Svojstva svih biljni organizmi a unutarnje strukture svojstvene pojedinim vrstama određene su višestrukim utjecajem koji se stalno mijenja okoliš... Utjecaj čimbenika kao što su klima, tlo, kao i ciklus tvari i energije je značajan. Tradicionalno, za identifikaciju svojstava lijekova ili prehrambenih proizvoda, određuju se udjeli tvari koje se mogu analitički izolirati. No te odvojeno uzete tvari ne mogu pokriti sva svojstva, na primjer, ljekovitog i aromatičnog bilja. Stoga takvi opisi pojedinih svojstava biljaka ne mogu zadovoljiti sve naše potrebe. Iscrpan opis svojstava biljnih ljekovitih pripravaka, uključujući biološku aktivnost, zahtijeva opsežnu, opsežnu studiju. Postoji niz tehnika koje vam omogućuju identificiranje kvalitete i količine biološki aktivnih tvari u sastavu biljke, kao i mjesta njihova nakupljanja.
Luminescencijska mikroskopska analiza Temelji se na činjenici da biološki aktivne tvari sadržane u biljci daju sjajni sjaj u luminescentnom mikroskopu, a različite kemijske tvari karakteriziraju različite boje. Dakle, alkaloidi daju žutu boju, a glikozidi - narančastu. Ova metoda uglavnom se koristi za identifikaciju mjesta nakupljanja aktivnih tvari u biljnim tkivima, a intenzitet luminiscencije ukazuje na veću ili manju koncentraciju tih tvari. Fitokemijska analiza osmišljen je da identificira kvalitativni i kvantitativni pokazatelj sadržaja aktivnih tvari u istočnoj Heniji. Za određivanje kakvoće koriste se kemijske reakcije. Količina aktivnih tvari u biljci glavni je pokazatelj njezine dobre kvalitete, pa se njihova volumetrijska analiza također provodi pomoću kemijske metode... Za proučavanje biljaka koje sadrže aktivne tvari poput alkaloida, kumarina,
glavobolje, koje ne zahtijevaju jednostavnu zbirnu analizu, već i njihovo razdvajanje na komponente, nazivaju se kromatografska analiza. Metoda kromatografske analize prvi put je predstavio botaničar 1903. godine
Boja, a od tada su se razvile njegove različite mogućnosti koje imaju nezavisnu
značenje. Ova metoda odvajanja smjese g-ceetv na komponente temelji se na razlikovanju njihovih fizikalnih i kemijskih svojstava. Fotografski, uz pomoć panoramske kromatografije, moguće je učiniti vidljivim unutarnja struktura biljaka, pogledajte linije, oblike i boje biljke. Takve slike, dobivene iz vodenih ekstrakata, zadržavaju se na srebrno-nitratnom filter papiru i reproduciraju. Metoda tumačenja kromatograma uspješno se razvija. Ova je tehnika podržana podacima dobivenim pomoću drugih već poznatih provjerenih tehnika.
Na temelju cirkulirajućih kromodija-grama, razvoj metode panoramske kromatografije nastavlja se određivati kvalitetu biljke prisutnošću hranjivih tvari koncentriranih u njoj. Rezultati dobiveni ovom metodom trebaju biti podržani podacima analize razine kiselosti biljke, interakcije enzima sadržanih u njezinom sastavu itd., Skladištenja i u fazi izravnog primanja oblika doziranja povećati sadržaj vrijednih aktivnih tvari u njemu.
Ažurirano: 2019-07-09 22:27:53
Povijest proučavanja fiziologije biljaka. Glavni dijelovi fiziologije biljaka
Fiziologija biljaka kao grana botanike.
Tema rada mora biti dogovorena s kustosom discipline po izboru (izborni) A.N. Luferov.
Značajke strukture biljne stanice, kemijski sastav.
