Vodni reim biljke

VODAhemijska struktura vode hemijska formula H2O molekula vode se sastoji od atoma kisika kovalentno vezanog na dva atoma vodika (kovalentna veza nastaje stvaranjem zajednikih elektronskih parova pri emu svaki atom u toj vezi daje po jedan elektron stvarajui zajedniki elektronski par koji pripada i jednoj i drugoj jezgri)

VODAhemijska struktura vode molekula vode je dipolna zajedniki elektronski par kod kovalentne veze u molekuli vode nije simetrian zbog razliitog afiniteta atoma kisika i vodika za elektrone atom kisika ima vei afinitet prema elekronima u odnosu na atom vodika atom kisika na elu molekule vie privlai elektrone (elektronegativan), pa taj dio molekule ima parcijalno negativan naboj, a drugi kraj molekule, oko vodikovih atoma, parcijalno pozitivan naboj

asimetrinost molekule vode - dva atoma vodika su pod kutom od 105 vezana za atomom kisika polarnost uvelike odreuje ostala svojstva vode

VODAhemijska struktura vode razliita raspodjela naboja omoguuje meusobno povezivanje molekula vode pozitivno nabijen kraj molekule vode povezuje se slabim elektrostatskim vezama (vodikove veze) sa negativno nabijenim krajem druge molekule

VODAhemijska struktura vode vodikova veza nastaje meusobnim privlaenjem i spontanim usmjeravanjem molekula tako da se elektronegativni atom kisika jedne pridruuje eletropozitivnim atomima vodika drugih molekula vode vodikove veze meu molekulama vode neprestano pucaju i ponovno se oblikuju

kisik - vodik kovalentna veza

molekule vode meusobno su povezane vodikovim vezama

VODAsvojstva vode na sobnoj temperaturi tekuina skoro bezbojna, bez okusa i mirisa jedina je supstanca koja se u prirodi nalazi ista u sva tri agregatna stanja taka vrenja vode je 1000C (373K), a taka smrzavanja 00C (273K)

VODAsvojstva vode u plinovitom stanju je najmanja gustoa vode (molekule vode su meusobno dosta udaljene) u krutom stanju molekule vode skoro da se i ne pomjeraju i grade vrstu kristalnu reetku (snijeg) najvea gustoa vode je na 40C (anomalija vode)

VODA Svojstva vode u krutom stanju (led) molekule vode su meusobno povezane vodikovim vezama na nain da zauzmu energijski najpovoljniji poloaj, pri emu taj nain vezanja ostavlja upljine prilikom taljenja leda pucaju vodikove veze, a upljine se popunjavaju slobodnim molekulama vode zbog tih upljina i njihovog popunjavanja, gustoa vode na temp. od 0 - 40C je vea od gustoe leda (anomalija vode) daljnjim poveanjem temperature (iznad 40C) molekule sve vie dobijaju energije, bre se gibaju i udaljavaju jedna od druge - gustoa vode postaje sve manja

led

voda (40C)

VODA Svojstva vode zbog svoje polarnosti (neravnomjerne podjele naboja) voda je izvrsno otapalo voda vrlo lahko otapa polarne estice jer uspostavlja vodikove veze sa njima, smanjujui ukupnu energiju sustava i interakcije izmeu jona, to pogoduje otapanju hidrofilne tvari su molekule koje voda privlai, pa se uslijed hidratacije bre otapaju u vodi hidrofobne tvari (nepolarne molekule - lipidi..) nisu topljive u vodi (zbog nemogunosti uspostavljanja vodikovih veza sa molekulama vode), ali su topljive u nepolarnim otapalima)

hidrofobni dio

hidrofilni dio

otapanje NaCl

otapanje alkohola

VODA Svojstva vodevezanje molekula vode na jone Na+ i Cl- tzv. ion - dipolnom vezom (hidratacija)

pozitivno nabijeni joni natrija privlae negativno nabijene krajeve molekule vode negativno nabijeni joni klora privlae pozitivno nabijene krajeve vode oko jona se stvaraju vodeni platevi koji smanjuju interakciju izmeu Na+ i Cl-, ime se poveava topivost

