Процесс выделения у растений

Тема урока: Выделение у растений. Листопад

Автор-составитель: Бобровская Е.В., учитель биологии МБОУ «Лицей «Эрудит», г.Рубцовска
УМК Н. И Сонин «Биология. Живой организм» 6 класс. Учебник. – М: Дрофа 2004 г, Н.И.Сонин «Живой организм.

Цель: Изучение процессов выделения у растений
Задачи урока:
Выяснить, как происходит удаление ненужных веществ у растений.
Познакомиться с новыми понятиями.

Тема
Выделение у растений

Выделения растений-(Экскреты)- вещества , закончившие свою работу в организме, подлежащие удалению
Выделение- выведение из организма конечных продуктов обмена веществ, избытка воды, солей, ядов, образовавшихся в организме или поступивших с пищей.

растение капусты
за сутки испаряет 1 л воды

У некоторых растений есть специальные хранилища

 У  растений и  грибов  нет специальной   выделительной  системы. Многие  ненужные  для  них  вещества  откладываются  в  клетках многоклеточных  вместилищах  и  сохраняются  на  протяжении  всей  их  жизни. От  многих  вредных  веществ  растения  освобождаются  во  время  листопада.
Листопад принадлежит к числу наиболее характерных явлений осенней природы. Он ярче всего выражает сезонную периодичность в развитии растительного мира наших широт. Каждый год повторяется он, радуя вначале наш глаз бесчисленным количеством тонов и красок, в которые наряжается лес, а затем наводя невольную грусть унылым видом обнажившихся деревьев и меланхолическим шорохом опавшей листвы. Осень издавна считается скучной порой, мертвым сезоном в природе. Поэты сравнивают ее со старостью, грустят об ее приближении. Для натуралиста осень — интереснейшее время в году, пора интенсивных исследований и наблюдений, когда ярче всего выявляются многочисленные приспособления животного и растительного мира к условиям неблагоприятного сезона. В это время многое удается подметить в природе, объяснить многое непонятное. Многие проявления весенней природы без соответствующих осенних наблюдений будут казаться нам загадочными. Весна и осень неразрывно связаны между собою — это отдельные стадии единого жизненного цикла природы наших умеренных широт.

2.  Что содержится в опавших листьях.
Анализы опавших листьев показали, что в них содержится, кроме известного процента золы, значительное количество углеводов — органических веществ, содержащих углерод и выработанных лиcтом в результате поглощения им углекислоты из воздуха. Замечательно при этом, что опавшие листья значительно богаче углеводами, чем молодые. Таким образом, растение, ежегодно сбрасывая листву, лишается известного количества питательных веществ, которые не успевают полностью перейти в стебель. Однако подобная расточительность не приносит растению особого вреда. Углеводы — это вещества, которые в любом количестве могут быть получены растением из воздуха. Азот растение усваивает только из почвы в виде растворенных солей. И азота нередко растению не хватает. Поэтому оказывается, что азотистые вещества перед листопадом в значительных количествах передвигаются в ствол, где и перезимовывают или потребляются растением в течение зимы; вместе с азотистыми веществами из листьев выводятся и другие ценные для растения минеральные соли; тем не менее установлено, что значительная часть их все же остается в опадающих листьях. В  листьях   накапливаются  ненужные  и  даже  вредные  вещества.  Они   удаляются  из  растений  в  процессе  сбрасывания  листьев.  Опавшие листья представляют собой очень ценное удобрение. Благодаря им почва в лесу ежегодно обогащается перегноем, приобретая ряд важных свойств. Мы знаем, например, что почва широколиственного леса не промерзает зимой в силу значительного содержания гумуса и это дает возможность весенним растениям развиваться под снегом. Один гектар дубового леса получает более 5000 кг отпада (сухой вес листьев, хвороста и пр.), что дает примерно 520 кг золы. 

Листопад – это естественное отделение листьев от стебля. В листьях накапливаются ненужные и даже вредные вещества. Они удаляются из растения в процессе сбрасывания листьев.

Они очень широко распространены среди растений, формы их очень разнообразны, а физиологически между ними различают два главных типа: в одних (каковы вышеописанные) выделение воды есть простой акт фильтрации ее из проводящих тканей в силу переполнения их; в других случаях в акте выделения активно участвуют живые клетки гидатоды; если их убить (местным отравлением сулемою), то растение лишается способности к выделению. Продукт выделения на самом деле не есть чистая вода, но обыкновенно содержание в нем твердых веществ очень ничтожно, 0,004—0,05%. В некоторых случаях, однако, с водою выделяются довольно значительные количества углекислой извести ("известковые железки"); по испарении воды последняя образует на листе чешуйки или корочки. Так бывает у многих камнеломковых (Saxifragaceae) и у некоторых папоротников (виды Polypodium, Nephrolepis). Выделение воды в виде капель наблюдается и у низших растений — у грибов (Merolius lacrymans, Mucor, Pilobolus и др.).