1. Povijest proučavanja fiziologije biljaka. Glavni dijelovi i zadaci fiziologije biljaka
2. Temeljne istraživačke metode fiziologije biljaka
3. Građa biljne stanice
4. Kemijski sastav biljne stanice
5. Biološke membrane
Fiziologija biljaka je znanost koja proučava životne procese u biljnom organizmu.
Podaci o procesima koji se odvijaju u živoj biljci skupljali su se s razvojem botanike. Razvoj fiziologije biljaka kao znanosti određen je uporabom novih, naprednijih metoda kemije, fizike i potrebama poljoprivrede.
Fiziologija biljaka nastala je u 17.-18. Stoljeću. Početak fiziologije biljaka kao znanosti postavljen je pokusima Ya.B. Van Helmonta o ishrani biljaka vodom (1634).
Rezultati brojnih fizioloških pokusa koji dokazuju postojanje silazne i uzlazne struje vode i hranjivih tvari, prehrane biljaka zrakom izneseni su u klasičnim djelima talijanskog biologa i liječnika M. Malpige "Anatomija biljaka" (1675.-1679. ) i engleski botaničar i liječnik S. Geils "Statičke biljke" (1727). 1771. engleski je znanstvenik D. Priestley otkrio i opisao proces fotosinteze - prehranu biljaka zrakom. Godine 1800. J. Senebier je objavio raspravu "Physiology vegetale" u pet svezaka, u kojoj su prikupljeni, obrađeni i interpretirani svi do tada poznati podaci, predložen izraz "fiziologija biljaka", zadaci, metode proučavanja fiziologije biljaka utvrđeno je, eksperimentalno dokazano da je ugljični dioksid izvor ugljika u fotosintezi postavio temelje fotohomiji.
U XIX - XX stoljeću došlo je do brojnih otkrića na području fiziologije biljaka:
1806. - T.A. Knight opisao je i eksperimentalno proučio fenomen geotropizma;
1817. - P.J. Peltier i J.Cavantu izolirali su zeleni pigment iz lišća i nazvali ga klorofil;
1826. - G. Dutroche otkrio fenomen osmoze;
1838-1839 - T. Schwann i M.Ya. Schleiden potkrijepili su staničnu teoriju o strukturi biljaka i životinja;
1840. - J. Liebig razvio je teoriju mineralna prehrana bilje;
1851 - W. Hoffmeister je otkrio izmjenu generacija u višim biljkama;
1859. - Charles Darwin postavio je temelje evolucijskoj fiziologiji biljaka, fiziologiji cvijeća, heterotrofnoj prehrani, kretanju i razdražljivosti biljaka;
1862. - Yu. Saks je pokazao da je škrob proizvod fotosinteze;
1865. - 1875. godine - K.A. Timiryazev proučavao je ulogu crvenog svjetla u procesima fotosinteze, razvio ideju o kozmičkoj ulozi zelenih biljaka;
1877. - V. Pfeffer otkrio zakone osmoze;
1878-1880 - G. Gelriegel i J. B. Bussengo pokazali su fiksaciju atmosferskog dušika u mahunarkama u simbiozi s bakterijama kvržica;
1897. M. Nentsky i L. Marhlevsky otkrili su strukture klorofila;
1903. - G. Klebs razvio je doktrinu utjecaja čimbenika okoliša na rast i razvoj biljaka;
1912. - V.I. Palladin iznio je ideju o anaerobnim i aerobnim fazama disanja;
1920. W.W. Garner i G.A. Allard otkrili su fenomen fotoperiodizma;
1937. - G.A. Krebs opisao je ciklus limunska kiselina;
1937. - M.Kh Chailakhyan iznio je hormonsku teoriju razvoja biljaka;
1937. -1939 - G.Kalkar i V.A. Blitzer otkrili su oksidativnu fosforilaciju;
1946. - 1956. - M. Calvin i kolege dešifrirali su glavni put ugljika tijekom fotosinteze;
1943-1957 - R. Emerson eksperimentalno je dokazao postojanje dva fotosustava;
1954. - D.I. Arnon i sur. otkrivena fotofosforilacija;
1961.-1966 - P. Mitchell razvio je kemiosmotičku teoriju konjugacije oksidacije i fosforilacije.
