Plantefysiologi

Plantefysiologi har som formål å studere plantenes funksjoner på makroskopisk og mikroskopisk nivå; betydning av funksjon "settet av alle koordinerte handlinger som tar sikte på å oppnå et veldefinert resultat og en nyttig effekt" ( F. Ghiretti , 1977 ). Alle foto - kjemo - autotrofe organismer er klassifisert som planter .

Historie

Å forstå den fungerende "mekanismen" til planter var en av de mest krevende oppgavene for vitenskapelig kunnskap. Faktisk har bevisene, som krever felles erfaring fra bønder og gartnere, at planter vokser kraftigere på jord som er rikere på humus , støttet, i årtusener, troen på at planter hentet materialene fra jorda for å bygge organene sine. I 1731 argumenterte Jethro Tull , den briljante engelske agronomen, at plantenes rotblader opererer i jorda ettersom tarmvilli til dyr virker i dyretarmen [1] .

Jean Baptiste van Helmonts eksperiment kaster all europeisk vitenskap ut i desorientering , jorden av potten minker ikke nevneverdig. Han analyserer implikasjonene av eksperimentet Henri Duhamel du Monceau , en av de største naturforskerne i den franske leksikonsesongen, som i Phisique des arbres samler alle forklaringene som samtidige naturforskere forsøkte å demonstrere deres manglende evne til å forklare fenomenet [2] .

Vi må merke oss at Italia praktisk talt er fraværende i studiene før den store oppdagelsen. Det eneste tegnet på tilstedeværelse på bakken av den store etterforskningen er at av en abbed i Teramo , Berardo Quartapelle , som, etter å ha fulgt sønnen til en abruzzesisk patrisier, Orazio Delfico, til Pavia , det største senteret for italienske naturalistiske studier, publiserer, i 1801 , Prinsippene for vegetasjon , resultatet av studiene og eksperimentene utført i den opprinnelige byen, beriket av lesingene utført ved Pavia-universitetet, og gir det mest presise bildet av kunnskapen, fortsatt usammenhengende, på tampen av oppdagelsen av De Saussure, [3] .

I 1804 publiserte Théodore de Saussure Réchérches chimiques sur la vegetation , verket som foreslår den organiske forklaringen på prosessen med fotosyntese, mekanismen som karbondioksid og vann kombineres i blader for å komponere karbonhydrater. Oppdagelsen er et verk av enorme eksperimentelle ferdigheter, som gjør at den genevanske naturforskeren kan operere med perfekt nøyaktighet på mengder i størrelsesorden milligram. Et strålende verk, men utgitt av et lite forlag, det største bidraget til kunnskap om mekanismene for livet på jorden vil bare bli forstått med stor forsinkelse. Liebig vil oversette oppdagelsen av det store Genevan til en agronomisk oppdagelse med en forsinkelse på førti år. [4] . Oppdagelsen er så sjokkerende, sammenlignet med den vanlige oppfatningen, støttet av den eldgamle peripatetiske vitenskapen, at vitenskapen om retrograd bekjenner at planter lever av karbon hentet fra jorda frem til tredje kvartal av det nittende århundre. To italienske vitenskapsmenn, Carlo Berti Pichat og Giuseppe Ottavi, som kan betraktes som de siste "humistene" i baktroppen av europeisk vitenskap, er emblematiske eksempler på manglende evne til å forstå De Saussures oppdagelse og dens agronomiske oversettelse av Liebig [5] .

Sammendrag kronologi

Makroskopisk struktur og funksjoner til en plante

Generelt er en plante eller grønnsak en autotrof levende organisme som består av et rotsystem (røtter), en stilk og et bladsystem. Rotsystemet har som oppgave å forankre planten til bakken og fra den absorbere næringsstoffene (mineraler og vann) som er nødvendig for selve plantens vitale prosesser. Stammen har som oppgave å støtte bladapparatet, tillate vertikal utvikling og transportere saften. Bladapparatet har derimot som oppgave å fange opp sollyset som er nødvendig for fotosyntese og gjennomføre gassutvekslinger.

