Transformarea circulatia si depunerea substantelor la plante

TRANSFORMAREA, CIRCULAŢIA ŞI DEPUNEREA SUBSTANŢELOR

ORGANICE ÎN PLANTE

În urma procesului de fotosinteză În plantele verzi se acumulează o serie de substanţe care sunt transportate spre zonele de creştere pt. sporirea în greutate şi volum a organelor vegetale. O parte din aceste substanţe organice se consumă în procesul de respiraţie, iar restul se depun în organele de rezervă şi fructe. Aceste substanţe organice se împart în 2 grupe :-substanţe organice plastice şi substanţe organice energice.

Cea mai mare parte a substanţelor plastice sunt formative (de constituţie) şi participă la alcătuirea structurală a componentelor celulei. Ca exemple : nucleoproteinele, lipoproteinele şi celulozele. O altă parte din substanţele plastice se depun în diferite organe ca substanţe de rezervă, fiind utilizate la formarea noilor organe. Amintim : amidonul, hemiceluloza, zaharoza, proteinele simple şi grăsimile.

Între substanţele plastice şi cele energetice nu există o separare, ele putând face parte fie dintr-o grupă, fie din cealaltă. *Pe lângă aceste substanţe, în plante, în urma diverselor transformări se pot forma şi unele substanţe ca : alcaloizii, fitoncidele, acizii organici, glicozizii, care îndeplinesc diferite funcţii în plantă, printre care şi funcţia de apărare.

Dintre toate substanţele produse prin fotosinteză, glucidele (în special hidraţii de carbon) formează aproximativ 2 treimi, iar restul fiind alte substanţe organice, mai ales cele cu azot.

În plante glucidele sunt substanţe în care proporţia carbon /oxigen /hidrogen este de 1 la 1 la 2 şi alcătuiesc substanţele de bază ale ţesuturilor de susţinere şi ale tuturor celulelor vegetale. Dintre glucide, MONOGLUCIDELE sunt întâlnite în toate organele plantelor sub formă de pentoze şi hexoze.

Pentozele trec uşor în forme polimere şi se găsesc în plante sub formă de riboză, xiloză şi arabioză. Aceste pentoze însoţesc celuloza în membranele celulare şi se întâlnesc în pectine, hemiceluloze şi mucilagii.

Hexozele – din aceasta grupă amintim: glucoza, manoza şi galactoza. Din grupa cetohexozelor fac parte fructoza şi sorboza.

Glucoza se găseşte în fructele coapte şi în nectarul florilor.

Manoza se găseşte în stare liberă şi intră în alcătuirea mucilagiilor şi a lemnului moale de conifere.

Galactoza nu se întâlneşte în stare liberă în natură, iar aceasta serveşte la sinteza lactozei şi a rafinozei din seminţele de in.

Fructoza este prezentă în fructele cărnoase ale pomilor şi arbuştilor fructiferi.

Sorboza serveşte la sinteza acidului ascorbic.

OLIGOGLUCIDELE sunt tot glucide alcătuite din 2-8 molecule de hexoze. Amintim: maltoza, celobioza, lactoza, zaharoza şi trehaloza.

Maltoza este prezentă în germenii de orz încolţit, în lăstarii de cartof, în frunzele unor plante şi în nectarul florilor.

Celobioza este prezentă în plantele tinere, în seva unor arbori şi în multe microorganisme.

Lactoza rezultă din galactoză şi glucoză şi este prezentă în florile şi fructele unor plante tropicale, iar sub influenţa unor bacterii are loc o fermentaţie lactică prin care lactoza trece în acid lactic.

Zaharoza este prezentă în fructe, frunze, seminţe, rădăcinile de sfeclă de zahăr, tulpinile de trestie de zahăr şi în sorgul zaharat.

Trehaloza este prezentă în unele ciuperci şi în drojdia de bere.

Triglucidele – rafinoza este prezentă în seminţele de bumbac şi în rizomii speciilor de flori de gentiana.

POLIGLUCIDELE – sunt formate dintr-un număr mai mare de 8 molecule de monoglucide, iar aceste poliglucide în plante prezintă rolul fiziologic de a alcătui scheletul rigid al membranelor celulare.

Amintim : celuloza şi hemiceluloza, amidonul, inulina, glicogenul.

Amidonul se găseşte în seminţe, în unele fructe neacide, în tuberculii şi în rizomii anumitor plante. În cazul plantelor lemnoase, amidonul se găseşte în cantităţi mari în tulpini, ramuri, rădăcini.

Celuloza are rol de substanţă formativă şi constituie partea principală a pereţilor celulari şi asigură scheletul rigid al organismului plantelor.

Hemiceluloza însoţeşte celuloza în toate ţesuturile din seminţe şi tulpini lemnoase (25-30 % din suprafaţa lemnului).

Glicogenul este prezent ca substanţă de rezervă la ciuperci şi în boabele de porumb zaharat.

Substanţele pectice, prin hidrolizare, dau xiloza, galactoza, arabinoza, acidul acetic, alcoolul metilic, acidul galacturonic, proces care are loc în fructele în curs de maturizare, supramaturare, precum şi în timpul prelucrării fibrelor de in şi cânepă ; la procesul de fermentare a tutunului.

SINTEZA, TRANSFORMAREA ŞI DEPUNEREA LIPIDELOR

Lipidele sunt substanţe grase simple şi complexe, insolubile în apă şi solubile în solvenţi organici :

alcoolii si eterul. Lipidele pot fi extrase din toate ţesuturile vii. Există 2 categorii de lipide: simple şi complexe.

