Download - BOTANICĂ CURS IM

Transcript
Page 1: BOTANICĂ CURS IM

BOTANICĂ ŞI FIZIOLOGIA PLANTELOR ( NOTE DE CURS )

ŞEF LUCRĂRI DR. ING. MORĂRIŢA SÎNZIANA VENERA

1

Page 2: BOTANICĂ CURS IM

CUPRINSBOTANICĂ

I. Citologia………………………………………………………………..3II. Ţesuturi vegetale………………………………………………………12III. Organografia………………………………………………………….17

III.1. Rădăcina………………………………………………………..17III.2. Tulpina………………………………………………………….21III.3. Frunza…………………………………………………………..25III.4. Floarea………………………………………………………….28III.5. Fructul…………………………………………………………..33

IV. Unităţi taxonomice utilizate în sistematica vegetală……………….38V. Încrengătura Pinophyta……………………………………………...39VI. Încrengătura Magnoliophyta………………………………………..42

FIZIOLOGIA PLANTELOR

VII. Absorbţia apei şi a substanţelor minerale de către plante………54VIII. Transportul substanţelor prin plante…………………………….57IX. Eliminarea substanţelor din plante………………………………61X. Asimilarea carbonului de către plante……………………………67XI. Biodegradarea substanţelor de rezervă. Respiraţia aerobă şi anaerobă……………………………………73XII. Procesul de creştere al plantelor………………………………….81XIII. Procesul de dezvoltare la plante………………………………….91XIV. Procese care decurg din metabolism……………………………..96XV. BIBLIOGRAFIE…………………………………………………105

2

Page 3: BOTANICĂ CURS IM

I. Citologia

Organismele vegetale sunt alcătuite, ca şi cele animale din celule. Cele mai simple plante au corpul format dintr-o singură celulă şi se numesc unicelulare (bacteriile, anumite alge), dar cele mai multe sunt pluricelulare. Celulele plantelor pluricelulare au forme şi funcţii diferite, însă acelea care îndeplinesc aceeaşi funcţie au formă asemănătoare. Ele sunt grupate mai multe la un loc formând ţesuturi vegetale.

Deşi ţesuturile şi organele unei plante au forme şi funcţii diferite, ele au o strânsă legătură, astfel că organismul viu funcţionează ca un tot unitar.

Rolul plantelor verzi în natură:1. Asigură oxigenul necesar respiraţiei;2. Creează din substanţe anorganice şi apă, substanţe organice care sunt

folosite de regnul animal pentru întreţinerea vieţii (creştere şi dezvoltare);

3. Acumulează energia solară, factor indispensabil în dezvoltarea vieţii pe pământ, constituind în acelaşi timp resurse energetice folosite de om (lemn, cărbune, gaze);

4. Furnizează materie primă pentru folosul omului;5. Planta conţine în corpul său, în proporţii variate carbon, oxigen,

hidrogen, azot, sulf, fosfor, potasiu; cele mai mari volume de carbon – 45%, oxigen – 42% care se află într-un anumit circuit continuu, plantele acumulându-le într-o stare şi eliminându-le într-o altă stare calitativ superioară.

Regnuri:Încercarea de a face o distincţie netă între cele două regnuri (animal şi

vegetal) ne permite să găsim unele deosebiri – discutabile – între cele două regnuri. Acestea ar putea fi schiţate astfel:

REGNUL VEGETAL- cel mai adesea sunt fixate- au sensibilitate şi mobilitate discrete- absorb gaz şi substanţe diluate în apă- celulele au în mod obişnuit pereţi scheletici- vacuomul în mod obişnuit este dezvoltat

3

Page 4: BOTANICĂ CURS IM

- cel mai adesea sunt clorofiliene şi autotrofeREGNUL ANIMAL

- cel mai adesea sunt libere- sensibilitate şi mobilitate pronunţată- ingestie de alimente solide – animalele sunt prădători- celulele în mod obişnuit sunt fără pereţi scheletici- vacuomul este cel mai frecvent restrâns- niciodată nu sunt clorofiliene nici autotrofe

Cercetările microscopice şi mai ales cele de microscopie electronică au permis să se facă astfel de distincţii nete în cadrul celor două regnuri, diferenţierile putând fi făcute la nivelul organizării celulelor unde se pot distinge:

PROCARIOTE – permanent organisme vegetale de talie mică, cel mai adesea microscopice, la care, în stadiul actual de cunoaştere nu se cunoaşte reproducerea sexuată tipică, ci numai o multiplicare celulară – fuziune liniară a fiecărei celule. Pentru această „ rupere” procariotele sunt numite Schizophyte – de la grecescul „schizen” – rupere şi phyton – plantă.

EUCARIOTE - sunt organisme vegetale şi animale diferite atât prin talie, formă cât şi prin gradul de complexitate structurală. Reproducerea lor sexuată se face prin unirea gameţilor în procesul de fecundare şi formarea unui ou sau zigot.

Diferenţa între Procariote şi Eucariote este de ordin biochimic deoarece acidul DIAMINOPIMELIC este particular peretelui celular al procariotelor.

Comparaţie între Procariote şi Eucariote

PROCARIOTE:- zona nucleară nu este izolată de citoplasmă printr-o membrană proprie

nucleu imperfect- diviziunea aparatului nuclear nu se face printr-o mitoză- nu au condriom, corpusculii Golgi, reticul endoplasmatic şi plastidom - fac parte algele albastre şi bacteriile.

EUCARIOTE:- prezintă membrană nucleară, deci nucleul este adevărat- diviziunea celulară se face cel mai adesea printr-o mitoză- au condriom, corpusculi Golgi, reticul endoplasmatic şi plastidom –

cu excepţia ciupercilor- sunt grupate în Talophite, Cormophite + animale

ORGANIZAREA CELULEI EUCARIOTE

4

Page 5: BOTANICĂ CURS IM

Celula reprezintă unitatea structurală şi funcţională a organismelor şi, în acelaşi timp, nivelul fundamental de organizare a materiei vii.

Celula a fost descoperită în 1667 de Robert Hook într-o măduvă de soc.Forma şi mărimea celulei vegetale Celulele vegetale au diferite forme în raport cu funcţia pe care o îndeplinesc

ţesuturile din care ele fac parte. Astfel pot fi: ovale, sferice, poliedrice, cilindrice, în formă de fus, stelate. Mărimea celulei variază – în general sunt microscopice. În organele unor plante, sunt totuşi celule mari, încât se pot distinge cu lupa sau chiar cu ochiul liber, ca de exemplu, cele care alcătuiesc miezul cărnos al fructelor de la pătlăgeaua roşie, de la pepenele verde, portocală sau lămâie.

Structura celulei vegetaleConţinutul celulei, delimitat la exterior de pereţii membranei scheletice

protectoare, se compune din două elemente fundamentale: citoplasmă şi nucleu.Citoplasma şi nucleul împreună cu constituenţii lor formează conţinutul viu

al celulei care se numeşte protoplasmă ( de la grecescul protos – cel dintâi, plasma – formaţiune).

MEMBRANA CELULARĂToate celulele vegetale posedă o membrană produsă de citoplasmă, separând

celulele dintr-un ţesut. Structura membranei este următoarea: lamelă mijlocie, membrană primară şi membrană secundară. Lamela mijlocie s-a format odată cu diviziunea celulei, de aceea ea nu este proprie unei singure celule, ci aparţine ambelor celule vecine. Ea este o pătură subţire ce cimentează celulele între ele, fiind formată din substanţe pectice. De o parte şi de alta a lamelei mijlocii se găseşte membrana primară, proprie fiecărei celule. Este alcătuită din celuloză şi pectină. Către interiorul celulei se pot depune alte strate de celuloză, formând membrana secundară. Partea membranei care vine în contact direct cu citoplasma este formată dintr-un perete citoplasmatic fin, care conţine substanţe lipoproteice. Celulele sunt dependente unele de altele prin intermediul unor cordoane plasmatice, numite plasmodesme, care traversează pereţii celulari şi lamela mijlocie, stabilindu-se astfel unitatea funcţională a organismului.

Membrana celulară este permeabilă, permiţând astfel difuziunea substanţelor lichide şi gazoase care intră şi ies din celulă. Este elastică, rezistentă la îndoiri şi ruperi, protejând conţinutul celular. Este insolubilă în apă, în soluţii alcaline şi acide.

Modificările membranei celuloziceLa plante în general, membranele celulozice suferă modificări chimice, ca

urmare a adaptării celulelor la îndeplinirea de noi funcţii. Dintre aceste modificări amintim:

5

Page 6: BOTANICĂ CURS IM

1. Lignificarea – impregnarea totală a membranei cu lignină; duce la micşorarea elesticităţii membranelor, făcându-le rigide.

2. Suberificarea – depunerea de lamele succesive de suberină pe pereţii interiori ai celulei, rezultă că membrana devine impermeabilă pentru apă şi gaze , în timp ce elasticitatea creşte.

3. Cutinizarea – impregnarea membranelor celulare epidermice cu o substanţă numită cutină. Deseori, cutina se depune pe membranele celulelor, formând o pătură externă numită cuticulă. De obicei, cutinizarea se întâlneşte la membranele externe ale epidermei care sunt impermeabile. Cuticula este impermeabilă pentru aer şi formează un „ecran” în calea razelor ultraviolete.

4. Mineralizarea – depunerea de subatanţe minerale (carbonat de calciu sau dioxid de siliciu) în membranele celulelor, ceea ce măreşte rezistenţa şi rigiditatea organelor respective – la tulpina şi frunzele cerealelor, la unele alge.

5. Cerificarea – îmbibarea cu ceară vegetală pe suprafaţa unor epiderme, ca de exemplu la frunzele de lămâi, portocal sau la unele fructe(mere, pere, bobul de strugure, prune) – membranele celulare devin impermeabile pentru lichide şi gaze.

6. Gelificarea – proprietatea membranei celulare de a se îmbiba cu apă, mărindu-şi volumul. În acest caz, membrana se transformă total sau parţial într-o substanţă gelatinoasă. Pe această însuşire se bazează formarea vaselor de liber şi lemn.

7. Lichefierea membranei celulare constă în dizolvarea lor. Acest fenomen este însă precedat de gelificare.

CITOPLASMA este constituentul esenţial al celulelor, prezent în toate celulele vii, este alcătuită dintr-o masă hialină, translucidă numită matrice citoplasmatică. Este formată din numeroase fibre spiralate care împreună cu alte componente lamelare sau veziculare sunt dispuse într-o reţea reticulată stabilă.

În zona periferică sub membrană, citoplasma, prezintă o peliculă subţire numită plasmalemă, care este permeabilă pentru apă şi unele substanţe dizolvate în ea. O altă membrană plasmatică delimitează citoplasma de vacuolă, fiind denumită tonoplast.

Citoplasma delimitată de plasmalemă şi tonoplast este numită endoplasmă (mezoplasmă).

Citoplasmele celulare din celulele învecinate sunt legate între ele prin filamente fine numite plasmodesme.

6

Page 7: BOTANICĂ CURS IM

Plasmodesmele sunt filamente fine care trec dintr-o celulă în alta prin punctuaţiunile existente în pereţii celulelor (10-20 mii/cel), prin ele celulele fac schimb de substanţe şi chiar de organite, aceasta constituind o dovadă că există o continuitate între celule.

ORGANITELE CITOPLASMATICEÎn masa fundamentală a citoplasmei, numită hialoplasmă (grecescul hyalos -

ca sticla, plasmă – formaţiune, substanţă), se observă numeroase formaţiuni sau structuri citoplasmatice numite organite sau constituenţi celulari. Aceste organite sunt: reticulul endoplasmatic, ribozomii, mitocondriile, dictiozomii (Ap. Golgi), centrozomul, plastidele şi vacuolele.

7

Page 8: BOTANICĂ CURS IM

RETICULUL ENDOPLASMATIC - reprezintă totalitatea canaliculelor şi veziculelor care străbat masa

fundamentală a citoplasmei ca un sistem circular al celulei, sub formă de reţea fiind legate stabil de învelişul nucleului. Poate prezenta uneori pe el ribozomi, caz în care acesta poartă numele de reticul endoplasmatic rugos, sau poate fi lipsit de ribozomi şi se numeşte reticul endoplasmatic neted.

Funcţiile reticulului endoplasmatic sunt:- asigură sinteza substanţelor pectice şi celulozice care intră în

compoziţia membranei celulare, asigură transmiterea enzimelor şi glucidelor;

- joacă rolul unui „aparat circulator” intracelular, realizând legătura pe de o parte cu nucleul, iar pe de altă parte cu exteriorul celulei

- participă la sinteza hormonilor steroizi şi a colesterolului în cazul animalelor

RIBOZOMII (granulele lui Palade)- sunt particule subcelulare ce se găsesc în toate celulele vegetale

procariote şi eucariote. Se prezintă fie fixaţi, fir liberi în hialoplasmă. Au conţinut bogat în ARN, proteine. Ei sunt sediul principal al sintezei proteinelor din citoplasmă.

MITOCONDRIILE (condriozomii)- organite citoplasmatice, puţin refrigerente, uşor de identificat, deşi

sunt mici. Se găsesc în toate celulele plantelor, cu excepţia bacteriilor şi algelor albastre.

Sunt formaţiuni sferice, ovoide sau sub formă de bastonaşe alungite. Totalitatea lor alcătuiesc condriomul. Sunt organite cu membrană dublă, lipsită de ribozomi. Membrana internă este puternic pliată în interior, ceea ce permite ca interiorul mitocondriei să fie compartimentat în numeroase criste mitocondriale.

- sunt bogate în enzime respiratorii şi alcătuiesc sediul principal al respiraţiei celulare. Aici are loc oxidarea substanţelor organice şi eliberarea energiei necesară desfăşurării tuturor proceselor vitale. Ele pot fi considerate ca adevărate „uzine energetice ale celulei”.

DICTIOZOMII (Ap. Golgi)- organit celular în structura căruia intră pachete de saci turtiţi şi

vezicule de diferite mărimi.Rolul dictiozomilor:

- reglează presiunea osmotică a celulei- contribuie la eliminarea produşilor către locurile de excreţie prin

vezicule secretorii

8

Page 9: BOTANICĂ CURS IM

PLASTIDELE- sunt organite închise în citoplasma celulei vegetale şi de dimensiuni mai

mari decât mitocondriile. După coloritul şi rolul lor se disting trei categorii mai importante de plastide: cloroplastele, cromoplastele şi leucoplastele.

Cloroplastele au formă de disc lenticular şi conţin clorofilă. În celulele algelor, numărul cloroplastelor este mult redus, uneori unul singur.

Forma cloroplastelor este variată: panglică, spirală, stea, clopot. Astfel de cloroplaste se numesc cromatofori. La plantele superioare, cloroplastele sunt numeroase şi mici, în general au forme sferice sau ovale. Sunt răspândite în toate organele verzi ale plantei, dar mai ales în frunze. Forma şi numărul lor în citoplasmă variază de la o specie la alta şi în funcţie de vârsta organului.

Structura cloroplastului - la exterior – membrană dublă, de natură lipoproteică- la interior – o masă fundamentală plasmatică, nepigmentată, numită

stromă, cu o structură lamelară. Pe unele lamele se găsesc numeroase grăuncioare lenticulare ca monedele dintr-un fişic. Ele se numesc grana şi conţin clorofilă.

Cromoplastele- sunt plastide care conţin pigmenţi neasimilatori.

Pot fi galbene, când conţin xantofilă sau oranj-roşu când au carotină. Se întâlnesc fie în petalele colorate ale florii, fie în coaja fructului (măceş, roşii) sau în unele rădăcini (morcov)

Leucoplastele- plastide incoloare sferice sau alungite, abundente în celule sexuale,

în celulele embrionului şi în cele tinere din vârful rădăcinii.Se consideră că ele sunt forme tinere de plastide în care ulterior se

acumulează substanţe de rezervă, în special amidon.CENTROZOMUL ( centrul celular)

- este aşezat de obicei în apropierea nucleului. Are o formă sferică de 1-2 centrioli, jucând un mare rol în procesul de diviziune celulară. Este caracteristic celulei animale, iar la plante a fost pus în evidenţă la alge, ciperci şi în celulele sexuale bărbăteşti la muşchi şi ferigi.

VACUOLE (lat. vacuus – gol)- sunt cavităţi de diferite forme şi mărimi care conţin un lichid bogat

în apă – sucul vacuolar. Acestea alcătuiesc în totalitate vacuomul celulei.Fiecare vacuolă este separată de hialoplasmă de către o membrană fină.

Sucul vacuolar este format din apă, în care sunt dizolvate sau dispersate săruri minerale şi substanţe organice. Forma şi poziţia vacuolelor în citoplasmă variază în raport cu vârsta celulei.

9

Page 10: BOTANICĂ CURS IM

Rolul vacuomului celular:- în nutriţia celulei, uşurând absorbţia apei cu substanţe minerale din

sol;- uşurează circulaţia apei de la o celulă la alta;- în sucul vacuolar se depun substanţe de rezervă, substanţe toxice,

rezultate din metabolismul celular, făcându-le astfel inofensive pentru restul celulei.

NUCLEUL- component de bază al celulei şi se găseşte la toate plantele.

La algele albastre şi la bacterii, nucleul nu este delimitat de o membrană nucleară şi se numeşte nucleu bacterian sau materie nucleară. La celelalte plante nucleul este individualizat şi se găseşte de obicei câte unul în celulă. Există excepţii la unele grupe de alge şi ciuperci la care se întâlnesc în celulă mai mulţi nuclei şi se numesc celule pluri-poli-nucleate.

Forma şi mărimea- are formă sferică – ovoidală- mărimea – de la 0,1 la 10-50 microni. La unele gimnosperme se pot

găsi nuclei uriaşi de 600 microni.Poziţia nucleului în celulă este variabilă. La celulele meristematice, nucleul

are o poziţie centrală, pe când la cele adulte nucleul se află spre periferia celulei.Nucleul este format din:

- membrană (anvelopă) nucleară- carioplasmă- nucleon sau nucleoli

Membrana nucleară a plantelor superioare este formată din două membrane plasmatice între care se află un spaţiu perinuclear.

- membrana externă este acoperită de ribozomi şi este în legătură cu reticulul endoplasmatic.

Membrana nucleară prezintă pori prin care trec plasmadesmele.Carioplasma sau nucleoplasma este formată din sucul nuclear (cariolimfă) şi

cromatină.Nuclei de tip reticulat

- aici cromatina formează o reţea cromatică alcătuită din filamente numite cromoneme şi se întâlnesc la graminee şi leguminoase.

Nuclei de tip articulat - aici cromatina formează granulaţii din care se vor individualiza

cromozomii şi se întâlnesc la cucurbitacee şi crucifere.Cromatina şi cromozomii sunt două forme de organizare a aceluiaşi material

genetic ADN, prima fiind forma de existenţă în intrafază, iar cromozomii forma de existenţă din timpul diviziunii.

10

Page 11: BOTANICĂ CURS IM

Cromozomii sunt forme structurale nucleoproteice, compacte, care în interfază sunt despiralizaţi şi deci nu se observă. Au de la 2 la 10 microni lungime şi sunt formaţi din două filamente numite cromatine unite într-o zonă numită centromer.

După poziţia centromerului, cromozomii sunt:- metacentrici – ambele braţe egale- telocentrici – unul dintre braţe mai mic, altul mai mare- sateliferi.

Numărul cromozomilor într-o celulă şi într-un organism este constant; în celulele somatice ale plantelor se găseşte un număr mare de cromozomi, caz în care se notează cu 2n; în celulele reproducătoare se găseşte un număr mai mic de cromozomi notat cu n. Numărul de cromozomi dintr-o celulă variază de la 4 → 1200; cel mai frecvent fiind până la 100.

ExempluZEA MAYS = 20TRITICUM MONOCOCUUM = 14CAPSICUM ANNUUM = 24

Nucleolul- component care nu lipseşte din nici un nucleu al plantelor eucariote.

Nu prezintă membrană plasmatică, iar interiorul lui este format din fibrile, granule dintr-o componentă astructurală şi una cromozomială care înconjoară nucleolul ca o reţea şi care trimite spre interior prelungiri ce constituie cromatina intranucleară. Într-un nucleu se poate afla un singur nucleol.

Nucleolul şi nucleul dispar la începutul diviziunii şi se formează din nou la sfârşitul acesteia.

DIVIZIUNEA CELULELOR- este o însuşire fundamentală care are ca scop final asigurarea formării

diferitelor ţesuturi şi organe (adică creşterea lor în lungime şi grosime). Diviziunea celulară este de două feluri:

- directă – atunci când celula şi nucleul se divid simultan; - indirectă – când diviziunea nucleului o precede pe cea a celulei.

Diviziunea directă – este des întâlnită la celulele mature pe cale de degenerare, la celulele pe medii nutritive nefavorabile şi poate avea loc prin strangularea nucleului şi a celulei sau prin despărţirea lor concomitentă. În cadrul acestei diviziuni nu apar filamente nucleare.

Diviziunea indirectă poate fi:

11

Page 12: BOTANICĂ CURS IM

- tipică ecvaţională (mitotică ) – se întâlneşte la celulele somatice şi se caracterizează printr-un număr dublu de cromozomi (2n). În timpul diviziunii cromatidele se duc una la un pol, cealaltă la celălalt pol pe fibra fusului nuclear. Se formează membrana celulară şi rezultă două celule fiecare cu 4 cromozomi.Aceasta este diviziunea de creştere.

- reducţională (meioza) – se întâlneşte numai la celulele mamă ale sporilor şi gameţilor.Caracterizează numai o anumită etapă din viaţa unui organism.În cadrul acestei diviziuni, se reduc numărul de cromozomi la jumătate. Are loc numai la formarea şi diferenţierea celulelor reproducătoare.

12

Page 13: BOTANICĂ CURS IM

13

Page 14: BOTANICĂ CURS IM

II. ŢESUTURI VEGETALE

La majoritatea plantelor pluricelulare, celulele sunt grupate în ţesuturi. Prin ţesut vegetal se înţelege o grupare de celule care au aceeaşi formă, aceeaşi origine şi structură şi îndeplinesc aceeaşi funcţie. Ţesutul reprezintă un nivel de organizare a materiei vii, suprioare celulei. Ţesuturile apar la plantele pluricelulare evoluate, ca urmare a perfecţionării diferitelor funcţii. Cu cât ne referim la plante mai evoluate, cu atât şi ţesuturile sunt mai variate şi mai perfecţionate, mai bine adaptate la funcţia pe care o îndeplinesc.

După forma celulelor care intră în alcătuirea ţesutului deosebim: ţesuturi parenchimatice şi ţesuturi prozenchimatice.

Prozenchimurile au celule alungite, de obicei ascuţite la capete şi cu pereţii îngroşaţi.

Parenchimurile au celule sferice sau ovale, egale sau aproape egale ca mărime, cu membrane subţiri, iar între celule sunt numeroase spaţii intercelulare.

