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 60-65%Augos (vidēji) ~80%Ūdensaugos 96-98%Gurķu, tomātu, salātu lapās 94-95%Sausās sēklās 5-14%Sūnās, ķērpjos 5 - 7%

Ūdens satura maiņa

Cilvēka organismā 4 nedēļāsMezofitos līdz 4 nedēļāmKaktusos līdz 29 gadiem

Ūdens struktūra un īpašības

-- Agregātstāvokļi

-- Blīvums (maks. to +4oC)

-- Siltumietilpība (5-30 reizes lielāka nekā citām vielām) Par ko liecina lielā siltumietilpība? - Ciešas saites starp ūdens molekulām.

-- Ūdens molekulārā uzbūve un struktūra

Dipola molekula ar tetraedriskuelektronu sadalījumu

Ūdens struktūra un īpašības

Ūdens struktūra un īpašības

-- Ledus struktūra

Ūdens struktūra un īpašības

-- Ūdens augos:

Brīvais ūdens mozofītos60-70%

Ūdens struktūra un īpašības

Brīvais ūdens sukulentos30-36%

Koloīdu briešana

Ūdens molekulu orientācija ap katjonu un anjonu

Jona hidratācijas modelis

Koagulācija

u – hidratācijā saistītais ūdensk – koloidālā daļiņa

Koacervācija

Ūdens uzņemšana augu šūnāsKoloīdu briešana

Jaunas šūnas bez vakuolām,epifiti

Cattleya saknes klātas ar velamen (higroskopiski audi)

Ūdens uzņemšana augu šūnāsOsmoze

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 0.3-1.2Mezofitu virszemes daļu šūnās 1.0-2.6Halofitu šūnās 15

Dažādās ekoloģiskās grupās: Ūdensaugi 0.1-0.3 Sauszemes augi 0.5-1.5 Sausu un sāļu augteņu augi 10-15

Plazmolīze un citorīze

A – turgorescentas šūnas (1) un šūnas ar robežplazmolīzi (2)B – ieliektā plazmolīzeC – izliektā plazmolīzeD – konvulsīvā plazmolīzep – citoplazmas pavedieniE – uzmavu plazmolīzepr – uzbriedusi citoplazmaF – citorizētas šūnas

Plazmolīzes veidi:- robežu- ieliektā- konvulsīvā- izliektā- uzmavu

Ūdens uzņemšana augos

Ūdensaugi – uzņem ar visu virsmu

Ūdens uzņemšana augos

Ķērpji, sfagnu sūnas – uzņem ar virsmu no rasas, miglas, lietus

ķērpji

sfagnu sūnas

Ūdens uzņemšana augos

Vaskulārie augi – sakne, kā ūdens uzņemšanas orgāns

noragas

Ūdens uzņemšana augos

Ūdens uzņemšana augos

Mitru augteņu un ēnainu pamežu augi - vāji attīstīta sakņu sistēma

Mitru augteņu augi - saknes augsnes virskārtā

Ūdens uzņemšana augos

Ūdens uzņemšana augos

Pamežu augi - vāji attīstīta sakņu sistēma

Sakne kā ūdens uzņemšanas orgāns

Ūdens pārvietošanās sakņu dzīvajās šūnās

Ūdens pārvietošanās saknēs1 no saknes spurgaliņas2-6 caur saknes parenhīmas šūnām7 caur endodermu8 caur periciklu9-11 caur centrālā cilindra parenhīmas šūnām12 līdz trahejām

Ūdens plūsma dzīvajās šūnās

pa apoplastu pa simplastu

transvakuolāri

Ūdens radiālais transports saknēs

Ūdens plūsma caur endodermu

Endodermas loma ūdens uzņemšanā augā

Ψvadaudos < Ψdzīvajās šūnās (jonu sūkņu aktīvas darbības

rezultātā vadaudos nonāk osmotiski aktīvas

vielas)

Vadaudos nav turgora spiediena (šūnapvalki lignificēti)

Vadaudos nav citoplazmas – puscaurlaidīgu membrānu

Kāpēc ūdens nonāk vadaudos?

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 spiediensSulošana

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

Saknes spiediens

Gutācija

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

Ozoli (Quercus) ~600 L

Kokvilnas (Gossipium) 1-2 L

Eikalipti (Eucaliptus) ~200 L

1 ha kokaugu ~30000 L

Grieķijas riekstkoks (Juglans regia) ~300 L

Transpirācijas apjoms

Kāposts (Brassica oleraceae) (1 ha) ~8 milj. L

Transpirējot veģetācijas periodā zaudē ūdeni

Parastā kukurūza (Zea mays) (1 augs) 200-250 L (1 ha) >3 milj. L

Bērzi (Betula) (1 augs) ~7000 L

Kvieši (Triticum) (1 ha) ~2 milj. L

Katru minūti uz Zemes nocērt 20 ha mežu!!!

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. Hidrodinamiska regulācija

2. Fotoaktīva atvēršanās un aizvēršanās

- Cietes cukura hipotēze

- K uzkrājas slēdzējšūnās

2. Citokinīni > atvārsnīšu atvēršanos

3. ABS > atvārsnīšu aizvēršanos

Vides faktori• CO2

• 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 (SO2, H3S)< pH< Mikroelementu daudzums

AugosBojāti 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 (CO2)

-- Pasargā augus no pārkaršanas

1 CO2 molekulas asimilācijai fotosintēzē augs transpirē ~ 500 molekulu H2O

Ūdens pārvietošanās augā

Ccccccccccccccccccccccccc

Augi un mēness ierosināti bioritmi

Augošā mēnesī – sējami un stādami augi, kuriem uzturā izmantojamās daļas attīstās virs zemes

Dilstošā mēnesī – sējami vai stādami sakņaugi

Jaunā mēnesī – cērtami skujkoki

Vecā mēnesī – cērtami lapkoki

Ccccccccccccccccccccccccc

Augi un mēness ierosināti bioritmi

Jaunā mēnesī cirsti krūmi ataug

Vecā mēnesī cirsti krūmi neataug

Dilstošā mēnesī – novācami ziemai glabājami augļi, saknes, sīpoli

Augļus vislabāk novākt pirms saules lēkta