ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

ОТЧЕТ

Башкирский Государственный Педагогический Университет им. М. Акмуллы

Таблица 9. Зависимость роста растений от температуры

Растение Температура, в °С
минимальная оптимальная максимальная
Ячмень 0—5 25—31 31—37
Кукуруза 5-10 37—44 44-50
Огурцы 15-18 31—37 44—50
Тыква 10—15 37—44 44—50

 

Повышение температуры выше оптимальной замедляет процессы роста и часто сокращает его период. Оптимальные температуры могут быть неодинаковыми для роста разных органов одного и того же растения. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем ниже по сравнению с надземными органами. Для роста боковых побегов оптимальная температура ниже по сравнению с ростом главного стебля.

Установлено, что растения интенсивнее растут в ночной период суток. Для роста многих растений благоприятной является сменная температура в течение суток: днем повышенная, а ночью пониженная. Это явление Ф. Вент назвал термопериодизмом. Явление термопериодизма хорошо проявляется на культуре томатов. Показано (Н. И. Якушкина), что пониженные ночные температуры ускоряют рост корневой системы и боковых побегов у растений. Такое влияние может быть объяснено тем, что при понижении температуры более активно работают ферменты, катализирующие распад крахмала на сахара. В листьях образуются растворимые транспортные формы углеводов, легко передвигающиеся к точкам роста корня и боковых побегов, благодаря чему их рост усиливается.

Содержание воды. В процессе роста растения особенно чувствительны к недостатку воды. Уменьшение содержания воды в почве приводит, естественно, и к уменьшению содержания ее в растении, а это, в свою очередь, резко тормозит процессы роста. Снижается деление клеток и особенно их рост растяжением. Для различных физиологических процессов нужна разная насыщенность водой. Наибольшая насыщенность водой требуется для процессов роста. Насыщенность клетки или ткани растений водой называют гидратурой, она выражается в процентах. За 100%-нуюгидратуру принимается; такая насыщенность, при которой данное тело находится в равновесии с атмосферой, имеющей 100%-ную относительную влажность. Рост клеток идет лишь в том случае, если гидратура не падает 1 ниже 95 %. Для того чтобы поддержать такую гидратуру, точки роста 1 надземных органов растения защищены смыкающимися листочками с хорошо развитой кутикулой. Точки роста корня не имеют подобной защиты и поэтому требуют повышенной влажности почвы для своего роста.

Светоказывает большое и разностороннее влияние на темпы и характер роста как отдельных органов, так и растительного организма в целом. При этом на разные стороны ростовых процессов влияние света проявляется неоднозначно. Так, свет необходим для протекания процесса фотосинтеза и поэтому накопление массы растения без света не идет. Вместе с тем рост клеток растяжением и, как следствие, вытягивание растений тормозится на свету, в темноте же эти процессы ускоряются. Проростки, выросшие в темноте, всегда длиннее световых. Свет оказывает большое влияние и на формообразовательные процессы. Проростки, выросшие в темноте и на свету, имеют разную форму. Этиолированные проростки, выросшие в темноте, характеризуются рядом анатомических и морфологических особенностей. В отсутствии света происходит упрощение анатомической структуры стебля. Слабо развиваются ткани центрального цилиндра, механические ткани. Растяжение клеток в темноте идет очень интенсивно. В результате образуются длинные, вытянутые стебли. Листья редуцированы, вместо листовой пластинки образуются лишь небольшие чешуйки. Этиолированные проростки имеют слегка желтоватый оттенок. По-видимому, более быстрое вытягивание стебля и корня, этиолированных проростков выработалось в процессе эволюции, так как в большинстве случаев прорастание семян происходит в почве в отсутствии света и эти особенности, а также отсутствие листьев облегчают проростку проникновение через слой почвы. Возможно, что вытягивание стебля в отсутствии света является следствием отсутствия ингибиторов роста. В темноте образуется много гормонов ауксинов. Нарушение соотношения ауксинов и ингибиторов вызывает несбалансированный рост.

При выходе проростков на поверхность почвы происходят их внутренние и внешние изменения. В темноте у проростков двудольных растений гипокотиль изогнут, что защищает точку роста в почве от повреждений. Под влиянием света этот изгиб выпрямляется. На свету рост стебля тормозится, рост листьев усиливается и они принимают обычную форму. Под влиянием света происходят анатомические изменения стебля, дифференцируется эпидермис, появляются волоски. Изучение влияния отдельных участков спектра на перечисленные изменения показали, что в основном они вызываются при воздействии красного света с длиной волны около 660 нм. Для того чтобы свет оказал какое-либо физиологическое влияние, он должен быть поглощен каким-либо веществом. Таким веществом оказался пигмент фитохром. Было показано, что многие физиологические реакции, вызываемые облучением красным светом, можно снять при облучении дальним красным светом (длина волны около 730 нм). Эти исследования привели к заключению, что фитохром существует в двух формах, которые под влиянием облучения светом определенной длины волны могут переходить одна в другую. Фитохром, поглощающий красный свет, называют фитохром красный (Фк), а поглохдающий дальний красный — фитохром дальний красный (Фдк). При поглощении красного света (660 нм) Фк переходит в Фдк. А при поглощении дальнего красного света (730 им) Фдк переходит в Фк:

Фдк может и самопроизвольно распадаться. В темноте Фдк или необратимо разрушается, или под влиянием дальнего красного света превращается в Фк.