Lipide simple – gliceride, steride şi ceride.

Gliceridele - sinteza lor are loc în timpul zilei, cel mai frecvent pe suprafaţa mitocondriilor din citoplasma celulei şi se face prin transformarea glucidelor hexoze(glucoza şi fructoza) şi mai puţin a glucidelor pentoze.

Steridele – sunt esteri ai acizilor graşi cu sterolii. Există mai multe tipuri de steroli : sistosteroli (în uleiul seminţelor de bumbac, soia, fasole, in, în seminţele cerealelor), stigmasterol (în uleiul de soia),

brasicosterol (la seminţele de muştar şi rapiţă), spinasterol (în seminţele de spanac şi lucernă), ergosterol (în seminţele de secară, cereale, struguri, ciuperci.

Ceridele – împreună cu alte substanţe (hidrocarburi, parafine, răşini, hidroacizi), se transformă în ceruri, care sunt secretate de cuticulă şi formează un strat subţire pe suprafaţa frunzelor, florilor şi a fructelor, având un rol protector împotriva unei transpiraţii excesive şi a unor agenţi dăunători.

Lipidele complexe (lipoide) – se găsesc în plante în proporţie de 1-2 % sub formă de glicero-fosfolipide, sfingolipide, glicolipide, gluco-sulfolipide şi lipoproteine.

SINTEZA, TRANSFORMAREA ŞI DEPUNEREA SUBSTANŢELOR CU AZOT

Aminoacizii – sunt cele mai simple substanţe organice cu azot şi de pot forma direct în procesul de fotosinteză, fapt care s-a demonstrat prin aceea că la lumină sinteza proteinelor în plante are loc în doar 3-5 minute.

Proteinele din substanţele fundamentale ale protoplasmei celulare au în compoziţia lor o pondere mai mare de 50 %, iar în organele vegetale aceste proteine se acumulează ca substanţe de rezervă în seminţe, în special la leguminoase, in, fasole, mazăre, soia sau lupin. Proteinele se depun şi în cariopsele de grâu şi porumb.

Din punct de vedere biochimic, proteinele sunt clasificate astfel :

-Holoproteide – aminoacizi şi peptide care conţin 2-30 aminoacizi, proteine moleculare

-Heteroproteide – fac parte fosfoproteidele, glucoproteidele, nucleoproteidele şi cromoproteidele.

Dintre diferitele substanţe proteice, în plante se mai găsesc : albumina, globulina (în cariopsele de grâu), prolaminele (în zeina de porumb).

Dintre heteroproteide, grupa cea mai importantă este cea a cromoproteidelor, din care fac parte : clorofila, carotenoproteidele şi enzimele, citocromi, citocromoxidaza, peroxidazele şi catalazele.

Dintre substanţele cu rol secundar amintim : uleiurile eterice, răşinile, alcaloizii şi taninurile.

Uleiurile eterice – se acumulează la nivelul frunzelor sau ramurilor unor plante: menta, crizantema, levănţica şi în nucile verzi.

Răşinile – se întâlnesc la speciile de răşinoase şi foioase, formând diverse celule în tulpină şi frunze.

Alcaloizii – se acumulează în diverse specii din familia Magnoliaceae, Papaveraceae, Ranunculaceae, Cruciferae, Solanaceaeşsi Liliaceae.

Taninurile – se acumulează în sucul vacuolar, în rădăcini, în scoarţă, în lemnul unor plantele de stejar, molid şi în conurile de brad. Transportul substanţelor organice în plante se realizează prin vasele conducătoare lemnoase (xilem) şi vasele conducătoare liberiene (floem).

Transportul substanţelor organice prin xilem – substanţele organice utilizate în rădăcini se deplasează spre organele aeriene.

Transportul substanţelor organice prin floem – substanţele organice sunt sintetizate în frunze, de unde circulă prin toate ţesuturile vii.

Formele sub care circulă substanţele organice prin floem

În floem se găsesc următoarele subst. organice: glucide, proteine, acizi organici şi substanţe minerale.

Glucidele constituie cca 90 % din substanţa uscată, iar singurul glucid întâlnit în floem a fost zaharoza (la plopul negru – Populus nigra , carpen – Carpinus betulus şi la castan – Castanea sativa).

Proteinele sunt transportate prin tuburile ciuruite sub formă de aminoacizi şi amide. Se întâlnesc primăvara în mugurii umflaţi, unde azotul total a fost de 0,2 %, faţă de 0,03 %, cât a fost găsit în frunzele mature.

Acizii organici s-au întâlnit în exudatul plantelor sub formă de acid citric, lactic şi acid oxalic.

Substanţele minerale circulă prin tuburile ciuruite, substanţe care nu sunt utilizate de frunze, astfel că în exudatul scoarţei a fost depistat fosforul anorganic în concentraţie de 0,1 %.

Factorii care influenţează transpiraţia şi depunerea substanţelor organice sunt lumina, temperatura, specia de plantă, vârsta plantei, poziţia frunzei, apropierea de fructe şi intoxicarea locală a unor ţesuturi.

RESPIRAŢIA PLANTELOR

Este procesul fiziologic în care substanţele organice sunt descompuse în celule vii pe cale enzimatică, prin reacţii de oxido-reducere cu eliberare de energie chimică. Este un proces de mare însemnătate în viaţa plantelor deoarece furnizează energia necesară reacţiilor de sinteză a

proteinelor, grăsimilor, de absorbţie a elementelor nutritive din sol, mişcării plantelor şi creşterii. Substanţele organice de rezervă sunt folosite potrivit cerinţelor celulei pentru energie.