După gradul de diferenţiere al celulelor, ţesuturile vegetale se împart în două categorii: meristeme şi ţesuturi definitive.

1. ŢESUTURI MERISTEMATICE

- au capacitatea de a se divide continuu şi de a forma alte ţesuturi care se numesc ţesuturi definitive şi care şi-au pierdut capacitatea de a se divide, ele îndeplinesc funcţii bine delimitate. Cele meristematice se divid în: meristeme primare şi meristeme secundare.

Meristemele primordiale provin din diviziunea celulei zigot şi alcătuiesc corpul embrionului. Se găsesc localizate în vârful rădăcinii şi ale tulpinii. Unele celule ale acestor ţesuturi se divid continuu refăcându-se după fiecare diviziune, revenind la forma şi mărimea iniţială, de aceea se numesc celule iniţiale, iar celelalte sunt celule derivate care îşi păstrează capacitatea de diviziune un timp limitat. Din ele se formează foiţe care mai departe, la rădăcină vor da: dermatogenul, periblemul şi pleromul.

Meristemele primare provin din cele primordiale, găsindu-se în imediata apropiere a lor, activează un timp relativ scurt la dicotiledonate, iar la monocotiledonate activează pe toată durata vieţii plantei. Aceste meristeme vor genera:

- caliptrogenul- dermatogenul (va forma epiderma)- periblemul (va forma scoarţa)- pleromul (va genera ţesuturile prozenchimatice care intră în ţesuturile

fasciculelor libero-lemnoase).

14

Page 15: BOTANICĂ CURS IM

Meristemele secundare îşi au originea în ţesuturile definitive care-şi redobândesc capacitatea de diviziune. Acest proces de revenire la stadiul de meristeme este numit proces de diferenţiere şi se formează meristemele secundare: cambiumul şi felogenul – sunt întâlnite la rădăcină şi tulpină ce cresc în grosime fiind dispuse lateral faţă axul plantei şi formează inele anuale de creştere.

Felodermul este un alt ţesut meristematic secundar care se instalează în scoarţa copacului.

Cambiumul este un alt ţesut meristematic secundar care generează ţesutul conducător liberian spre exterior şi ţesut lemnos spre interior.

Felogenul formează spre interior felodermul, iar spre exterior suberul.

2. ŢESUTURILE DEFINITIVE

- sunt ţesuturi ale căror celule s-au diferenţiat şi îndeplinesc anumite funcţii. În general, şi-au pierdut capacitatea de diviziune.

2.1. ŢESUTURILE PROTECTOARE( DE APĂRARE) sunt localizate în exteriorul organelor şi au rolul de a le feri de variaţiile factorilor de mediu.

Epiderma se află la exteriorul organelor şi este formată din celule dispuse într-un singur strat, strânse între ele cu pereţii îngroşaţi, acoperiţi cu cuticulă sau cu ceară. Celulele nu au cloroplaste, au o vacuolă mare şi leucoplaste. Excepţie fac plantele de apă a căror epidermă are celule cloroplaste.

În epidermă se găsesc stomate – sunt formaţiuni care se închid şi se deschid în funcţie de căldură. Sunt formate din trei celule stomatice reniforme aşezate faţă în faţă cu partea concavă, care lasă între ele o deschidere numită ostiolă. Sub celulele somatice se află un spaţiu plin cu aer, vizibil în secţiune transversală numit cameră substomatică. Stomatele se găsesc fie pe ambele epiderme, fie numai pe una. La plantele cu frunze plutitoare se găsesc pe epiderma superioară, la măr şi la păr numai pe epiderma inferioară.

Numărul de stomate variază în funcţie de specie şi de condiţiile de mediu: varză = 100-300/mm2; măr = 300-800/mm2; plante exotice = 10-20/mm2.

Epiderma mai prezintă peri uni sau pluricelulari, protectori sau agăţători. Pe petalele unor flori se formează papile.

Caliptra sau piloriza este formată dintr-un masiv de celule care au rolul de a proteja vârful de creştere al rădăcinii. Grosimea acestui strat rămâne constantă.

Rizoderma este ţesutul protector al rădăcinii care are rolul de a absorbi apa.Ţesuturi protectoare secundare:

Suberul este generat de felogen şi se găseşte în mod obişnuit în exteriorul organelor. La nivelul suberului se găsesc lenticelele, adică puncte de aerisire formate din celule suberificate afânate cu spaţii intercelulare.

15

Page 16: BOTANICĂ CURS IM

Ritidomul este un complex de celule moarte, adică coajă, care se găseşte la exteriorul organelor plantelor lemnoase. Exfolierea ritidomului este o caracteristică pentru identificare speciei arborilor.

2.2. ŢESUTURILE PARENCHIMATICE FUNDAMENTALE (TROFICE)

- sunt formate din celule vii cu pereţi subţiri celulozici cu spaţii între celule adică lacune. Au forme variate în funcţie de rol.

Parenchimuri de absorbţie – au rolul de a absorbi apa din mediul înconjurător cu substanţe nutritive. Se găsesc în zona perilor absorbanţi de la rădăcină şi în zona haustorilor.

Parenchimuri de asimilaţie – formate din celule bogate în cloroplaste în care are loc procesul de fotosinteză.

Parenchimuri de depozitare – în care se acumulează diverse substanţe nutritive (apă, aer). Sunt de depozitare sau de rezervă pentru că acumulează diferite substanţe ce servesc plantei ca rezerve formate din amidon, zaharoză şi substanţe proteice, substanţe de rezervă care nu servesc plantei (alcaloizi, glicoziţi, taninuri).

Parenchimuri acvifere – se acumulează şi depozitează apă. Parenchimuri aerifere – la plantele acvatice şi sunt formate din

celule cu spaţii mari între ele, unde se acumulează aer.2.3. ŢESUTURI CONDUCĂTOAREPlantele evoluate au ţesuturi conducătoare bine conturate care se clasifică în:

lemnoase şi liberiene. Cele lemnoase (xylem) au funcţia principală de a transporta seva brută de la rădăcină la frunze. Cele liberiene (floem) conduc seva elaborată.

Vasele lemnoase sunt: traheide şi trahei. Ambele sunt formate din celule moarte aşezate cap la cap.

Traheidele sunt ascuţite la capete, celulele se articulează, se leagă între ele numai la capete unde membrana despărţitoare nu este prevăzută cu spaţii de legătură, iar seva brută circulă mai încet, trecând de la o celulă la alta, prin fenomenul de difuziune. De aceea, ele se numesc vase imperfecte sau închise.

Traheele sunt vase cilindrice, lungi, rezultate din unirea mai multor celule ale căror pereţi transversali despărţitori s-au resorbit. Ele formează un fel de tub cilindric, capilar, prin care seva brută circulă cu uşurinţă, fiind numite vase perfecte.

Vasele liberiene sunt formate din celule vii aşezate cap la cap cu pereţii transversali ciuruiţi, se numesc vase ciuruite. Prin aceste orificii circulă uşor seva elaborată.

Aceste orificii se astupă iarna cu o substanţă organică, numită caloză, prezenţa ei ducând la întreruperea circulaţiei. Primăvara, la unele plante lemnoase caloza se lichefiază, determinând reînceperea circulaţiei sevei elaborate.

16

Page 17: BOTANICĂ CURS IM

2.4.ŢESUTURI MECANICE (de susţinere)- oferă rezistenţă plantelor la acţiunea factorilor externi. Rezistenţa se

datorează atât turgescenţei celulelor (plante erbacee) cât şi existenţei unor ţesuturi specializate: colenchim şi sclerenchim. La rezistenţa plantelor mai contribuie şi ţesutul lemnos care are rol important la plantele arborescente.

Colenchimul este format din celule vii cu pereţii parţial îngroşaţi inegali; când îngroşările se întâlnesc la unghiurile celulei, se numeşte colenchim angular sau unghiular, iar când depunerile se fac sub formă de plăci suprapuse pe pereţii tangenţiali celulei se numeşte colenchim tabular.

Sclerenchimul este format din celule moarte, cu pereţii de obicei lignificaţi, îngroşaţi uniform.

Sclerenchimul fibros este format din celule ascuţite la capete cu lemnul redus. În secţiune transversală au formă poligonală cu straturi succesive de lignină depuse unul peste altul. După poziţie, sclerenchimul fibros poate fi:

- cortical când se formează în scoarţa copacului.- periciclic când îngroşăturile se fac în celulele periciclului- libriform cînd se intercalează între celulele liberiene şi formează fibre

textile.Formarea excesivă de sclerenchim fibros la plantele furajere prin recoltarea

lor întârziată reduce valoarea nutritivă. În cazul cerealelor, lipsa unui ţesut sclerenchimatic bine dezvoltat determină căderea plantei.

Sclerenchimul scleros este format din celule cu pereţii foarte lignificaţi şi străbătuţi de canalicule fine. Din ele se formează endocarpul – învelişul sâmburelui lemnos şi miezul acestuia şi constituie şi celulele pietroase din pere şi gutui.

2.5.ŢESUTURI SECRETOARE- sunt foarte variate ca formă şi funcţie şi sunt grupate teoretic după locul de

depunere al substanţelor secretoare (nu formează rezerve pentru plante). Papile secretoare - sunt celulele epidermei petalelor de la florile

plantelor. Peri secretori – formaţi din celulele epidermice ale frunzelor sau

tulpinii, produsul secretat se depune în peretele celular sau pe cuticula celulei secretoare.

Solzi secretori – formaţi din celule secretoare aşezate sub formă de rozetă (mentă, rozmarin, hamei).

Glande digestive – la plantele insectivoare; sunt plantele care trăiesc în zone lipsite parţial de azot şi folosesc substanţe din corpul insectelor .

Glandele nectarifere – specializate în producerea nectarului. Hidratodele – formaţiuni ce elimină apa sub formă de picături.

17

Page 18: BOTANICĂ CURS IM

Ţesuturi cu secreţie intercelulară Pungi sau buzunare secretoare – se formează în parenchimul

frunzelor (citrice). Canale secretoare – formate din celule secretoare dispuse în jurul

unui spaţiu colector de formă cilindrică. Aceste canale se găsesc la fructele umbelifere şi în tulpina coniferelor.

Canale laticifere (latex) – celule mari în care se găseşte un latex în care sunt dizolvate o serie de substanţe.

18

Page 19: BOTANICĂ CURS IM

III. ORGANOGRAFIA

Organografia (organon-organ; grapho-a scrie) se ocupă cu descrierea organelor vegetative.

Prin organ vegetal înţelegem o parte din organismul unei plante alcătuite din mai multe ţesuturi adaptate la îndeplinirea unor funcţii complexe. Ca urmare, organul reprezintă un nivel superior de organizare a materiei vii faţă de ţesut.

După funcţie, organele plantelor se împart în două categorii:- organe vegetative – sunt acelea care îndeplinesc funcţia de nutriţie a

organismului – rădăcina, tulpina şi frunza.- organe de reproducere – asigură perpetuare speciei prin producerea de

urmaşi. La plantele superioare, organele de reproducere se găsesc în floare.

3.1.RĂDĂCINA- este organul vegetativ cu rolul de a absorbi apa în care sunt dizolvate săruri minerale şi de a fixa plantele în sol.Are simetrie radiară, creştere geotropic pozitivă, nu are muguri, frunze şi

stomate. Mai are funcţia de sinteză a unor substanţe organice şi de depozitare a substanţelor de rezervă. Prezintă funcţii de regenerare a plantei şi de întreţinere a unor relaţii simbionte.

Suprafaţa sa de contact cu solul sau cu mediul se realizează prin ramificaţiile sale şi mai ales prin perii absorbanţi. Are caracteristic prezenţa caliptrei (scufiei) ce dă caracteristica de creştere subterminală şi de protecţie a vârfului de creştere.

Prin ramificaţiile sale, rădăcina îşi măreşte „lungimea totală” la zeci de km (ex. rădăcina unei plante de secară, însumate şi puse cap la cap realizează 64 km, iar la dovleac ajunge la 20 km).

Originea rădăcinii este ontogenetică, se formează încă din etapa formării seminţei şi rămâne în sămânţă până la germinare, când din radicelă se formează rădăcina.

În cazul monocotiledonatelor, rădăcina embrionară este de scurtă durată; la graminee de 3-5 săptămâni fiind, înlocuite rădăcinile adventive care pot apărea mai des la tulpină.

Rădăcinile adventive se pot forma şi la dicotiledonate (ex. begonia). Ramificarea rădăcinilor este monopodială, numai la unele ferigi există ramificare dicotomică.

19

Page 20: BOTANICĂ CURS IM

TIPURI DE RĂDĂCINIRădăcini pivotante – rădăcina principală este mult mai dezvoltată ca cele

secundare (lucernă, pătrunjel);Rădăcini fasciculate – rădăcina principală dispare curând după încolţirea

seminţei, iar locul acesteia îl iau rădăcina adventive (cereale);Rădăcini rămuroase – rădăcina secundară = rădăcina principală (lungime şi

grosime) – molid, salcâm;Rădăcini adventive – nu iau naştere din rădăcina principală, ci din alte

organe vegetale (tulpină, frunză);Rădăcini metamorfozate – rădăcini care s-au adaptat la îndeplinirea unor

funcţii speciale:- tuberizate – rădăcini modificate în vederea realizării funcţiei de

înmagazinare a substanţelor de rezervă (dalie); - contractile – au însuşirea de a se scurta fixând mai bine plantele sau

„trăgându-le” în sol (ex. rădăcinile contractile de la bulboase: lalea, zambilă, brânduşă care în perioada de toamnă „trage” planta în jos pentru a o proteja de îngheţ);

- rădăcini aeriene fixatoare – la liane fixate în sol cu rădăcini normale, dar care au şi rădăcini aeriene adventive modificate cu care se fixează pe coaja de copac, ziduri, etc;

- rădăcini cu pneumatofori – la plantele ce cresc în locuri mlăştinoase unde aerul nu ajunge la rădăcini. De pe rădăcina acestor plante cresc în sens geotropic negativ ramificaţii scurte şi groase (pneumatofori) prevăzute cu un ţesut aerifer (ex. chiparosul de baltă);

- rădăcini cu muguri – la speciile lemnoase (tei, salcâm, liliac) sau erbacee (pălămidă, susai);

- rădăcini simbiotice – care nu au peri absorbanţi şi care sunt acoperite cu hife ale unor ciuperci (răd. propriu-zisă pe care se împletesc o serie de ţesuturi ale ciupercilor şi au rolul intermediar de a lua şi a da).

MORFOLOGIA RĂDĂCINII

În vârful unei rădăcini tinere se disting următoarele zone: caliptra (scufia sau piloriza), zona netedă, zona perişorilor absorbanţi şi zona aspră (rugoasă).

1. Caliptra (piloriza) – este un ţesut viu care pe măsură ce straturile de celule se înmulţesc, acesta se modifică prin gelificare, care prin înmuierea solului face posibilă penetrarea acestuia.

20

Page 21: BOTANICĂ CURS IM

Originea pilorizei se află în celulele iniţiale ale vârfului rădăcinii care la gimnosperme sunt în număr de 2, iar la angiosperme 3-4. Celulele pot fi aşezate suprapuse şi prima dintre ele formează caliptrogenul, cea de a doua – epiderma, a treia dermatogenul şi cea de a patra periblemul şi pleromul.

2. Zona netedă – are o lungime constantă de 2-3 mm. În această zonă are loc o diviziune intensă a celulelor şi se mai numeşte zona de creştere în lungime.

3. Zona perişorilor absorbanţi (piliferă) are dimensiuni constante de 1-1,5 cm şi se caracterizează prin faptul că pe măsură ce creşte rădăcina , se dezvoltă foarte repede perişori absorbanţi care mor repede (10-20zile), fiind înlocuiţi de alţii. Pe această zonă se diferenţiază structura caracteristică rădăcinii alcătuită din ţesuturi definitive.

4. Zona aspră (rugoasă) – reprezintă regiunea foştilor peri absorbanţi distruşi, iar ţesutul devine un ţesut de protecţie numit rizodermă.

ANATOMIA RĂDĂCINIILa plante se deosebeşte o structură primară, urmată în special la

plantele lemnoase de o structură secundară.Structura primară a rădăcinii

- se poate observa microscopic, printr-o secţiune transversală în dreptul regiunii pilifere la o plantă tânără, secţiunea prezentând de la exterior spre interior, trei zone concentrice şi anume: RIZODERMA, SCOARŢA şi CILINDRUL CENTRAL.

1. Rizoderma – este alcătuită dintr-un singur strat de celule parenchimatice, strâns unite între ele. Cele mai multe celule ale rizodermei sunt transformate în perişori absorbanţi.

2. Scoarţa – este un ţesut fundamental, format din straturi de celule vii, mari, poliedrice sau sferice şi cu spaţii intercelulare.

Scoarţa este diferenţiată în trei subzone: exodermul, parenchimul cortical (scoarţa) şi endodermul – au funcţie de protecţie, prin ele există zone de pasaj prin care la nivelul perilor trece apa şi sunstanţele minerale dizolvate în ea.

Parenchimul cortical este format din celule cu spaţii intercelulare numite şi celule de pasaj.

Endodermul – ultimul şi cel mai profund strat al scoarţei cu celule strâns unite între el şi cu îngroşări.

3. Cilindrul central – se află sub endoderm.

21

Page 22: BOTANICĂ CURS IM

a) Periciclul – este unistratificat şi este format din celule dispuse în alternanţă cu ale endodermului la unele leguminoase. Periciclul este format din mai multe straturi; caracteristică este forma celulelor de potcoavă. Acest strat marchează începutul cilindrului central în care se află fasciculele liberiene şi fasciculele lemnoase. Fasciculele lemnoase şi liberiene au 2 tipuri de vase:

- vase cu lemn mai mare numite protxylem (lemn) şi protfloem (liber).;- vase cu lemn mai mic numite metaxylem (lemn) şi metafloem (liber).Între fasciculele lemnoase şi liberiene se găsesc celule parenchimatice care

alcătuiesc razele medulare. În centrul rădăcinii se află măduva, care la unele plante poate să lipsească.

Structura secundară a rădăciniiLa gimnosperme, la dicotiledonate lemnoase şi ierboase perene este

caracteristică structura secundară prin care rădăcina creşte în grosime. Aceasta se face prin activitatea unor meristeme secundare, care dau naştere

la ţesuturi noi, secundare. Meristemele secundare, numite şi zona generatoare sunt cambiul şi felogenul.

Cambiul ia naştere din celulele parenchimatice situate la partea interioară a fascicului liberian şi la partea exterioară a fasciculului lemnos. Prin diviziuni repetate, celulele care alcătuiesc această zonă produc spre interior celule de lemn, iar spre exterior celule de liber. De obicei se formează mai multe celule de lemn în comparaţie cu cele de liber. Ca urmare, se formează o cantitate mult mai mare de lemn secundar, determinând cambiul să ia o formă circulară, ca un inel neîntrerupt. La un moment dat, liberul secundar împinge spre exterior liberul primar, iar fasciculele lemnoase sunt împinse spre centru, sub liberul secundar. În dreptul fostelor fascicule lemnoase primare, cambiul în urma diviziunii dă naştere unor celule alungite care formează razele medulare secundare. Deci, prin diviziunea celulelor cambiale se obţine liberul secundar, lemnul secundar (din această cauză i s-a dat denumirea de zonă libero-lemnoasă) şi razele medulare secundare.

Felogenul ia naştere de obicei din celulele periciclului. În secţiune transversală ia aspectul unui inel neîntrerupt. Celulele sale se divid tangenţial dând naştere spre exterior la suber, iar spre interior la feloderm

( de aici şi numele de zonă subero-felodermică).Felodermul este un ţesut viu format din celule cu membrane subţiri,

celulozice. Celulele cambiului şi felogenului se divid numai în perioada

vegetativă. Structurile descrise sunt caracteristice plantelor angiosperme. La muşchi, funcţiile rădăcinii sunt îndeplinite de nişte formaţiuni unicelulare care pornesc de la baza tulpinii numite rizoizi.

22

Page 23: BOTANICĂ CURS IM

Rădăcina ferigilor şi gimnospermelor este complet dezvoltată, având ţesuturi bine individualizate. Vasele lor lemnoase sunt reprezentate numai de traheide.

23

Page 24: BOTANICĂ CURS IM

3.2.TULPINA

MORFOLOGIA TULPINIITulpina este organul vegetativ cu creştere vegetativ geotropică, cu rolul de a

conduce seva brută cât şi substanţele elaborate. Generează şi susţine frunzele şi organele de reproducere; îşi are originea în axa hipocotilă a embrionului. Această axă prezintă la polul apical un muguraş, iar la cel bazal radicula (rădăcinuţa). După germinare se formează şi axa epicotilă cuprinsă între cotiledoane şi primele frunze propriu-zise. O caracteristică este faptul că de-a lungul tulpinii se pot distinge nişte umflături numite noduri, de care sunt fixate frunzele la subsoara cărora se pot observa mugurii. Porţiunile dintre noduri – numite internoduri- sunt din ce în ce mai scurte către vârful tulpinii.

Mugurii sunt formaţiuni juvenile ale tulpinii în curs de diferenţiere. Sunt formaţi dintr-un ax care poartă în partea sa terminală un grup de celule meristematice care formează vărful din care se vor diferenţia în sens acropetal: primordiile, frunzele, axele, ramificaţiile laterale, florile. Mugurii sunt protejaţi de frunze groase, solzoase numite catafile. După poziţia pe lăstar, se deosebesc:

- muguri terminali;- muguri axilari.

După organul care se dezvoltă din mugure, se deosebesc:- muguri floriferi sau de rod – când din ei se formează inflorescenţa sau

floarea;- muguri vegetativi – când formează frunze sau lăstari;- muguri micşti – când formează atât frunze cât şi flori.

Unele ramuri au internoduri scurte, deci nodurile sunt foarte apropiate şi se numesc microblaste şi reprezintă ramura purtătoare de floare (fructifere).

După aşezarea mugurilor la noduri, dispoziţia se poate numi:- alternă – un mugure/nod- opusă – doi muguri/nod de o parte şi de alta a tulpinii- verticilată – mai mulţi muguri la un nod.

Mugurii se găsesc la subsoara frunzelor de obicei câte unul la o frunză, dar se găsesc şi doi sau mai mulţi (de ex. la viţa de vie se găseşte un mugur mare şi mai mulţi mici). La unele plante lemnoase la noduri se mai găsesc muguri suplimentari alături de cei axiali aşezaţi în plan orizontal ca la piersic.