VODA

Voda veinom dolazi u vidu smjese: otopine ili suspenzije Otopina voda sa otopljenim supstancama ini homogenu smjesu (smjesa razliitih tvari ije se estice ne mogu uoiti prostim okom ili mikroskopom)

Suspenzija supstance nisu otopljene ve su rasprene u sitne komadie i voda ih dri na okupu (heterogena smjesa)

VODASpecifina svojstva vode Kohezija Adhezija Visoka specifina toplina

Toplina isparavanja

KOHEZIJA

Kohezija je sila privlaenja izmeu bliskih molekula zahvaljujui uspostavljaju vodikovih veza izmeu molekula vode, voda je kompaktna (koheziona) Kohezija, odnosno mogunost uspostavljanja vodikovih veza, uvjetuje: veliku povrinsku napetost vode visoku toku vrelita specifinu toplinu toplinu isparavanja

KOHEZIJA

Povrinska napetost javlja se na granici vode i zraka

ADHEZIJA Adhezija predstavlja privlaenje izmeu molekula razliitih supstanci Pri transportu vode iz korijena prema listu adhezija molekula vode na stijenke ksilema sprijeava odvajanje stupca vode od stijenke provodnih elija Kohezija i adhezija ne predstavljaju pokretaku silu u transportu vode kod biljke, ve sprjeavaju kidanje vodenog stupca

VISOKA SPECIFINA TOPLINA Specifina toplina je koliina topline koju gram neke tvari primi da bi mu se temperatura podigla za 1 C (za vodu iznosi 4.187J/g za 10C) kod vode specifina toplina ima visoku vrijednost zbog irenja vodikovih veza u poreenju sa drugim tekuinama vrijednost specifine topline za vodu je najvea zahvaljujui tome, vodene otopine su izuzete od velikih promjena u temperaturi termoregulacija

VISOKA TOPLINA ISPARAVANJA Toplina isparavanja je koliina energije potrebna da se jedan gram tekuine pretvori u paru Ova vrijednost je visoka kod vode jer se prilikom isparavanja moraju razbiti vodikove veze Ovo svojstvo vodu ini izvrsnim rashlaivaem

VODNI POTENCIJAL sposobnost molekula vode u nekom sistemu da u datom trenutku obavlja neki hemijski rad to je vea koncentracija vode, vei je i vodni potencijal negativnog je predznaka jer sile koje djeluju u biljnim tkivima i otopljene tvari smanjuju koncentraciju vode, a time i sposobnost molekula vode da obavljaju hemijski rad u odnosu na slobodnu istu vodu faktori koji utiu na vodni potencijal: a) koncentracija otopljenih supstanci b) pritisak c) sila tee vodni potencijal moe se koristiti se kao mjera za vodni status biljke o kojem ovise svi fizioloki procesi u eliji

ULOGA VODE U BILJCI

jedna od osnovnih komponenti biljnih elija sredina u kojoj se obavljaju svi metaboliki procesi u eliji neposredni uesnik u mnogim hemijskim reakcijama

omoguuje hidrataciju molekula, bubrenje i kretnje protoplazme nuna je za odravanje strukturnog jedinstva elije otapalo za mnoge hranjive materije ime obezbjeuje njihovo kretanje u biljci ima ulogu toplotnog bufera u ivotu biljke

OBLICI VODE U TLU

Gravitacijska voda voda koja otjee pod djelovanjem gravitacije Kapilarna voda ne podlijee gravitaciji jer se pod uticajem povrinskih sila estica zadrava u porama kapilarna voda predstavlja najznaajniji dio vode jer je raspoloiva za usvajanje Higroskopna voda vrlo vrsto adsorbirana voda koja se uklanja nakon suenja iznad 1050C biljkama potpuno nedostupna proporcionalna je koloidnoj frakciji tla, a obrnuto proporcionalna veliini estica Hemijski vezana voda nalazi se ugraena u razliite hidratizirane hemijske spojeve tla i nije raspoloiva za usvajanje

OBLICI VODE U BILJCI

Oblici vode u biljci slobodna vezana Slobodna voda predstavlja vodu koja struji od korijena preko stabljike do lia gdje se isparava slui za transport tvari od korijena do nadzemnih organa reguliranje topline biljke

Vezana voda osmotski (vezana za ione i male molekule) koloidno (vezana na koloidne micele) higroskopski vezana voda (vrsto adsorbirana voda)

VODNI REIM BILJAKA

Cjelokupni promet vode u biljci: primanje vode transport vode odavanje vode

VODA Primanje vode osnovni organ za usvajanje vode je korijenov sistem Naini primanja vode sa otopljenim mineralnim materijama: pasivan aktivan

pasivan nain pokretaka sila je gradijent vodnog potencijala (iz podruja gdje je koncentracija vode vea u podruje gdje je koncentracija vode manja)aktivan nain uzimanje vode ide nasuprot gradijenta kemijskog potencijala (potrebna energija - metaboliki procesi)

VODA Primanje vode biljke mogu iz vanjske sredine primati vodu pasivno samo kada je vodni potencijal (koncentracija vode) u stanici nii u odnosu na otopinu zemljita

u elijskom soku se nalazi niz otopljenih organskih i anorganskih materija ime se poveava koncentracija tvari i sniava vodni potencijal voda sa otopljenim mineralnim materijama tada procesom osmoze preko korijenovih dlaica ulazi u biljku u cilju izjednaavanja koncentracija vode unutar i van medija primanje vode se odvija sve dok se ne izjednai vodni potencijal unutar i van elije ukoliko to omoguava turgorski pritisak u eliji

VODA Primanje vode

Faktori koji utjeu na usvajanje vode: koliina pristupane vode u tlu intezitet transpiracije koncentracija otopine tla temperatura tla aeracija tla sposobnost tla da zadri vodu razvijenost korijenskog sistema

VODA Transport vode nakon ulaska u korijenov sistem voda se do endodermisa transportira veinom apoplastom jer je tu otpor gibanju vode manji od endodermisa do ksilema daljnji protok vode apoplastom onemoguavaju Kasparijeve take

daljnje gibanje vode do ksilema odvija se kroz simplast (preko plazmodezmi)

VODA Transport vodeEkstravaskularni prijenos od elije do elije prijenos vode na male udaljenosti (od korijenovih dlaica preko elija epidermisa i primarne kore do endoderme)

Vaskularni prijenos kroz provodna tkiva prijenos vode na vee udaljenosti u biljci se ovaj transport odvija kroz elemente ksilema

VODA Transport vodePokretai vodenih tokova u biljci ascedentno kretanje vode kroz ksilem omogueno je dvomotornim mehanizmom dvomotorni mehanizam usisavajua sila transpiracije (glavni pokreta) isparavanjem vode stvara se manjak vode u elijama lista, to uzrokuje pad vodnog potencijala, a time poveanje usisavajue sile korijenski potisak (voda se potiskuje odozdo na gore)

VODA Transport vodeFenomen ulaznog gibanja vode tumai se transpiracijsko - kohezijsko - torzijskom teorijom (Dikson 1901)

u cilju izjednaavanja koncentracije vode u listu i vanjskoj atmosferi, biljka transpiracijom gubi vodu gubitak vode preko lista uzrokuje poveanje usisavajue sile transpiracije, te voda uzlaznim tokom ide od ksilema prema listu

zbog kohezionog karaktera vode i sposobnosti adhezije molekula vode na zidove ksilemskih elemenata ne prekida se vodeni lanac i voda se kree kapilarnim silama prema gore odavanje vode i obnavljanje ciklusa tlo - biljka - atmosfera

VODA Odavanje vode u cilju izjednaenja vodnog potencijala (koncentracije vode) u listu i nezasienoj atmosferi voda izlazi u vanjski prostor procesom difuzije

VODA Odavanje vode transpiracija (u obliku vodene pare)

gutacija (u obliku kapljica) suzenje (u obliku tekuine)

TRANSPIRACIJA odavanje vode sa svih nadzemnih dijelova biljke u vanjsku okolinu u obliku vodene pare (isparavanje)

Pokretaka snaga transpiracije razlika vodnog potencijala izmeu nezasiene atmosfere, nadzemnih dijelova biljke i korijena

Uloga transpiracije titi biljku od prekomjernog zagrijavanja omoguuje neprekidan tok vode od korijena do listova utie na prijenos vode i mineralnih materija iz korijena prema listovima

TRANSPIRACIJAOblici transpiracije: kutikularna lenticelarna stomatalna (najznaajnija) Kutikularna transpiracija listovi su prekriveni kutikulom (slabo proputa vodu) ovaj oblik transpiracije zanemariv

Lenticelarna transpiracija isparavanje vode kroz lenticele (otvore na tkivima prekrivenih plutom) takoe zanemariv oblik transpiracije

TRANSPIRACIJAStomatalna transpiracija odvija se preko stoma najznaajnija transpiracija (90% vode isparava ovim nainom transpiracije) Stome specijalizirani otvori epidermisa lista Funkcija stoma regulisanje prometa vode u biljkama otvaranjem stoma odvija se isparavanje vodene pare sa povrine lista u nezasienu vanjsku atmosferu zatvaranjem stoma, pri oskudnoj opskrbi vodom, sprijeava se gubitak vode razmjena plinova kroz stome se odvija i razmjena plinova CO2 i O2 u procesima fotosinteze i disanja

TRANSPIRACIJAMehanizam otvaranja i zatvaranja stoma (osnovna teorija) otvor stome ogranien je elijama zatvaraicama o ijoj funkciji ovisi otvaranje i zatvaranje stoma kada je vodni potencijal u elijama zatvaraicama nii u odnosu na vodni potencijal okolnih elija, voda ulazi u elije zatvaraice, poveava turgorski pritisak i izaziva otvaranje stome ulaenje vode u elije zatvaraice je povezano sa injenicom to one, u odnosu na ostale stanice epidermisa, sadre hloroplaste i fotosintetski su aktivne kao rezultat toga, u tim elijama se stvara eer to poveava i osmotski potencijal poveanjem osmotskog potencijala raste i sila usisavanja koja uzrokuje ulaenje vode iz okolnih elija u elije zatvaraice i omoguuje otvaranje stome

TRANSPIRACIJAMehanizam otvaranja i zatvaranja stoma (jonska teorija) ovisi o akumulaciji K+ jona i usko je povezan sa dnevnim ritmom fotosinteze danju je otvaranje stoma vezano za ulazak K+ jona zajedno sa vodom iz okolnih elija to poveava turgor u elijama zatvaraicama i stome se otvore nou nema fotosinteze pa se pretpostavlja da K+ zajedno sa vodom izlazi iz elije, pri emu se smanjuje turgor i zatvaraju stome

GUTACIJA

proces odavanja vode u obliku kapljica, koje se uglavnom formiraju na rubovima listova kada je zrak prevlaan za transpiraciju, i kada su uslovi za primanje vode putem korijena optimalni, gutacija preuzima funkciju transpiracije, ime odrava ravnoteu vodnog reima

SUZENJE

proces odavanja vode iz biljke u tekuem obliku, ali na mjestu mehanike povrede (rane na biljci)

odavanje vode nije uslovljeno gradijentom vodnog potencijala, ve nastaje pod uticajem pritiska korijena (sila koja vodu potiskuje navie)

SUZENJE nastajanje korijenskog potiska povezano je sa aktivnim transportom jona iz rastvora zemljita u unutranjost ksilemskih elemenata (usporeivanjem koncentracije soli u odavanoj tekuini i rastvoru zemljita uoeno je da je u odavanoj tekuini koncentracija soli uvijek vea to znai da korijen aktivno prenosi jone do ksilema nasuprot gradijentu koncentracije, a energiju za ovaj proces korijen dobiva iz procesa disanja elija) difuzijski povratak natrag mineralnih soli iz elemenata ksilema onemoguen je graom korijena (na zidovima elija koje granie sa ksilemskim elementima nisu uoene plazmodezme (preko kojih bi se mogao odvijati navedeni transport) drugi put transporta aktivnih materija natrag onemoguuju Casparijeve take u elijama endodermisa dakle, voda i mineralne soli kada dou do elija endodermisa njihov aktivni transport do ksilema mogu je u samo jednom pravcu