Respiraţia este de 2 feluri : - aerobă- aerobioza

- anaerobă- anaerobioza

Respiraţia aerobă este specifică plantelor superioare şi unor plante inferiore care sunt adaptate să respire în prezenta oxigenului molecular.

Respiraţia anaerobă este specifică speciilor de plante anaerobionte (microorganisme de fermentaţie care sunt capabile să respire în absenţa oxigenului molecular).

MECANISMUL RESPIRAŢIEI

În procesul de respiraţie se consumă cantităţi mici de substanţe organice de rezervă care se găsesc în plante. În afară de amidon în celulele plantelor se găsesc numeroase substanţe organice complexe care se consumă în proporţii diferite. Prioritate prezintă glucidele, lipidele şi mai târziu proteinele. Respiraţia este un proces de oxido-reducere care se realizează cu sau fără oxigenul atmosferic.

INFLUENŢA FACTORILOR EXTERNI ŞI INTERNI ASUPRA RESPIRAŢIEI

Dintre factorii interni amintim:

- plantele tinere, la care respiraţia decurge mai intens decât la plantele mai în vârstă

- organul şi ţesutul vegetativ- la plantele în stare de viată activă respiraţia este redusă (la rădăcină), însă prezintă o intensitate mai mare la tulpină şi frunze

- cantitatea de rezerve naturale

- activatorii şi inhibitorii enzimelor respiratorii. Amintim : Fe, Cu, mangan, zinc, cobalt, care prezintă rol de coenzimă şi măresc intensitatea respiraţiei celulare.

Dintre factorii externi care influenţează procesul de respiraţie amintim :temperatura, lumina ,umiditatea din sol şi aer, concentraţia în oxigen si CO2 din mediu, diversele substanţe minerale din sol (nitraţii, sulfaţii, sărurile de amoniu şi potasiu) şi acţiunea unor substanţe chimice ( ierbicide, insecticide, fungicide, diverşi inhibitori şi îngrăşăminte chimice şi organice folosite în agricultură).

CREŞTEREA PLANTELOR

Creşterea este proprietatea fiziologică a materiei vii ca fiind o mărire stabilă şi ireversibilă a volumului şi greutăţii totale a celulelor, ţesuturilor şi organismului datorită sporirii continue a cantităţii de substanţă uscată în urma proceselor de sinteză, transformare şi depunere a materiei organice. În acest proces se porneşte de la o celulă (zigot sau spor) care, prin înmulţire, precum şi mărire în volum şi acumulare de noi compuşi se transformă în anumite ţesuturi şi organe care sporesc în greutate şi dimensiuni până ce ajung la limite caracteristice. Exemplu: umflarea fizică a seminţelor prin îmbibare cu apă, care deşi se manifestă printr-o modificare a dimensiunilor, nu poate fi considerată un fenomen de creştere fiziologică deoarece după uscare seminţele revin la volumul şi greutatea iniţială.

Paralel cu procesele de creştere se desfăşoară procesul de dezvoltare a plantelor care includ evoluţia plantei de la celula nediferenţiată până la organismul matur care poartă toate organele vegetative şi generative caracteristice speciei.

ETAPELE DE CREŞTERE x

Procesul fiziologic de creştere include creşterea celulelor, ţesuturilor şi creşterea organelor şi a plantei întregi. Acest proces se desfăşoară în 3 etape:

1.Etapa creşterii embrionare (mereză)- are loc diviziunea celulară

2.Etapa creşterii prin alungire sau extensie celulară (aureză)

3.Etapa de diferenţiere internă a elementelor celulare, formându-se primordiile de rădăcină, tulpină, frunze şi fructe.

Aceste etape de creştere pot fi localizate topografic la rădăcini, tulpini şi frunze şi care se succed în timp la fructe.

1.Etapa creşterii embrionare (mereză)- constă din diviziunea celulelor existente în ţesuturile meristematice şi formarea protoplasmei în celulele prin acumulare de materie organică, în special de substanţe proteice şi diferiţi compuşi macromoleculari (amidon, lipide, acizi nucleici şi fosfatide).

2.Etapa creşterii prin alungire sau extensie celulară (aureză)- constă din mărirea de mai multe ori a volumului celular, în special prin alungirea celulelor şi a vacuolelor mici, care îşî măresc volumul f. mult odată cu pătrunderea apei prin procesele de osmoză, contopindu-se apoi într-o singură vacuolă mare, situată în centrul celulei.

3.Etapa de diferenţiere internă- din masa celulelor care rezultă în primele 2 procese iau naştere primordiile unor ţesuturi sau organe ale plantei cu particularităţi distincte. În cadrul acestei diferenţieri fiecare celulă capătă structura, caracterele şi însuşirile proprii ţesutului pe care îl va forma (epidermă, scoarţă, cilindrul central, vasele conducătoare, diversele ţesuturi mecanice sau ţesuturile de depozitare)

MECANISMUL CREŞTERII PLANTELOR - este rezultanta unui proces fiziologiic şi biochimic complex, determinat de activitatea ţesuturilor, de însuşirile biologice ale fiecărei specii şi de activitatea factorilor de mediu din anul sau sezonul respectiv.

Creşterea în lungime a tulpinii-- se disting 3 tipuri de creştere:

- Creştere acropetală (terminală sau subterminală)- la in

- Creştere intercalară- se realizează la fiecare internod sau la baza tulpinii –la plantele din fam. Gramineae, Epusetaceae (coada calului).