Funksjoner

Vannerstatning

Den overlegne grønnsaken, bundet til miljøet, er mer enn noen annen levende ting, bundet til substratet og kan derfor ta opp næringsstoffene i løsningen . Ulike organer av samme plante inneholder forskjellige mengder vann . Metabolsk aktivitet er strengt avhengig av hydreringstilstanden. Inntaket av vann kan skje ved imbibisjon , osmose . Mekanismene som er involvert er følgende:

Mineralernæring

Følgende tabeller viser de essensielle ernæringselementene, det vil si uunnværlige for den fullstendige utviklingen av planten; fra frøet til det voksne individet som produserer en ny generasjon frø.

Makronæringsstoffer (nødvendig i store mengder)
Element Tilgjengelig som Merk
Nitrogen NO 3 - NH 4 + Nukleinsyrer, proteiner, forskjellige typer fytohormoner , etc.
Oksygen O 2 H 2 O Ulike organiske forbindelser
Karbon CO 2 Ulike organiske forbindelser
Hydrogen H 2 O Ulike organiske forbindelser
Kalium K + proteinsyntese kofaktor , vannbalanse, etc.
Fotball Ca 2+ Celleveggsyntese og stabilisering
Magnesium Mg 2+ Essensielt element av klorofyll
Fosfor H 2 PO 4 - Nukleinsyrer , fosfolipider , ATP
Svovel SO 4 2– Bestanddel av proteiner og koenzymer
Mikronæringsstoffer (nødvendig i små mengder)
Element Tilgjengelig som Merk
Klor Cl - -
Bor H 3 BO 3 -
Mangan Mn 2+ Aktiver noen enzymer
Sink Zn 2+ Det griper inn i syntesen av enzymer og klorofyll
Kobber Cu + Enzymer for syntese av lignin
Molybden MoO 4 2- Nitrogenfiksering, nitratreduksjon
Nikkel Ni 2+ Enzymatiske kofaktorer i metabolisme, nitrogenforbindelser

Den eksperimentelle studien av næringsopptak foregår med dyrking av planten i vandig løsning . For dette formålet er det definert formler for næringsløsninger; for eksempel: løsningene til Knop, Van der Crone og Pfeffer. Hoaglands formel ( 1933 ) er en av de mest brukte.

Membran (eller Donnans) likevekt

Ficks lov (for å beregne en strømning gjennom en pore): dn = uendelig n ° av mol ; dt = uendelig tid ; A p = poreareal ; D = infusjonskoeffisient, avhengig av type cellemembran ; = konsentrasjonsgradient .

Oppstigning av lymfen gjennom karene

Svette

Det er prosessen der planten mister vanndamp fra stomata på grunn av fordampning på grunn av den ytre temperaturen.

Transpirasjon følger følgende lov:

hvor Jv = hastighet på vannstrømmen, R = gasskonstant , T = absolutt temperatur målt i kelvin , RH = relativ luftfuktighet .

Transpirasjonens funksjon er å regulere plantens temperatur spesielt om sommeren gjennom bladapparatet : fordampning er faktisk en fysisk prosess som fjerner latent varme .

Enzymer

Enzymer er definert som biologiske katalysatorer , vanligvis av proteinart og med en svært spesifikk aktivitet. Den generelle kjemiske reaksjonen er som følger:

Hvor:
E indikerer enzymet
S indikerer substratet
ES indikerer reaksjonsmellomproduktet dannet av enzymet og substratet
P indikerer produktet av reaksjonen
Enzymsted Enzymer relatert til Krebs-syklusen er tilstede i kondriomet
av fotosyntesen I cellekjernen og cytoplasma som er relatert til proteinsyntese . Enzymene som skilles ut kalles eksoenzymer.


Fotosyntese og karbonorganisering

Grønne planter er autotrofe organismer.Med autotrofisme mener vi evnen til å syntetisere de organiske forbindelsene som er nødvendige for planten med utgangspunkt i enkle mineralelementer og ved hjelp av en ekstern energikilde. Overgangen fra enkle uorganiske forbindelser til komplekse organiske forbindelser kalles organisering . Klorofyller , lysfølsomme molekyler inneholdt i kloroplaster , har en tetrapyrrolisk ring ( porfyrin ) med et magnesiumatom og en fytolsidekjede ( fytol ) i midten.

Den typiske organiseringen av planter er fotosyntese beskrevet av følgende kjemiske reaksjon:

Reaksjoner på lys : elektronene som fremmes av lysets påvirkning, på et høyere energinivå, blir formidlet i et transportsystem mot et elektronaksepterende molekyl, Ferredodoxin. Det er derfor en dobbel mulighet: 1) syklisk fosforylering med ATP-syntese. 2) ikke-syklisk bane med syntese av et koenzym i redusert tilstand NADPH + H +

Reaksjoner i mørket : Det er organisering av og syntese av glukose ( Calvin-syklus ).

