Вплив кисню на фізіологічні процеси рослин

Якщо для процесу фотосинтезу важливий вуглекислий газ, то для дихання всіх живих клітин рослин необхідний вільний кисень повітря. Тому його кількість і доступність істотно позначається на диханні рослин і, отже, на всіх енергетичних процесах, що відбуваються в них.

Надземні частини рослин отримують O2 з повітря, де його кількість на рівні 20% цілком забезпечує потреби життєдіяльності. Однак вміст кисню у ґрунтовому повітрі для коренів рослин може виявлятися критичним. У разі падіння кількості кисню до 1–2% розвиваються умови анаеробіозиса, що спрямовує піровиноградну кислоту не в цикл Кребса, а на процес бродіння, який завершується синтезом спиртових речовин, токсичних для клітин. Це так званий ефект Пастера. Такі процеси призводять до загнивання коренів і їхнього повного відмирання.

Наявність кисню в атмосферному і ґрунтовому повітрі особливо важлива на перших фазах біосинтезу хлорофілу. У разі застійного затоплення ґрунту, що створює анаеробні умови, навіть у таких стійких до нестачі кисню видів дерев як береза і осика, кількість хлорофіле знижується на 15-17%.

Рівень аерованості ґрунті впливає на роботу осмотичного механізму поглинання води, оскільки кисень, необхідний для аеробної переробки органічних речовин, корені отримують з ґрунтового повітря. Погана аерованість ґрунту помітно порушує водний баланс рослин.

Тому гарна аерація ґрунту виявляється важливою умовою для дихання кореневих систем і їхньої оптимальної життєдіяльності з поглинання води і мінеральних речовин. Як вже зазначалось, у низки рослин для компенсації низької аерації ґрунту в коренях розвивається потужна воздухоносна тканина– аеренхіма, по порожнинах якої повітря, багате на кисень, надходить з надземної частини рослини в корені. Сприяють диханню на погано аерованих ґрунтах і повітряні корені, які розвиваються в деяких рослин (наприклад, у кукурудзи).

Вітер і його оплив на життєдіяльність рослин

Серед властивостей повітряного середовища, що мають істотне екологічне значення для рослин, слід назвати рух повітря. Це можуть бути конвекційні потоки повітря у вертикальному напрямі і горизонтальне переміщення повітряних мас – вітер.

Конвекційні повітряні потоки впливають переважно на тепловий режим (перемішування, стікання холодних мас у депресії, на лісові галявини тощо) і безпосереднє значення для рослин мають лише там, де забезпечують перенесення пилку або надзвичайно дрібного насіння (наприклад, у орхідних маса насіння становить лише близько 0,002 міліграм).

Дія на рослини вітру, тобто горизонтального переміщення повітряних мас, різностороння і різноманітна. У багатьох випадках вона є сприятливою, у інших виявляється шкідливою. Багато що залежить від швидкості вітру і його напряму. Важливим, зокрема, є те, що вітер приносить дощові хмари, охолоджує рослини і ґрунт, на якому вони ростуть.

Прямий вплив вітру на життя рослин різноманітний. Вітер переміщує повітря і приносить рослинам нові потоки з киснем і вуглекислим газом. В анемофільних рослин він є агентом поширення пилку. Вітром розносяться насіння і плоди багатьох рослин.

Тривалий час значення вітру для процесу транспірації оцінювалося не однозначно. Сучасні дані показують, що у разі збільшення швидкості вітру від 0 до 6-7 м/с транспірація зростає, але подальше наростання швидкості вітру на транспірації позначається мало. У цілому лист (особливо із закритими продихами) є органом, малочутливим до дії вітру.

Під впливом вітрів постійного напряму відбувається зміна надземних частин рослин. Формотвірна дія вітру особливо добре помітна на відкритих ділянках і територіях – у тундрі, степах, пустелях і напівпустелях. Тут формуються прапороподібні, сланкі і карликові форми рослин. Вітри, що переважно дмуть в одному напрямку, найбільше впливають на високі дерева.

Дуже сильний вітер (буревій) ламає стволи і гілки рослин, вивертає їх із коренями. Від вітровалу найбільше страждають деревні породи з поверхневою кореневою системою, наприклад ялина (особливо на важких глинистих і сирих ґрунтах), а серед листяних порід – береза, бук. На заболочених ґрунтах при неглибокому заляганні ґрунтових вод або вічної мерзлоти до вітровалу буває схильна і сосна. Досить стійкими є види з глибокою і добре розгалуженою кореневою системою.

Під впливом вітру змінюються умови зростання рослин: відбувається видування ґрунту, оголення коріння, засипання особин піском, утворюються температурні перепади і снігові замети. Крім того має місце зміна швидкості фотосинтезу і транспірації, висушування надземної частини.

Різні види і навіть особини одного виду виявляють неоднакову стійкість до механічної дії вітру. У посівах сільськогосподарських культур, зокрема злакових, вітер нерідко зумовлює вилягання рослин. Воно значно ускладнює збирання врожаю.

Кисень для рослин – можуть рослини жити без кисню

У процесі фотосинтезу рослини беруть з повітря СО2 (вуглекислий газ) і поєднують його з водою, що поглинається через коріння. Вони використовують енергію від сонячного світла для перетворення цих інгредієнтів у вуглеводи (цукри) та кисень, і вони виділяють зайвий кисень у повітря. З цієї причини ліси планети є важливими джерелами кисню в атмосфері, і вони допомагають підтримувати рівень СО2 в атмосфері низьким.

Чи потрібен кисень рослинам?

Так. Рослинам потрібен кисень, щоб вижити, а рослинні клітини постійно використовують кисень. За певних обставин рослинним клітинам потрібно забирати більше повітря з кисню, ніж вони виробляють самі. Отже, якщо рослини генерують кисень завдяки фотосинтезу, чому рослинам потрібен кисень?

Причина в тому, що рослини теж дихають, як і тварини. Дихання не означає просто “дихання”. Це процес, який використовують все живе, щоб звільнити енергію для використання в своїх клітинах. Дихання в рослинах подібно до фотосинтезу, який запускається назад: замість того, щоб забирати енергію, виробляючи цукри та виділяючи кисень, клітини вивільняють енергію для власного використання, розщеплюючи цукри та використовуючи кисень.

Тварини приймають вуглеводи для дихання через їжу, яку вони їдять, і їх клітини постійно виділяють енергію, що зберігається в їжі, через дихання. Рослини, з іншого боку, виробляють власні вуглеводи, коли фотосинтезують, і їх клітини споживають ті самі вуглеводи, як дихання. Кисень для рослин важливий, оскільки робить процес дихання більш ефективним (відомий як аеробне дихання).

Клітини рослини дихають постійно. Коли листя освітлюється, рослини виробляють власний кисень. Але в часи, коли вони не мають доступу до світла, більшість рослин дихають більше, ніж фотосинтезують, тому вони беруть більше кисню, ніж виробляють. Коріння, насіння та інші частини рослин, які не фотосинтезують, також потребують споживання кисню. Це є причиною того, що коріння рослин можуть “втопити” у заболоченому ґрунті.

Зростаюча рослина все ще виділяє більше кисню, ніж споживає. Отже, рослини та земне життя рослин – це основні джерела кисню, яким нам потрібно дихати.

Чи можуть рослини жити без кисню? Ні. Чи можуть вони жити лише киснем, який вони виробляють під час фотосинтезу? Тільки у часи та місця, де вони фотосинтезуються швидше, ніж дихають.