- Creştere liniară- se realizează pe toată lungimea tulpinii şi a internodurilor –la majoritatea plantelor superioare cu tulpini nearticulate, la care creşterea în lungime este îndeplinită de ţesuturile meristematice.

Creşterea în grosime a tulpinii- creşterea se realizează prin activitatea ţesuturilor meristematice cu poziţie laterală (cambiul din cilindrul central şi felogenul din scoarţă).

Creşterea rădăcinilor- se realizează tot prin activitatea ţesuturilor meristematice, însă acestea sunt localizate în zona netedă. Deasupra pilorizei există o zonă de diviziune celulară (meresis), mai sus este zona extensiei celulare (auxesis) şi apoi este zona de diferenţiere celulară.

Creşterea frunzelor- la frunzele plantelor dicotiledonate creşterea în suprafaţă a limbului se face prin activitatea ţesutului meristematic situat într-o zonă intercalară.

Creşterea fructelor- se realizează în mai multe etape, care corespund cu etapele de creştere a celulelor. La început fructele cresc prin diviziune celulară, urmează mărirea în volum prin extensie celulară şi diferenţiere celulară.

Factorii externi care influenţează creşterea sunt: temperatura, lumina, gradul de saturare în apă şi oxigenul.

SUBSTANŢE REGULATOARE DE CREŞTERE

Acestea sunt denumite hormoni sau fitohormoni. Există 3 grupe de substanţe regulatoare de creştere:

stimulatoare, retardante şi inhibitoare.

1. Substanţe stimulatoare de creştere – auxinele, giberelinele şi citochininele

Auxinele – sunt compuşi naturali, care în doze extrem de reduse pot influenţa în mod direct sau indirect creşterea şi dezvoltarea plantelor, formarea organelor vegetative şi generative. Se găsesc în

concentraţii reduse în muguri, în ovar, în vârfuri de tulpină, rădăcină, frunze tinere, cotiledoane şi în diferite seminţe imature. Auxinele naturale şi cele sintetice au diverse acţiuni fiziologice care declanşează reacţii particulare de creştere, dezvoltare şi metabolism. Prin aplicarea unui tratament cu auxine se intensifică creşterea prin extensie celulară, alungirea şi îngroşarea membranei celulare.

Giberelinele – sunt sintetizate în embrionii seminţelor în curs de germinare, în frunzele tinere, în muguri, în organele florale sau vârfuri de rădăcini. Giberelinele determină întreruperea stării de repaus seminal şi stimulează facultatea şi energia germinativă a seminţelor.

Citochininele – includ substanţe care determină un nr. mare de reacţii de creştere şi efecte fiziologice privind reglarea diviziunii celulare, creşterea celulei prin extensie, diferenţierea şi organogeneza plantelor.

2.Substanţe retardante – au rol în metabolismul plantelor care reduc într-o anumită perioadă ritmul proceselor de diviziune şi alungire celulară din tulpini, ce determină o frânare a creşterii în înălţime. Datorită efectului de întârziere a creşterii aceşti compuşi au primit denumirea de retardanţi.

Tipuri de compuşi sintetici: în practica agricolă cea mai mare aplicabilitate o au clorura de trimetil amoniu, clorura de clorcolină, liozinul şi retacel. La grâu, aplicarea acestor substanţe determină o reducere a lungimii paiului cu 25-50 cm şi o reducere a înfloririi, fructificării şi maturării fructelor.

3.Substanţe inhibitoare – sunt prezente în diferite organe ale plantelor ( seminţe, bulbi, tuberculi şi muguri) şi au capacitatea de a reduce sau anula activitatea creşterii plantelor, care prezintă intensitate variată până la starea de repaus.

Inhibitori naturali: abscisic, inhibitorul β ,florizinul, cumarina şi acidul cinamic.

Inhibitori sintetici: hidrazida maleică, cloramfenicolul, puromicina. Aceste substanţe prezintă multiple proprietăţi:

- menţin starea de repaus a plantelor, fiind prezente în embrion şi în oosfere nefecundate

- reglează creşterea mugurilor şi înflorirea

- favorizează procesul de cădere (abscisie) a fructelor şi frunzelor

- previne încolţirea seminţelor din fruct

VITAMINELE CA SUBSTANŢE BIOACTIVE

Vitaminele sunt substanţe nehormonale şi necalorigene cu structuri chimice diversificate. Există 2 tipuri de vitamine: - liposolubile: A, D, E, F, K

- hidrosolubile: B1 , B2 , B6 , B12 ,C, H, PP

Vitaminele care sunt sintetizate în plante exercită acţiuni asupra proceselor de creştere şi reproducere, astfel vitaminele C , B1 şi PP stimulează energia germinativă a seminţelor, creşterea embrionului, tulpinii şi a rădăcinii. Vitaminele B1 şi PP pot mări producţia la mazăre, ridichi, lucernă, trifoi.

Vitaminele C , PP , B1 şi B6 măresc producţia la grâu, tomate, tutun, fl.soarelui, ca urmare a creşterii masei vegetative aeriene sau subterane.

CORELAŢIILE ŞI DOMINANŢA APICALĂ

Acestea reprezintă interacţiunile fiziologice stabilite între organele şi ţesuturile plantelor care duc la o creştere armonioasă a tuturor părţilor plantelor şi menţin o rezervă de muguri pentru ciclurile următoare de vegetaţie.

