Розділ «Тема 25. ЛИСТОК ЯК СКЛАДОВА ЧАСТИНА ПАГОНА»

Фотосинтез – утворення в хлоропластах органічних речовин із неорганічних за допомогою енергії світла. Цей процес можна відобразити в рівнянні:

6СO2 + 6Н2O → СД2O6 + 6O2

У вивчення ролі світла і хлорофілу великий внесок зробив російський вчений К. А. Тимірязєв. За його висловом, зелені рослини відіграють космічну роль завдяки тому, що вони здатні засвоювати сонячну енергію. Ця енергія, акумульована в органічних речовинах, використовується всіма живими організмами нашої планети.

Необхідними умовами фотосинтезу є наявність фотопігментів, дія світла, надходження води і вуглекислого газу (СO2). Хлорофіл рослини мають у хлоропластах своїх листків, світло їм дарує Сонце, вода поступає з ґрунту через корінь і вуглекислий газ надходить з повітря через продихи листків. Фотосинтез залежить від освітленості, температури довкілля, кількості СO2, надходження води тощо. Здійснюється фотосинтез і за штучного освітлення, що дає змогу вирощувати рослини в теплицях, оранжереях, парниках. Для цього можна регулювати освітлення, збільшувати вміст вуглекислого газу в повітрі, оскільки це поліпшує ріст і підвищує врожайність рослин.

Дихання – це процеси окиснення органічних сполук з вивільненням зв'язаної в них енергії. Рослини, як і інші живі істоти, дихають цілодобово. При цьому вони поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Дихання можна відобразити в рівнянні:

С6Н12O6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2O + Е

Енергія потрібна рослинам для забезпечення процесів життєдіяльності, тому дихання відбувається безперервно вдень і вночі. Найбільш активне дихання спостерігається в тих частинах рослини, які ростуть. Необхідними умовами дихання є органічні сполуки, ферменти, кисень. Органічні сполуки утворюються при фотосинтезі, ферменти є в гіалоплазмі та мітохондріях клітин, а кисень надходить до рослини через продихи разом із повітрям. Дихання залежить від температури довкілля, місця проходження в рослині, кількості вуглекислого газу тощо.

Порівняльна характеристика фотосинтезу і дихання

Транспірація – складний фізіологічний процес випаровування води рослиною в атмосферу, в основному листками. Воду випаровують усі частини рослини, але найінтенсивніше це роблять листки через продихи. Таку транспірацію називають продиховою. Вона регулюється шляхом закривання і відкривання продихів. Крім продихових щілин, вода випаровується з усієї поверхні листка, незважаючи на те, що вона вкрита кутикулою. Цю форму транспірації називають кутикулярною. У дорослих листків ця транспірація у 10-20 разів слабша, ніж продихова.

Щоб довести випаровування, проводять простий дослід. Беруть колбу, поміщають в неї гілку з листками і закривають ватою. Через деякий час на стінках колби з'являються краплинки води. Рослини поглинають значно більше води, аніж інші істоти. Наприклад, рослина соняшнику вбирає і випаровує протягом доби в 17 разів більше води, ніж людина. Чому? Випаровування води, або транспірація, створює висхідний потік води і мінеральних речовин від коренів до листків. Чим швидше випаровування, тим швидше відбувається переміщення таких речовин. Рослини ведуть прикріплений спосіб життя, їхні листки зазнають дії палючих променів сонця і могли б нагріватися та засихати. Але цього немає. У жарку погоду температура поверхні листка може бути нижчою на 4-б°С, ніж температура середовища. Вода випаровується і захищає рослини від перегрівання. Різні рослини випаровують різну кількість води. Так, кукурудза за добу випаровує 800 г, капуста – 1 л, а береза – 60 л. Правда, за різних умов навіть та сама рослина випаровує різну кількість води. Залежить випаровування води від вологості повітря, температури довкілля, вітру, віку листків (молоді листки випаровують більше), величини поверхні листкової пластинки, фізіологічного стану рослини тощо.

Отже, випаровування води захищає рослини від перегрівання, а також забезпечує висхідний потік води і мінеральних речовин від коренів до листків.

