Що виділяється при гниття рослин

0 Comments

§ 52. Виділення у рослин

Видільні органи й системи тварин добре відомі. А чи потрібні видільні органи рослинам?

Згадайте

Роль транспірації в житті рослин

Рослинні екскрети

Рослини не синтезують білок у надлишку і тому виділяють дуже мало нітрогенвмісних відходів, які утворюються під час розщеплення білків. Три кінцеві продукти, які утворюються у ході обмінних процесів, — кисень, вуглекислий газ і вода — використовуються рослинами як вихідні речовини для інших реакцій. Єдиний газоподібний продукт, що виділяється рослинами у великій кількості, — це кисень, що утворюється у ході фотосинтезу.

Продуктами виділення у рослин також є нектар, дубильні речовини, слиз, смоли, ефірні олії, органічні кислоти, вітаміни, цукри, гормони, ферменти та інші речовини. Кількість речовин, що виділяється рослиною, може становити до 30 % від маси сполук, утворених під час фотосинтезу.

Багато рослинних екскретів мають біологічне значення.

Солодкий нектар важливий для залучення комах-запилювачів. Ефірні олії зумовлюють запах, що відлякує травоїдних тварин (кмин, кропива тощо). Віск захищає поверхню органів і перешкоджає випаровуванню води. Смоли затягують механічні ушкодження і захищають рослину від бактерій і грибів, що руйнують деревину (сосна, ялина та ін.).

Виділення коренями спеціальних ґрунтових ферментів сприяє мінералізації органічних залишків у ґрунті. Протеолітичні ферменти комахоїдних рослин (росичка та інші) здійснюють позаклітинне травлення.

Деякі кореневі, стеблові й листові виділення регулюють взаємодію різних рослин у фітоценозі (наприклад, пригнічують ріст конкурентів, сприяють мікоризі). Особливим виділенням є рослинний газоподібний гормон (фітогормон) етилен C2H4. Він контролює дозрівання плодів, розпускання бутонів, старіння та опадання листків.

Видільні структури рослин

Виділення у рослин здійснюється клітинами листків і коренів, а також клітинами спеціальних видільних тканин (залозистими волосками, молочними судинами, нектарниками) (мал. 52.1). Речовини, що виділяються, можуть накопичуватися у вакуолях і клітинних стінках. Багато продуктів метаболізму рослин відкладається у змертвілих тканинах (деревина), а також у листках або корі, які рослини періодично скидають.

Мал. 52.1. Виділення нектару

Гутація і транспірація

Вода становить 80—95 % маси рослини. Основна маса води надходить у рослину з ґрунту. Всмоктуючись через корінь, вода переходить у тканини стебла і листків. Досягнувши листків, частина води використовується на ріст і метаболізм клітин, а більша її частина (до 90 %) виділяється у вигляді пари (транспірація) або рідини (гутація).

Як вам відомо, транспірація — це процес випаровування води рослинами через продихи епідерми. Через транспірацію рослини витрачають велику кількість води. Наприклад, за вегетативний період одна рослина кукурудзи випаровує 200-250 л води, а яблуня — до 26 тонн. У спекотні літні дні витрата води на транспірацію перевищує її надходження, тому виникає водний дефіцит, що може призвести до в’янення рослини.

Інтенсивність транспірації регулюється насамперед станом продихів. За гарного освітлення відбувається фотоактивне відкриття продихів. На світлі в замикаючих клітинах продихів збільшується вміст цукрів і йонів Калію, що веде до підвищення осмотичного тиску і надходження води. Тургор клітин збільшується, і продихи відчиняються тим ширше, чим вищий рівень освітлення. Якщо ж транспірація надто інтенсивна і перевищує поглинання води коренем, тургорний тиск у замикаючих клітинах спадає, і продихи закриваються.

У процесі еволюції в рослин сформувалися різні пристосування для зменшення транспірації: восковий наліт на поверхні листків і плодів, занурення продихів у мезофіл, опушеність, редукція листкової поверхні. За нестачі води рослини можуть згортати або навіть утрачати листки.

Чинники середовища також впливають на інтенсивність транспірації. Головним чинником, що регулює транспірацію, є світло. Під час максимальної освітленості спостерігається й максимальна інтенсивність транспірації. Транспірація також залежить від вологості повітря, температури, вітру. Значно впливає на інтенсивність транспірації мінеральне живлення рослин. У разі нестачі Нітрогену, Фосфору й Калію інтенсивність транспірації максимальна, а за збалансованого мінерального живлення транспірація різко зменшується.