REGENERAREA ŞI POLARITATEA LA PLANTE

Regenerarea este procesul fiziologic prin care organismul se reface din părţi izolate: tulpini cu muguri, rădăcini, frunze şi celule individualizate şi formează ţesuturi şi organe cu funcţii bine definite. Regenerarea stă la baza înmulţirii vegetative prin butaşi de frunze (la begonia) sau prin

stoloni (căpşuni), prin marcotare (viţa de vie) sau prin butaşi de tulpină la pomi fructiferi. Altoirile au la bază tot un proces de regenerare a calusului dintre altoi şi portaltoi. *Polaritatea este însuşirea plantelor de a forma la capete opuse organe diferite ca structură anatomo-morfologică. În cazul regenerării plantelor din butaşi la capătul inferior se vor forma rădăcini (care va fi un pol rizogen), iar la capătul superior se formează lăstari cu frunze(pol caulogen)

MIŞCĂRILE DE ORIENTARE ŞI DE CREŞTERE LA PLANTE

Mişcarea reprezintă o însuşire esenţială a materiei vii, întâlnită atât la plante, cât şi la animale. La plante mişcarea se realizează prin deplasarea în întregime sau orientarea organelor spre sursele de substanţe nutritive, de apă, de energie, necesare sintezei substanţelor organice. Mişcările sunt de 2 feluri:

- mişcări pasive - în efectuarea cărora plantele nu intervin

- mişcări active - pentru care plantele consumă energie proprie.

Ambele categorii de mişcări se întâlnesc la plantele libere şi diverse specii de plante fixate pe substrat. Dintre mişcările pasive amintim: mişcări prin imbibiţie, coeziune şi mişcări prin aruncare. Mişcările active sunt întâlnite frecvent în viaţa plantelor şi se efectuează cu un consum de energie. Amintim: mişcări intracelulare, mişcarea plantelor fixate pe substrat, mişcarea plantelor libere.

Mişcările intracelulare sunt mişcări pe care le fac organitele celulare (mişcarea cloroplastelor, nucleului, citoplasmei). La plantele fixate pe substrat s-au constatat atât mişcări active, cât şi pasive. Anumiţi factori externi (lumina, apa, gravitaţia, concentraţia substanţelor chimice) pot provoca diverse excitaţii ce vor determina o reacţie privind modul de orientare a organelor. Dintre mişcări amintim: tropismele şi nastiile.

Tropismele sunt mişcări de creştere determinate de acţiunea unilaterală a unui factor. Pot fi: pozitive şi negative. Cele pozitive sunt atunci când organul de creştere se orientează în direcţia de acţiune a excitantului, iar tropismele negative sunt când organul se orientează în direcţia opusă excitantului.

Nastiile sunt mişcări de creştere neorientate, determinate de acţiunea uniformă a unor factori fizici sau chimici, iar direcţia de mişcare este determinată de organul plantei şi nu de excitant.

Mişcările pot fi epinastice şi hiponastice.

STAREA DE REPAUS LA PLANTE

Repausul este o reacţie de adaptare caracterizată prin scăderea proceselor metabolice sub acţiunea factorilor nefavorabili. Ca tipuri principale de repaus amintim: repausul biologic obligatoriu (repaus endogen sau organic) şi repausul impus (repaus forţat).

Repausul biologic reprezintă o însuşire ereditară a plantelor ca rezultat al adaptării la condiţiile nefavorabile. Este provocat de acumularea în ţesuturi a unor substanţe inhibitoare de creştere, precum şi de scăderea bruscă a conţinutului în auxine. Acest repaus biologic se caracterizează printr-o activitate vitală foarte scăzută (respiraţie, transpiraţie).

Repausul forţat este determinat de condiţiile nefavorabile de mediu, temperatură, lumină, lipsa de apă şi oxigen din lunile ianuarie şi februarie.

În natură se mai întâlnesc şi alte tipuri de repaus: relativ, secundar sau indus, periodic, aparent.

Repausul mugural – se întâlneşte la diverse plante lemnoase precum şi unele plante ierbacee, plante bulboase (ceapă, usturoi) şi tuberculifere (cartof). Repausul este realizat de către muguri. Aceste

repaus mugural reprezintă un proces de adaptare la condiţiile nefavorabile din timpul iernii. Ex.: cerealele de toamnă, arborii şi arbuştii, viţa de vie. La aceste specii provocarea repausului la muguri este determinată de temperatura scăzută, precum şi de durata de iluminare zilnică, care determină modificări în echilibrul hormonal. În timpul repausului mugural au loc modificări în conţinutul substanţelor organice de rezervă, sporind astfel conţinutul în glucide solubile care sunt rezultate prin hidroliza amidonului.

Repausul seminal se realizează sub influenţa factorilor interni şi externi şi apare în timpul maturării fiziologice a seminţei. În cadrul repausului seminal avem 3 tipuri de repausuri: tegumentar, embrionar şi hormonal.

1.Repausul tegumentar este dat de natura şi structura tegumentului seminal care îi imprimă seminţei un anumit grad de impermeabilitate pentru apă şi gaze. Ex.: speciile de leguminoase au tegumentul tare şi impermeabil, din această cauză pătrunderea apei se realizează prin intermediul hilului.

2.Repausul embrionar este dat de starea fiziologică a embrionului nematurat fiziologic.

