Представление о науке физиология растений. Объекты, предметы, Организация физиологических исследований.

Физиология растений изучает общие закономерности жизнедеятельности растительных организмов и является частью биологической науки. Физиология растений – интенсивно развивающаяся наука, о чем свидетельствуют многочисленные научные общества, издания, симпозиумы и конференции. Цель дисциплины «Физиология растений» – раскрыть сущность этих процессов, показать пути их регуляции и управления.

Физиология растений заниматься исследованием процессов, происходящих в организмах на различных уровнях организации: биоценотическом, организменном, органном, клеточном, субклеточном, молекулярном и даже субмолекулярном.

Задачи физиологии растений:

- изучение закономерностей жизнедеятельности растений;

- разработка теоретических основ получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур;

- разработка установок для осуществления процессов фотосинтеза в искусственных условиях.

Исследователю в области физиологии растений приходится решать задачи количественного определения показателей роста и развития растений, энергетического и пластического обмена (фотосинтеза и дыхания), водного и минерального обмена и др. на разных уровнях организации живой материи. В арсенал современных методов входят методы культивирования растений, спектрофотометрические методы, оптико-акустические, хроматографические, электрохимические, методы световой и электронной спектроскопии и мн. др.

История возникновения физиологии растений. Основные направления физиологии растений.

В большинстве учебников становление физиологии растений как самостоятельной науки относят к 18 веку.

В 1727 г. С. Гейлс установил, что движение воды по растению вызывают корневое давление и транспирация. В 1771 г. Дж. Пристли открыл способность зеленых растений выделять на свету кислород. В 1782 г. Ж. Сенебье назвал поглощение СО2 на свету «углекислотным дыханием». В 1797–1804 гг. Н. Т. Соссюр открыл дыхание у растений и рассчитал баланс газов при фотосинтезе. В 1800 г. Ж. Сенебье опубликовал пятитомный трактат «Physiologievegetale», в котором впервые определил физиологию растений как самостоятельную науку, собрал, обработал и осмыслил известные к тому времени данные, сформулировал основные задачи физиологии растений, определил ее предмет и используемые методы.

В России основателем физиологии и биохимии растений справедливо считается Андрей Сергеевич Фаминцын (1835–1918) – автор первого учебника (1887), создатель первой университетской кафедры и академической лаборатории физиологии растений (1889), которая в последующем была преобразована в Институт физиологии растений. А.С. Фаминцын основал ряд направлений в области эволюционной физиологии и биохимии растений. Наиболее известны его взгляды на симбиотическую эволюцию, единство принципов жизнедеятельности растительных и животных организмов.

В современной физиологии растений различают шесть разных направлений:

1. биохимическое направление – рассматривает функциональное значение разнообразных органических веществ;

2. биофизическое направление – изучает вопросы энергетики клетки, электрофизиологии растения и т.д.;

3. онтогенетическое направление – исследует возрастные закономерности развития растения;

4. эволюционное, или сравнительное, направление – вскрывает особенности физиологии вида;

5. экологическое направление – исследует зависимость внутренних процессов растительного организма от внешней среды;

6. синтетическое, или кибернетическое направление – изучает общие закономерности роста растений, энергетики и кинетики взаимосвязанных процессов: фотосинтеза, дыхания, питания и органообразования.

Влияние факторов на дыхание

Влияние внешних условий на процесс дыхания растений:

Температура. Дыхание у ряда растений осуществляется и при температуре ниже 0°С. Так, у хвои ели процесс дыхания идет даже при температуре —25°С. Как всякая ферментативная реакция с повышением температуры интенсивность дыхания возрастает. Однако это происходит до определенного предела, выше которого начинается инактивация ферментов и интенсивность дыхания снижается. При этом надо учитывать длительность выдерживания растения при данной температуре. При кратковременной экспозиции интенсивность дыхания возрастает при повышении температуры до 35°С и даже 40°С. При длительном выдерживании в такой температуре интенсивность дыхания уменьшается. Для суждения о влиянии температуры на какой-либо процесс обычно используют такой показатель как температурный коэффициент.

Снабжение кислородом. Кислород необходим для протекания дыхания, поскольку является конечным акцептором электронов, движущихся по дыхательной цепи. Увеличение содержания кислорода до 5—8% сопровождается повышением интенсивности дыхания. Дальнейшее возрастание концентрации 02 обычно уже не сказывается на интенсивности дыхания. Однако из этого общего положения имеются исключения. Снабжение растительных тканей и клеток кислородом зависит не только от его содержания во внешней среде, но и от скорости его поступления.

Содержание углекислого газа. С0₂ является конечным продуктом как брожения, так и аэробного дыхания. При довольно высоких концентрациях С0₂, значительно превышающих те, которые обычно окружают растительный организм (выше 40%), процесс дыхания тормозится.

Содержание воды. Небольшой водный дефицит растущих тканей увеличивает интенсивность дыхания. Это связано с тем, что водный дефицит и даже подвядание листьев усиливают процессы распада сложных углеводов (крахмала) на более простые (сахара). Увеличение содержания Сахаров (основного субстрата дыхания) усиливает сам процесс.

Свет. Вопрос о влиянии света на интенсивность дыхания изучался многими физиологами. Решение этого вопроса осложнено методическими трудностями, поскольку на свету трудно разграничить процессы фотосинтеза и дыхания, прямое и косвенное влияние света. В свою очередь, влияние фотосинтеза на дыхание может быть различным и даже противоположным.

Питательные соли. Интенсивность дыхания сильно зависит от снабжения растения элементами минерального питания. Такие элементы, как фосфор, сера, железо, медь, марганец, принимают непосредственное участие в процессе дыхания, входя в промежуточные продукты (фосфор) или являясь составной частью дыхательных ферментов.

Поранение. Поранение органов и тканей растения усиливает интенсивность дыхания. Это связано с разрушением клеток, из-за чего повышается соприкосновение дыхательных субстратов и ферментов. Частично поранение может вызывать переход клеток в меристематическую фазу роста. Интенсивность дыхания делящихся клеток всегда выше по сравнению с клетками, закончившими рост.

Представление о науке физиология растений. Объекты, предметы, Организация физиологических исследований.

Задачи физиологии растений:

- изучение закономерностей жизнедеятельности растений;

- разработка теоретических основ получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур;

- разработка установок для осуществления процессов фотосинтеза в искусственных условиях.