Ramificaţia tulpinilor1. ramificaţie simpodială – când mugurii terminali îşi încetează

creşterea; aceasta fiind preluată de un mugure lateral2. ramificaţia monopodială – când creşterea se face numai prin

mugurele terminal (din vârf)

24

Page 25: BOTANICĂ CURS IM

TIPURI DE TULPINIDupă mediul în care trăiesc, se împart în patru categorii: aeriene, subterane

(subpământene), acvatice şi metamorfozate.a)Tulpinile aeriene – după structura lor pot fi: lemnoase şi ierbacee

Tulpinile lemnoase sunt lignificate în întregime şi aparţin arborilor şi arbuştilor. Prima parte a tulpinii, numită trunchi, este groasă şi neramifictă. La arbori, totalitatea ramurilor formează coroana. Arbuştii nu au trunchi, ramificaţiile se formează de la suprafaţa solului; semiarbuştii sunt mai scunzi ca arbuştii cu vârful ramificat ierbaceu.

Tulpinile ierbacee sunt considerate mai evoluate, mai plastice (se pot adapta) şi sunt:

CAUL – tulpină articulată cu internodurile pline sau fistuloaseCULM sau PAI – tulpină cilindrică , dreaptă cu noduri evidente şi

internoduri lungi şi fistuloaseSCAP – tulpină floriferă formată dintr-un internod alungit.Alte tulpini: Tulpini agăţătoare - se agaţă cu ajutorul cârceilor (viţa de vie), al spinilor

(trandafiri urcători), ai rădăcinilor adventive (iederă) sau se înfăşoară în jurul unui suport – tulpini volubile (zorele, volbură).

Tulpini târâtoare fiind foarte sărace în ţesuturi de susţinere, cresc orizontal sau oblic, târându-se mai mult pe pământ (dovleac, pepene).

b)Tulpini subterane (subpământene) – tulpini modificate sub influenţa mediului în care trăiesc şi a funcţiei lor:

RIZOMII– tulpini subterane cilindrice sau turtite, simple sau ramificate. Pe ei se găsesc frunze în formă de solzi, la subsoara cărora se dezvoltă mugurii. Pe rizomi se formează rădăcini adventive.

TUBERCULII sunt tulpini scurte şi groase. În ei se acumulează substanţe de rezervă, în special amidon. Tuberculii au formă ovală, iar pe ei se observă mici adâncituri în care se găsesc muguri, numiţi ochi, apăraţi de o frunză redusă. La cartof, tuberculii provin din îngroşarea vârfului unor stoloni subterani.

BULBII sunt ramurile subpământene, învelite în numeroase frunze cărnoase, care conţin substanţe nutritive de rezervă. Frunzele exterioare sunt protectoare şi pergamentoase, de culoare brună, impermeabile pentru apă. Tulpina propriu-zisă o formează discul de care sunt prinse frunzele şi rădăcinile adventive.

c) Tulpinile acvatice – sunt diferite de celelalte tipuri datorită adaptării lor la mediul în care trăiesc. Au un număr redus de vase lemnoase, nu au stomate, ţesuturile mecanice sunt reduse. În parenchimurile lor predomină spaţiile intercelulare, pline de aer (lacune).

25

Page 26: BOTANICĂ CURS IM

d) Tulpinile metamorfozate – sunt tulpini care şi-au schimbat forma ca urmare a adaptării lor la îndeplinirea de noi funcţii. Astfel, cactuşii au tulpini cărnoase asimilatoare, iar frunzele sunt transformate în spini; la gulie, tulpina are rol în depozitarea substanţelor de rezervă.

ANATOMIA TULPINII

STRUCTURA PRIMARĂ A TULPINII - se disting 3 zone concentrice: epiderma, scoarţa şi cilindrul central.1. Epiderma înveleşte la exterior tulpina. Este formată dintr-un strat de

celule strâns unite între ele, alungite, lipsite de clorofilă şi cu pereţii exteriori mai bombaţi şi îngroşaţi prin cutinizare, mineralizare, cerificare. Printre celulele epidermei se găsesc răspândite din loc în loc celule stomatice.

2. Scoarţa este alcătuită din mai multe straturi de celule paranchimatice, cu spaţii intercelulare. Straturile dinspre epidermă conţin cloroplastecare permit realizarea procesului de fotosinteză. În straturile din profunzime se depun materiile nutritive de rezervă. Celulele din ultimul strat al scoarţei – endodermul – alternează cu cele din periciclu (primul strat al cilindrului central).

3. Cilindrul central - în el se află ţesutul conducător. Spre deosebire de rădăcină, în tulpină nu se mai distinge alternarea fasciculelor lemnoase cu cele liberiene, ci ele se grupează în fascicule libero-lemnoase. Într-un fascicul libero-lemnos, ţesutul liberian se află situat spre exterior, iar ţesut lemnos spre interior.

Parenchimul dintre fasciculele libero-lemnoase constituie razele medulare. În mijlocul cilindrului central se găseşte măduva. La unele plante, măduva lipseşte, iar în locul ei rămâne un spaţiu plin cu aer.

La monocotiledonate, structura tulpinii este deosebită prin faptul că fasciculele libero-lemnoase se găsesc răspândite neregulat sau pe mai multe cercuri în toată masa parenchimatică a cilindrului central.

26

Page 27: BOTANICĂ CURS IM

STRUCTURA SECUNDARĂ A TULPINIICa şi la rădăcină, structura primară a tulpinii nu se păstrează decât la

plantele tinere, la cele anuale şi la majoritatea monocotiledonatelor. La plantele perene se observă o structură secundară asemănătoare cu cea de la rădăcină.

Creşterea în grosime a tulpinii se face pe seama celor două meristeme secundare: cambiul, în cilindrul central între liber şi lemn (cambiul libero-lemnos) şi felogenul, în scoarţă.

În secţiune transversală, cambiul libero-lemnos are aspectul unui inel şi este alcătuit dintr-un singur strat de celule meristematice. Ca şi la rădăcină, celulele cambiale se divid mai activ spre interior decât spre exterior. Din această cauză, stratul de lemn secundar care se formează este mult mai gros decât cel de liber secundar care este împins spre periferie.

Din activitatea cambiului rezultă, pe lângă lemn şi liber secundar, şi razele medulare secundare. În secţiune transversală acestea apar sub formă de cordoane radiare.

În climatul temperat continental, cambiul începe să funcţioneze primăvara şi încetează odată cu venirea toamnei. De aceea şi vasele lemnoase formate în cursul unui an au lemnul diferit. Ţesutul lemnos format primăvara are vase lemnoase cu lumenul mare, ca urmare a faptului că în această perioadă circulă multă sevă. Către toamnă, apar vase cu lumenul din ce în ce mai mic. Cambiul, fiind o zonă continuă şi ţesuturile nou formate iau aspectul unor inele. După numărul inelelor de poate aprecia vârsta arborilor.

Felogenul se dezvoltă de obicei în stratul situat sub epidermă. El este format dintr-un strat de celule meristematice, care prin diviziuni repetate dezvoltă spre exterior celule ce vor forma suberul, iar spre interior celulele ce vor forma scoarţa secundară (felodermul).

Ţesuturile situate la periferia suberului mor şi se exfoliază, deoarece suberul, fiind un ţesut impermeabil, împiedică schimburile de gaze şi de substanţe. Celulele vii din interiorul organelor comunică cu interiorul prin lenticele.

Structura primară şi secundară descrisă este caracteristică angiospermelor.Briofitele (muşchii) sunt primele plante la care apare o tulpiniţă cu o

structură asemănătoare tulpinii, dar mai puţin diferenţiată, lipsită de vase conducătoare. În tulpina pteridofitelor (ferigi) apar vase conducătoare de tip primitiv – traheidele.

.

27

Page 28: BOTANICĂ CURS IM

28

Page 29: BOTANICĂ CURS IM

3.3.FRUNZA

MORFOLOGIA FRUNZEI

Frunzele iau naştere din mugurii florali şi micşti de pe tulpină. Ele apar mai întâi ca nişte proeminenţe numite primordii foliare.

PĂRŢILE FRUNZEI. În general, o frunză este alcătuită din trei părţi principale: limb, peţiol şi teacă.

Limbul este cea mai importantă parte a frunzei, fiind adaptat pentru funcţiile de fotosinteză, respiraţie şi transpiraţie. El este lăţit, având o suprafaţă mare. Are culoare verde, datorită prezenţei clorofilei în ţesuturile lui.

Forma limbului – este variabilă şi în descrieri este raportată o formă geometrică:

- rotundă – lungimea şi lăţimea sunt egale între ele;- eliptică – lungimea este de două ori mai mare decât lăţimea, iar

lăţimea cea mai mare este la mijlocul frunzei- oblongă – lungimea mai mare de 3-5 ori - decât lăţimea;- alungită – lungimea mai mare decât lăţimea.

Marginile frunzei poate fi: întreagă sau cu incizii de forme şi profunzimi diferite.

Marginea întreagă poate fi: netedă, aspră, ciliată cu peri lungi şi rari, ondulată şi încreţită.

Marginea cu incizii mici poate fi: serată (seamănă cu dinţii de fierăstrău), crenată (dinţii sunt rotunjiţi) şi sinuată (dinţii rotunjiţi, dar mai depărtaţi). Când marginea frunzei are inciziile mai mari şi mai profunde se numeşte lobată. După aşezarea lobilor faţă de axul principal, acestea sunt: palmat lobate şi penat lobate. Ţinând seama de adâncimea inciziilor sau a sinusurilor dintre lobi, distingem 4 categoriide lobare:

- sinuată – la care inciziile ajung cam până la o treime din jumătatea limbului;

- fidată – cu inciziile până la mijlocul jumătăţii limbului;- partită – cu inciziile mai adânci decât mijlocul jumătăţii limbului fără

să ajungă la nervură;- sectată – când inciziile ating nervura principală.

Din punct de vedere al simetriei, frunza prezintă:- simetrie bilaterală- simetrie zigomorfă

Excepţie face frunza de ulm care este asimetrică.

29

Page 30: BOTANICĂ CURS IM

Frunzele compuse – dacă segmentele unei frunze sectate ajung complet independente unul de altul şi fiecare dintre ele este susţinut de un peţiol propriu, ia naştere frunza compusă cu limbul constituit din frunzişoare mici sau foliole. Acestea pot fi:

- penat compuse – seamănă cu o pană- paripenat compuse – au foliole perechi- imparipenat compuse – au o foliolă în vârful axului (salcâm)- palmat compuse– din axul principal se desprind mai multe foliole,

fiecare pe axul ei (castan porcesc, lupin)- dublu penat compuse – frunzele dublu compuse, adică în loc să poartă

foliole simple, acestea sunt fiecare din ele formate dintr-un ax cu mai multe foliole

- trifoliată – frunza compusă din 3 foliole (trifoi)Întregul limb este străbătut de nervuri, care conţin fascicule libero-lemnoase

în continuarea celor din tulpină. Totalitatea lor formează nervaţiunea frunzei. Unele frunze cum sunt cele de pin, au o singură nervură principală. Alte frunze au nervuri care se ramifică din ce în ce mai mult, formând în limb o adevărată reţea

Nervaţiunea poate fi:- uninervă (conifere);- dicotomică (ferigi, ginko biloba);- penată – nervura principală se desface în mai multe nervaţiuni ca o

pană;- curbinervă – nervuri curbate;- paralelă (graminee) – nervuri aproape paralele;- palmată.

Peţiolul frunzei (codiţa) este de obicei cilindric sau uşor turtit de lungimea variabilă, care susţine limbul şi îl îndepărtează de ax, expunându-l la lumină.

Teaca este o porţiune dilatată a peţiolului prin care frunza se fixează pe tulpină. La unele plante, ca de exemplu la graminee, teaca înveleşte complet tulpina, iar la altele ea poate să lipsească.

O frunză care posedă toate cele trei părţi se numeşte completă. Există însă frunze la care pot să lipsească fie peţiolul, fie teaca, fie chiar amândouă.

Unele frunze au suferit modificări datorită faptului că îndeplinesc funcţii nespecifice lor. Acestea se numesc frunze metamorfozate. Aşa, sunt, de exemplu cârceii la mazăre care servesc la agăţarea plantelor de un suport; spinii (dracilă) – au rol de apărare.

Dispoziţia frunzei pe tulpină depinde de poziţia mugurelui sau a ramurii din care iau naştere. Astfel ele pot fi aşezate altern, opus sau verticilat

30

Page 31: BOTANICĂ CURS IM

ANATOMIA FRUNZEI

Printr-o secţiune transversală în limbul unei frunze observăm următoarele părţi: epiderma superioară, epidema inferioară şi mezofilul.

Epiderma superioară şi epiderma inferioară sunt formate dintr-un singur strat de celule strâns lipite între ele. Celulele au pereţii externi bombaţi şi pot fi impregnaţi cu ceară sau cu substanţe minerale. Printre celulele epidermice se găsesc răspândite numeroase stomate, în special la epiderma inferioară.

Mezofilul – se găseşte între cele două epiderme şi cuprinde parenchimul în care se găseşte ţesut conducător.

Parenchimul este situat sub epiderma superioară, este format din unul sau mai multe straturi de celule alungite, bogate în cloroplaste, care dau frunzelor un colorit verde – închis pe această parte; acest perenchim formează ţesutul asimilator palisadic, sub care se află ţesutul lacunos. El este format din mai multe straturi de celule ovale, poliedrice sau alungite, care lasă între ele spaţii mari, numite lacune, prin care circulă aerul. Lacunele sunt în legătură cu camerele substomatice şi formează împreună un sistem de aerisire. În celulele acestui ţesut lacunos se găsesc puţine cloroplaste.

Ţesutul conducător cuprinde totalitatea nervurilor formate din fascicule libero-lemnoase, care străbat ca o reţea întreaga frunză. În fascicul, vasele lemnoase sunt situate pe faţa superioară a frunzei, iar cele liberiene, pe cea inferioară. În frunze întâlnim ţesuturi mecanice, localizate în jurul fasciculelor conducătoare sau sub epidermă.

31

Page 32: BOTANICĂ CURS IM

3.4.FLOAREA

ORGANIZAREA GENERALĂ A FLORII LA ANGIOSPERME

32

Page 33: BOTANICĂ CURS IM

Floarea angiospermelor ia naştere din muguri florali sau micşti, situaţi pe ramuri mai scurte ale tulpinii.

Părţile florii reprezintă frunze modificate adaptate la funcţia de reproducere. În general, floarea de la angiosperme cuprinde următoarele părţi: peduncul floral, receptacul floral, sepale, petale, stamine şi pistil.

Pedunculul floral (codiţa) porneşte de la subsoara unor frunzuliţe numite bractee.

Receptaculul este partea terminală a axei florale, de formă plană, conică, cupă, etc. Pe el se prind după o linie spirală sau în cercuri concentrice, toate celelalte elemente florale (sepale, petale, stamine şi pistil).

Totalitatea sepalelor formează caliciul. În general, caliciul are culoarea verde. În cazul când sepalele sunt libere, caliciul se numeşte dialisepal (floare de măr, vişin); când sepalele sunt concrescute caliciul se numeşte gamosepal (cartof, tutun).

Totalitatea petalelor formează corola. La majoritatea plantelor, corola este viu colorată, ca o adaptare la polenizarea încrucişată. Ea poate fi dialipetală (cu petale libere) ca la rapiţă, măr, etc sau gamopetală (cu petale concrescute), ca la floarea de volbură, liliac. La baza petalelor unor plante se află glande nectarifere. Unele flori sunt lipsite de corolă şi se numesc apetale (ex: fag, salcie, stejar).

Caliciul şi corola alcătuiesc învelişurile florale sau periantul florii. Deosebim un periant sepaloid când toate elementele învelişului floral au culoarea sepalelor, şi un periant petaloid, când acestea au culoarea petalelor.

La majoritatea plantelor, staminele sunt libere şi se prind direct pe receptacul; la altele staminele sunt unite.

Staminele, în totalitatea lor alcătuiesc androceul (andros = bărbat – gr.). O stamină este formată din filament şi anteră. Fiecare anteră are 2 teci unite printr-un conectiv, prin care trece nervura filamentului. În fiecare teacă se găsesc doi saci polinici în care se formează grăunciorii de polen.

Privind la microscop o secţiune transversală prin anteră, observăm la exterior epiderma, sub care se găseşte stratul mecanic. Celulele stratului mecanic au pereţii interni şi laterali îngroşaţi, pe când pereţii externi rămân subţiri, celulozici. Datorită acestui fapt, la maturitatea anterei, în urma deshidratării are loc concentrarea inegală a pereţilor celulelor, ceea ce duce la deshidratarea anterei şi la elibererea grăunciorului de polen.

Structura grăunciorului de polen – este învelit într-o membrană dublă, exina la exterior şi intina la interior.

Exina prezintă în cele mai multe cazuri îngroşări. Datorită acestora, pe suprafaţa ei se observă ridicături, şanţuri, ţepi, creste, etc., separate prin zone neîngroşate şi pori, prin care se realizează schimbul de gaze. Ornamentaţiile exinei sunt caracteristice fiecărei specii de plante.

33

Page 34: BOTANICĂ CURS IM

Intina este subţire, uniformă, iar în dreptul porilor exinei prezintă îngroşări.În grăunciorul de polen se găsesc doi nuclei inegali, având funcţii deosebite:

nucleul vegetativ şi nucleul generativ. Nucleul generativ, are puţină citoplasmă în jur; el alcătuieşte celula generativă din care se vor forma cei doi gameţi bărbăteşti.

Nucleul vegetativ este înconjurat de o cantitate mai mare de citoplasmă, formând celula vegetativă.

Gineceul sau pistilul (gr. gyne = femeie) este alcătuit din una sau mai multe frunzuliţe transformate numite carpele. Carpelele pot fi libere sau concrescute.

Gineceul este format din trei părţi: ovar, stil şi stigmat.Ovarul, partea bazală a gineceului, este mult îngroşat. După cum se face

concreşterea marginilor carpelelor, ele pot avea una sau mai multe camere , numite loji, în interiorul cărora se află unul sau mai multe ovule. Închiderea ovulelor în ovar reprezintă o treaptă superioară în evoluţia plantelor. Peretele ovarului protejează ovulele împotriva diferiţilor factori de mediu.

După poziţia ovarului pe receptacul, el poate fi:- superior – la famiile de angiosperme mai puţin evoluate;- inferior – este concrescut cu receptaculul – la angiospermele evoluate;- semiinferior – este concrescut cu receptaculul numai în partea sa

inferioară.Stilul – este o prelungire subţire cilindrică a ovarului prin care se face

legătura cu stigmatul, uneori el lipseşte.Stigmatul reprezintă partea terminală a stilului, având o suprafaţă mult

mărită. Stigmatul prezintă papile care secretă un lichid lipicios şi vâscos, care are proprietatea de a reţine polenul în procesul de polenizare al florii.

Ovulul – este prins de pereţii ovarului printr-un mic picioruş, numit funicul. Locul unde se prinde de funicul se numeşte hil. La angiosperme, un ovul are două învelişuri numite integumente, care la vârf lasă o mică deschidere, numită micropil. Integumentele acoperă un ţesut central, numit nucelă. În nucelă se află cea mai importantă parte a ovarului, şi anume sacul embrionar, care adăposteşte 7 celule: trei celule se găsesc la partea superioară sub micropil din care două laterale numite sinergide şi una la mijloc numită oosferă; alte trei celule se găsesc la polul opus şi se numeşte antipode. În mijlocul sacului embrionar se află nucleul secundar al sacului embrionar.

Florile care au atât androceu cât şi gineceu se numesc hermafrodite (lalea, muşcată, vişin). În cazul în care lipsesc staminele sau pistilul, florile se numesc unisexuată (stejar, salcie, dud). Acestea pot fi: unisexuate bărbăteşti (când au numai stamine) sau unisexuate femeieşti (când au numai pistil).

Există plante (porumb, nuc, stejar) care au pe aceeaşi tulpină flori bărbăteşti şi flori femeieşti – acestea se numesc monoice.

34

Page 35: BOTANICĂ CURS IM

În alte cazuri (cânepă, salcie, plop) florile bărbăteşti se află pe unii indivizi, iar cele femeieşti pe alţii – acestea se numesc plante dioice. Majoritatea plantelor au însă flori hermafrodite.

În general, o floare cu toate părţile componente, poate avea o simetrie actinomorfă, când poate fi împărţită în părţi simetrice prin două sau mai multe planuri simetrice (cartof, varză, vişin) sau o simetrie zigomorfă când poate fi împărţită în două jumătăţi printr-un singur plan (mazăre, salcâm). Există şi flori asimetrice.

INFLORESCENŢA

La majoritatea plantelor, florile sunt grupate mai multe la un loc alcătuind inflorescenţe. Ele se împart în inflorescenţe racimoase (nedefinite) şi inflorescenţe cimoase (definite).

Inflorescenţele racimoase – prezintă un ax principal bine dezvoltat, care străbate întreaga inflorescenţă; axele secundare sunt mai mici. Totdeauna, florile mai vârstnice se găsesc la baza inflorescenţei, iar cele tinere către vârf. Inflorescenţa are o creştere continuă, nedefinită. Din această categorie de inflorescenţe deosebim:

- racemul (ciorchina) – florile pornesc de la baza bracteelor situate la diferite nivele ale axului (salcâm şi coacăz roşu);

- spicul – pe ax, la baza bracteelor se prind florile lipsite de peduncul floral sau cu peduncul scurt.Când spicele au numai flori unisexuate, iar axa lor este flexibilă se numesc amenţi sau mâţişori (plop, salcie, nuc).

- corimbul – florile de la bază au pedunculii mai lungi decât cele dinspre vârf, încât toate florile ajung la acelaşi nivel (păr).

- umbelă – pedunculi florali care pornesc din acelaşi loc şi au aceeaşi lungime. La baza pedunculilor se află bracteele care împreună formează involucrul (cireş, corn); la alte plante involucrul lipseşte.

- capitul – prezintă un ax principal scurt, globulos (muşeţel) sau lăţit ca un taler (floarea soarelui, păpădie). Pe acest ax se găsesc o mulţime de flori sesile sau cu o codiţă scurtă, înconjurate de un involucru ( la unele plante involucru lipseşte).

Toate aceste inflorescenţe simple pot să formeze la rândul lor prin reuniunea mai multora, inflorescenţe compuse:

- racem compus (viţa de vie)- spic compus (grâu)- corimb compus (păducel)- umbelă compusă (măr)

35

Page 36: BOTANICĂ CURS IM

Inflorescenţe cimoase prezintă un ax principal. Pe el se dezvoltă ramuri laterale care cresc mai mult decât axa principală. Acestea se termină cu o floare, încetinindu-şi creşterea (cartof, stânjenel, gladiole).

36

Page 37: BOTANICĂ CURS IM

POLENIZAREAPolenizarea reprezintă transportul polenului de la antere pe stigmat. Se

deosebesc 2 tipuri de polenizare: directă (autopolenizare) şi indirectă (polarizare încrucişată).

Polenizarea directă (autogamă) – constă în trecerea polenului din anterele unei flori pe stigmatul aceleiaşi flori (mazăre, pătlăgele roşii).

În cazul autopolenizării organele sexuale femeieşti şi mascule ajung la maturitate în acelaşi timp.