3.Repausul hormonal este declanşat de prezenţa inhibitorilor germinaţiei în ţesuturile fructului, în tegumentul seminal, în endosperm şi în embrion. Repausul la seminţe precum şi profunzimea acestora au la bază atât cauze de natură genetică, cât şi cauze legate de condiţiile meteorologice din timpul coacerii. De asemenea, condiţiile de păstrare a seminţelor după recoltare pot influenţa starea de repaus precum şi germinarea acestora. *Ieşirea din repaus trebuie a seminţelor trebuie corelată cu acţiunea temperaturii, luminii şi a aerisirii. *Pentru ca seminţele să poată germina trebuie să posede o capacitaet germinativă care este condiţionată de o serie de factori interni şi externi: -gradul de vătămare a seminţei, -vechimea sau durata de păstrare, -atacul unor paraziţi vegetali şi animali, -starea sanitară a seminţei, -forrmarea şi maturarea embrionului seminţei. În funcţie de durata de timp cât se păstrează capacitatea germinativă, seminţele se împart în 3 grupe de longevitate: seminţe microbiotice, seminţe macrobiotice şi seminţe mezobiotice.

1.Seminţele microbiotice au o longevitate scurtă, de câteva zile sau câteva săptămâni. Ex.: salcie, plop

2.Seminţele macrobiotice pot germina după păstrare în repaus forţat timp îndelungat, până la 200 ani.

3.Seminţele mezobiotice au o longevitate cuprinsă între 4-15 ani, cum sunt la rapiţă, morcov, spanac, dovlecel, sfeclă de zahăr şi cicoare.

Pentru ca seminţele să poată germina sunt necesare anumite condiţii externe: apa şi oxigenul în cantităţi suficiente, temperatura înre anumite limite, lumina sau întunericul.

Apa sau umiditatea solului reprezintă o condiţie obligatorie a germinării seminţelor. Cantitatea de apă necesară germinării se numeşte apă de germinare, iar cantitatea maximă de apă pe care o poate fixa sămânţa poartă denumirea de putere absorbantă a seminţei. Aceasta variază în funcţie de specie: la porumb 50-65%, mazăre 100-130%, lupinul alb 170% .

Oxigenul sau aeraţia solului – oxigenul din mediul extern influenţează germinarea seminţei. Sub influenţa lui decurg foarte intens, în paralel cu respiraţia, toate reacţiile de degradare a rezervelor şi de noi sinteze la nivelul celulelor în diviziune sau creştere.

Temperatura influenţează germinaţia seminţelor în mod direct în funcţie de specia de plantă şi de adaptarea plantelor la condiţiile de mediu.

Pentru germinarea seminţelor este necesară o temperatură minimă considerată limita inferioară sub care germinarea are loc. Avem şi o temperatură optimă, la care intensitatea proceselor metabolice este maximă. Temperatura maximă reprezintă limita superioară deasupra căreia germinaţia seminţelor este imposibilă. Lumina are un rol important pentru germinarea seminţelor numai la acele seminţe care germinează la lumină: tutunul, salata, vâscul şi firuţa. Seminţele de cereale şi leguminoase sunt indiferente la lumină, pot germina şi la lumină şu la întuneric.

DEZVOLTAREA PLANTELOR

Spre deosebire de creştere, care reprezintă un fenomen cantitativ de acumulare de masă vegetativă, dezvoltarea plantelor constituie evoluţia individuală a plantelor, începând cu germinaţia şi încheindu-se cu înflorirea şi fructificarea. Ciclul de dezvoltare a plantelor cuprinde mai multe etape: etapa vegetativă, etapa generativă, îmbătrânirea şi moartea individului. Se disting câteva grupe de plante. plante efemere, monocarpice şi policarpice.

Plantele efemere au ciclul de vegetaţie foarte scurt, de 5-6 săptămâni.

Plantele monocarpice sunt plante care fructifică numai odată într-un ciclu de viaţă individual. Avem plante anuale, bienale şi plurienale. Plantele bienale au un ciclu de vegetaţie de 2 ani, în primul an cresc părţile vegetative, în al 2-lea an se formează flori şi fructe.

Plantele policarpice trăiesc mai mulţi ani. Planele perene înfloresc în fiecare an sau la 2 ani, înflorirea lor nefiind urmată de moartea lor, creşterea vegetativă este reluată în fiecare an, urmată de înflorire.

Exemplu: mărul, părul.

FORMAREA FLORILOR (anteza)

Cuprinde mai multe etape:

Inducţia florală- are loc transformarea meristemelor vegetative în primordii florale

Formarea mugurului floral

Formarea părţilor reproducătoare (polenul şi ovulul)

Deschiderea florilor

VERNALIZAREA (iarovizare a plantelor)

La majoritatea speciilor de plante temperaturile joase pozitive au o influenţă profundă asupra iniţierii şi dezvoltării organelor de reproducere, în acest scop plantele anuale necesitând temperaturi scăzute în primele faze de creştere, iar plantele bienale rămân vegetative în primul an şi înfloresc în al 2-lea, dacă vor fi expuse la un tratament cu temperaturi scăzute.

Vernalizarea reprezintă dobândirea sau accelerarea capacităţii de înflorire sub influenţa tratamentului cu temperaturi scăzute. După cerinţele faţă de temperaturile scăzute plantele se împart în 3 grupe: 1. Plante anuale de toamnă- care îşi încep vegetaţia la sfârşitul toamnei, rezistă iarna sub formă de plantule şi sunt vernalizate seminţele germinate.

2. Plante bienale- care intră în iarnă sub formă de plante destul de mari, înfloresc în anul următor şi sunt vernalizate într-o fază mai avansată de creştere.