I također druga otkrića koja su odredila razvoj fiziologije biljaka kao znanosti.
Glavni dijelovi fiziologije biljaka razlikovali su se u 19. stoljeću, a to su:
1.fiziologija fotosinteze
2.fiziologija vodnog režima biljaka
3.fiziologija mineralne prehrane
4.fiziologija rasta i razvoja
5.fiziologija otpora
6.fiziologija reprodukcije
7. fiziologija disanja.
No, bilo koji fenomen u biljci ne može se shvatiti u okviru samo jednog odjeljka. Stoga je u drugoj polovici XX. Stoljeća. u fiziologiji biljaka postoji tendencija spajanja u jedinstvenu cjelinu biokemije i molekularne biologije, biofizike i biološkog modeliranja, citologije, anatomije i genetike biljaka.
Suvremena fiziologija biljaka temeljna je znanost, njezin je glavni zadatak proučavanje obrazaca biljnog života. No, to je od velike praktične važnosti, stoga je njezin drugi zadatak razviti teorijske osnove za postizanje maksimalnih prinosa poljoprivrednih, industrijskih i ljekovitih usjeva. Fiziologija biljaka je znanost budućnosti, njezin treći, još neriješen problem, je razvoj instalacija za izvođenje procesa fotosinteze u umjetnim uvjetima.
Suvremena fiziologija biljaka koristi cijeli arsenal znanstvenih metoda koje postoje danas. To su mikroskopski, biokemijski, imunološki, kromatografski, radioizotopski itd.
Razmotrimo instrumentalne metode istraživanja koje se široko koriste u proučavanju fizioloških procesa u biljci. Instrumentalne metode rada s biološkim objektima podijeljene su u skupine ovisno o bilo kojem kriteriju:
1. Ovisno o tome gdje se nalaze osjetljivi elementi uređaja (na postrojenju ili ne): kontakt i udaljeni;
2. Prema prirodi dobivene vrijednosti: kvalitativno, polukvantitativno i kvantitativno. Kvalitativno - istraživač prima informacije samo o prisutnosti ili odsutnosti tvari ili procesa. Polukvantitativno - istraživač može usporediti sposobnosti jednog objekta s drugima po intenzitetu procesa, po sadržaju tvari (ako nije izražen u brojčanom obliku, već, na primjer, u obliku ljestvice). Kvantitativni - istraživač prima numeričke pokazatelje koji karakteriziraju proces ili sadržaj tvari.
3. Izravno i neizravno... Koristeći izravne metode, istraživač dobiva informacije o istraživanom procesu. Neizravne metode temelje se na mjerenjima bilo koje popratne veličine, na ovaj ili onaj način povezane s istraživanom.
4. Ovisno o uvjetima pokusa, metode se dijele na laboratoriju i terenu.
Prilikom istraživanja biljnih objekata mogu se provesti sljedeće vrste mjerenja:
1. Morfometrija (mjerenje različitih morfoloških parametara i njihove dinamike (na primjer, površina lista, omjer površina nadzemnih i podzemnih organa itd.)
2. Mjerenje težine. Na primjer, određivanje dnevne dinamike nakupljanja vegetativne mase
3. Mjerenje koncentracije otopine, kemijskog sastava uzoraka itd. primjenom konduktometrijskih, potenciometrijskih i drugih metoda.
4. Studija izmjene plinova (pri proučavanju intenziteta fotosinteze i izmjene plinova)
Morfometrijski pokazatelji mogu se odrediti vizualnim prebrojavanjem, mjerenjem ravnalom, grafofolijom itd. Za određivanje nekih pokazatelja, na primjer, ukupnog volumena korijenovog sustava, koriste se posebne instalacije - posuda s stupnjevanom kapilarom. Volumen korijenovog sustava određen je volumenom istisnute vode.