Syntesen av karbohydrater

Nitrogenorganisasjon

Planter assimilerer hovedsakelig nitrogen i 2 former: nitrogen (NO3-) og ammoniakk (NH3), den første representerer spesielt den mest lettbrukbare og metaboliserbare formen. Det finnes også plantearter (belgfrukter) som assimilerer nitrogen ved hjelp av bakterier. Bakteriene inkorporeres i cystene ved at plantene som gjenkjenner bakteriebosetningen tolker det som en infeksjon, umiddelbart etterpå starter nitrogenfikseringsarbeidet som skjer kun takket være selve symbiosen, det er viktig å markere at nitrogenfikseringen ikke skjer individuelt men bare takket være symbiose. Hovedpersonene i denne gjensidige symbiosen er belgfruktroten og bakteriene i slekten rhyzobium.

Syntese av aminosyrer

Syntese av proteiner og nukleinsyrer

Molekylær nitrogenfiksering

Organisasjon av svovel og jern

Svovel , uunnværlig i planten for mange plantebiosynteser som proteiner og aminosyrer , assimileres i form av sulfater (SO4) som er gjort biotilgjengelige av bakteriell aktivitet, noe som bringer dem til denne formen fra elementært svovel og jernholdige salter oppløst i jorda .

Heterotrofisk ernæring

Livet ble bremset

Motstand under ugunstige forhold

Spiring av frø ; _ Fysiologiske forhold for spiring

Vekst og utvikling

Utvikling betyr det settet av prosesser som, med utgangspunkt i et udifferensiert element , fører til utvikling av ulike typer plante- og organvev . Denne funksjonen er prerogativet til de vegetative apexene, stammen og roten og vevet til det kambiale meristemet . Oppsummert har vi:

Elementær vekst
Embryonal (meresi) Antall økning av planteceller
For avslapning (auxesi) Økning i cellevolum på grunn av vanninntak
Differensiering Fra likestilling til spesialisering av strukturer og funksjoner

Plantevekstfaktorer fytohormoner : Auxiner

Funksjoner av auxiner
Vannabsorpsjon Celleforlengelse i karplanter , tropisme , ekkel
Celleforstørrelse -
Stimulering av mitose Celleproliferasjon i kambiumvevet
Stimulerer produksjonen av nye røtter Bare ved lave konsentrasjoner. Høye konsentrasjoner hemmer det
Vaskulær og xylem differensiering -
Komplekse korrelasjoner og akkresjon -
Ulike handlinger På omsetningsprosessene, øker flyten av metabolitter mot eggstokken , akselererer cellulær respirasjon og enzymatiske prosesser

Makroskopisk studie av vekst

Påvirkningsfaktorene

Tropisms

Geotropisme eller gravitotropisme, positiv og negativ. Fototropisme , kjemotropisme , hydrotropisme , tigmotropisme , heliotropisme .

Blomstringsfysiologi

Generelt, fotoperiodisme , fytokromteori .

Korrelasjonsprosesser

Mycel , flyktige kjemiske molekyler, visuelle og lydsignaler.

Bevegelser

Nictynasti , tigmonastia , nutasjon, nastisk, krumning, translasjon eller bevegelsesbevegelser (taktisme), fototaktisme, kjemotaktisme.

Mimicry

Mimikk i planter

Merknader

  1. ^ Antonio Saltini, History of Agricultural Sciences , vol. II Den agrariske revolusjonens århundrer , 1987, s. 61-84
  2. ^ Antonio Saltini, History of Agricultural Sciences , vol. II, Den jordbruksrevolusjons århundrer , 1987, s. 157-172
  3. ^ Antonio Saltini, History of Agricultural Sciences, vol. II, Den jordbruksrevolusjons århundrer , 1987, s. 425-430.
  4. ^ Antonio Saltini, History of Agricultural Sciences , bind II, The Centuries of the agrar revolution , 1987, s. 485-512, vol. III, Dampmaskinens og industrigjødselens alder , 1989, s. 1-22
  5. ^ Antonio Saltini, History of Agricultural Sciences, vol. IV, 1989, Landbruk ved hårnålen til oppdagelsen av mikrober , s. 99-119 og 171-190

Bibliografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter