Kvėpavimo reikšmė augalams
Kvėpavimas yra gyvybiškai svarbus procesas, palaikantis visų gyvų organizmų funkcionavimą. Nors dažnai kvėpavimas siejamas su gyvūnų ir žmonių sistema, jis taip pat atlieka esminį vaidmenį augalų gyvybėje. Augalų kvėpavimo ciklas susideda iš dviejų pagrindinių procesų: fotosintezės, kurios metu energija kaupiama, ir oksidacinio metabolizmo, kurio metu ši energija pasisavinama.
Kvėpavimo procesas augaluose
Fotosintezės metu augalai naudoja anglies dioksidą (CO2) ir išskiria deguonį (O2) kaip šalutinį produktą. Ši cheminė reakcija, veikiami saulės šviesos, paverčia anglies dioksidą ir vandenį (H2O) į gliukozę (C6H12O6) ir deguonį. Šviesos energija šio proceso metu kaupiama anglies atomuose esančiuose elektronuose.
Kvėpavimas, priešingai nei fotosintezė, yra procesas, kurio metu energija perimama cheminėms reakcijoms ląstelėse palaikyti. Augalų kvėpavimas yra ribojamas difuzijos. Augalai anglies dioksidą įsisavina per mažas angeles, vadinamas žiotelėmis (lot. stomata), kurios dažniausiai atsiveria ir užsiveria ant lapų apatinės pusės. Deguonies augalams reikia kataboliziniams procesams, t. y. energiją išskiriančioms skaidymo reakcijoms. Nors per valandą sunaudojamas deguonies kiekis yra nedidelis, nes augalai nedalyvauja procesuose, reikalaujantiems didelio intensyvumo aerobinio metabolizmo, fotosintezei reikalingas didelis oro kiekis, ypač atsižvelgiant į tai, kad anglies dioksidas sudaro tik 0,04 % aplinkos oro.
Augalų kvėpavimo sistemos ypatumai
Augalai neturi specializuotų kvėpavimo organų, kaip gyvūnai. Jie sugeria deguonį iš aplinkos (oro ar vandens) ir išskiria anglies dioksidą. Tačiau didelė dalis šio išskiriamo anglies dioksido yra sunaudojama pačių augalų fotosintezės procese organinėms medžiagoms gaminti. Oras į augalo tarpuląsčius patenka per žioteles ir žievlęšiukus (lenticeles).
Augalų ląstelėse vyksta organinių junginių, dažniausiai gliukozės, skaidymas. Šis skaidymas gali vykti dviem būdais: dichotominiu ir pentoziniu. Dichotominiu būdu gliukozė skaidoma trimis etapais: glikolizė, trikarboksirūgščių ciklas ir oksidacinis fosforilinimas. Šie procesai vyksta citozolyje ir mitochondrijose. Trūkstant deguonies, pavyzdžiui, kai augalai yra užlieti, užversti žemėmis ar apšalę, gliukozė nustoja skilti pirmuoju etapu. Tokiu atveju augalas kurį laiką gali skaidyti organines medžiagas be deguonies, gaudamas energijos, tačiau ilgainiui, skaidydamas organines medžiagas rūgimo būdu iki etilo alkoholio, kurio negali išskirti, augalas apsinuodija ir žūsta. Pentozinis glikolizės ir pentozinis skaidymas taip pat vyksta citozolyje, o Krebso ciklas ir oksidacinis fosforilinimas - mitochondrijose. Augaluose vyrauja dichotominis gliukozės skilimas.
Veiksniai, įtakojantys augalų kvėpavimo intensyvumą
Augalų kvėpavimą veikia daugybė aplinkos veiksnių, tarp jų: vandens kiekis, temperatūra, deguonies ir anglies dioksido koncentracija, mitybos sąlygos ir šviesa. Kvėpavimo intensyvumas - tai per laiko vienetą absorbuoto deguonies arba išskirto anglies dioksido kiekis, tenkantis augalo arba kurio nors jo organo svorio vienetui. Šis intensyvumas skiriasi priklausomai nuo augalų sistematinių ir ekologinių grupių bei skirtingų organų.
- Augimo sąlygos: Šviesamėgių, jaunų, greitai augančių augalų kvėpavimas yra intensyvesnis nei ūksminių, vegetaciją baigiančių augalų ar bręstančių sėklų.
- Temperatūra: Kylant oro temperatūrai, augalų ir jų organų kvėpavimo intensyvumas didėja (kas 10 °C kvėpavimo intensyvumas padidėja 2-3 kartus). Tačiau karščio bangos (aukštesnė nei +30 °C) sukelia stresą, padidindamos kvėpavimo ir transpiracijos intensyvumą, todėl augalai gali nustoti augti ir greičiau bręsti.
- Vandens kiekis: Vanduo yra būtinas augalų gyvybei, sudarydamas 80-90 % žaliosios masės. Jis palaiko turgoro slėgį, tirpdo maistines medžiagas, transportuoja junginius ir dalyvauja transpiracijoje. Drėgmės perteklius gali sukelti pasėlių užmirkimą, sutrikdyti oro apykaitą dirvožemyje ir neigiamai paveikti šaknų sistemą.
- Šviesa: Nors šviesa tiesiogiai susijusi su fotosinteze, ji netiesiogiai veikia ir kvėpavimą, reguliuodama augalo augimo ir vystymosi procesus.
- Dirvožemis ir mityba: Augalams būtini anglis, deguonis, vandenilis (gaunami iš oro ir vandens), taip pat azotas, fosforas, kalis, siera, kalcis ir magnis. Maisto medžiagų poreikis priklauso nuo augimo tarpsnio, aplinkos sąlygų. Tręšimas mineralinėmis ar organinėmis trąšomis gali pagerinti mitybą ir padidinti produktyvumą, tačiau svarbu laikytis minimumo dėsnio, apribojančio augimą santykinai mažiausiai gaunamu veiksniu.
Dėl intensyvaus kvėpavimo gali pakilti augalo arba jo organų temperatūra. Pavyzdžiui, valgomosios kolokasijos žiedų temperatūra gali būti net 30 °C aukštesnė už oro temperatūrą. Žiemojantys augalų organai, nors ir sumažinę kvėpavimo intensyvumą, nesustoja kvėpavę net didelių šalčių metu. Mechaniniai ar cheminiai dirginimai gali intensyvinti augalų kvėpavimą.
Augalo organams vystantis kvėpavimo intensyvumas kinta. Sausos sėklos, esančios ramybės būsenoje, kvėpuoja labai menkai, tačiau joms išbrinkus kvėpavimo intensyvumas gali padidėti tūkstančius kartų.
Kvėpavimo reikšmė augalo gyvybės cikle
Kvėpavimo procesas yra neatsiejamas nuo augalo gyvybės. Jis užtikrina energijos tiekimą visoms ląstelių, audinių ir organų funkcijoms. Be pakankamo energijos kiekio, augalas negali augti, vystytis, atlikti reprodukcinių funkcijų ir prisitaikyti prie aplinkos sąlygų.
Nors augalai negali tiesiogiai kalbėti apie savo „kvėpavimo poreikius“, aplinkos veiksniai, tokie kaip klimato kaita, drėgmės stygiaus ar karščio bangos, daro tiesioginę įtaką jų kvėpavimo procesams ir bendram produktyvumui. Todėl supratimas apie kvėpavimo reikšmę augalams yra svarbus ne tik biologijos, bet ir žemės ūkio srityje, siekiant užtikrinti tvarų ir efektyvų augalų auginimą.
tags: #kvepavimo #reiksme #augalams