Гутація — процес виведення води у вигляді крапель рідини на поверхні рослини. Гутація відбувається через гідатоди — спеціальні водні продихи на краях і кінчиках листків (мал. 52.2). Гідатоди відкриті постійно. Гутація відбувається в тому випадку, коли надходження води в рослину перевищує транспірацію. Гутація характерна для рослин тропічних лісів через велику вологість атмосфери. На території України прикладом гутуючих рослин є верба ламка, яка росте на берегах водойм.

Мал. 52.2. Гутація

Листопад

У разі настання зимової посухи дерева в помірній зоні скидають усе листя. До кінця літа — початку осені в листках зменшується інтенсивність обміну речовин, поступово руйнуються хлорофіл і хлоропласти. Між основою листка і стеблом починає формуватися відокремлювальний шар мертвих клітин корка. У пазусі листка в цей час остаточно формується брунька, після чого листок опадає.

Значення листопада полягає у видаленні з рослини продуктів обміну речовин і зменшенні випаровування, що особливо важливо взимку, коли майже припиняється надходження води з ґрунту. Крім того, зменшення площі пагонів знижує кількість снігу, що затримується на гілках, і зменшує ймовірність поломки пагонів.

Ключова ідея

Основними екскретами рослин є кисень, вуглекислий газ і вода. Вода випаровується у процесах транспірації та гутації. Продуктами виділення у рослин також є нектар, смоли, ефірні олії, цукри, ферменти та інші речовини, багато з яких мають біологічне значення. Виділення здійснюється клітинами листків, коренів, а також клітинами видільних тканин. Багато продуктів метаболізму відкладається у клітинах.

Запитання та завдання

1. Для наземних організмів важливо запобігати втраті води з організму. Однак рослини втрачають до 90 % води, що надійшла, через транспірацію. Чому ж транспірація не зникла в процесі еволюції наземних рослин? 2. Широколисті дерева видаляють продукти обміну речовин разом з листям, яке щорічно скидається. А як видаляють побічні продукти хвойні рослини?

Гнильні процеси

Гниттям називається розкладання білкових речовин мікроорганізмами. Білки є найважливішою складовою частиною живої і відмерлої органічного світу, містяться в багатьох харчових продуктах. Білки характеризуються великою різноманітністю і складністю будови.

Здатність руйнувати білкові речовини притаманна багатьом мікроорганізмам. Одні мікроорганізми викликають неглибоке розщеплення білка, інші можуть руйнувати його більш глибоко. Гнильні процеси постійно протікають в природних умовах і нерідко виникають в продуктах і виробах, що містять білкові речовини. Розкладання білка починається з його гідролізу під впливом протеолітичних ферментів, що виділяються мікробами в навколишнє середовище. Гідроліз білків протікає в декілька стадій. Первинними продуктами гідролізу є пептони і поліпептиди, що мало відрізняються від вихідного білка, але які мають меншою молекулярною вагою. Пептони і поліпептиди потім розщеплюються більш глибоко, до утворення амінокислот, які є кінцевими продуктами гідролізу.
Гнильні процессиГнілостние процессиГнілостние процеси. Процесс гідролізу білка можна представити у вигляді такої схеми: білок пептони поліпептиди амінокислоти.
Амінокислоти піддаються подальшому розщеплення, в результаті чого утворюються різні продукти гниття, багато з яких характеризуються неприємним запахом (аміак, сірководень, індол, скатол, меркаптани та ін.)

Органічні сполуки, що виходять при розпаді амінокислот, в аеробних умовах піддаються подальшому окисленню аж до повної мінералізації. В якості кінцевих продуктів гниття при цьому утворюються аміак, вуглекислий газ, вода, сірководень і солі фосфорної кислоти, тобто мінеральні речовини.
В анаеробних умовах не відбувається повного окислення органічних сполук, що є продуктами розпаду амінокислот.