Prilikom proučavanja procesa upotrijebite različite metode... Na primjer, za određivanje razine transpiracije upotrijebite:
1. Metode vaganja (početna težina lima i njegova težina nakon nekog vremena);
2. Temperatura (koristite posebne klima komore);
3. Pomoću porometra određuje se vlažnost komore na mjestu gdje se postavlja ispitna biljka.
Budući da botanika proučava dosta različitih aspekata organizacije i funkcioniranja biljnih organizama, u svakom konkretnom slučaju primjenjuje se vlastiti skup istraživačkih metoda. Botanika koristi i opće metode (promatranje, usporedba, analiza, eksperiment, generalizacija) i mnoge
posebne metode (biokemijske i citokemijske, svjetlosne metode (konvencionalne, fazni kontrast, smetnje, polarizacija, fluorescencija, ultraljubičasto) i elektronska (prijenosna, skenirajuća) mikroskopija, metode stanične kulture, mikroskopska kirurgija, metode molekularne biologije, genetske metode, elektrofiziološke metode, zamrzavanje i metode čipiranja, biokronološke metode, biometrijske metode, matematičko modeliranje, statističke metode).
Posebne metode uzimaju u obzir osobitosti određene razine organizacije biljnog svijeta. Dakle, za proučavanje nižih razina organizacije koriste se različite biokemijske metode, metode kvalitativne i kvantitativne kemijske analize. Za proučavanje stanica koriste se različite citološke metode, osobito elektronska mikroskopija. Za proučavanje tkiva i unutarnje strukture organa koriste se metode svjetlosne mikroskopije, mikroskopske kirurgije i selektivnog bojenja. Razni genetski, geobotanički i ekološke metode istraživanje. U biljnoj taksonomiji važno mjesto zauzimaju metode kao što su usporedne morfološke, paleontološke, povijesne, citogenetske.
Usvajanje materijala iz različitih odsjeka botanike je teorijske osnove u osposobljavanju budućih stručnjaka za agrokemičare-tloznanstvenike. Zbog neraskidivog odnosa biljnog organizma i okoliša njegova postojanja, morfološke karakteristike i unutarnju strukturu biljke uvelike određuju karakteristike tla. Istodobno, smjer i intenzitet fizioloških i biokemijskih procesa također ovise o kemijskom sastavu tla i njegovim drugim svojstvima, što u konačnici određuje povećanje biljne biomase i produktivnost uzgoja biljaka kao sektora u cjelini. stoga botaničko znanje omogućiti potkrijepiti potrebu i doze različitih tvari unetih u tlo, utjecati na produktivnost uzgojenih biljaka. Gotovo svaki utjecaj na tlo kako bi se povećala produktivnost uzgojenih i samonikle biljke na temelju podataka dobivenih u različitim granama botanike. Metode biološke kontrole rasta i razvoja biljaka gotovo se u potpunosti temelje na botaničkoj morfologiji i embriologiji.
S druge strane, biljni svijet važan je čimbenik u formiranju tla i predodređuje mnoga svojstva tla. Za svaku vrstu vegetacije karakteristične su određene vrste tla i ti su se uzorci uspješno koristili za kartiranje tla. Biljne vrste i njihove pojedinačne sustavne skupine mogu djelovati kao pouzdani fitoindikatori stanja hrane (tla). Pokazateljska geobotanika pruža znanstvenicima tla i agrokemičarima jednu od važnih metoda za procjenu kvalitete tla, njihovih fizikalno -kemijskih i kemijskih svojstava,
Botanika je teorijski temelj agrokemije, kao i primijenjenih područja poput biljne proizvodnje i šumarstva. Sada je u uzgoj uvedeno oko 2 tisuće biljnih vrsta, ali se samo mali dio njih široko uzgaja. Mnoge samonikle vrste flore u budućnosti mogu postati vrlo obećavajući usjevi. Botanika potkrepljuje mogućnost i izvedivost razvoja poljoprivrede prirodna područja, provođenjem melioracijskih mjera u cilju povećanja produktivnosti prirodnih skupina biljaka, osobito livada i šuma, pridonosi razvoju i racionalno korištenje biljni resursi zemlje, slatkovodnih tijela i Svjetskog oceana.