Характер будови листків різних екологічних груп рослин

Будова листкової пластинки суттєво змінюється навіть у рамках однієї систематичної групи рослин залежно від різних умов зростання:

• у тіньових рослин (конвалія, медунка, чорниця) листки не мають стовпчастої паренхіми, є більша кількість хлорофілу в чутливих хлоропластах, спостерігається випинання продихів над поверхнею листка та ін.;

• у рослин із світловими листками (береза, дуб, культурні злаки) стовпчаста паренхіма побудована з декількох рядів клітин, епідерма має добре розвинену кутикулу та ін.

За ставленням до води рослини поділяються на гідрофіти, гігрофіти та ксерофіти зі своїми особливостями будови листків. Гідрофіти – рослини, вегетативні органи яких повністю або частково знаходяться у воді. Одні з них вкорінюються на дні водойм (валіснерія), інші плавають у товщі води (роголисник, елодея), мають плаваючі на поверхні води листки (ряска, сальвінія, стрілолист, латаття). Цій групі рослин властиві велика поверхня листків, продихи на верхній поверхні листка, сильний розвиток міжклітинників, слабкий розвиток або відсутність кутикули, різнолистість (гетерофілія), слабо розвинені провідна, механічна і коренева системи та ін. Гігрофіти – рослини, що зростають в умовах надмірної вологості. Це традесканція, філодендрон, бегонія, фуксія. Листки цих рослин не мають волосків, у них є гідатоди – водовидільні утвори, розташовані на кінчиках листків, наявні великі продихи, слабо розвинена механічна тканина та ін. Ксерофіти – рослини посушливих місць зростання. Листки цих рослин невеликі за розмірами, часто видозмінені в колючки, лусочки, густо опушені, мають велику кількість продихів. До них відносять верблюжу колючку, полин, люцерну, ковилу та ін.

Вік листків. Листопад

Вік листків визначають з часу появи їх з бруньки. Зазвичай листки живуть недовго й опадають кожного року. Рослини, у яких листки опадають щороку й одночасно, називають листопадними. У більшості листопадних рослин функціонування листків визначається місяцями, але є листки, які живуть декілька років. Рослини, у яких листки функціонують роками, називаються вічнозеленими. До них належать рослини тропіків (апельсин, лимон, маслина, чай). У нас вічнозеленими є хвойні, брусниця, верес, барвінок та ін. Проте вони не вічнозелені, оскільки листки опадають через 1,5-5 років, а в араукарії можуть функціонувати аж до 15 років. Вічнозеленість створюється тим, що старі листки систематично змінюються новими. Цікавим прикладом є листки та їх вік (більше 100 років) у вельвічії дивної. Це рослина з класу ґнетоподібні, яка росте тільки в прибережній частині пустелі Наміб на південному заході Африки. Вона чудово пристосована до надпосушливого клімату цієї пустелі, де випадає всього до 25 мм опадів на рік. Стовбур вельвічії короткий (до 0,5 м) і товстий (до 1 м в діаметрі), майже повністю захований у пісок. Від нього вниз відходить корінь, довжиною до 3 м, а вгору – два великі шкірясті листки завдовжки 2-3 м і шириною понад 1 м. Листки необмежено довго ростуть за рахунок наростання основою, а верхівка відразу відмирає. Тому цих два листки зберігаються упродовж всього життя вельвічії, вони розриваються на окремі стрічки і нагадують щупальці, за що вельвічія отримала назву "рослина-восьминіг".

Листопад – масове опадання листків на холодний або жаркий період року. Це явище є пристосуванням рослин для захисту від втрати води та забезпечує виділення шкідливих продуктів обміну. Відбувається восени, а в зонах жаркого клімату – з настанням посушливого періоду. Підготовка до листопаду розпочинається задовго до того, як настане несприятливий період, і супроводжується руйнуванням хлорофілу та зміною забарвлення листків у зв'язку зі збереженням каротинів і ксантофілів, нагромадженням непотрібних продуктів обміну речовин, утворенням відокремлювального шару, закупорюванням судин та ін. Серед умов, які спричинюють листопад, важливе значення має зміна тривалості світлового дня, а також температура довкілля, вміст води у ґрунті тощо.

Видозміни листка