3. Plante perene- care produc în fiecare sezon lăstari sau ramificaţii noi şi necesită temperaturi scăzute pentru a putea forma flori. Acest proces de vernalizare se explică prin prezenţa unui hormon ipotetic (vernalin) care este încă neidentificat şi care se formează în timpul iarovizării. Acest hormon poate fi transmis la plante prin altoire. Efectul de vernalizare se transmite prin diviziune celulară de la celulă la celulă, iar lumina are influenţă numai asupra meristemelor lăstarilor cu diviziune celulară şi vernalizare. Acest proces de vernalizare are un caracter de autoreproducere.

FOTOPERIODISMUL LA PLANTE

Fotoperiodismul reprezintă reacţia unei plante la durata perioadelor zilnice de lumină şi întuneric. Plantele folosesc alternativ atât perioada de lumină, cât şi cea de întuneric. Există fotoperioade inductive, acestea determină înflorirea plantelor şi fotoperioade neinductive, care menţin plantele în stare de vegetaţie. Plantele de cultură reacţionează diferit faţă de lungimea zilei. În funcţie de durata de lumină, avem următoarele tipuri de plante:

-Plante de zi scurtă (plante nictiperiodice)- au nevoie de 6-12 ore de lumină pe zi şi înfloresc când lungimea zilei este inferioară lungimii critice. Lungimea critică reprezintă durata minimă de iluminare în decursul a 24 de ore. Exemple de plante de zi scurtă: tutun, soia, orez, loboda, meiul şi cânepa.

-Plante de zi lungă (plante hemeroperiodice)- au nevoie de peste 14 ore de lumină pe zi şi înfloresc când se depăşeşte numărul de ore de lumină critică. Ex.: grâul, orzul, spanacul, salata, inul, sfecla, morcovul şi bumbacul.

-Plante indiferente sau neutre- înfloresc după o anumită perioadă de creştere vegetativă, independent de lungimea fotoperioadei. Ex.: mazărea, fasolea, ardeiul, floarea soarelui, păpădia.

FIZIOLOGIA REZISTENŢEI PLANTELOR LA CONDIŢIILE

DE MEDIU NEFAVORABILE

Rezistenţa fiziologică reprezintă însuşirile organismelor de a supravieţui influenţei dăunătoare a mediului, precum şi capacitatea lor de a asigura o desfăşurare normală a proceselor vitale. Diverşi factori climatici nefavorabili acţionează asupra plantelor cu intensităţi diferite şi provoacă tulburări funcţionale şi structurale. Tulburările funcţionale perturbă desfăşurarea normală a proceselor metabolice cu efect nefavorabil asupra dezvoltării plantelor. Tulburările structurale afectează ultrastructura materiei vii, determinând moartea plantelor. Dintre factorii abiotici din mediul extern care au rol limitativ în desfăşurarea activităţii vitale la plante amintim:

-temperaturile scăzute pozitive şi negative; -temperaturile ridicate; lipsa, insuficienţa sau excesul apei din sol şi atmosferă; -excesul de săruri din sol; -excesul de gaze şi substanţe toxice care poluează atmosfera, solul şi apele.

Temperatura de răcire poate fi definită ca temperatură suficient de coborâtă pentru a produce leziuni, dar nu suficient de coborâtă pentru a produce îngheţarea plantelor. Plantele supuse temperaturii de răcire pot să sufere vătămări elastice, reversibile, sau vătămări plastice, ireversibile şi pot duce la moartea plantelor. După viteza de reacţie faţă de răcire avem 2 tipuri de plante:

-Tipul 1 de plante prezintă pete pe frunze după câteva ore;

-Tipul 2 de plante sunt mai rezistente, se ofilesc numai după 5-6 zile de răcire.

La tipul 1 de plante avem leziuni directe, la tipul 2 de plante leziuni indirecte.

Leziunea directă apare atunci când planta este răcită brusc, în urma unui şoc rece, ceea ce se poate explica prin creşterea bruscă a protoplasmei şi a membranelor plasmatice.

Leziunea indirectă -de răcire lentă- se produce după zile sau săptămâni de frig continuu.

ACŢIUNEA DĂUNĂTOARE A TEMPERATURILOR

SCĂZUTE NEGATIVE ASUPRA PLANTELOR

Intervalul de temperaturi scăzute pozitive cuprinse între 0-10ºC cuprinde zona de răcire, în care au loc fenomene biofizice de îngheţ şi fenomene biochimice cu efect celular asupra metabolismului.

Temperaturile scăzute negative începând de la 0ºC cuprind zona de suprarăcire, care este împărţită în subzone. Cele mai dăunătoare sunt temperaturile cuprinse între –5 , -50ºC.

Mai există o zonă periculoasă în care efectele osmotice ale celulei se manifestă prin creşterea concentraţiei soluţiilor, denaturarea sau coagularea proteinelor şi prin extinderea cristalelor de gheaţă.

Principii privind rezistenţa la ger şi iernare

Cele 2 tipuri de rezistenţă, la ger şi iernare, nu sunt identice. Prin rezistenţa la ger se înţelege capacitatea plantelor de a supravieţui la acţiunile temperaturilor scăzute mult sub 0ºC, iar prin rezistenţa la iernare se înţelege capacitatea plantelor de a suporta fără vătămări semnificative condiţiile nefavorabile din perioada de iarnă, respectiv alternanţa dintre perioadele cu ger mai lungi sau mai scurte de temperaturi scăzute pozitive, însoţite de ninsori, ploi, topirea zăpezii şi polei.