Polenizarea încrucişată constă în transportul polenului de la o plantă la alta din aceeaşi specie. Ea este obligatorie la plantele dioice (salcie, cânepă, hamei); se întâlneşte şi la florile hermafrodite dihogame (flori la care maturitatea ovulelor şi anterelor nu se face în acelaşi timp.

Factorii polenizării:Transportul polenului se face la polenizarea încrucişată prin:

- insecte – se numeşte polenizare entomofilă- păsări – polenizare ornitofilă- vânt – polenizare anemofilă- apă – polenizare hidrofilă- om – polenizare artificială

FECUNDAŢIAOdată ajuns pe stigmat, grăunciorul de polen este reţinut de către lichidul

lipicios, de perii sau papilele acestuia. Aici se îmbibă cu apă, germinează, formând un tub subţire, numit tub polinic, care înaintează în parenchimul stilului. În acest tub pătrunde mai întâi celula vegetativă din grăunciorul de polen urmată de celula germinativă, care în drumul ei se divide dând doi gameţi bărbăteşti. În continuare, tubul polinic ajunge la ovul, pătrunde prin micropil, trece prin nucelă, până la sacul embrionar, iar conţinutul tubului polinic se scurge în sacul embrionar. Unul din gameţii bărbăteşti se contopeşte cu oosfera, formând celula-ou sau zigotul. Al doilea gamet bărbătesc se contopeşte cu nucleul secundar al sacului embrionar din care va lua naştere zigotul accesoriu. Acesta este dubla fecundaţie, fenomen caracteristic numai plantelor angiosperme. Dacă în ovar se află mai multe ovule, la fiecare, procesul fecundaţiei se produce în acelaşi mod.

În urma fecundaţiei, din celula ou se dezvoltă embrionul seminţei, iar din zigotul accesoriu albumenul (endosperm secundar) şi astfel ovulul se transformă în sămânţă, în timp ce ovarul se transformă în fruct.

37

Page 38: BOTANICĂ CURS IM

3.5.FRUCTUL

După fecundarea oosferei şi a nucleului secundar al sacului embrionar de către cele două spermatii, gineceul intră într-o nouă fază de transformări care considerate în ansamblul lor constituie carpogeneza sau fructificaţia.

Fenomenele care însoţesc carpogeneza pot fi împărţite în două grupe şi anume:

1.transformarea peretelui carpelar în pericarp sau formarea fructului propriu-zis, mai angiospermelorcaracteristic nu

38

Page 39: BOTANICĂ CURS IM

2.transformarea ovulului în sămânţă, adică seminogeneza care presupune în primul rând, trasformarea zigotului în embrion, adică embriogeneza. Fructul angiospermelor nu este decât rezultatul final al acestor transformări, o consecinţă a fructificaţiei.

Studiul fructificaţiei comportă două părţi: fructul propriu-zis sau pericarpul şi sămânţa.

După polenizare şi mai ales după fecundaţie, în floare au loc transformări profunde: petalele şi staminele se veştejesc şi cad, la fel şi sepalele; uneori însă acestea persistă (măr, păr, păducel). Singura parte care se păstrează din floare este pistilul şi îndeosebi ovarul.Ovarul se dezvoltă şi devine fruct. Paralel cu transformarea ovarului în fruct are loc şi transformarea ovulului în sămânţă. După numărul de seminţe care se formează, fructele se împart în: fructe monosperme (cu o samânţă) – alun, cireş, vişin, fructe polisperme (mai multe seminţe) – măr, păr, mac,fructe partenocarpice – fără seminţe

Pereţii fructului provin din îngroşarea pereţilor ovarului. Părţile fructului:– exocarp – epidermă externă

– mezocarp – corespunde carpelelor modificate şi poate fi suculent sau uscat – endocarp – stratul cel mai intern.

Când dintr-o floare se formează un singur fruct, el se numeşte fruct simplu. La zmeur, mur, fructele provin dintr-un gineceu format din mai multe carpele neunite, astfel că fiecare carpelă se transformă într-un fruct separat, dar pe acelaşi receptacul. Acestea se numesc fructe multiple. Uneori, fructele provin dintr-o întreagă inflorescenţă; florile se transformă în fructe, care concresc, iar la maturitate cad împreună (dud); acestea se numesc fructe compuse.

39

Page 40: BOTANICĂ CURS IM

Fructele simple pot fi: cărnoase sau uscateFructele cărnoase – prezintă pereţi moi şi cărnoşi, iar în interior se găsesc

seminţe:- baca (boaba) – strugure, afine, roşii- drupa – prună, caisă, cireaşă- poama (pară, măr, gutuie)- peponida (pepene, dovleac)

Fructele uscate se caracterizează prin faptul că la maturitate au pereţii tari şi uscaţi. Fructele uscate pot fi:

- indehiscente – adică nu se deschid la maturitate;- dehiscente – care se deschid la maturitate.

Fructe uscate indehiscente:- achena – floarea soarelui, cânepă- nucula – nuca- samara – ulm, arţar, frasin- cariopsa – graminee

Fructe uscate dehiscente:- folicula – spânz, bujor- păstaia – mazăre, fasole- capsula – ciuboţica cucului, bumbac, mac- silicula – fructe din familia Cruciferae

Fructe compuse – ananas, smochina, mură

40

Page 41: BOTANICĂ CURS IM

GERMINAŢIA

Se ştie că după fecundaţie, din zigot rezultă embrionul iar din zigotul accesoriu, endospermul secundar. Simultan, învelişurile ovulului sau integumentele, după modificări mai mult sau mai puţin accentuate,formează învelişul seminţei sau tegumentul seminal. Acestui complex tisular alcătuit din embrion, endosperm şi tegument i s-a dat numele de sămânţă.

SĂMÎNŢASeminţele se formează din ovulele fecundate. Forma şi mărimea seminţelor

variază de la o plantă la alta. O sămânţă matură este alcătuită din trei părţi distincte: tegumentul (coaja), embrionul şi endospermul (albumenul).

Ca origine, tegumentul ia naştere din integumentele ovulului; embrionul, din oosfera fecundată, iar endospermul, din nucleul secundar al sacului embrionar, după fecundare.

Tegumentul înveleşte şi apără sămânţa. Pe suprafaţa lui se poate observa locul fixării seminţei de funicul. Tegumentul poate fi neted, cu asperităţi sau cu numeroşi peri, care ajută la răspândirea seminţelor (salcie, plop, bumbac).

Embrionul constituie partea principală în care se găsesc reprezentate toate părţile viitoarei plante: rădăcina, tulpiniţa, muguraşul şi cotiledoanele.

Rădăcinuţa, din care se va dezvolta după încolţire radicula este primul organ care iese din sămânţă. Baza rădăcinuţei se racordează cu tulpiniţa.

Endodermul reprezintă un ţesut de rezervă din care se va hrăni embrionul în timpul germinaţiei. După compoziţia chimică, seminţele pot fi: amidonoase şi oleaginoase.

Seminţele amidonoase au ca substanţă predominantă amidonul însoţit de mici cantităţi de grăsimişi substanţe proteice.

Seminţele oleaginoase conţin mai ales lipide (ricin, in, floarea soarelui). Pe lângă substanţele organice, toate seminţele conţin apă şi substanţe minerale. Până la încolţire, funcţiile vitale ale seminţei sunt mult încetinite; deci ele duc o viaţă latentă. Când încolţesc, aceste funcţii se intensifică, iar seminţele trec de la viaţa latentă la viaţa activă.

În general, seminţele şi fructele au o mare importanţă pentru viaţa omului. Ele sunt folosite în alimentaţie, industrie, medicină etc.

41

Page 42: BOTANICĂ CURS IM

GERMINAŢIA SEMINŢELORTrecerea embrionului de la starea de viaţă latentă la viaţa activă însoţită de

ieşirea din sămânţă se numeşte germinaţie sau încolţire.Proprietatea seminţelor de a germina când ajung în condiţii favorabile se

numeşte facultate (putere) germinativă. Durata cât se păstrează puterea germinativă la plante este limitată, dar pentru plantele de cultură trebuie cunoscută înainte de însămânţare. Puterea germinativă se apreciază în procente de seminţe germinate din lotul pus la încolţit. Unele seminţe îşi păstrează puterea germinativă mai mulţi ani de la maturizare (salcâm, grâu, fasole) pe când altele abia câteva zile(sălciile).

Se cunosc unele la care maturaţia internă a seminţelor nu coincide cu cea externă. Ele au nevoie de o perioadă de timp de latenţă în care se produce o maturaţie târzie sau postmaturaţie. Pentru desăvârşirea fenomenului de postmaturaţie este necesară de o perioadă de 2 – 3 ani pentru păducel şi salcâm, iar pentru frasin ceva mai mult. În silvicultură se recurge la procedee de tratare artificială, cunoscute sub numele de forţare, prin care se reduce perioada de latenţă, grăbindu-se germinaţia. Factorii externi ai germinaţiei sunt: umezeala, temperatura şi aerul. Apa este necesară pentru îmbibarea seminţelor, iar de pe urma ei se umflă embrionul şi produce pleznirea tegumentului. Apa, însă nu trebuie să fie în exces, acoperind seminţele, pentru că le asfixiază prin lipsa de aer.

Temperatura pentru plantele din diametrul nostru trebuie să se ridice la 20o – 30oC (optim) deşi multe pot intra în germinaţie la 2 -5o C (minim). Peste o anumită limită, numită maximă (24 – 42oC) germinaţia încetează.

O dată cu absorbirea apei, sămânţa are nevoie de mult oxigen, respiraţia devine foarte activă. Lipsa unei bune aerisiri în jurul seminţelor sau prezenţa unor gaze toxice, întârzie sau opreşte germinaţia, după concentraţia în care se află acestea.

Din punct de vedere morfologic, germinaţia se manifestă prin mai multe transformări succesive, fără limite sau repaus între ele. Mai întâi sămânţa îşi măreşte volumul şi greutatea datorită apei de îmbibaţie. Tegumentul, din cauza umflării embrionului, este supus unei tensiuni interne din ce în ce mai mare până când rezistenţa lui este învinsă, crapă şi în urma procesului de creştere radicula iese în afară şi se îndreaptă spre pământ. După aceea iese în afară tulpiniţa şi se îndreaptă în sus, începe desfacerea muguraşului şi apar primele frunze asimilatoare.

Cotiledoanele se comportă în două moduri diferite:

42

Page 43: BOTANICĂ CURS IM

La Monocotiledonate, cotiledonul rămâne în sămânţă lipit de endosperm, servind ca organ de absorbţie a substanţelor nutritive din endoderm, până când planta înverzeşte şi poate asimila. Radicula este înconjutată la bază de o teacă în formă de guleraş alb, numit COLEORIZĂ. Aceasta provine din ţesuturile tulpinii în interiorul cărora s-a format, dar pe care le rupe în cursul germinaţiei. Frunza exterioară, numită COLEOPTILĂ, acoperă tulpina şi părţile aeriene ca o teacă. Celelalte frunzuliţe sunt complet acoperite de coleoptilă şi ies în afară numai după crăparea acesteia. Germinaţia în care cotiledoanele rămân sub pământ se numeşte hipogee. Germinaţia hipogee, pe lângă monocotiledonate, se întâlneşte şi la unele dicotiledonate (nuc, stejar, castan sălbatic).

La alte dicotiledonate printr-o creştere a axei hipocotile, cotiledoanele sunt ridicate deasupra pământului, înverzesc şi servesc o perioada de timp la asimilaţie. Acest tip de germinaţie în care cotiledoanele ies deasupra pământului se numeşte epigee (fag, tei, arţar).

În ambele tipuri de germinaţie funcţia nutritivă a cotiledoanelor este de scurtă durată, dar de foarte mare importanţă în viaţa plantei, datorită dezvoltării foarte active din această perioadă.

Pe măsură ce substanţele de rezervă sunt consumate şi nutriţia plantei se face prin asimilaţia frunzelor normale, cotiledoanele se veştejesc şi pier.

Germinaţia este însoţită de transformări fiziologice şi biochimice foarte importante.

43

Page 44: BOTANICĂ CURS IM

IV. UNITĂŢI TAXONOMICE UTILIZATE ÎN SISTEMATICA VEGETALĂ

Sistematica este acea parte a botanicii care se ocupă cu inventarierea speciilor de plante şi clasificarea lor, pe baza principiilor filogenetice promovate de taxonomie (ştiinţa principiilor clasificării). Unitatea taxonomică de bază utilizată în toate sistemele de clasificare este specia.

Taxonii de ordin inferior se numesc subspecifici (ex. subspecia), iar cei de rang superior se numesc supraspecifici (gen, familie, ordin, clasa etc.).

44

Page 45: BOTANICĂ CURS IM

V. ÎNCRENGĂTURA PINOPHYTA (GIMNOSPERMATOPHYTA)

Cuprinde plante autotrofe, exclusiv ierboase, cu gametofitul foarte redus şi inclus în sporofit. Tulpinile sunt ramificate monopodial, rar simpodial şi cu îngroşări secundare . Lemnul secundar este format la cele mai multe din traheide areolate care servesc şi ca elementele de susţinere. Frunzele sunt de obicei persistente, alterne, rar opuse, întregi, rar divizate, aciculate sau solziforme. Florile sunt unisexuate, plantele monoice (cu ambele feluri de flori unisexuate pe acelaşi individ) sau dioice (cu flori de sex diferit pe indivizi diferiţi). Polenizarea este anemofilă (vânt). Florile bărbăteşti sunt de obicei formate dintr-un ax pe care sunt inserate staminele. Protalul bărbătesc este redus, produce doi gameţi de obicei neciliaţi. Organul de reproducere femeiesc are flori grupate în spirală, pe un ax lung pe care se inseră ovule numeroase neînchise în ovar, de obicei cu un singur integument. Polenul cade prin micropil direct pe nucelă, care uneori are o cameră polinică. Protalul femeiesc formează arhegoane, alcătuite din oosfere însoţite de un gât rudimentar. La majoritatea, fecundaţia nu are loc imediat după polenizare. Seminţele sunt neânchise în fruct şi nu sunt însoţite de unele părţi modificate ale conului.

Clasificare

1)Clasa CYCADATAE- seamănă cu ferigile arborescente, dispuse în buchet la vârful unei tulpini neramificate. Au apărut la sfârşitul erei primare, iar astăzi au rămas câteva specii tropicale. Ordinul CYCADALES- arbori tropicali cu tulpină terminată cu un buchet de frunze, penate, mari, în vârful cărora se găseşte un con mare de sporofile.

2)Clasa GINKGOATAE Ordinul GINKGOALES

- GINKO BILOBA – arbore simpodial dioic, originar din China şi cultivat la noi ca plantă decorativă. Are flori bilobate şi caduce cu nervaţiune dicotomică. Inflorescenţele mascule sunt spiciforme. Floarea bărbătească se numeşte ament fiind alcătuită dintr-un ax care poartă mai multe stamine, fiecare fiind alcătuită dintr-un filament şi doi saci polinici. Floarea femelă este formată din două ovule ortotrope, nude aşezate la

45

Page 46: BOTANICĂ CURS IM

vârful unui ax bifurcat. Dintre cele două ovule se dezvoltă numai unul, acesta având aspectul unui fruct cărnos, semănând mult cu o drupă.

3)Clasa PINATAE – arbori monopodiali, mai ales monoici cu frunze alterne uninerve, flori unisexuate dispuse pe un ax sub formă de conuri. Florile mascule sunt dispuse spiralat, pe un ax alungit, astfel rezultând conul bărbătesc care posedă numeroase stamine (10-100). Staminele sunt solziforme cu 2-20 saci polinici. Florile femele sunt câte una până la numeroase dispuse pe un ax numit con. La subsuoara unei bractei externe se găseşte solzul intern, fertil care poartă ovulele. Polenizarea este anemofilă (vânt). Grăunciorul de polen posedă de obicei doi saci aeriferi. În interior, polenul are o celulă protaliană şi una spermatogenă sau anteridială. Fiecare con alcătuit din flori femele are un ax pe care sunt inserate numeroase carpele(solzi fertili) concrescute parţial cu solzul extern (steril). Solzul fertil (intern) poartă la baza lui câte două ovule. Solzul intern rămâne deschis – deci carpela nu acoperă ovulul pentru a forma un ovar. În acest caz, seminţele vor fi golaşe (neacoperite) de unde şi numele de gimnosperme.Deci, gimnospermele nu formează fruct. Ovulul este acoperit de un singur integument care lasă la partea superioară o deschidere numită micropil, iar în interior se află nucela în care se formează patru macrospori haploizi, dintre care trei se resorb, iar al patrulea formează în interiorul nucelei o masă celulară numită endosperm primar care este protalul femeiesc. În acest endosperm se formează două sau mai multe arhegoane, fiecare cu o oosferă mare, însoţită de 2-3 etaje de câte 4 celule mici, care reprezintă un rest din gâtul arhegonului redus în timpul dezvoltării istorice.Polenul adus de vânt cade prin micropil pe nucelă unde germinează în camera polinică. Tubul polinic se opreşte din creştere până anul viitor când oosferele ajung la maturitate.După un an, tubul polinic se alungeşte, străbătând nucela, ajunge la arhegoane, pătrunde printre celulele gâtului până la oosferă. În toată această perioadă, granulul de polen suferă mai multe transformări: a) granulul de polen include în interiorul său o celulă protaliană şi o celulă anteridială

a) celula anteridială se divide şi se detaşează o celulă mică numită celulă soclu

b) celula anteridială formează o nouă celulă – celula masculăc) celula masculă se divide rezultând doi gameţi masculi sau spermatozoizi.

Unul dintre aceştia va fecunda oosfera rezultând un zigot diploid, iar celălalt se va resorbi, făă a avea un rol în fecundaţie.

La gimnosperme fecundaţia este simplă, nu dublă ca la angiosperme. După fecundaţie, din ou va rezulta un embrion.

Clasificarea clasei PINATAE

46

Page 47: BOTANICĂ CURS IM

a) Ordinul PINALES (conifere, răşinoase) – arbori sau arbuşti cu creştere monopodială, ce conţin canale rezinifere(cu excepţia genului TAXUS). Frunze aciculare, sempervirente (cu excepţia genului LARIX- fruze căzătoare) florile unisexuate sunt sub formă de conuri monoice, rar dioice.

* Familia CUPRESACEAE -JUNIPERUS COMMUNIS (ienupărul) – arbust montan, dioic, cu frunze aciculate, pungente, câte trei în verticil. Conurile femele sunt sferice, cu carpele cărnoase şi aromate, folosite şi cunoscute sub denumirea de boabe de ienibahar. -THUYA ORIENTALIS (arborele vieţii)- arbust columnar, are frunze solziforme, conurile femele au carpele cărnoase. * Familia TAXACEAE- arbuşti dioici fără canale rezinifere -TAXUS BACCATA (tisa) –arbust toxic, cu frunze aciculate, uninerve. Sămânţa este înglobată într-un aril sub formă de cupă roşie cărnoasă. * Familia PINACEAE- conifere monoice, răşinoase -PINUS SYLVESTRIS – pinul silvestru sau negru(NIGRA) -ABIES ALBA (brad)- frunze aciculate dispuse pectinat (în plan orizontal) cu 2 dungi ceroase pe epiderma inferioară şi emarginate (ştirbite la vârf). Conurile femele sunt erecte, cu solzi carpelari rotunjiţi şi caduci. -PICEA ABIES (molidul)- arbore cu port conic şi frunze aciculare pungente. Conurile femele sunt pendente, la maturitate cad întregi (nu se desprind carpelele de pe ax ca la brad). -LARIX DECIDUA (larice sau zadă) - frunze aciculare, fasciculate şi caduce. Conurile femele sunt mici, roşietice. *Familia TAXODIACEAE

-TAXODIUM DISTICHUM (chiparosul de baltă) –arbore de mlaştină. Rădăcinile emit pneumatofori.

47

Page 48: BOTANICĂ CURS IM

VI.ÎNCRENGĂTURA MAGNOLIOPHYTA (ANGIOSPERMATOPHYTA)

Angiospermele grupează atât plantele lemnoase sub formă de arbori şi arbuşti, cât şi plantele ierbacee perene şi anuale. Majoritatea sunt autotrofe, puţine sunt heterotrofe saprofite (unele orhidee) şi foarte puţine parazite (cuscuta). Lemnul majorităţii angiospermelor este format din trahee şi numai la cele primitive este format din traheide cu punctuaţiuni areolate.Organul caracteristic de reproducere este floarea, alcătuită din receptacul pe care sunt distribuite învelişurile protectoare- periantul-şi elementele de reproducere: staminele şi pistilele.

PERIANTUL poate fi : -dublu (diplochlamideu)- când este diferenţiat în caliciu dialisepal şi gamosepal şi corolă dialipetală şi gamopetală -simplu (monochlamideu) format numai dintr-un singur înveliş sepaloid sau petaloid.

Sunt şi flori lipsite de periant numite nude sau achlamidee.La numeroase angiosperme, pe receptacul între elementele florale sau chiar

la baza lor se găsesc glande nectarifere care favorizează polenizarea entomofilă. ANDROCEUL este alcătuit din stamine libere. O stamină este alcătuită dintr-un filament în vârf cu o anteră, care posedă patru saci polinici(4 microsporangi). În urma diviziunii meiotice a ţesutului sporogen din anterele staminei ia naştere polenul(microsporul) învelit de două membrane : exina şi intina. În interiorul polenului se află o celulă vegetativă mare (microprotal) şi alta generativă mică. Ambele reprezintă împreună cu granulul de polen generaţia gametofitică bărbătească mult redusă. GINECEUL a rezultat din unirea uneia sau mai multor carpele alcătuind ovarul care adăposteşte în interior unul sau mai multe ovule. Deoarece ovulele sunt închise în ovar, aceste plante se numesc angiosperme. Ovulul majorităţii angiospermelor este învelit de două integumente, numai la puţine de unul, lăsînd la partea superioară un por numit micropil. Sub integument se află nucela. Dintr-o celulă a nucelei situată sub micropil, prin meioză ia naştere macrosporul care generează sacul embrionar cu 8 nuclei care se diferenţiază în 7 celule: 1-oosfera, 2-sinergidele, 3-antipodele şi un nucleu secundar al sacului embrionar. Sacul embrionar cu conţinutul său, reprezintă generaţia gametofitică femeiască, foarte mult redusă şi închisă în nucela de pe saprofit, pierzându-şi astfel independenţa.După polenizare (autogamă sau alogamă), polenul ajuns pe stigmat germinează şi formează un tub polinic care străbate stilul până ajunge în sacul embrionar din

48

Page 49: BOTANICĂ CURS IM

ovul. În vârful tubului polinic înaintează celula vegetativă urmată de celule generative care prin diviziune dă naştere la doi gameţi numiţi spermatii.Ajunse în sacul embrionar, o spermatie se uneşte cu oosfera dând naştere zigotului(2n) apoi embrionului cu 1 sau 2 cotiledoane, iar cea de a doua se contopeşte cu nucleul secundar al sacului embrionar formând zigotul accesoriu (3n) din care prin mitoză rezultă endospermul secundar bogat în substanţe albuminoide.Deci, angiospermele spre deosebire de gimnosperme se caracterizează printr-o fecundatie dublă. După fecundare,din ovul rezultă sămânţa iar din peretele ovarului fructul.Rezultă că generaţia gametofitică s-a redus şi este total subordonată sporofitului, respectiv plantei pe care se formează.

