сравнению с растениями, произрастающими на юге, дышат более интенсивно, особенно при пониженной температуре.

Интенсивность дыхания зависит от возраста. Как правило, более молодые растущие органы и ткани дышат более интенсивно. Интенсивность дыхания проростков обычно резко возрастает в течение периода их наибольшего роста (первые 4—5 суток после начала прорастания), а затем начинает падать. По-видимому, это связано с образованием закончивших рост тканей. Определенным закономерным образом изменяется интенсивность дыхания листьев. После появления листа в первые дни его роста интенсивность дыхания возрастает, а затем резко падает, а в период пожелтения часто вновь немного повышается. Такое же явление наблюдается у плодов перед их созреванием (климактерический период). Перед отмиранием организма или органа обычно наступает кратковременное усиление процесса дыхания. Это связано, по-видимому, с какими-то необратимыми процессами дегенерации тканей, при которых сложные соединения распадаются на более простые, что увеличивает количество субстратов дыхания. В этот период дыхание не сопровождается фосфорилированием. Коэффициент Р/О резко падает. По-видимому, разрушается упорядоченное расположение окислительных и фосфорилирующих систем.

Изменение возраста всего растительного организма также сказывается на интенсивности дыхания. Наивысшей интенсивностью дыхания обладают растения перед началом цветения. Низкой интенсивностью дыхания отличаются органы растения, закончившие рост или находящиеся в состоянии покоя. Очень низкое дыхание характерно для сухих семян, завершивших рост плодов, тканей, в которых имеется большой процент мертвых клеток. Низкая интенсивность дыхания у покровных тканей. Высокой интенсивностью дыхания характеризуются цветки (особенно тычинки и пестики), клетки флоэмы и камбия. Как уже упоминалось, различные органы и ткани растения сильно различаются по условиям снабжения их кислородом. В листе кислород свободно поступает практически к каждой клетке. Сочные плоды, корнеплоды, клубни вентилируются очень плохо; они слабо проницаемы для газов, не только для кислорода, но и для углекислого газа. Естественно, в этих органах процесс дыхания сдвигается в анаэробную сторону, дыхательный коэффициент возрастает. Возрастание дыхательного коэффициента и сдвиг процесса дыхания в анаэробную сторону наблюдаются в меристематических тканях. Таким образом, разные органы характеризуются не только различной интенсивностью, но и неодинаковым качеством дыхательного процесса.

fizrast.ru

Фаза развития

Температура, °С

выделено СО2 на 1 кг листьев в час

Появление второго листа Выход в трубку Молочная спелость