Обе формы фитохрома выделены из растений — это хромопротеиды с молекулярной массой около 120 тыс. Хромофорная часть (собственно пигмент) представляет собой вещество, близкое по структуре к фикобилинам (красным пигментам водорослей), состоящим из четырех пиррольных группировок, соединенных в открытую цепочку (рис. 64). Фдк представляет собой восстановленную форму Фк. Фк имеет голубую окраску, а Фдк — зелено-желтую. Кроме основных линий поглощения в красной и дальней красной части спектра, оба фитохрома поглощают еще синпй свет с длиной волны 370 нм — Фк и 400 нм — ФдК.

Фитохромы можно обнаружить в различных органах растения. Физиологические проявления, которые регулируются фитохромной системой, можно отнести к фотоморфогенетическим. Основным критерием для этих реакций служит их обратимость (вызываются облучением красным светом и снимаются при облучении дальним красным светом). К реакциям, регулируемым фитохромной системой, относятся ингибирование роста стебля, открытие крючка гипокотпля, развертывание семядолей, дифференциация эпидермиса и устьиц, образование элементов ксилемы, ориентация хлоропластов, образование антоциана, прорастание светочувствительных семян и др. Важнейшая роль фитохрома заключается в том, что он ответствен за фотопериодическую реакцию растений. Все процессы, регулируемые фитохромной системой, делят на два типа: 1) процессы, которые под влиянием освещения красным светом усиливаются (например, дифференциация эпидермиса, синтез антоциана, прорастание семян); 2) процессы, которые тормозятся (удлинение гипокотиля, рост стебля).

Механизм действия фитохрома до настоящего времени не разгадан. Активной формой фитохрома является Фдк, именно его образование, которое происходит под влиянием облучения красным светом, вызывает определенный физиологический эффект. В самом общем виде это может быть представлено следующим образом:

Таким образом Фдк, образуется при облучении красным светом и вызывает определенную физиологическую реакцию. Однако и Фдк не весь участвует в реакциях, а лишь его определенная часть. Возможно, что эта активная часть Фдк связана с мембранами и определенным образом ориентирована в них. В этой связи представляют интерес данные немецкого физиолога Гаупта, согласно которым хлоропласты ориентируются под прямым углом по отношению к лучу красного света. При этом луч может быть диаметром всего 3 мк и прямо не попадать на хлоропласты. Из этого можно сделать вывод, что фитохром локализован по преимуществу в плазмалемме, при этом каждая форма фитохрома определенным образом ориентирована в плазмалемме при освещении определенными лучами спектра. Эта ориентация меняется, что и вызывает изменение ориентации хлоропластов.

Накопление Фдк в мембранах влияет на их проницаемость, заряд, что, в свою очередь, может вызвать определенный биологический эффект. Возможно, что дальнейшее действие фитохрома включает новообразование фитогормонов и активацию (дерепрессию) части генома. Эта точка зрения выдвигается немецким физиологом Мором и подтверждается тем, что при добавлении ингибиторов синтеза белка и РНК действие красного света не проявляется. Показано также, что красный свет индуцирует образование ряда ферментов. Ответная реакция, вызываемая Фдк или его особой формой, зависит от состояния клетки или ткани, от ее компетентности.

Фитохромная система, по-видимому, очень древняя, так как она имеется даже у сине-зеленых водорослей и у некоторых гетеротрофных организмов.

Говоря о воздействии света, необходимо остановиться на влиянии круглосуточного освещения на процессы роста. Опыты по выращиванию растений при свете электрических ламп (светокультура) показали, что рост многих растений при круглосуточном освещении идет значительно интенсивнее, особенно при правильном подборе качества света (тип ламп). Так, при выращивании сеянцев древесных культур (дуб, сосна) на непрерывном освещении темпы их роста возрастают в 1,5—2 раза (В. М. Леман). Такие однолетние растения, как горох и фасоль, также характеризуются очень интенсивным ростом в условиях круглосуточного освещения. Однако есть растения, на рост которых круглосуточное освещение оказывает отрицательное влияние. К таким растениям относятся овес, ячмень и др. В некоторых случаях круглосуточное освещение вызывает явления, сходные с теми, которые обычно являются следствием недостатка света. Такие растения, как томаты, в условиях непрерывного освещения вытягиваются, листья становятся желтыми, хлорофилл разрушается. Это явление называют зеленой этиоляцией. Особенно вредное влияние круглосуточного освещения проявляется при высокой ночной температуре.

Снабжение кислородом. Процессы роста требуют затрат энергии, источником которой служит процесс дыхания. В этой связи понятна необходимость кислорода. При снижении концентрации кислорода ниже 5% рост тормозится. Это происходит не только из-за нарушения энергетического баланса, но и в силу накопления продуктов анаэробного обмена (спирт, молочная кислота).

Минеральное питание. Для нормального протекания ростовых процессов необходимо достаточное снабжение всеми необходимыми минеральными элементами. Особенно специфична роль снабжения растений азотом. Это связано с тем, что образование двух основных групп гормонов, регулирующих ростовые процессы (ауксинов и цитокининов), зависит от содержания азота.

 

Институт профессионального образования и информационных технологий

Кафедра информационных и полиграфических систем и технологий

 

по дисциплине «Компьютерная геометрия и графика»

«Моделирование с помощью сплайнов. Модификатор Lathе.»

Выполнил:

студент группы № 35

по специальности 230201

Гатаулова Д.А.

Проверил: преподаватель

Батршина Г.С.