ClasificareAngiospermele actuale însumează circa 10.000 de genuri cu aproximativ

290.000-300.000 de specii, grupate în 300-412 specii. Cel mai folosit sistem de clasificare al angiospermelor a fost elaborat între 1971-1978, conform căruia angiospermele se împart în 2 clase:1)Clasa MAGNOLIATAE (DICOTILEDONATE) cu 6 subclase:

a) MAGNOLIIDAEb) HAMAMELIDAE (AMENTIFERAE)c) ROSIDAEd) DILENIIDAEe) CARYOPHYLLIDAEf) ASTERIDAE

2)Clasa LILIATAE (MONOCOTILEDONATAE) cu 3 subclase:a) ALISMIDAEb) LILIIDAEc) ARECIDAE

1.CLASA MAGNOLIATAE – DICOTILEDONATAE

Plante cu ramificaţie simpodială, cu rădăcina pivotantă sau rămuroasă provenind din radicula embrionară. Florile sunt ciclice, iar la grupele primitive sunt spirociclice şi hemiciclice. Embrionul are două cotiledoane (dicotiledonate).

I.Subclasa MAGNOLIIDAE -sunt caracterizate prin polimerie, sporociclie, rareori ciclia elementelor florale aşezate pe receptacul alungit, conic, cu simetrie actinomorfă. Învelişul floral este simplu sau dublu, dialisepal şi dialipetal. Androceul este polimer. Gineceul este policarpelar, apocarp, cu placentaţie marginală. Ovulul are 2 integumente. Fructele sunt folicule, achene, capsule, bace, drupe.

49

Page 50: BOTANICĂ CURS IM

Enumerarea ordinelor care aparţin acestei subclase:A.ORD. MAGNOLIALESB. ORD. ARISTOLOCHIALESC. NYMPHALESD. ORD. RANUNCULALES

FAM. RANUNCULACEAE- cea mai numeroasă din cadrul ordinului. Frunze variate ca formă, întregi sau divizate.Elementele floarale sunt dispuse pe un receptacul alungit mai mult sau mai puţin conic, spiralate, ciclice sau hemiciclice. SUBFAM. HELEBOROIDAE -HELLEBORUS PURPURASCENS (spânz)-plantă toxică cu propietăţi medicinale. -NIGELLA DAMASCENA, ARVENSIS (negruşcă) -ACONITUM TAURICUM (omag) -DELPHINIUM CONSOLIDA, ORIENTALIS (nemţişor). SUBFAM. ANEMONOIDEAE -ANEMONE NEMOROSA (floarea paştelui)-flori albe -ANEMONE RANUNCULOIDES-flori galbene -HEPATICA NOBILIS, TRANSSILVANICA (crucea voinicului) -PULSATILLA ALBA (didiţei) -CLEMATIS VITALBA (curpen) SUBFAM. RANUNCULOIDEAE- specii ierbacee cu flori heteroclamidee; fructe nucule. - RANUNCULUS ARVENSIS (piciorul cocoşului) uscat - RANUNCULUS AQUATICUS (piciorul cocoşului) apă - RANUNCULUS FICARIA (untişor) -ADONIS VERNALIS ,AESTIVALIS (cuscută)

E. ORDINUL PAPAVERALESII. Subclasa HAMAMELIDAE(AMENTIFERAE)

Majoritatea reprezentanţilor au flori unisexuate,cele mascule grupate în amenţi,iar cele femeieşti formează inflorescenţe de tipuri variabile.Androceul- polimer, până la o singură stamină.Gineceul este alcătuit dintr-un număr redus de carpele sau din una singură cu ovar superior sau inferior.Ovulul 1-2 integumente. Enumerarea ordinelor care aparţin acestei subclase:A. ORD.HAMAMELIDALESB. ORD. URTICALESC. ORD. FAGALES- arbori şi arbuşti cu frunze căzătoare sau persistente.

50

Page 51: BOTANICĂ CURS IM

Florile sunt unisexuate, rareori bisexuate, plantele fiind în general monoice.Florile bărbăteşti sunt dispuse în amenţi; florile femeieşti sunt solitare sau grupate în cime alcătuite din periant şi gineceu tricarpelar.Fructele- nucule,înconjurate la bază sau în întregime de o cupă rezultată prin proliferarea receptacului floral. * FAM.FAGACEAE - CASTANEA SATIVA (castan) - QUERCUS ROBUR (stejar) - QUERCUS PETREA (gorun - ghindă sesilă) - QUERCUS CERRIS (cedrul)arbore semimediteraneean - QUERCUS FRAINETTO (gârniţă) -QUERCUS PUBESCENS (stejar pufos) - FAGUS SYLVATICA (fagul ),fructul- jir închis complet în cupă * FAM.BETULACEAE-înrudită cu fagaceele, cu flori unisexuate dispuse pe aceeaşi plantă.Florile bărbăteşti sunt grupate în amenţi terminali sau axiali. - ALNUS INCANA (anin sau arin alb) - BETULA VERRUCOSA sau ALBA sau PENDULA (mesteacăn) - BETULA NANA (mesteacăn pitic) - CARPINUS BETULUS (carpen) din regiunea de deal

- CARPINUS ORIENTALIS (cărpiniţă) din Dobrogea şi Banat - CORYLUS AVELLANA (alun)

- CORYLUS COLURNA (alun turcesc) - CORYLUS MAXIMA (alun roşu)D. ORD. JUGLANDALES

III.Subclasa ROSIDAE-această subclasă reprezintă dicotiledonatele cele mai tipice cu caractere bine conturate. A.ORD. SAXIFRAGALES. B.ORD.SARRACENIALES C.ORD.ROSALES- flori ciclice,bisexuate,actinomorfe. La formarea fructului multiplu ,participă adeseori şi axa florală. *FAM.ROSACEAE- au flori dispuse în inflorescenţe de tipuri diferite,ciclice, pe tipul 5cu caliciul simplu sau dublu, corola cu 5 petale. Fructele- folicule,nucuşoarebace,drupe. SUBFAM. SPIRAEOIDEAE - SPIREA SALICIFOLIA (cununiţă) - SPIREA VANHOUTEI - SPIREA ULMIFOLIA SUBFAM. ROSIDEAE - RUBUS CAESIUS (mur de zăvoi)

51

Page 52: BOTANICĂ CURS IM

- RUBUS IDAEUS (zmeur) - ROSA CANINA (măceş). - FRAGARIA VESCA (fragi de pădure) - FRAGARIA VIRIDIS (fragi de câmp)

- FRAGARIA MOSCHATA (căpşuni) - POTENTILLA ARGENTEA (scrântitoare)

- GEUM URBANUM (cerenţel) SUBFAM.MALOIDEAE(POMOIDEAE) - CYDONIA OBLONGA (gutui)

- PYRUS DOMESTICA (păr) - PYRUS PIRASTER (păr pădureţ)

- MALLUS (măr) - MALLUS SYLVESTRIS (măr pădureţ) - MALLUS PUMILA (măr pitic) - MESPILUS GERMANICA (moşmon) - CRATAEGUS MONOGYNA (păducel) SUBFAM.PRUNOIDEAE - PRUNUS DOMESTICA (prun) - PRUNUS CERASIFERA (corcoduş) - PRUNUS SPINOSA (porumbar) - PRUNUS ARMENIACA (cais) - PRUNUS AMIGDALUS(AMIGDALLUS COMMUNIS)-migdal - PRUNUS PERSICA(PERSICA VULGARIS)-piersicul - PRUNUS CERASUS (vişin) - PRUNUS AVIUM (cireş) - PRUNUS RACEMOSA (mălin alb) - PRUNUS MAHALEB (vişin turcesc) - AMIGDALLUS NANA (migdalul pitic) D.ORD.FABALES(LEGUMINOSALES)-sunt cunoscute sub numele de leguminoase datorită fructului care se numeşte legumă sau păstaie. Sunt plante lemnoase şi ierbacee cu frunze stipelate ,compuse, adesea metamorfozate în cârcei, stipele, spini.Rădăcina poartă nodozităţi produse de bacterii care asimilează şi fixează azotul.Polenizare entomofilă;fructe-păstaie. *FAM.FABACEAE(PAPILIONACEAE) Specii cu frunze penat-compuse, palmate sau digitate cu 3-5-7 foliole.Florile grupate în raceme, sunt zigomorfe, pentamere; sepale unite, petale libere diferenţiate în stindard. Androceul-monadelf-toate staminele concrescute prin filamente, sau diadelf-9 stamine concrescute+ una liberă. a)Fabacee cu filamente staminale libere - SOPHORA JAPONICA-arbore ornamental cu păstaia ştrangulată

52

Page 53: BOTANICĂ CURS IM

b)Fabacee cu 10 stamine unite - LUPINUS (lupin) - GLYCINE (SOJA) HISPIDA (soia) - ARACHIS HIPOGEA (alune de pămînt - arahide) c)Fabacee cu 9 stamine unite şi una liberă - MEDICAGO (lucernă) sativa(flori mov) falcata(flori galbene) - TRIFOLIUM PRATENSE (trifoi roşu) - TRIFOLIUM REPENS (trifoi alb) - VICIA FABA (bob) - LATHYRUS (linte) - PISUM SATIVUM (mazăre) - PHASEOLUS VULGARIS (fasole) - ROBINIA PSEUDACACIA (salcâm)

E.ORD.MYRTALES F.ORD. HALORRHAGALES G.ORD.ELAEAGNALES I.ORD.SAPINDALES(ACERALES) J.ORD.GERANIALES K.ORD.CORNALES L.ORD. ARALIALES *FAM. APIACEAE (UMBELLIFERAE) - familie mare, cu importanţă mare; plante ierboase, cu rădăcini pivotante, excepţional arbustive sauliane.Au tulpini fistuloase, articulate.Frunzele sunt alterne, fără peţiol cu teaca bine dezvoltată; florile sunt grupate în inflorescenţe de tip umbelă,simplă sau compusă. - SANICULA EUROPAEA (sănişoară) - ASTRANTIA MAJOR (stevie de munte) - HERACLEUM PALMATUM ( talpa ursului) - ANGELICA ARCHANGELICA- monument al naturii - CARUM CARVI (chimen) - CICUTA VIROSA ( cucuta de apă) - DAUCUS CAROTA (morcov) - APIUM GRAVEOLENS (ţelină) - PETROSELINUM SATIVUM (pătrunjel) - PASTINACA SATIVA (păstîrnac) - LEVISTICUM OFFICINALE (leuştean) - ANETHUM GRAVEOLENS (mărar) - PIMPINELLA ANISUM (anason) - CORIANDRUM SATIVUM (coriandru)

M.ORD.RHAMNALES N.ORD. SANTALALES

53

Page 54: BOTANICĂ CURS IM

O.ORD. EUPHORBIALES

IV.SUBCLASA DILLENIIDAE

A. ORD. DILLENIALES B.ORD. THEALES C.ORD.VIOLALES

D.ORD.CAPPARALES flori bisexuate, actinomorfe sau zigomorfe.Gineceu sincarp, superior, placentaţie parietală. *FAM. BRASSICACEAE(CRUCIFERAE)- plante ierboase, multe anuale.Florile sunt grupate în inflorescenţe racemoase. Fructul este o silicvă sau siliculă. 1.Crucifere cu fructe dehiscente de tip silicvă -CHEIRANTHUS CHEIRI (micşuneaua) -BRASSICA NIGRA (muştar) -BRASSICA OLERACEA var.capitata (varza de căpăţână) -BRASSICA OLERACEA var.gemmifera (varza de Bruxelles) -BRASSICA OLERACEA var.gongilodes (gulia) -BRASSICA OLERACEA var.botrytis (conopida) 2.Crucifere cu fructe dehiscente de tip siliculă -CAPSELLA BURSA- PASTORIS- traista ciobanului 3.Crucifere cu fucte indehiscente -RAPHANUS SATIVUS (ridiche) -RAPHANUS RAPHANISTRUM (ridiche sălbatică) -CRAMBE MARITIMA (varza de mare) E. ORD. SALICALES F.ORD. CUCURBITALES *FAM. CUCURBITACEAE -ECBALLIUM ELATERIUM (plesnitoare) -BRYONIA ALBA (mutătoare, împărăteasă) -CUCURBITA PEPO (dovleac) -CUCURBITA MAXIMA (dovleac turcesc) -CUCUMIS SATIVUS (castravete) -CUCUMIS MELO (pepene galben) -CITRULUS LANATUS (pepene verde).

G. ORD. MALVALES H. ORD.ERICALES

V.SUBCLASA CARYOPHYLLIDAE

54

Page 55: BOTANICĂ CURS IM

-plante ierboase, rar lemnoase; frunze opuse sau alterne;flori actinomorfe,ciclice sau hemicidice,de regulă pe tipul 5 dialipetale şi la cele evoluate gamopetale.

A. ORD.CARYOPHYLLALES B.ORD.POLYGONALES

VI. SUBCLASA ASTERIDAE

Una dintre cele mai evoluate lumi filogenetică cu forile simpetale şi tetraciclice.Androceu-5,4,2 stamine la majoritatea plantelor concrescute cu tubul corolei.Carpele reduse la număr la 2,placentaţia-centrală şi parietală.

A.ORD.GENTIANALES B.ORD.DIPSACALES C.ORD.OLEALES

D.ORD.SCROPHULARIALES *FAM.SOLANACEAE

Plante medicinale: -HYOSCYAMUS NIGER (măselariţa) antireumatică -DATURA STRAMONIUM (ciumăfaia)frunze pentru ţigări

antiasmatice -NICOTIANA TABACUM (tutunul)Plante decorative: -NICOTIANA ALATA (regina nopţi) -PETUNIA HYBRIDA (petunie)Solanacee cu fructul bacă:

-SOLANUM TUBEROSUM (cartof)-SOLANUM MELONGENA (pătlăgele vinete)-SOLANUM NIGRUM (zârna)-SOLANUM DULCAMARA (lăsnicior)-LYCOPERSICUM ESCULENTUM (pătlăgeaua roşie)-CAPSICUM ANNUUM (ardeiul)

Plante spontane:-ATROPA BELLADONNA (mătrăguna)-PHYSALIS ALKEKENGI (păpălău)-LYCIUM HALIMIFOLIUM (cătină de garduri)

E.ORD.LAMIALES(LABIATAE)- plante cu frunze de obicei opuse, corola tubulifloră, bilabiată.

*FAM. LAMIACEAE (LABIATAE)-LAMIUM MACULATUM (sugel pătat)-LAMIUM ALBUM (urzica moartă)

55

Page 56: BOTANICĂ CURS IM

-AJUGA GENEVENSIS (suliman)-SALVIA PRATENSIS (jaleş)-THYMUS PULEGIOIDES (cimbru de câmp)-MENTHA ACUATICA (menta,isma)

Buruieni: -MARRUBIUM VULGARE (unguraş)

-LEONURUS CARDIACA (coada leului)-BALLOTA NIGRA (cătuşe)

Plante importante din punct de vedere economic:-SATUREJA HORTENSIS (cimbru)- plantă condimentară

Plante medicinale: -ROSMARINUS OFFICINALIS (rosmarin)

-LAVANDULA VERA (levănţică)-SALVIA OFFICINALIS (salvie)-MELISSA OFFICINALIS (roiniţă)-MENTHA PIPERITA (menta)-OCIMUM BASILICUM (busuioc)

F.ORD. CAMPANULALES G.ORD.ASTERALES-cuprinde o singură familie caracterizată prin flori

bisexuate sau unisexuate, pentamere, tetraciclice, simpetale, grupate într-o inflorescenţă condensată numită calatidiu.

*FAM. ASTERACEAE(COMPOSITAE)

1.Subfam. ASTEROIDEAE- grupează speciile ale căror calatidii sunt alcătuite din flori tubuloase şi ligulate, având în vârf 3 dinţişori indicând numărul petalelor concrescute.

Simetria florilor este în majoritatea cazurilor radiară,şi numai uneori zigomorfă. Asteroidele produc uleiuri eterice.Organele vegetale nu conţin vase laticifere.

-CARDUUS ACANTHOIDES (scaieţi)- CIRSIUM ARVENSE (pălămida)- ARCTIUM LAPPA (brusture)- XANTHIUM SPINOSUM (holera)- CENTAUREA CYANUS (albăstriţa)- SENECIO VULGARIS (cruciuliţă)-TUSSILAGO FARFARA (podbal)-CHRYSANTHEMUM LEUCANTHEMUM (margaretă)-ACHILLEA MILLEFOLIUM (coada şoricelului)-MATRICARIA CHAMOMILLA (muşeţel)

56

Page 57: BOTANICĂ CURS IM

-ARTEMISIA ABSINTHIUM ( pelin)-gen ASTER (steluţă)-INULA HELENIU (iarba mare)-LEONTOPODIUM ALPINUS (floare de colţ)

- HELIANTHUS ANNUUS (floarea soarelui)

2.Subfam. CICHORIOIDEAE – grupează speciile ale căror calatidii sunt formate numai din flori ligulate, zigomorfe, în vârf cu 5 dinţişori proveniţi din unirea a tot atâtea petale.Organele vegetative conţin laticifere articulare,dar le lipesc glandele secretoare de uleiuri eterice.

-CICHORIUM INTYBUS (cicoarea)-TARAXACUM OFFICINALE (păpădie)-TRAGOPOGON ORIENTALIS (barba caprei)-SCORZONERA PURPUREA (salsifi)-SONCHUS ARVENSIS (susai)-LACTUCA SATIVA (salata)

Plante decorative:-CALENDULA OFFICINALIS (filimica)-TAGETES PATULA (crăiţe)

-ZINNIA ELEGANS (cârciumărese) -DAHLIA VARIABILIS (dalia)

-CHRYSANTHEMUM INDICUM (crizantema)

CLASA LILIATAE (MONOCOTHYLEDONATE)

- constituie un grup vast, cu cca 2800 genuri şi 66.000 specii.Se deosebesc de dicotiledonate prin următoarele caractere:- sunt plante predominant ierboase (exceptînd palmierii) ramificate mai ales

monopodial,la care rădăcina primară piere de timpuriu, şi este suplinită de rădădini adventive,adesea fasciculate.

- Frunzele sunt frecvent simple şi nestipelate,cu nervatură paralelă sau arcuată şi teacă bine dezvoltată.

- Florile sunt frecvent cu perigon pe tipul 3 (rar 4 şi niciodată 5)- Embrionul are un singur cotiledon dezvoltat.

57

Page 58: BOTANICĂ CURS IM

I.SUBCLASA ALISMIDAE –sunt monocotiledonate cu carpele libere.

A.ORD.ALISMALES B.ORD. HYDROCHARITALES C.ORD.POTAMOGETONALES

II.SUBCLASA LILIIDAE

A.ORD.LILIALES – ierburi,rar arbuşti tropicali,sau liane cu frunze alterne şi flori actinomorfe,bisexuate. *FAM. LILIACEAE – ierburi,rar arbuşti tropicali, sau liane cu frunze alterne şi ierburi perene,cu frunze întregi şi flori bisexuate; fructe adesea capsulă rar bacă.

-LILIUM CANDIDUM (crin alb)-ALLIUM CEPA (ceapa)-ALLIUM SATIVUM (usturoi)-ALLIUM PORUM (praz)-ASPARAGUS OFFICINALIS (sparanghel)-CONVALLARIA MAJALIS (lăcrămioară)-TULIPA GESNERIANA (lalea)-SCILLA BIFOLIA (viorea)-HYACINTHUS ORIENTALIS (zambila)-MUSCARI RACEMOSUS (ceapa ciorii)-COLCHICUM AUTUMNALE (brânduşa de toamnă)-ALOE ARBORESCENS (aloe)-YUCCA FILAMENTOSA ( yucca)

B.ORD.IRIDALES E.ORD . JUNCALES. F.ORD. CYPERALES G.ORD. BROMELIALES H.ORD. COMMELINALES I.ORD. POALES

*FAM. POACEAE (GRAMINEAE)- ierburi cu rădăcini fasciculate, tulpina un pai alcătuit din noduri pline şi internoduri lacunare, rar lignificate. Frunzele sunt liniare, alterne cu nervaţiune paralelă şi teaca vaginată, cu vagina despicată.Florile sunt bisexuate, trimere, cu perigonul redus.Floarea alcătuită dintr- un ax floral pe care sunt prinse o palee superioară şi două lodicule (ce reprezintă

58

Page 59: BOTANICĂ CURS IM

perigonul sepaloid), 3 (rar 6 sau 1)stamine şi un ovar cu două stigmate păroase. Florile sunt grupate în spiculeţe învelite într-o palee inferioară şi o glumă superioară prinse pe axul spiculeţului. Spiculeţele sunt grupate în trei tipuri de inflorescenţe: spic compus (spiculeţele sunt sesile), panicul spiciform (spiculeţele sunt scurt pedicelate), panicul (spiculeţele sunt lung pedicelate).Fructul este o cariopsă.

CEREALE -TRITICUM AESTIVUM (grâu) -SECALE CEREALE (secară) -HORDEUM VULGARE (orz) -HORDEUM DISTICHUM (orzoaică) -AVENA SATIVA (ovăz) -ORYZA SATIVA (orez) -PANICUM MILIACEUM (mei) -ZEA MAYS (porumb) -SACCHARUM OFFICINARUM (trestia de zahăr) -BAMBUSA ARUNDINACEA (bambus)

FURAJERE - ARRENATHERUM ELATIUS (ovăscior) -AGROPYRON REPENS (pir) -LOLIUM PERENE (zâzanie) -ALOPECURUS PRATENSIS (coada vulpii) -PHLEUM PRATENSE (timoftică) -POA PRATENSIS (firuţa) -FESTUCA VALESIACA (păiuş de stepă) -AGROSTIS TENUIS (iarba câmpului) -DACTYLIS GLOMERATA (golomăţ) -CYNODON DACTYLON (pir gros) -SETARIA GLAUCA (mohor) -ECHINOCHLOA CRUS-GALLI (costrei) -PHRAGMITES COMMUNIS (stuf, trestie)

III.SUBCLASA ARECIDAE – plantele au inflorescenţe cu spadice gros, cu flori mici.