Процессы, которые сопровождают листопад:

 Гидатоды
Настоящий дождь  можно  наблюдать и ранним утром в поле, когда на многих растениях можно видеть капли воды по краям листа или на пластинке. Часто эти капли увеличиваются в объеме и падают на землю, после чего на том же месте выступает новая капля и т. д. Стало быть, это не роса, а растение выделяет избыток воды, накопившийся в нем в течение ночи. Искусственно такое выделение воды можно вызвать во всякое время, если сильно ослабить испарение, поместив растение в замкнутый и насыщенный водяными парами приемник. Вода выделяется при посредстве особых приспособлений или органов растения, называемых эмиссариями (Молль) или гидатодами (Габерландт). Это — потовые железы растения. На приложенном рис. изображена такая гидатода в разрезе.

Некоторые растения от избытка воды и солей освобождаются через специальные, похожие на устьица группы клеток – водяные устьица, или гидатоды(эмиссарии) Обычно они располагаются на верхушке и по краям листа. Выделяемые ими капли (росу) можно видеть на листьях утром в жаркую погоду.

Процессы выделения веществ выполняют разнообразные функции. Например, от повреждений и микроорганизмов клетки защищают клеточные стенки, которые образуются из выделяемых полисахаридов и других веществ, слизистые полисахаридные чехлы на поверхности корневых волосков, восковые выделения на поверхности листьев, летучие фитонциды. Выделение нектаров способствует опылению растений насекомыми и ловле добычи насекомоядными растениями. Выделение веществ может быть пассивным и активным. Пассивное выделение по градиенту концентрации называется экскрецией,
активное выведение веществ с затратой энергии – секрецией.

У растений различают три типа секреции.

1. Мерокриновая может быть двух разновидностей:
а. Эккриновая (мономолекулярная) через мембраны, которая осуществляется переносчиками или ионными насосами,
б. Гранулокриновая – выделение веществ в везикулах (мембранных пузырьках, секрет которых освобождается наружу при взаимодействии везикул с плазмалеммой или переходит в вакуоль. Везикулы образуются в аппарате Гольджи.
4. Апокриновая – когда вместе с секретом выделяется часть цитоплазмы, например, вместе с отрывом головок у солевых волосков галофитов.
5. Голокриновая – когда вся клетка превращается в секрет, например, секреция слизи клетками корневого чехлика.

Процесс секреции у растений осуществляется специализированными клетками и тканями.
К наружным секреторным структурам относятся железистые волоски (трихомы), железки, нектарники, осмофоры (железки, расположенные в цветках и вырабатывающие эфирные масла, от которых зависит аромат цветков) и гидатоды.
Примером внутренних секреторных структур могут быть идиобласты – одиночные клетки, служащие для отложения каких-либо веществ.
Кроме того, к секреции способна каждая растительная клетка, формирующая свою клеточную стенку.

Железистые волоски:
1, 2, 3 - листового черешка пеларгонии (Pelargonlum zonale); 4, 5 - листовой пластинки черной смородины (Ribes nigrum); 1 и 2 - секрет (эфирное масло), вырабатываемый верхней клеткой волоска, приподнял кутикулу; 3 - эфирное масло выступило после разрыва кутикулы наружу;4 и 5 - волоски, секрет которых был удален спиртом.

Секреторными называются ткани, выделяющие некие вещества. Они весьма разнообразны. Железистые волоски служат для выведения ненужных веществ из организма растения, иногда для защиты (вспомните, например, крапиву). Рис. 5. Нектарники служат для выделений сахаристой жидкости. Нектар служит средством привлечения опылителей. Также секреторной тканью выделяются эфирные масла (ими пахнут многие цветы и пряные растения) и млечный сок.

Нектарники – это особые железки, расположенные в цветке, которые выделяют нектар – сахаристую жидкость. Нектар состоит из глюкозы, фруктозы, сахарозы, а также витаминов, белков, аминокислот и других органических и неорганических веществ в зависимости от вида растения; он является основным компонентом меда и пищей многих видов насекомых, некоторых видов птиц и животных, а также участвует в репродуктивных процессах самого цветка. Нектарники могут располагаться в разных частях цветка – на лепестках, тычинках, у основания завязи, на цветоложе, цветочной трубке или (реже) на чашелистиках. Цветки, выделяющие большое количество нектара, который используют пчелы для производства меда, считаются медоносными растениями.

нектарники

Фитонциды были открыты Б. П. Токиным ещё в 1928-1929 годах, когда он обнаружил, что раненные растения выделяют летучие вещества, убивающие микроорганизмы на расстоянии.
Фитонциды – один из факторов естественного иммунитета растений, как высших, так и низших. Они обладают бактерицидными, фунгицидными и протистоцидными свойствами. Фитонциды могут также стимулировать жизнедеятельность тех или иных микроорганизмов, являющихся антагонистами патогенных для данного вида высших растений форм, что может играть роль иммунитета. Фитонциды – один из факторов жизни биоценозов, обуславливающих антагонизм в мире микроорганизмов, стимуляцию и угнетение размножения, роста и других проявлений жизни у высших растений. Фитонциды – один из многих факторов, влияющий на состав микрофлоры воздуха в условиях разных растительных ассоциаций, регулирующих состав животных организмов в биогеоценозах. Они токсичны для некоторых насекомых, клещей, травоядных и других животных; при определённых условиях они, вероятно, могут оказаться мутагенными факторами.