Za stručnjake iz područja agrokemije i znanosti o tlu botanika djeluje kao osnovna osnova koja im omogućuje dublje razumijevanje suštine procesa formiranja tla, sagledavanje ovisnosti određenih svojstava tla o karakteristikama vegetacijskog pokrova i razumijevanje potrebe uzgojenih biljaka za specifičnim hranjivim tvarima.
Prilikom utvrđivanja potrebe biljaka za gnojivima zajedno s agrokemijske analize pokusi tla, polja i vegetacije, mikrobiološke i druge metode, počelo se koristiti sve više metoda dijagnostike biljaka.
Trenutno se široko koriste sljedeće metode dijagnostike biljaka: 1) kemijska analiza biljaka, 2) vizualna dijagnostika i 3) ubrizgavanje i prskanje. Kemijska analiza biljke najčešća je metoda za dijagnosticiranje potreba za gnojivima.
Kemijska dijagnostika ima tri vrste: 1) dijagnostiku lista, 2) dijagnostiku tkiva i 3) brze (ekspresne) metode analize biljaka.
Važne faze dijagnostike biljaka pomoću kemijske analize su: 1) uzimanje uzorka biljke za analizu; 2) uzimajući u obzir popratne uvjete za rast biljaka; 3) kemijska analiza biljaka; 4) obrada analitičkih podataka i izrada zaključka o potrebi biljaka u gnojivima.
Uzimanje uzorka biljaka za analizu. Prilikom odabira biljaka za analizu treba osigurati da uzete biljke odgovaraju prosječnom stanju biljaka na određenom području polja. Ako je sjetva homogena, tada se jedan uzorak može ograničiti; ako postoje mrlje bolje razvijenih ili, obrnuto, slabije razvijenih biljaka, tada se sa svake od tih mrlja uzima zaseban uzorak kako bi se utvrdio uzrok promijenjenog stanja biljke. Sadržaj hranjivih tvari u dobro razvijenim biljkama može se u ovom slučaju koristiti kao pokazatelj normalnog sastava određene biljne vrste.
Prilikom provođenja analiza potrebno je objediniti tehniku uzimanja i pripreme uzorka: uzimanje istih dijelova biljke po slojevima, položaju na biljci i po fiziološkoj starosti.
Odabir dijela postrojenja za analizu ovisi o metodi kemijske dijagnostike. Za dobivanje pouzdanih podataka potrebno je uzeti uzorke iz najmanje deset biljaka.
U usjevima drveća, zbog osobitosti njihovog dobne promjene uzorkovanje biljaka nešto je teže od onog u poljskim usjevima. Preporučuje se provođenje istraživanja u sljedećim dobnim razdobljima: sadnice, sadnice, mlade i plodne biljke. Listove, njihove peteljke, pupoljke, izdanke ili druge organe treba uzeti iz gornje trećine izdanaka iz srednje zone krošnje drveća ili grmlja iste starosti i boniteta, pridržavajući se istog reda, naime: ili samo iz plod, ili samo iz izdanaka koji nisu plodovi, ili iz izdanaka trenutnog rasta, ili lišće na izravnoj sunčevoj svjetlosti ili raspršenoj svjetlosti. Sve se ove točke moraju uzeti u obzir, jer sve utječu na kemijski sastav lišća. Uočeno je da najbolja povezanost između kemijski sastav list i berba plodova dobivaju se ako se za uzorak uzme list u čijem se njedru razvije cvjetni pupoljak.
U kojoj fazi razvoja biljaka treba uzeti uzorke za analizu? Što se tiče postizanja najbolje korelacije s prinosom, analiza biljaka u fazi cvatnje ili sazrijevanja pokazala se najboljom. Dakle, Lundegard, Kolarzhik i drugi istraživači vjeruju da je cvatnja takva faza za sve biljke, budući da su do ovog trenutka glavni procesi rasta gotovi i povećanje mase neće "razrijediti" postotak tvari.