A.ORDINUL ARECALES B.ORD. ARALES

C. ORD. TYPHALES – ierburi de mlaştini şi bălţi.

59

Page 60: BOTANICĂ CURS IM

Fiziologia plantelor

Fiziologia plantelor este ştiinţa care studiază procesele fiziologice specifice plantelor: nutriţia, creşterea, reproducerea, sensibilitatea, capacitatea de adaptare la condiţii noi de viaţă atât favorabile cât şi nefavorabile, în diferite etape de viaţă.Această ştiinţă analizează fiecare proces fiziologic dpdv cauzal şi are drept scop precizarea mecanismelor de realizare a acestora în vederea dirijării lor în funcţie de necesităţi, în interacţiune cu condiţiile mediului ambiant.Importanţă. Cercetările de fiziologia plantelor contribuie la realizarea de producţii agricole mari şi de bună calitate, la menţinerea calităţii produselor agricole pe durata păstrării, la obţinerea de noi soiuri de plante adaptate la condiţiile de cultură, la obţinerea de plante libere de boli prin culturi de ţesuturi, precum şi la stabilirea de noi procedee pentru stimularea şi inhibarea unor procese fiziologice.

VII. ABSORBŢIA APEI ŞI A SUBSTANŢELOR MINERALE DE CĂTRE PLANTE

Apa şi substanţele minerale sunt principalii compuşi anorganici utilizaţi de către plante pentru biosinteza substanţelor specifice. Absorbţia substanţelor minerale se face în stare dizolvată, iar transportul lor prin ţesuturile plantelor se face simultan cu apa. Concomitent are loc şi absorbţia unor compuşi organici cu greutate moleculară mai mică: aminoacizi, hexoze, acizi organici, rezultaţi din biodegradarea resturilor vegetale din sol.

Organul specializat pentru absorbţia apei şi a substanţelor minerale este rădăcina, dar în cantităţi mici aceste substanţe pot fi absorbite şi prin alte organe ale plantelor, în special prin frunze.

Rădăcina prezintă adaptări specifice pentru realizarea procesului de absorbţie a apei şi a substanţelor minerale, care se reflectă în structura acestora. La exteriorul rădăcinii se află rizoderma, alcătuită din celule cu pereţii subţiri, lipsiţi

60

Page 61: BOTANICĂ CURS IM

de cuticulă, acoperite cu un strat mucilaginos, care permit trecerea apei şi substanţelor minerale spre celule. Partea apicală a rădăcinii îndeplineşte funcţia de creştere. Vârful acesteia este acoperit de piloriză, care o protejează în timpul penetrării prin particulele solului, iar meristemul apical situat sub aceasta, prin diviziuni repetate sporeşte numărul celulelor. Zona perişorilor absorbanţi este specializată în absorbţia apei şi a substanţelor minerale. La exterior se află celule rizodermice modificate, specializate pentru absorbţie: perişorii absorbanţi. Aceştia au lungimea de 0,15- 8,0 mm şi grosimea de aproximativ 0,1mm.

Soluţia solului reprezintă un sistem de dispersie alcătuit dintr-o fază dispersantă, apă şi dintr-o fază dispersată care poate fi: grosieră (particulele solului), coloidală (humus, argile), moleculară sau ionică. Apa se găseşte în sol sub formă lichidă, gazoasă (vapori), iar în anotimpul de iarnă sub formă solidă (gheaţă). Cea mai mare cantitate se găseşte în stare lichidă, sub diferite forme:- apa liberă sau de gravitaţie, ocupă spaţiile lacunare în timpul ploilor, iar după aceea se infiltrează în profunzime, sub acţiunea forţei de gravitaţie.-apa de capilaritate, se găseşte în spaţiile capilare ale solului şi este reţinută prin forţe de capilaritate-apa peliculară se găseşte pe suprafaţa coloizilor solului şi formează straturi succesive, din care cele exterioare sunt accesibile pentru plante-apa de constituţie, este reţinută prin legături chimice de substanţele din sol. Aceste legături sunt foarte puternice şi din această cauză apa de constituţie nu poate fi utilizată de către plante.

Plantele pot absorbi din sol numai formele de apă care sunt reţinute cu forţe mai mici decât forţa de sucţiune a celulelor. Aceste forme de apă sunt: apa gravitaţională, apa de capilaritate şi o parte din apa peliculară.

Existenţa în sol a unor forme de apă inccesibile sau lipsa apei din sol determină ofilirea plantelor. Conţinutul de apă al solului care determină ofilirea ireversibilă se numeşte coeficient de ofilire.

Transportul apei prin membranele plasmatice se realizează prin osmoză- reprezintă un caz particular de difuziune, care se realizează printr-o membrană semipermeabilă. Sensul de transport al apei este de la soluţia diluată spre cea concentrată.Când celula este saturată cu apă, aceasta se află în starea de turgescenţă. Presiunea hidrostatică care ia naştere după saturarea cu apă a celulelor este cunoscută sub denumirea de presiune de turgescenţă, iar starea de saturare a celulelor cu apă reprezintă starea normală de turgescenţă. Factorii care influenţează intensitatea absorbţiei apei şi a substanţelor minerale.

Procesul de absorbţie al apei şi a substanţelor minerale de către rădăcinile plantelor, este influenţat de numeroşi factori interni şi externi.Factorii interni cu influenţă evidentă asupra acestui proces sunt: specia, vârsta plantei, respiraţia rădăcinii, transpiraţia, fotosinteza şi secreţiile radiculare.

61

Page 62: BOTANICĂ CURS IM

Factorii externi care influenţează absorbţia apei şi a substanţelor minerale sunt: umiditatea solului, concentraţia soluţiei solului, temperatura, pH-ul solului, oxigenul, dioxidul de carbon, interacţiunea ionilor cu lumina.Absorbţia extraradiculară

Plantele terestre pot absorbi extraradicular, în special prin frunze, apa provenită din precipitaţii şi din rouă. Acest proces are loc şi în cazul stropirii plantelor cu soluţii nutritive, conţinând substanţe minerale sau organice. Procesul de absorbţie a apei şi a substanţelor minerale decurge mai intens prin celulele epidermice de pe faţa inferioară a frunzelor şi în special prin cele din apropierea nervurilor, unde cuticula este mai subţire. De asemenea, absorbţia prin frunze este mai intensă la speciile care au frunzele acoperite cu un strat mai subţire de cuticulă aşa cum sunt: grâul şi fasolea, precum şi la plantele mai tinere.Cantitatea de apă absorbită în mod natural, prin frunze, este relativ scăzută faţă de cerinţele plantelor şi reprezintă circa 7-8% din necesităţi.

62

Page 63: BOTANICĂ CURS IM

VIII. TRANSPORTUL SUBSTANŢELOR PRIN PLANTE

Transportul substanţelor lichide, a celor solide aflate în stare dizolvată şi a celor gazoase, prin plante, constituie un proces fiziologic complex, care se realizează prin celule şi ţesuturi specializate şi nespecializate. Mecanismul de transport al acestor substanţe se realizează prin celule rădăcinii, prin xilem, prin frunze şi prin floem.Transportul substanţelor prin rădăcină

Substanţele sunt absorbite prin perişorii absorbanţi şi sunt transportate prin celulele corticale, prin endodermă, prin periciclu şi vasul lemnos. Apa şi substanţele minerale pot fi absorbite în cantităţi mici şi de celulele rizodermice mai tinere care nu au încă perişori şi deci nu s-a format încă exoderma. Transportul de la perişorii absorbanţi până la vasul lemnos se realizează în principal pe două căi:1.calea apoplasmatică- se realizează prin capilarele existente în pereţii celulari. Aceste capilare sunt goale şi permit transportul apei şi substanţelor minerale de 10-20 de ori mai mare comparativ cu transportul pe cale simplasmică-vacuolară.2.calea simplasmică- prin care soluţia este transportată numai până la endodermă, deoarece aceasta are pereţii suberificaţi, impermeabili pentru apă şi substanţele dizolvate.

Soluţia existentă în pereţii celulari este în contact cu plasmalema şi este transportată la interiorul celulelor, mai întâi ionii cu participarea pompelor de ioni, iar apoi apa printr-un proces de endosmoză. Ajunşi în celule, ionii sunt transportaţi de la celulă la celulă prin plasmodesme, care determină realizarea unui sistem comunicant între toate celulele. Transportul substanţelor prin plasmodesme are la bază procesul de difuziune, şi se realizează de la soluţia mai concentrată existentă în celulele existente înainte de endodermă înspre soluţia mai diluată situată în celulele de după endodermă.

Soluţia din celulele corticale este mai concentrată deoarece pompele de ioni transportă ionii din exterior în celule. La nivelul endodermei care are pereţii impermeabili transportul se face pe cale citoplasmatică, prin plasmodesme. În celulele de după endodermă pompele de ioni funcţionează în sens invers comparativ cu celulele situate înainte de endoderm, respectiv ionii sunt transportaţi din celulă în pereţii celulari. Soluţia din pereţii celulari devine mai concentrată

63

Page 64: BOTANICĂ CURS IM

comparativ cu cea din interiorul celulelor, ceea ce determină exosmoza apei. Această funcţionalitate inversă a pompelor are 2 efecte : -determină scăderea concentraţiei soluţiei din celulă ceea ce generează curentul de difuziune de la celulele exterioare spre cele interioare. -determină scăderea presiunii hidrostatice, ceea ce generează curentul de apă dinspre celulele exterioare spre cele interioare.

Soluţia din peretele celular caută o ieşire, transportul spre interior este blocat de îngroşările lui Caspary şi singura posibilitate este de a intra în vasele lemnoase, iar pe măsură ce are loc transportul ionilor şi exosmoza apei, nivelul soluţiei din aceste vase creşte treptat.Primăvara când se taie viţa de vie prin secţiunile făcute începe să curgă această soluţie care este pompată de rădăcină, fenomen cunoscut sub denumirea de plânsul plantelor. Această presiune, generată la nivelul rădăcinii este numită presiune radiculară.Transportul substanţelor prin vasele lemnoase- xilem

Vasele lemnoase se formează din diviziunea cambiului iniţial. Aceste celule au structură comună cu a celorlalte celule, dar au programată genetic moartea timpurie, rezultă că are loc autoliza conţinutului celular şi dispariţia pereţilor transversali. Aceste celule pt a nu fi turtite de presiunea celulelor turgescente din jur, formează la interior diferite tipuri de îngroşări. Vasele lemnoase au lungimea cuprinsă între câţiva centimetri până la 1,2 m, iar diametrul variază între 0,04-0,08mm. Prin vasele lemnoase circulă seva brută, aceasta este alcătuită din apă, săruri minerale, unii compuşi organici simpli absorbiţi din sol şi din compuşi organici proveniţi din celulele situate în jurul vaselor lemnoase aşa cum sunt: glucidele, aminoacizii, acizii organici, unii hormoni etc. Conţinutul în substanţă uscată variază în medie între 0,05-0,4%. La unele specii conţinutul în glucide poate ajunge la concentraţii mari- 1% la viţa de vie şi 4,8 la arţarul zaharat. Pe măsură ce apa este absorbită din celulele vii din jurul vaselor lemnoase concentraţia sevei brute creşte.Forţele care determină transportul sevei brute prin vasele lemnoase Primăvara, înainte de apariţia frunzelor, principalele forţe care determină ascensiunea sevei brute este presiunea radiculară sau forţa motrice inferioară. După apariţia frunzelor, deficitul de saturaţie în apă generat de procesul de transpiraţie la nivelul frunzelor, determină o presiune de aspiraţie denumită forţă motrice superioară. Aceasta este negativă şi pasivă şi reprezintă principala forţă de transport a sevei brute. Mai contribuie la transport presiunea de capilaritate, forţele de coeziune şi forţa de adeziune la pereţii celulari.Viteza de transport a sevei brute variază cu specia- 1m/h la plantele de tutun şi 150m/h la lianele din pădurile ecuatoriale. Cantitatea sevei brute care circulă prin vasele lemnoase este evaluată la 15-20 cm3/cm2/h.

64

Page 65: BOTANICĂ CURS IM

Transportul substanţelor prin frunzeLa nivelul frunzelor fasciculele vasculare se ramifică astfel încât între două

fascicule se găsesc 1-2 celule. De obicei, una dintre celule este o celulă a mezofilului foliar în care are loc procesul de fotosinteză. O altă celulă este celula de transfer care are plasmalema cutanată, având suprafaţa mare şi un număr mare de transportori proteici, aceasta determinând transportul substanţelor dizolvate între apoplast şi simplast sau invers. O a 3-a celulă- celula anexă se găseşte alipită de vasul liberian cu care comunică printr-un număr mare de plasmodesme.

Apa din seva brută se elimină la nivelul frunzei prin transpiraţie, în proporţie de 90- 95%, restul hidratează celulele frunzei sau este transportată în vasele liberiene. O parte din substanţele minerale este depozitată în frunze, altă parte este transportată în vasele liberiene. În celulele mezofilului foliar are loc procesul de fotosinteză din care rezultă ca produşi primari: glucidele solubile şi ca produşi secundari: numeroşi compuşi organici, aminoacizi, acizi organici, hormoni, vitamine. Aceste substanţe sunt transportate spre vasele liberiene intrând în compoziţia sevei elaborate. Glucidele se transportă sub formă de zaharoză la cele mai multe plante şi sub formă de sorbitol la pomii fructiferi. Proteinele se transportă sub formă de aminoacizi, iar lipidele se sintetizează acolo unde este nevoie de glucide.Calea de transmitere a substanţelor prin celulele frunzelor se apreciază în funcţie de numărul de plasmodesme- unde sunt plasmodesme multe, se face pe cale simplasmică.

Soluţia din celulele mezofilului este mult mai diluată decât din vasul liberian, -presiunea osmotică este de 0,8 Mpa(mega Pascali), în timp ce presiunea osmotică din seva elaborată este de 3MPa.Rezultă că în timpul transportului are loc o concentraţie a soluţiei care se poate realiza numai prin transportul substanţelor din citoplasmă în apoplast şi invers cu consum de energie.

Transportul substanţelor prin vasele liberiene- floemSubstanţele provenite din frunze şi ajunse în vasul liberian intră în alcătuirea

sevei elaborate. Vasele liberiene se formează prin diviziunea cambiului, în timpul diferenţierii are loc dispariţia tonoplastului şi a vacuolei, a ribozomilor, complexului Golgi, nucleului şi microtubulilor. Pereţii despărţitori devin plăci ciuruite, plasmodesmele dau naştere unor pori cu diametrul de 1-2 microni. Din fiecare celulă liberiană, în urma unei diviziuni longitudinale se formează lateral o celulă care se divide ulterior în 2, formând pentru fiecare celulă liberiană, două celule anexe, acestea comunicând cu vasele liberiene printr-un număr mare de plasmodesme. Seva elaborată este alcătuită în principal din glucide care reprezintă 90% din substanţa uscată. Se mai găsesc vitamine, enzime, hormoni, acizi organici, aminoacizi, amide, ioni etc.

65

Page 66: BOTANICĂ CURS IM

Mecanismul de transport al sevei elaborate nu este bine precizat, existând mai multe ipoteze:Ipoteza osmotică- presupune că acumularea glucidelor în vasul liberian determină transportul apei din mezofilul foliar şi rezultă creşterea volumului de lichid. Datorită acestui fapt, soluţia este împinsă prin vasele liberiene spre organele consumatoare.Ipoteza difuziunii presupune că glucidele şi alte substanţe aflate în concentraţie mare în vasele liberiene din frunze difuzează spre organele consumatoare unde concentraţia este mai mică.Ipoteza metabolică presupune că transportul se face cu consum de energie, dar nu se explică modul în care se realizează acest proces. Sensul de transport prin vasele liberiene este unic, dar poate fi bazipetal sau acropetal.Viteza de transport este mai mică ca cea din vasele lemnoase şi variază între 0,02-0,08m/h la cartof şi între 0,8-6,6m/h la porumb.Sensul de transport al substanţelor se modifică pe parcursul perioadei de vegetaţie. Primăvara transportul este prioritar spre organele în creştere ( muguri, lăstari, frunze), toamna, creşterea încetează, iar transportul devine prioritar spre organele de depozitare ( fructe, seminţe, bulbi, tuberculi, rizomi), iarna transportul încetează, în porii plăcilor ciuruite se depune caloză care primăvara este biodegradată enzimatic.

66

Page 67: BOTANICĂ CURS IM

IX. ELIMINAREA SUBSTANŢELOR DIN PLANTE

Apa reprezintă 96% din greutatea plantelor hidrofile şi poate să reprezinte 8-14% din greutatea seminţelor uscate. Apa se găseşte sub mai multe forme:Apa liberă- în vacuole, citoplasmă şi apoplastApa legată- este reţinută pe suprafaţa coloizilor celulariApa de constituţie intră în compoziţia substanţelor.Apa liberă suferă modificări permanente. Este absorbită din sol şi eliminată prin organele aeriene ale plantelor. La moartea acestora apa se elimină în totalitate, contribuind la circulaţia apei în natură. Eliminarea apei se poate realiza astfel:Prin transpiraţie- care reprezintă procesul de eliminare a apei din plante sub formă de vaporiPrin gutaţie- care reprezintă procesul de eliminare a apei sub formă de picături.

Transpiraţia se realizează prin toate organele plantei cu excepţia rădăcinilor. Cantitatea de apă eliminată prin transpiraţie este foarte mare, de exemplu ajunge la 250 l/an în sezonul de vegetaţie la porumb.Această cantitate variază cu specia şi condiţiile de mediu.

Importanţa transpiraţiei : - prin transpiraţie se generează forţa pasivă şi negativă ce determină absorbţia şi transportul apei prin plantă- se evită suprasaturarea celulelor cu apă- transpiraţia se realizează cu consum de energie ce contribuie la termoreglarea plantelor- evitarea supraîncălzirii plantelor.Organele specializate pentru eliminarea apei sunt:1.Frunzele au următoarele adaptări:

- au o suprafaţă mare la nivelul căreia se produce eliminarea apei- printre celulele epidermice se găsesc celule specializate pentru eliminarea

apei sub formă de vapori.2. Stomatele- sunt celule specializate pentru eliminarea apei sub formă de

vapori şi pentru schimbul de gaze. Stomatele sunt alcătuite din 2 celule stomatice care delimitează un orificiu numit ostiolă şi din celule anexe. În funcţie de tipul stomatelor, forma celulelor stomatice este diferită:

67

Page 68: BOTANICĂ CURS IM

- stomate amarilidaceu- au celulele sub formă de rinichi. Aceste celule au pereţii anteriori îngroşaţi, iar cei posteriori subţiaţi. În jurul lor se găseşte celula anexă. Sub stomate se găseşte camera substomatică care conţine aer şi o cantitate mare de vapori.- stomate de tip gramineu- au celulele sub formă de haltere, iar mânerele delimitează ostiola, lateral se găsesc celule anexe, de formă alungită. Mânerele celulelor stomatice au pereţii îngroşaţi, iar capetele acestor celule au pereţii subţiaţi, închiderea şi deschiderea stomatei este determinată de modificările turgescenţei celulelor stomatice. Acest proces se realizează astfel: din celulele anexe, potasiul şi clorul sunt transportate pe cale activă în celulele stomatice, astfel concentraţia ionilor din celulele anexe scade, iar cea din celulele stomatice creşte. În lipsa plasmodesmelor are loc un proces de osmoză, apa deplasându-se din celulele cu concentraţie mai mică în celulele cu concentraţie mai mare.

Pereţii anteriori de la stomatele de tip amarilidaceu şi mânerele de tip gramineu nu îşi pot modifica forma pentru că sunt îngroşaţi. Pereţii posteriori ai stomatelor de tip amarilidaceu se bombează mult atrăgând după ei peretele anterior determinând astfel deschiderea ostiolei. La tipul gramineu se bombează capetele halterelor, îndepărtând mânerele şi se măreşte ostiola.Stomatele realizează mişcări permanente în funcţie de condiţiile mediului ambiant. Se închid noaptea, se deschid ziua, în timpul zilei pot avea grad diferit de deschidere în funcţie de condiţiile mediului şi chiar se pot închide la orele prânzului când insolaţia este mai puternică.

Mecanismul de închidere şi deschidere a stomatelor nu este bine precizat.Diminuarea conţinutului în apă al celulelor stomatice, cauzată de

intensificarea transpiraţiei, în zilele toride de vară, conduce la scăderea turgescenţei acestora şi ca urmare la închiderea pasivă a stomatelor.

În mod normal, volumul ocupat de aceste celule- stomatice şi anexe- rămâne acelaşi în timpul închiderii şi deschiderii stomatelor. La deschiderea stomatelor volumul celulelor anexe este mai mic şi cel al celulelor stomatice mai mare.

Lipsa apei din sol are efect stresant asupra rădăcinilor, care sintetizează acid abscizic, care este transportat rapid prin vasele lemnoase până la frunze unde determină închiderea hidroactivă a stomatelor.

În caz de exces de umiditate, creşte turgescenţa celulelor, care exercită o presiune asupra celulelor stomatice, determinând închiderea hidropasivă a acestora.

Prin modificarea potenţialului bioelectric de membrană, ce determină transportul potasiului din celulele stomatice în celula anexă, pe cale activă, rezultând astfel închiderea ostiolei.

La insolaţie puternică şi umiditate mică, celulele frunzelor pierd apa prin transpiraţie, iar deshidratarea celulelor stomatice determină închiderea ostiolei. Seara ostiolele se închid.

68

Page 69: BOTANICĂ CURS IM

Scăderea dioxidului de carbon din spaţiile lacunare sub 0,03%, ca urmare a utilizării în procesul de fotosinteză are o acţiune de feedback a pompelor de ioni, determinând transportul activ al potasiului în celulele stomatice şi deschiderea ostiolelor.

La întuneric, consumul dioxidului de carbon în procesul de fotosinteză încetează şi concomitent se acumulează cel rezultat din procesul de respiraţie. Concentraţia mărită de CO2 determină închiderea stomatelor.

Procesul de vaporizare a apei se produce la nivelul celulelor din ţesutul lacunar→aerul din spaţiile lacunare are un conţinut mai mare de vapori de apă. Eliminarea vaporilor în atmosferă este reglată de diferenţa de concentraţie din spaţiile lacunare şi atmosferă. Cu cât diferenţa de concentraţie este mai mare, cu atât fluxul de vapori spre mediul ambiant este mai intens.