Тому крім аміаку і вуглекислоти серед кінцевих речовин гниття накопичуються різні органічні кислоти, спирти, аміни та інші органічні сполуки, що повідомляють гниючих матеріалу огидний нудотний запах. Гнильні мікроорганізми широко поширені в природі.
Серед гнильних мікроорганізмів найбільше значення мають бактерії. Гнильні бактерії бувають спорообразующие і бесспоровие, аеробні та анаеробні.
Частіше за інших гниття викликають наступні аеробні бактерії: бациллус субтіліс (сінна паличка) та бациллус мезентерікус (картопляна паличка). Обидві ці бактерії рухливі і утворюють спори, що відрізняються стійкістю до високих температур.
Сінна паличка постійно живе на сіні, завдяки чому і отримала свою назву. Розвивається на Сінному настої у вигляді плівки. Сінна паличка здатна виробляти антибіотичні речовини, що пригнічують життєдіяльність багатьох хвороботворних і неболезнетворних бактерій. Температурний оптимум її розвитку становить 37-50 ° С. При розкладанні нею білків виділяється багато аміаку.
Картопляна паличка має більшу активність у руйнуванні білків, ніж сінна. Оптимальна температура її зростання 36-45 ° С.

Картопляна паличка (сінна паличка в меншій мірі) здатна викликати згадувану раніше картопляну хворобу печеного хліба, внаслідок чого він стає тягучим і липким. Такий хліб на поживу непридатний. Обидві бактерії можуть викликати псування багатьох інших продуктів – молочних і кондитерських виробів, картоплі, плодів та ін
До числа гнильних бактерій, що руйнують білкові речовини в аеробних умовах, відноситься також бациллус. мікоідес. Ця бактерія широко поширена в грунті. Вона являє собою рухливу спороутворюючу паличку.
Найбільш поширеними і активними збудниками гниття в анаеробних умовах є бациллус путріфікус і бациллус спорогенес.
Путріфікус є рухомою, спороутворюючої паличкою, енергійно розкладає білки з виділенням великої кількості газу.

Спорогенес – рухома, спороутворююча паличка, при розкладанні білків утворює багато сірководню. Спори її термостійкий. Оптимальна температура розвитку 37 ° С.
Серед факультативних анаеробів розкладання білка викликає протеус вульгаріс (протей). Бактерії представляють собою дрібні, бесспоровие, дуже рухливі палички. Ця бактерія має здатність змінювати форму і розміри на різних поживних субстратах, внаслідок чого вона і отримала ім’я міфічного бога Протея, незвичайні перетворення якого описані у знаменитій»Одіссеї»Гомера. При розкладанні білка протей утворює сірководень та індол, а на середовищах, багатих вуглеводами, виділяє велику кількість вуглекислоти і водню. Добре розвивається при температурі в межах 25-37 ° С.
У гнильних процесах нерідко бере участь бактеріум колі (кишкова паличка). Ця бактерія являє собою коротку рухливу, бесспоровие паличку, що відноситься до факультативних анаеробів. Вона постійно живе в кишечнику людини і тварин і потрапляє в грунт разом з гноєм. Протей і кишкова паличка, потрапивши на харчові продукти, здатні за певних умов накопичувати отруйні речовини, що викликають отруєння при вживанні цих продуктів.

До числа гнильних мікроорганізмів відносяться багато пігментні неспоровие бактерії, флуоресцирующие бактерії, актиноміцети, різні цвілеві гриби.
Таким чином, гнильні процеси викликаються різноманітними мікроорганізмами, склад яких залежить від характеру розкладаного білкового речовини і навколишніх умов.
Оптимальна температура розвитку для більшої частини гнильних мікроорганізмів знаходиться в межах 25-35 ° С. Низькі температури не викликають їх загибелі, а лише призупиняють розвиток. При температурі 4-6 ° С життєдіяльність гнильних мікроорганізмів пригнічується. Бесспоровие гнильні бактерії гинуть при температурі вище 60 ° С, а спороутворюючі бактерії витримують нагрівання до 100 ° С.

У природі гниття відіграє велику позитивну роль. Воно є складовою частиною кругообігу речовин. Гнильні процеси забезпечують збагачення грунту такими формами азоту, які необхідні рослинам.
Однак гнильні мікроорганізми можуть викликати псування багатьох харчових продуктів і матеріалів, що містять білкові речовини. Для запобігання псування продуктів гнильними мікроорганізмами слід забезпечувати такий режим їх зберігання, який виключав би розвиток цих мікроорганізмів.