Фитонциды продуцируются неповреждёнными и механически раненными тканями, а также возникают в ответ на инфицирование. Выделение фитонцидов различными органами одного и того же растения неодинаково. Близкородственные виды растений, различные сорта одного и того же вида обладают разными фитонцидными свойствами. В зависимость от времени года и периода развития растение также обладает разными фитонцидными свойствами.
Механизм действия летучих фитонцидов заключается в том, что они вызывают разнообразные изменения микробной клетки: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы (ферменты и др.). Очень важно, что микробы при длительном контакте с летучими выделениями растений не вырабатывают к ним устойчивости.

У растений различается период максимального выделения летучих веществ. У кипариса и лавра он наблюдается в фазу цветения, у сосны крымской и кедра – в фазе прекращения роста вегетативных органов, у сосны пицундской, алеппской и итальянской, можжевельника казацкого – в фазу активного роста. По максимальной величине выделения веществ в атмосферу растения распределяются следующим образом: сосна пицундская – 13,1 мг %/ч, можжевельник – 1,5, кедр – 1,2, сосна крымская – 0,9, алеппская – 0,8, итальянская – 0,5 и лавр – 0,2 мг%/ч. Выделяемые вещества представлены в основном терпеновыми соединениями.

Фитонциды полностью подавили рост колоний золотистого стафилококка и кишечной палочки у растений: ломоносы китайской, тангутской, прямой, виргинской, фиолетовый, маньчжурской, Жакмана, рябинника рябинолистного, черёмухи поздней, аронии сливолистной, винограда амурского, лиственницы Сукачева, пихты сибирской, спиреи Вангутта, тополя краснонервного, ореха грецкого, ели колючей голубой, ореха маньчжурского, карии белой и др.
Процент снижения количества колоний воздушной микрофлоры у листьев черёмухи обыкновенной, тополей чёрного и китайского, каштана конского 18,3-32,7%; менее активны листья берёзы бородавчатой, клёна ясенелистного, робинии джеакации, бирючины обыкновенной, вишни войлочной (5,4-12,9%). В природных условиях опыт ставили в полиэтиленовых камерах, используя Escherichia coli, Proteus vulgaris, Bacillus subtilis. Фитонцидная активность учитывалась по степени задерживания роста культур на чашках с питательным агаром

Спектр действия многих водных и прибрежных растений на биологические объекты очень велик. Например, летучие выделения манника большого, манника трёхцветкового губительны более чем для 60-70 видов беспозвоночных и позвоночных животных. Очень опасны для многих организмов летучие фитонциды цикуты. Простейшие, низшие кишечнополостные, черви, например планарии, быстро погибают, распадаются на отдельные мелкие фрагменты с последующим зернистым распадом их тела, или их структуры фиксируются, или происходят исчезновение многих структур.
Изучение фитонцидности ряда комнатно-оранжерейных растений показало, что сильными фитонцидными свойствами обладают алоэ древовидный, аспарагус Шпренгера, хлорофитум хохлатый, сансевьера большая, гавортия полосатая, аспарагус перистый, драцена Варнека, драцена Сандери. Во время цветения все исследовные растения показали большую фитонцидную активность по сравнению с другими фазами.

В Санкт-Петербургском ботаническом институте им. Комарова РАН установлено, что использование фитонцидных растений в закрытых помещениях приводит к снижению общего числа микробных клеток в воздухе в 250 раз по сравнению с помещением аналогичного назначения без растений (контроль). Размещение в стандартном помещении 5-10 растений одного или нескольких видов приводит к положительному психоэмоциональному состоянию пациентов, а для фиторекреации оздоровительного направления рекомендуется установить 120-150 растений в помещении размером 100-130 м3.

Еще египетские фараоны приказывали своим рабам есть чеснок, чтобы те сохраняли больше сил при изнурительной работе. Воины Древней Греции и Рима потребляли с пищей много чеснока, полагая, что он придает храбрость и отвагу. Китайская медицина считала чеснок ценным лечебным средством при заболеваниях органов дыхания, пищеварения, при эпидемиях чумы и холеры.
. При простудах, гриппе, ангинах хорошо помогают ингаляции паров чеснока. Можно также растертую кашицу из луковиц завернуть в небольшие кусочки марли и вкладывать на 10—15 минут в ноздри утром и вечером.

В народе его именуют чабрецом, чепчиком, бо­городской травой, жадобником, мухопалом, фимиамником или лимонным душком. От небольшого пучка этого растения исходит такой сильный аромат, что кажется, будто бы воедино собрано все степное разнотравье. С древних времен им ароматизировали воздух во время пиров, бросая его в тлеющие угли костра.
Растение богато фитонцидами, эфирными маслами, дубильными веществами, жирами, минеральными солями.
Трава тимьяна входит в состав препарата от кашля — пертусина,