Poziţia stomatelor pe suprafaţa frunzelor variază în funcţie de specie. La multe specii stomatele se găsesc pe faţa inferioară a frunzelor şi se numesc hipostomatice, alte specii au stomatele pe faţa superioară şi se numesc epistomatice. Unele specii au stomate şi pe faţa inferioară şi pe cea superioară şi se numesc amfistomatice.Cantitatea de apă eliminată prin frunze variază cu specia. Speciile xerofite, adaptate la clima secetoasă elimină 200- 600 mg apă/dm2/h, pomii fructiferi 700- 1000mg/dm2/h, plantele hidrofile 2000- 4000 mg/ dm2/h.În afară de transpiraţia stomatică, ce reprezintă principala cale de eliminare a apei se mai întâlneşte transpiraţia cuticulară şi transpiraţia lenticelară.Transpiraţia cuticulară se realizează prin celulele epidermice, prin cuticula care acoperă suprafaţa frunzei. În cele mai multe cazuri cuticula prezintă pori sau are o structură sub formă de solzi care nu realizează o impermeabilitate perfectă. În pereţii celulelor epidermice se găsesc ectodesme unde citoplasma ajunge până la suprafaţa cuticulară. În cazul în care în dreptul ectodesmelor se găsesc pori se realizează spaţii prin care apa poate ajunge în atmosferă. Transpiraţia cuticulară este dependentă de gradul de impermeabilizare a cuticulei şi de aceea frunzele tinere care au cuticula subţire pierd apă comparativ cu frunzele mature care au un strat mare de cuticulă. În cazul frunzelor mature transpiraţia cuticulară poate reprezenta 10-20% din transpiraţia totală. În cazul frunzelor tinere transpiraţia cuticulară poate depăşi 40% din transpiraţia totală.Plantele herofite au o transpiraţie cuticulară redusă, care reprezintă 1-2% din transpiraţia totală, plantele hidrofite au o transpiraţie cuticulară până la 70% din transpiraţia totală.Transpiraţia lenticelară se realizează prin lenticele care reprezintă rupturi prin ţesuturile epidermice sau prin stomatele modificate.Se evidenţiază la tulpini, fructe şi la frunzele de conifere. În cazul tuberculilor de cartof acoperiţi cu suber, alcătuit din celule moarte, din loc în loc se fac rupturi

69

Page 70: BOTANICĂ CURS IM

prin care apa se poate elimina uşor. Numărul lenticelelor este foarte mic, cca. 1 lenticelă/cm2, de aceea traspiraţia lenticelară este foarte scăzută. Sunt şi plante, care pe o ramură de 1 an, cu lungimea de 20 cm, se află de la 72 →210 lenticele. Determinarea transpiraţiei se realizează cu balanţe analitice sau cu aparate prevăzute cu senzori de umiditate.Dinamica transpiraţiei

Procesul de transpiraţie prezintă modificări zilnice şi sezoniere. În timpul unei zile intensitatea transpiraţiei are valori diferite: noaptea este redusă, se desfăşoară numai transpiraţia cuticulară şi lenticelară, dimineaţa creşte şi are o valoare maximă în timpul amiezei, după acest maxim se produce diminuarea intensităţii transpiraţiei care înregistrează valoare minimă odată cu căderea nopţii.

Variaţia sezonieră se manifestă printr-o transpiraţie redusă în timpul iernii, primăvara prezintă valori mici, datorită suprafeţelor foliare reduse, iar vara cât temperatura este mai ridicată şi umiditatea mai redusă, procesul de transpiraţie prezintă un maxim. Toamna se constată o diminuare a procesului de transpiraţie, datorită temperaturilor mai scăzute şi a umidităţii mai ridicate.

Vara, temperatura mare şi umiditatea atmosferică scăzută poate determina închiderea stomatelor. La plantele heliofile se realizează un maxim până la prânz şi unul după amiază( pentru că se închid stomatele la amiază, datorită temperaturii ridicate şi umidităţii reduse).

Cantitatea maximă de apă este eliminată din frunzele tinere şi în luna august, când sunt temperaturile mari. Dată fiind corelaţia dintre vârstă şi temperatură, transpiraţia prezintă o intensificare cu un maxim prin iunie- iulie, apoi scade şi realizează minimul înainte de căderea frunzelor.Indicatori pentru aprecierea transpiraţieiTranspiraţia absolută reprezintă cantitatea totală de apă eliminată de o plantă pe an.Transpiraţia relativă reprezintă raportul dintra cantitatea de apă eliminată prin transpiraţie şi aceea evaporată de pe o suprafaţă egală (de apă), în acelaşi timp.Coeficientul de transpiraţie reprezintă cantitatea de apă eliminată în procesul de transpiraţie, în perioada în care se biosintetizează un gram de substanţă uscată. Valoarea acestui coeficient variază între 50-100 ml/g substanţă uscată la cactaceae, 200-350 ml/g substanţă uscată la pomi, 400-670 ml/g substanţă uscată la cartof, 700-800 ml/g s.u. la legume.Productivitatea transpiraţiei reprezintă capacitatea de substanţă uscată acumulată pentru un litru de apă eliminată prin transpiraţie. Valoarea acestui indicator variază între 3-5 g.Bilanţul apei în plante reprezintă raportul dintre apa absorbită şi eliminată din plantă. În perioada de creştere cantitatea de apă absorbită este mai mare decât cea eliminată, raportul este supraunitar. În condiţii normale, valoarea acestui rapoprt

70

Page 71: BOTANICĂ CURS IM

este 0, valoarea raportului este subunitară la secetă, iar când cantitatea absorbită este mai mică decât cea eliminată este favorizată ofilirea plantelor.Factorii care influenţează transpiraţiaFactorii interni:- specia- plantele xerofile prezintă adaptări ce permit reducerea cantităţii de apă eliminată- prezenţa învelişului protector- prezenţa unui strat gros de cuticulă, prezenţa unui strat gros de suber la cartof, prezenţa catafilelor la ceapă duce la reducerea procesului de transpiraţie.- numărul de stomate- între numărul stomatelor şi intensitatea transpiraţiei există o corelaţie. În cazul în care distanţa dintre două stomate este mai mică decât 10 x diametrul ostiolei, cantitatea de apă eliminată prin stomate, scade. Această scădere se numeşte efect de margine.- poziţia stomatelor pe suprafaţa frunzelor. Unele specii au ostiolele situate sub nivelul epidermei, în scobituri numite cripte de ex. la leandru şi ficus. În cripte se menţine o atmosferă cu un conţinut mare de vapori de apă, care determină reducerea intensităţii transpiraţiei.Plantele care au ostiolele situate pe ridicături de pe suprafaţa frunzelor, ca la dovleac, la care curentul de aer îndepărtează vaporii de apă, favorizează intensitatea procesului de transpiraţie.- gradul de deschidere a stomatelor, în funcţie de factorii de mediu. Deschiderea stomatelor variază pe parcursul zilei. Acesta se poate determina uşor prin metoda mulajelor. Pe suprafaţa frunzelor se aşează un strat de colodiu, pelicula formată ia forma celulelor de pe suprafaţa frunzelor. Privind la microscop se observă gradul de deschidere al stomatei sau se poate măsura deschiderea acestora.Factorii externi:- temperatura este principalul factor care determină intensitatea transpiraţiei. Acest proces se realizează cu intensitate redusă la temperaturi de 0˚C. Intensitatea procesului creşte pîna la temperatura de 30-35˚C, după care intensitatea acestui proces scade datorită închiderii stomatelor.- umiditatea atmosferei. Cu cât diferenţa dintre presiunea vaporilor de apă din spaţiile lacunare şi mediul ambiant este mai mare cu atât intensitatea transpiraţiei creşte.- umiditatea solului. Umiditatea excesivă din sol determină închiderea hidropasivă, iar seceta determină închiderea hidroactivă a stomatelor, rezultă că intensitatea maximă a transpiraţiei se realizează la o umiditate a solului intermediară, cca 75-80% din capacitatea pentru apă a solului.- concentraţia soluţiei solului. Schimbul de apă dintre sol şi plantă este dependentă de concentraţia soluţiei solului. La concentraţie egală nu are loc absorbţia de apă, în soluţii hipertonice are loc exosmoza apei →intensitatea transpiraţiei se menţine

71

Page 72: BOTANICĂ CURS IM

la valori ridicate în cazul în care soluţia solului este hipotonică, deci concentraţia solului reduce intensitatea transpiraţiei, în timp ce diluarea acesteia stimulează acest proces.- vântul. Curentul de aer antrenează vaporii de apă şi datorită acestui fapt procesul de transpiraţie se intensifică de 2-3 ori, în condiţii de vânt cu intensitate mare, faţă de intensitatea aceluiaşi proces într-o atmosferă liniştită, fără vânt.Gutaţia

Reprezintă procesul de eliminare a apei din plante sub formă de picături. Acest proces este întâlnit pe parcursul întregii zile în zona ecuatorială, unde datorită umidităţii relative ridicate a aerului procesul de transpiraţie nu are loc.În condiţiile ţării noastre, gutaţia poate avea loc toamna, când aprovizionarea cu apă este bună, iar temperatura aerului este scăzută. Se determină astfel creşterea umidităţii relative şi blocarea procesului de transpiraţie.Gutaţia se desfăşoară pe suprafaţa tuturor organelor la ciuperci, prin vârful frunzelor la cereale, prin perii de pe suprafaţa frunzelor la fasole.Eliminarea apei se face prin celule specializate numite hidatode, care sunt de 2 tipuri:-hidatode de tip deschis la cereale, la fragi. Sunt alcătuite din celule stomatice moarte, care lasă între ele un orificiu permanent deschis. Sub aceste celule se găseşte un ţesut specializat parenchimat numit epitem alcătuit din celule mici cu pereţii subţiri şi cu spaţii celulare şi intercelulare pline cu apă. Printre aceste celule se află terminaţiile vaselor lemnoase. Presiunea radiculară generată la nivelul frunzei este 0→că gutaţia este rezultatul presiunii radiculare. Apa este rezultatul presiunii radiculare. Apa eliminată prin gutaţie este o soluţie diluată care conţine cantităţi mici de substanţe minerale, compuşi glucidici şi azotaţi.La plantele de fasole se găsesc hidatode de tip închis care sunt reprezentate de peri secretori, alcătiţi din două celule. Celula bazală are peri groşi şi are rol în absorbţia apei provenită din xilem. Celula din vârf numită celulă apicală, are pereţi subţiri şi elimină apa în mod activ cu consum de energie.Gutaţia înlocuieşte procesul de transpiraţie. În condiţiile unei atmosfere saturate cu vapori de apă, evită suprasaturarea celulelor cu apă şi permite continuarea procesului de absorbţie a apei din sol. Apa eliminată prin gutaţie conţine 7-120mg/ml ioni, glucide, aminoacizi.

72

Page 73: BOTANICĂ CURS IM

X. ASIMILAREA CARBONULUI DE CĂTRE PLANTE

Din substanţa uscată din care este alcătuit corpul plantelor( 4-8% în cazul algelor, castraveţilor etc, şi 85-95% la seminţe), compuşii organici deţin o pondere de 95%. Aceştia sunt alcătuiţi în principal din trei elemente: carbon, oxigen şi hidrogen.După modul în care se obţin substanţele organice, plantele se împart în:1.Autotrofe – care utilizează carbonul anorganic din mediul ambiant, din care sintetizează singure compuşii organici. În acest scop plantele autotrof sintetizante folosesc energia provenită din radiaţiile solare în timp ce plantele autotrof chimiosintetizante utilizează energia provenită din descompunerea unor substanţe anorganice.2.Plantele heterotrofe nu îşi pot sintetiza singure compuşii organici. Se împart în:- saprofite- cele care utilizează compuşii organici simpli proveniţi din descompunerea organismelor animale sau vegetale moarte.- parazite- cele care folosesc compuşii organici proveniţi direct din organismele vii.

3. Plantele mixotrofe au frunze verzi capabile de fotosinteză, dar recurg şi la nutriţie suplimentară carnivoră, semiparazită sau simbiotică.

FOTOSINTEZA

Procesul prin care plantele autotrofe sintetizează primii compuşi organici, cu ajutorul energiei provenite din radiaţiile solare este cunoscut sub denumirea de fotosinteză.

Fotosinteza reprezintă procesul prin care plantele verzi biosintetizează primii compuşi organici: triozele, din CO2 şi apă în prezenţa luminii şi a clorofilei.

Acest proces constă în absorbţia radiaţiilor luminoase la nivelul structurilor frunzei şi convertirea energiei acestora în energie chimică, care contribuie la fixarea CO2 pe substrat, fiind urmat de un complex de transformări biochimice în urma cărora se formează primele molecule organice ( glucidele ) care constituie elemente de bază pentru construcţia structurilor plantelor.Importanţa fotosintezei :- se utilizează energia inepuizabilă provenită de la soare- se formează cantităţi mari de compuşi organici ce pot fi utilizaţi în alimentaţia oamenilor şi animalelor

73

Page 74: BOTANICĂ CURS IM

- deoarece se utilizează CO2 ( provenite din atmosferă, apă şi sol ), contribuie la menţinerea proporţiei de CO2 din atmosferă şi se evită accentuarea fenomenului de seră ( anual se absorb de către plante cca. 1300 miliarde tone CO2).- rezultatul procesului de fotosinteză îl constituie glucidele şi oxigenul. Prin eliminarea oxigenului, plantele verzi contribuie la menţinerea concentraţiei de 21% oxigen din atmosferă şi prin aceasta la menţinerea vieţii pe Terra. - glucidele sunt utilizate de plante pentru sinteza numeroşilor compuşi existenţi în ţesuturile acestora şi care sunt utilizaţi în diferite ramuri ale industriei: lemnul în industria materialelor de construcţii, zahărul din sfeclă şi trestie de zahăr în industria alimentară, coloranţii în industria chimică.

Organele şi organitele specializate pentru fotosintezăFrunza reprezintă organul specializat în care se realizează procesul de

fotosinteză. Frunzele sunt organe aplatizate, cu suprafaţă mare, capabile să recepţioneze o cantitate mare de radiaţii luminoase. Epiderma frunzelor este prevăzută cu stomate, prin care se face schimbul de gaze între frunze şi mediul ambiant. Plantele din zona temperată au frunzele cu structură bifacială, parenchimul asimilator fiind diferenţiat în parenchim palisadic cu rol fotosintetic şi parenchim lacunar, cu rol în schimburile gazoase.

Frunza conţine organite specializate în care se desfăşoară procesul de fotosinteză. Acestea sunt cloroplastele. Cloroplastele au formă ovală, sferică sau lenticelară. Un cloroplast este delimitat la exterior de o membrană dublă lipoproteică, iar la interior se găseşte masa fundamentală numită stromă- în care se află ribozomi care participă la biosinteza proteinelor specifice cloroplastului. Membrana externă este prevăzută cu un număr mare de pori, cea internă este lipsită de pori, dar poate fi totuşi străbătută de molecule de trioze, hexoze şi aminoacizi. Membrana internă formează pliuri pe direcţia axului longitudinal al cloroplastului, numite tilacoide, între care se găsesc saculi granali. Aceşti saculi granali se suprapun în număr de 2 până la 8, ca monedele într-un fişic formând un granum, iar toate aceste unităţi granum alcătuiesc grana cloroplastului.

Plantele de tip fotosintetic C4 au în celule tecii cloroplaste ce conţin numai tilacoide fără grană. Tilacoidele au structura caracteristică membranelor plasmatice: un bistrat de fosfolipide în care se găsesc substanţe transportoare de electroni, pompe de protoni, antene fotoreceptoare şi centre de reacţie, care alcătuiesc două fotosisteme în care se desfăşoară faza de lumină a fotosintezei. În stroma cloroplastelor se desfăşoară faza de întuneric (enzimatică) a fotosintezei. Acestea prezintă suprafeţe mari ale membranelor tilacoide şi pigmenţii clorofilieni. În membranele tilacoide sunt încorporaţi pigmenţii (clorofile, caroteni şi xantofile) substanţe transportoare de electroni şi pompe de ioni.

74

Page 75: BOTANICĂ CURS IM

Pigmenţii care se găsesc în cloroplaste diferă în ceea ce priveşte compoziţia chimică: în plantele verzi există clorofilă, în algele roşii există ficoeritrină, în algele albastre există fitocianină şi în unele bacterii există bacterioclorofilă.Pigmenţii fotoreceptori din tilacoidele cloroplastelor sunt grupaţi formând: antene receptoare şi centre de reacţie. Antenele receptoare sunt alcătuite din pigmenţi care au rolul de a recepţiona energia fotonilor din radiaţiile solare şi de a o transmite spre centrul de reacţie.Există două fotosisteme:- fotosistemul I care are rolul de a forma acele substanţe cu potenţial reducător- fotosistemul II care are rol în fotooxidarea apei şi eliberarea O2

Antena colectoare a fotosistemului I este alcătuită din molecule de clorofilă a şi b, aflate în proporţie de 4/1 şi β caroten, iar cea a fotosistemului II este alcătuită din clorofilă a, clorofilă b şi xantofile.Randamentul de transmitere a energiei este de 95% în cazul clorofilei b şi numai 40-45% în cazul carotenilor.Pigmenţii fotosensibili care alcătuiesc centrele de reacţie participă la procesul prin care energia luminoasă este convertită în energie biochimică. Prin excitarea moleculelor de clorofilă din centrele de reacţie, se determină expulzarea unui electron, care este transportat de un lanţ de substanţe transportoare grupate în trei complexe: fotosistemul I, complexul citocrom b 6- citocrom f şi fotosistemul II, pentru ca în final să fie utilizat pentru reducerea NADPH- ului.Protonii rezultaţi din fotoliza apei, sunt transportaţi de cel de-al patrulea complex, denumit ATP- sintetază, iar energia rezultată din transport este utilizată pentru biosinteza ATP-ului.Culoarea pigmenţilor diferă: clorofila a are culoare verde albăstruie, clorofila b are culoare verde- gălbuie, carotina are culoare portocalie, iar xantofila are culoare galben- verzuie.Clorofila a- formula chimică C55H 72O5 N4 MgClorofila b- formula chimică C55H 70O6 N4 MgPigmenţii carotenoizi sunt reprezentaţi în principal de carotină- C40H56 şi xantofilă C40H56O2.Mecanismul procesului de fotosinteză

În faza de lumină, care se desfăşoară în tilacoidele cloroplastelor, se utilizează energia din radiaţiile luminoase pentru fotoliza apei. Electronii şi protonii rezultaţi pentru sinteza unei substanţe puternic reducătoare (NADPH+H+), iar energia produsă prin transportul protonilor prin pompa de protoni este folosită pentru sinteza ATP- ului.

În faza de întuneric, care se desfăşoară în stroma cloroplastului, cele două substanţe produse în faza de lumină sunt utilizate pentru biosinteza triozelor şi în final a hexozelor.

75

Page 76: BOTANICĂ CURS IM

Tipuri fotosintetice la planteExistă 3 tipuri fotosintetice: C3, C4 şi CAM.TIPUL FOTOSINTETIC C3. Este caracteristic pentru cca 300.000 de specii de plante din climatul temperat: grâu, orz, sfeclă, tutun, etc.La tipul fotosintetic C3, dioxidul de carbon este fixat într-un compus cu trei atomi de C (acidul fosfogliceric) la tipurile fotosintetice C4 şi CAM, fixarea este făcută sub forma unui compus cu 4 atomi de carbon: acidul oxalacetic.TIPUL FOTOSINTETIC C4 este caracteristic pentru 500 de specii originare din zonele tropicale şi care au fost adaptate la condiţiile de iluminare intensă şi temperaturi ridicate- trestia, sorg.Există diferenţe de structură a frunzelor între specii de tipul C3 şi cele de tipul C4.

Dacă la plantele de tipul C3 celulele mezofilului sunt foarte bogate în cloroplaste, la celulele de tipul C4 mezofilul conţine cloroplaste puţine, în schimb fasciculele vasculare sunt înconjurate de celulele tecii perivasculare, care sunt bogate în cloroplaste şi au rolul de a realiza procesul de fotosinteză. Substratul biochimic pe care se fixează CO2, la tipul C3 este ribulozo-1, 5- difosfat, iar la tipul C4 este acidul fosfoenolpiruvic.Concentraţia de CO2 pe care o reţin plantele de tip C4 este de 5 ori mai mare decât cea pe care o acumulează plantele de tip C3, ceea ce duce la creşterea randamentului fotosintezei.TIPUL FOTOSINTETIC CAM este prezent la cca 250 de specii care trăiesc în regiunile tropicale şi secetoase: fam. Cactaceae, Liliaceae, Crasulaceae.

Plantele care trăiesc în regiunile secetoase îşi menţin stomatele închise pe tot parcursul zilei pentru a împiedica pierderea apei din organism. Astfel CO2 nu poate pătrunde în camera substomatică. Noaptea, plantele tip CAM îşi deschid stomatele şi CO2 pătrunde în camera substomatică. Substratul de care se fixează CO2 este acidul fosfoenolpiruvic care este redus la acid oxalacetic şi depus pe vacuola celulelor. Acidul oxalic este redus la acid malic, trece înapoi prin membrana vacuolei în citoplasmă unde este decarboxilat până la acid piruvic şi CO2. CO2 este fixat noaptea şi prelucrat ziua.Fotorespiraţia.

Reprezintă o ironie a procesului de evoluţie al plantelor, ce constă în biodegradarea carbonului asimilat, ceea ce conduce la diminuarea producţiei.

Fotosinteza şi fotorespiraţia sunt două procese contrare, care decurg concomitent. Dacă în procesul de fotosinteză se biosintetizează compuşi organici, în fotorespiraţie aceştia sunt biodegradaţi fără producerea de energie.Este caracteristic pentru plantele de tip fotosintetic C3 din zonele cu climat temperat. Acest proces se desfăşoară în trei organite celulare: cloroplaste, peroxizomi şi mitocondrie. Prima etapă are loc în cloroplaste.

76

Page 77: BOTANICĂ CURS IM

Ribulozo-1,5-difosfatul este biodegradat în acid fosfoglicolic şi acid fosfogliceric, în prezenţa enzimei ribulozo- 1,5- difosfat carboxilaza- ozidaza (în procesul de fotosinteză are rol de carboxilază, în fotorespiraţie are rol de oxidază.)

Activitatea oxidazică a enzimei menţionate este cu atât mai intensă cu cât temperatura este mai ridicată, iar în condiţiile climatului cald acest proces ar putea conduce la o biodegradare mai intensă comparativ cu procesul de sinteză.

La temperatura de cca 18˚C plantele de tutun pierd prin fotorespiraţie aproximativ 20% din carbonul fixat, iar la 37˚C plantele de tutun pierd prin fotorespiraţie aproximativ 40% din carbonul fixat.

Acidul fosfogliceric intră în procesul de fotosinteză, iar acidul fosfoglicolic este desforilat rezultând acidul glicolic care este transportat din cloroplaste până la peroxizomi.

A treia etapă se desfăşoară în mitocondrii. Două molecule de glicină sunt implicate într-un proces din care se elimină o moleculă de CO2, o moleculă de NH3

şi rezultă o moleculă de serină. Serina poate fi utilizată pentru biosinteza proteinelor sau poate fi transportată în peroxizomi unde este dezaminată rezultând acid gliceric care poate fi utilizat în cloroplaste în procesul de fotosinteză.

Intensitatea procesului de fotosinteză este influenţată de factori interni şi externi.

Factorii interni care influenţează procesul de fotosinteză sunt: specia, vârsta frunzelor, cantitatea de clorofilă şi acumularea asimilatelor în frunze.

Factorii externi care influenţează procesul de fotosinteză sunt: lumina, temperatura, concentraţia de dioxid de carbon şi nutriţia minerală.