Plantele anuale suportă iarna sub formă de seminţe mature şi uscate foarte rezistente la ger. Plantele perene pierd organele aeriene şi iernează sub formă de bulbi, rizomi sau tuberculi bine protejaţi împotriva gerului printr-un strat de pământ şi zăpadă.La pomi şi viţă pagubele produse de ger ajung la cifre uriaşe, putând fi desfiinţate plantaţii întregi. Îngheţurile târzii de primăvară cauzează pagube la culturile de tomate, fasole, cartof, iar cele timpurii de toamnă produc pagube legumelor.

Asupra plantelor în timpul iernii acţionează un complex de factori nefavorabili:

1.Acţiunea directă a gerului, care provoacă scăderea temperaturii aerului, uscarea frunzelor, scăderea bruscă a temperaturii la venirea iernii fără o călire prealabilă a plantelor.

2.Acţiunea stratului de zăpadă- poate provoca asfixierea plantelor, mai ales dacă survine topirea zăpezii sau o ploaie torenţială, urmată de îngheţ brusc, care înlesneşte formarea unei cruste de gheaţă.

3.Acţiunea indirectă a gerului- provoacă fenomenul de descălţare şi ruperea rădăcinii plantelor datorită dilatării solului, favorizând atacul unor paraziţi.

Factori externi care influenţează rezistenţa la ger şi iernare

Amintim: factori climatici, edafici, biologici şi factori agrotehnici.

Printre factorii climatici care au o influenţă asupra plantelor care iernează în stare vegetativă putem menţiona temperatura aerului cu pragurile termice minime, temperatura solului, lumina, umiditatea/seceta solului, stratul de zăpadă cu grosimi protectoare sau dăunătoare şi crusta de gheaţă care este vătămătoare.

Factorii edafici- aceştia sunt: tipurile de sol cu mari variaţii de structură, textură şi porozitate; componenta mecanică şi mineralogică; panta terenului şi expoziţia lui; microrelieful; umflarea solului prin îngheţare, care pot produce fenomenul de descălţare a plantelor.

Factorii biologici- influenţa mucegaiurilor, a bacteriilor şi a diferitelor ciuperci. Mucegaiuri: mucegaiul de zăpadă, Fusarium nivale.

Factorii agrotehnici- aplicate în toamnă, influenţează în mod hotărâtor asupra comportării plantelor în perioada de iarnă. De o mare importanţă este: -calitatea superioară a soiurilor sau speciile de plante cu potenţial ridicat la rezistenţa la ger;

-epoca optimă de semănat pentru intrarea culturilor în faza de rezistenţă maximă la ger;

-adâncimea optimă de semănat şi sistemul de fertlizat, factori agrotehnici ce pot fi reglaţi de către cultivator în vederea asigurării unor condiţii de rezistenţă mărită a plantelor la trecerea prin iarnă.

FIZIOLOGIA REZISTENŢEI PLANTELOR LA SECETĂ

Sub acţiunea secetei plantele suferă din cauza deshidratării celulelor şi a ţesuturilor şi din cauza creşterii considerabile a temperaturii corpului lor. Rezistenţa plantelor la secetă cuprinde: capacitatea plantelor de a suporta supraâncălzirea (rezistenţa plantelor la arşiţă). Există 2 tipuri de secetă: seceta atmosferică şi seceta pedologică (a solului).

Seceta atmosferică se caracterizează prin temperatură ridicată şi umiditatea aerului relativ scăzută (10-20ºC) şi care acţionează prin încălzirea puternică a frunzelor sub acţiunea radiaţiilor solare, a intensificării exagerate a transpiraţiei, fenomene care stau la baza ofilirii plantelor.

Seceta pedologică apare la sfârşitul verii, ca o consecinţă a insuficienţei precipitaţiilor, motiv pentru care bilanţul de apă al plantelor devine progresiv deficitar. Rezerva de apă din sol scade sub coeficientul de ofilire până la o cantitate inaccesibilă plantelor (apa moartă), ceea ce determină fenomenul de ofilire al plantelor. Acesta poate fi: temporar, ofilire permanentă şi ofilire de durată.

Ofilirea temporară- vara pe timp de arşiţă, la orele amiezii, când în atmosferă există deficit de vapori de apă, plantele se ofilesc, pierzându-şi turgescenţa. Apare din cauza unui dezechilibru între absorbţia radiculară şi transpiraţie, chiar dacă există puţină apă în sol.

Ofilirea permanentă- apare atunci când seceta atmosferică se suprapune peste seceta pedologică, acţionând concomitent, motiv pentru care deficitul de apă din plante nu se restabileşte în cursul nopţii, devenind un deficit restant care creşte de la o zi la alta. Deficitul restant apare la plante în general dimineaţa, înainte de răsăritul soarelui.

Seceta solului şi deshidratarea plantelor determină modificări în metabolismul nitric, în acest caz sinteza proteinelor este inhibată, după care acestea devin mai active.

FIZIOLOGIA REZISTENŢEI PLANTELOR LA ARŞIŢĂ

Supraâncălzirea plantelor modifică însuşirile chimice ale protoplasmei celulare şi a metabolismului, determinând diverse reacţii de adaptare, apărare a plantelor. Temperaturile foarte ridicate determină apariţia unor pete galbene sau brune pe frunze, numite arsuri.

Plantele cultivate îşi bazează rezistenţa la arşiţă pe un coeficient de transpiraţie foarte ridicat, care le protejează de supraâncălzire.

Temperaturile ridicate dereglează metabolismul plantei prin descompunerea proteinelor în aminoacizi şi care determină apariţia de leziuni şi chiar moartea plantei.