Za rješavanje problema kako promijeniti prehranu biljaka kako bi se osiguralo stvaranje najbolja berba, potrebno je analizirati biljke u ranijim razdobljima razvoja i to ne jednom, već nekoliko puta (tri ili četiri), počevši od pojave jednog ili dva lista.
Vrijeme uzorkovanja. I pojam: za jare žitarice (pšenica, zob, kukuruz) - u fazi tri lista, odnosno prije početka diferencijacije rudimentarnog klasja ili metlice; za lan - početak riblje kosti; za krumpir, mahunarke, pamuk i ostalo - faza četiri do pet pravih listova, to jest prije pupanja; za šećernu repu faza tri istinska lista.
II pojam: za jare žitarice - u fazi pet listova, odnosno u fazi podizanja; za ciklu - u fazi rasklapanja šestog lista; za sve ostalo - tijekom formiranja prvih malih zelenih pupova, odnosno do samog početka pupanja.
III pojam: u fazi cvatnje; za repu - pri rasklapanju osmog do devetog lista.
IV pojam: u fazi mliječne zrelosti sjemena; za repu - tjedan dana prije berbe.
U drvenastih biljaka i bobičastog voća uzorci se uzimaju prema sljedećim fazama stvaranja usjeva: a) prije cvatnje, odnosno na početku snažnog rasta, b) cvatnje, odnosno u razdoblju snažnog rasta i fiziološkog osipanja jajnici, c) formiranje plodova, d) sazrijevanje i berba, i e) razdoblje jesenskog opadanja lišća.
Prilikom određivanja vremena uzimanja uzoraka biljaka potrebno je uzeti u obzir i razdoblje rasta i razvoja tijekom kojeg padaju kritične razine prehrane. Izraz "kritične razine" odnosi se na najniže koncentracije hranjivih tvari u biljkama u kritičnom razdoblju njihovog razvoja, tj. Koncentracije ispod kojih dolazi do pogoršanja stanja biljke i smanjenja prinosa. Pod optimalnim sastavom biljke podrazumijeva se takav sadržaj hranjivih tvari u njoj u kritičnim fazama njezinog razvoja, koji osigurava visok prinos.
Vrijednosti kritičnih razina i optimalni sastav dati su za neke usjeve u nastavku. Uzorci se uzimaju u svim slučajevima u isto doba dana, najbolje ujutro (u 8-9 sati), kako bi se izbjegle promjene u sastavu biljaka zbog svakodnevne prehrane.
Razmatranje popratnih uvjeta. Nije uvijek ispravno suditi o dostatnosti ili nedostatnosti prehrane biljaka s određenim elementima samo prema podacima kemijske analize. Poznate su mnoge činjenice kada nedostatak jednog ili više hranjivih tvari, kašnjenje fotosinteze ili kršenje vodenih, toplinskih i drugih vitalnih režima mogu uzrokovati nakupljanje jednog ili drugog elementa u biljci, što ni u kojem slučaju ne bi trebalo karakterizirati dovoljnost ovaj element u hranjivom mediju (tlo). Izbjeći moguće greške i netočnosti u zaključcima, potrebno je usporediti podatke kemijske analize biljaka s nizom drugih pokazatelja: s težinom, rastom i brzinom razvoja biljaka u vrijeme uzorkovanja i s konačnim prinosom, s vizualnim dijagnostički znakovi, s osobitostima poljoprivredne tehnologije, s agrokemijskim svojstvima tla, s vremenskim uvjetima i nizom drugih pokazatelja koji utječu na prehranu biljaka. Stoga je jedan od najvažnijih uvjeta za uspješnu primjenu dijagnostike biljaka najdetaljnije računovodstvo svih ovih pokazatelja za njihovu naknadnu međusobnu usporedbu i s podacima analize.