Variaţiile diurne şi sezoniere ale intensităţii procesului de fotosintezăModificările diurne ale factorilor mediului înconjurător determină reacţii

adaptative din partea plantelor (modificarea presiunii osmotice, închiderea sau deschiderea stomatelor). Toate aceste reacţii se reflectă în intensitatea procesului de fotosinteză.

În cazul plantelor ombrofile la care lumina şi temperatura nu prezintă variaţii excesive, se constată o dinamică caracteristică a intensităţii procesului de fotosinteză. Acest proces începe dimineaţa devreme, creşte în intensitate până la ora 13, după care se constată o scădere până seara, când acest proces se opreşte.Diminuarea procesului de fotosinteză, după orele amiezii, se datoreşte în mare măsură acumulării substanţelor asimilate în cloroplaste.

În cazul plantelor fotofile, variaţia diurnă a procesului de fotosinteză prezintă modificări faţă de cele ombrofile, în perioada amiezii. Din cauza temperaturii ridicate şi a umidităţii relative a aerului scăzute din timpul amiezelor de vară, se produce închiderea stomatelor şi creşterea deficitului de apă din frunze, proces care conduce la diminuarea intensităţii procesului de fotosinteză.

77

Page 78: BOTANICĂ CURS IM

Variaţii diurne ale procesului de fotosinteză se constată frecvent, ca urmare a modificării factorilor externi: ceaţă, nori, arşiţă excesivă, lumină intensă. În perioade nefavorabile, intensitatea acumulării substanţelor organice este mai mică faţă de consumul acestora în procesul de respiraţie şi fotorespiraţie.

Variaţii ale procesului de fotosinteză se constată şi pe parcursul unui an. Astfel, primăvara, când frunzele sunt mici, fotosinteza are o intensitate redusă. Pe măsură ce frunzele cresc în dimensiuni şi sporeşte numărul de cloroplaste şi cantitatea de clorofilă, se constată intensificarea procesului de fotosinteză, care atinge valorile maxime odată cu maturarea frunzelor.

Această perioadă de intensitate fotosintetică maximă corespunde cu formarea frunzelor la soia, cu perioada dintre înspicat şi înflorit la cereale, înainte de înflorit la sorg şi cânepă, precum şi în timpul înfloritului la floarea soarelui.Acest nivel fotosintetic se menţine în timpul formării şi umplerii seminţelor şi scade spre sfârşitul perioadei de vegetaţie.Fotosinteza şi recolta agricolă

Cantitatea totală de dioxid de carbon încorporată în compuşii organici biosintetizaţi în plante, reprezintă fotosinteza brută. Întrucât o parte din aceşti compuşi organici sunt utilizaţi în procesul de respiraţie şi fotorespiraţie, acumularea de substanţe organice este mai mică şi corespunde fotosintezei nete.

Procesul de scumulare a substanţelor organice în plante se pune în evidenţă prin creşterea greutăţii uscate a unei suprafeţe asimilatoare, raportată la unitatea de timp. Această creştere cunoscută sub denumirea de limtă a asimilaţiei aparente ( LAA) sau potenţialul productiv, este cuprinsă între 34 şi 39g/m2/zi la plantele cu tip fotosintetic C3 şi între 50 şi 54 g/ m2/zi la cele cu tip fotosintetic C4.

Din substanţele acumulate, corespunzătoare fotosintezei brute, trebuie scăzută masa pierderilor din timpul vieţii ( frunze, flori etc.), rezultatul obţinut corespunzând cu recolta biologică. Aceasta poate fi estimată prin cântărire şi reprezintă greutatea masei vegetale.

Referitor la recoltă, trebuie făcută distincţie între recolta biologică şi cea agricolă. Recolta biologică reprezintă totalitatea biomasei uscate produse de plante, în timp ce recolta agricolă este dată numai de organele plantelor care sunt valoroase dpdv economic. Recolta trebuie analizată nu numai dpdv calitativ, adică dpdv al conţinutului de substanţe utile: substanţe energetice, vitamine, substanţe minerale, etc.

Astfel, porumbul care are un coeficient de utilizare a luminii de 4.3, realizează o producţie de boabe de 5000 Kg/ha. Această producţie se concretizează în acumularea a 3400 Kg amidon, 500 Kg proteine şi 200 Kg lipide, a căror valoare energetică depăşeşte 75,6 milioane Kj.

78

Page 79: BOTANICĂ CURS IM

Comparativ cu alte specii, aceeaşi valoare energetică se realizează în cazul unor producţii corespunzătoare cu 36 tone sfeclă de zahăr, 22 t cartof, 4,5 t floarea soarelui, 43 t mere, 72 t tomate şi 75 t varză.

Prin măsurătorile agrotehnice care se aplică în culturi, se urmăreşte în permanenţă, crearea condiţiilor optime pentru desfăşurarea procesului de fotosinteză şi care să ducă la creşterea recoltei.

XI. BIODEGRADAREA SUBSTANŢELOR DE REZERVĂ. RESPIRAŢIA AEROBĂ ŞI ANAEROBĂ

Prin biodegradarea substanţelor de rezervă, plantele produc energia necesară proceselor vitale. Energia este produsă sub formă de energie calorică, ce se elimină în mediul ambiant şi energie biochimică care se utilizează în diferite scopuri:

în procesul de sinteză

pentru producerea de enrgie mecanică ce generează curenţii citoplasmatici

pentru producerea de energie bioelectrică

Procesul de biodegradare se desfăşoară în trei etape:Are loc în organitele de depozitare (biodegradarea enzimatică a proteinelor,

poliglucidelor şi lipidelor) şi nu este însoţită de producerea de energie.Are loc în citoplasmă( acizii graşi sunt biodegradaţi în glicozomi) şi se

produce în general o cantitate mică de energie sau deloc.Are loc în mitocondrii, unde se produce o cantitate mai mare de energie.

Această etapă finală este cunoscută sub denumirea de respiraţie sau ciclul Krebs.

I.PROCESUL DE BIODEGRADARE DIN ORGANELE DE DEPOZITAREProteinele din veziculele proteice sunt descompuse la aminoacizi în prezenţa

proteazelor, iar aminoacizii trec prin membrană în citoplasmă. Glucidele se găsesc în amiloplaste sub formă de amidon. Acesta este hidrolizat în prezenţa amilazelor până la glucoză. Fac excepţie plantelor zaharofile (strugurii) care au ca substanţe de rezervă hexozele care sunt depozitate în vacuole. Hexozele din amiloplaste şi vacuole trec în citoplasmă. Din reacţiile menţionate nu se produce energie. Lipidele se găsesc în sferozomi, sunt hidrolizate de lipaze în glicerol şi acizi graşi.II.BIODEGRADAREA LA NIVELUL CITOPLASMEI

Aminoacizii din citoplasmă sunt dezaminaţi cu producerea de NH3 şi cetoacizi care sunt utilizaţi în etapa a treia.CICLUL GLICOLITIC

79

Page 80: BOTANICĂ CURS IM

Glucoza este biodegradată prin ciclul glicolitic care se desfăşoară în citoplasmă. În prima etapă glucoza este fosforilată de ATP rezultând glucozo - 6- fosfatul care la rândul său este fosforilat formând fructozo-1,6- difosfatul.

Fructozo-1,6- difosfatul se descompune în aldehidă fosfoglicerică şi în dioxiacetonfosfat. Ultimul se izomerizează la aldehidă fosfoglicerică (rezultând 2 molecule de aldehidă fosfoglicerică). Aceasta este oxidată la acid – 1,3- difosfogliceric cu formare a două molecule de NADPH( nicotin adenine fosfat).

În continuare are loc defosforilarea rezultând acid- 3- fosfogliceric şi 2 moli de ATP. Acidul 3 fosfogliceric se transform în acid 2 fosfoenolpiruvic.Urmează defosforilarea acidului 2 fosfoenolpiruvic rezultând 2 moli ATP şi 2 acid piruvic.

Energia produsă în procesul de glicoliză este următoarea: se consumă 2 moli ATP şi se produc 4 moli ATP şi 2 moli NADPH + H+. Fiecare mol de NADPH corespunde cu 3 moli ATP rezultând 10 moli ATP din care se consumă 2 moli ATP. Câştigul net îl reprezintă deci energia acumulată în 8 moli de ATP rămaşi, ceea ce corespunde cu 240 Kj. Produsul final, acidul piruvic, este utilizat în procesul de respiraţie.BIODEGRADAREA LIPIDELOR

În cazul lipidelor, glicerolul este transformat în aldehidă fosfoglicerică care poate fi folosită în procesul de fotosinteză sau respiraţie.

Acizii graşi pătrund prin membrana simplă a glioxizomilor unde sunt biodegradaţi prin β oxidare rezultând ca produs final acetil CoA.

β oxidarea se prezintă sub forma unei spirale, la fiecare spiră scindându– se din acizii graşi , 2 atomi de C, care formează 9 moli de acetil CoA şi fiecare mol este însoţit de producerea a 5 moli de ATP.

III.PROCESUL DE BIODEGRADARE LA NIVELUL MITOCONDRIILOR

Este cunoscut sub denumirea de respiraţie aerobă sau ciclu Krebs.Respiraţia reprezintă etapa finală a procesului de biodegradare a

substanţelor de rezervă care se desfăşoară în mitocondrii, în prezenţa O2 rezultând energie, CO2 şi H2O.

Acidul piruvic, rezultat în etapa I de biodegradare, poate pătrunde prin membrana dublă a mitocondriilor unde este biodegradat prin ciclul Krebs.

Reacţiile biochimice de biodegradare au loc în matricea mitocondrială, iar transportul electronilor şi sinteza ATP–ului are loc în membrana internă mitocondrială.

Ciclul Krebs, denumit şi ciclul acizilor di –tri –carboxilici, include reacţii de decarboxilare care conduc la formarea de 3 moli CO2 dintr–un mol de acid piruvic, de hidrogenarea substratului şi formarea NADPH + H+, GTP şi FADH.

Acidul piruvic este decarboxilat rezultând acetil CoA şi CO2. Această reacţie este însoţită de formarea unui mol de NADPH + H+.

80

Page 81: BOTANICĂ CURS IM

Acetil CoA este fixată de acidul oxalacetic→ acid citric [6C]. Acidul citric este izomerizat în acid izocitric .

Acidul izocitric decarboxilat→ CO2; este biodegradat formându– se 1 NADPH + H+ şi se obţine produsul final acid α cetoglutanic [5C].

Are loc o nouă decarboxilare cu formarea unei noi molecule de NADPH + H+→ succinil CoA [4C].

Succinil CoA se transformă în acid succinic şi rezultă şi un mol de GTP. Acidul succinic se transformă în acid fumaric reacţie din care rezultă 1 mol FADH2.

Acidul fumaric se transformă în acid malic care regenerează acidul oxalacetic şi este însoţită de producerea unui mol de NADPH + H+.

1 NADPH + H+ = 3 ATP4NADPH + H+ = 12 ATP1 GTP = 1ATP1 FADH2= 2ATPBiodegradarea unui mol de glucoză are loc conform reacţiei:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O+ 2870 Kj energie totalăEnergia biochimică este reprezentată de formarea a 8 moli ATP în ciclul

glicolitic şi 30 moli ATP în ciclul Krebs, în total 38 moli ATP× 30 Kj energie = 1140 Kj energie biochimică şi 1730 Kj energie calorică (ce se propagă). Energia biochimică reprezintă cca 40% din energia totală.

TRANSPORTUL ELECTRONILOR ŞI PROTONILOR PRIN MEMBRANA MITOCONDRIALĂ

Membrana mitocondrială internă are structură specifică tuturor membranelor fiind alcătuită din 2 straturi de molecule fosfolipidice. De asemenea, membrana internă este mai puţin permeabilă faţă de cea externă.

În membrana internă se găsesc situate 4 complexe de natură proteică (transportoare de electroni şi protoni).

Primul complex denumit FMNH2 are rolul de a dehidrogena NADPH + H+

cu formarea de NADPH oxidat + protoni de H+ şi electroni.Protonii sunt transportaţi din matricea mitocondrială în spaţiul dintre cele

două membrane, iar electronii sunt transportaţi de substanţele existente în aceste complexe; la primirea electronilor, substanţele se reduc, iar la cedarea lor se oxidează.

Între primul complex şi cel de–al doilea se găsesc molecule fosfolipidice.În cel de–al doilea complex, în care se găseşte ubichinona, are loc

transportul protonilor pe partea opusă a membranei şi transportul electronilor spre complexul al III– lea, denumit complexul citocrom b, citocrom c.Acesta are un rol similar în transportul protonilor rezultaţi din dehidrogenare şi în transportul electronilor.

81

Page 82: BOTANICĂ CURS IM

Complexul citocrom c are rol doar în transportul electronilor spre complexul final denumit citocromoxidază. Acest complex are rol în cedarea electronilor către oxigenul molecular şi din ½ O2 + 2 H+ → H2O, cedează electronii oxigenului, îl activează şi se uneşte cu protonii de hidrogen, formând apa de respiraţie. Din fiecare moleculă de glucoză → 6 H2O de respiraţie.

Protonii rezultaţi din dehidrogenarea substratului pot fi transportaţi între spaţiul dintre membrane şi de către citocromoxidază.

Protonii din spaţiul intermembranal generează o diferenţă de concentraţie faţă de matricea mitocondrială, ceea ce determină ca aceştia să treacă printr–un ultim complex care reprezintă pompa de protoni.

Energia rezultată din transportul protonilor este utilizată de enzima ATP–sintetază pentru sinteza ATP din ADP+ fosfor anorganic, proces care constă în acumularea de energie biochimică.

Ciclul respirator menţionat anterior este cunoscut sub denumirea de ciclul respirator cianidin sensibil deoarece acidul cianhidric determină inhibarea acestui proces.

Cercetările efectuate au dovedit că producerea de CO2 continuă şi după tratarea cu acidul cianhidric. În acest fel s–a descoperit un al doilea ciclu respirator care se desfăşoară paralel cu primul şi care este denumit ciclul respirator alternativ sau cianidin rezistent. Ciclul cianidin sensibil este mai intens în faza de tinereţe, iar cel cianidin rezistent în faza de bătrâneţe.

S–a constatat că în cazul ciclului alternative transportul protonilor are loc în mod similar cu cel de–al doilea ciclu, dar transportul electronilor se desfăşoară numai până la ubichinona care îi cedează ulterior unei flavoproteine terminale, iar această scurtcircuitare blochează procesul de sinteză a ATP–ului.

Ca urmare, dacă acest ciclu respirator este preponderant în faza de trecere la senescenţă blocarea sintezei ATP–ului împiedică biosinteza de noi substanţe precum şi reînnoirea proteinelor, proces ce condiţionează prelungirea vieţii celulelor.

Trecerea de la ciclul respirator cianidin sensibil la cel cianidin rezistent reprezintă tocmai trecerea spre faza de senescenţă, iar declanşatorul acestei reacţii îl reprezintă sinteza etilenei în etapa de maturare a celulelor.

COEFICIENTUL DE RESPIRAŢIEReprezintă raportul dintre cantitatea de CO2 produsă în procesul de respiraţie

şi cantitatea de O2 utilizată.C6H12O6 + 6O2 →E+ 6CO2 + 6H2OCoeficientul de respiraţie indică natura substanţei care este folosită în

procesul de respiraţie; astfel în cazul glucidelor Qr=1; în cazul acizilor organici Qr are valoare supraunitară, ajungând până la 4, în timp ce în cazul lipidelor Qr are valoare subunitară, respective 0,69.

82

Page 83: BOTANICĂ CURS IM

În general, proteinele sunt mai puţin utilizate în procesul de respiraţie şi aceasta mai ales în cazuri patologice, iar Qr în acest caz are valoare subunitară.

Ca urmare a faptului că plantele au o compoziţie chimică variată, valoarea Qr diferă. Pe parcursul vieţii plantelor, valoarea Qr se modifică; astfel în cazul organelor tinere care conţin mai mulţi acizi organic valoarea Qr este supraunitară, la maturitate când predomină glucidele, valoarea Qr se apropie de 1.

Factorii interni care influenţează intensitatea procesului de respiraţie.Vârsta plantelor. Intensitatea procesului de respiraţie variază în funcţie de

vârsta plantelor; plantele tinere care au nevoie de mai multă energie pentru procesul de creştere au intensitatea mai mare a respiraţiei.

Pe măsură ce plantele îmbătrânesc intensitatea procesului de respiraţie scade, cele mai mici valori fiind determinate în faza de senescenţă. Fac excepţie de la această dinamică unele fructe şi flori: merele, perele, caisele, piersicile, prunele, pepenii galbeni, tomatele, garoafele. La aceste specii valorile maxime ale respiraţiei se întâlnesc în aceeaşi etapă – de tinereţe, scade relative rapid până în etapa ce precede maturitatea (pârgă); în etapa de maturare are loc o intensificare a procesului de respiraţie şi realizarea unui maxim climacteric, după care intensitatea respiraţiei scade pe tot parcursul trecerii spre senescenţă. Aceste specii care au maxim climacteric se numesc specii climaterice.

În prezent se consideră că biosinteza etilenei (hormon de maturare a plantelor), determină creşterea permeabilităţii membranelor plasmatice şi intensifică procesul de respiraţie.

S–a constatat că aplicarea de etilenă determină creşterea maximului climacteric în cazul produselor climaterice, iar în cazul organelor neclimaterice etilena determină apariţia unui maxim climacteric.

Organ şi specie. Intensitatea procesului de respiraţie variază în funcţie de organ şi specie, astfel, în general speciile perisabile care au un conţinut mare de apă, au o intensitate mare a procesului de respiraţie( ciupercile, legumele frunzoase); alte specii, de ex. ridichiile, au o intensitate respiratorie mare, variind între 40 –60 mg CO2/Kg/h. Fructele în general, dar şi ardeii şi vinetele au o intensitate respiratorie medie cuprinsă între 10 –20 mg CO2/Kg/h. În general seminţele uscate şi nuciferele au intensitatea respiratorie foarte mică, sub 10 mg CO2/Kg/h; cerealele 0,009 mg CO2/Kg/h.

Starea de sănătate a plantelor determină intensificarea procesului de respiraţie şi totodată creşterea cantităţii de căldură care rezultă din acest proces.

Conţinutul de apă în cazul seminţelor→ intensitatea procesului de respiraţie este mult mai mare în etapa de formare a acestora, când conţinutul în apă este de aproximativ 40— 50 %; pe parcursul maturării, conţinutul de apă scade la valori de 7—14%, iar intensitatea respiraţiei ajunge la 0,0029 mg CO2/Kg/h.

83

Page 84: BOTANICĂ CURS IM

Factorii externi care influenţează intensitatea procesului de respiraţie.Temperatura este principalul factor care influenţează intensitatea procesului

de respiraţie. Conform legii lui van’ Hoff, creşterea temperaturii cu 10°C determină

dublarea intensităţii proceselor metabolice.Practic, creşterea temperaturii în limitele 0—10°C determină creşterea

respiraţiei de 2,9 ori, iar în limita de 10—20°C creşte de 2,5 ori.La valori ale temperaturii de peste 35°C, intensitatea procesului de respiraţie scade, iar la temperaturi mai ridicate când are loc alterarea substanţelor proteice, intensitatea procesului de respiraţie este blocată.

Procesul de respiraţie se desfăţoară şi la temperature negative (–7→0°C la grâu şi –30→–40°C la brazi ), dar cu intensităţi reduse.

Lumina influenţează indirect respiraţia prin faptul că furnizează substratul respirator.

Apa; conţinutul în apă al ţesuturilor este în strânsă corelaţie cu intensitatea respiraţiei; cu cât conţinutul în apă este mai mare, cu atât intensitatea respiraţiei este mai mare.

Substanţele minerale; conţinutul în elementele minerale poate influenţa intensitatea respiraţiei; rezultate evidente au fost obţinute în cazul azotului, când s–a constatat că fertilizarea abundentă inhibă maturarea, stimulând în acelaşi timp procesul de respiraţie.

Oxigenul şi dioxidul de carbon; în general, oxigenul stimulează procesul de respiraţie, în timp ce dioxidul de carbon determină inhibarea acestui proces.

Căldura de respiraţie; din energia rezultată din biodegradarea unei molecule de hexoză aproximativ 60% se degajă sub formă de căldură; căldura produsă este corelată cu intensitatea proceselor de respiraţie şi variază deci în funcţie cu specia. În cazul nucilor de ex., se produce 1302 Kj/t/24h, în cazul spanacului77414 Kj/t/24h, ceea ce poate determina creşterea temperaturii cu aproximativ 15°C, în 24 h în cazul în care căldura nu este eliminată.

În cazul acestor produse acumularea căldurii determină un proces de autoîncingere care conduce la deprecierea rapidă a calităţii; din această cauză se recomandă întotdeauna ca produsele cu intensitate respiratorie mare să fie păstrate la temperaturi coborâte şi în spaţii bine ventilate.

IMPORTANŢA CUNOAŞTERII INTENSITĂŢII RESPIRAŢIEI intensitatea procesului de respiraţie poate constitui un indicator pentru

aprecierea ritmului de biodegradare a substanţelor de rezervă şi deci, de deteriorare a calităţii; fiecare mg CO2 produs de 1Kg material vegetal consumă 0,684 mg glucoză; ca urmare, poate fi corelată cu scăderea valorii alimentare a produselor agricole.

84

Page 85: BOTANICĂ CURS IM

determinarea maximului climacteric ne permite să stabilim momentul în care produsele climaterice au ajuns la etapa de maturitate.

intensitatea respiraţiei poate să indice şi momentul intrării în repaus vegetative a seminţelor, tuberculilor, bulbilor.

IV.BIODEGRADAREA ANAEROBĂ A SUBSTANŢELOR DE REZERVĂAre loc doar în unele cazuri( de excepţie).Biodegradarea anaerobă utilizează ca substanţe doar glucidele, iar acest

proces se desfăşoară numai în citoplasmă.Primele etape de biodegradare a glucidelor sunt comune pentru

biodegradarea aerobă şi anaerobă, respectiv, hidroliza amidonului în amiloplaste şi biodegradarea hexozelor prin ciclul glicolitic în citoplasmă.

De la acidul piruvic, căile de biodegradare se ramifică; în cazul biodegradării aerobe acidul piruvic este metabolizat în mitocondrii; în cazul biodegradării anaerobe acidul piruvic este biodegradat în citoplasmă pe două căi:

1. pe cale alcoolică

2. pe cale lactică

În cazul căii alcoolice, acidul piruvic este decarboxilat transformându–se în aldehidă acetică şi în continuare în alcol etilic.

În cazul căii lactice, transformarea se face direct din acid piruvic în acid lactic.

Cercetările efectuate în ultimul timp au precizat că biodegradarea anaerobă ar putea coexista cu cea aerobă într–o proporţie infimă, sub 1%, dar în condiţii de anaerobioză se intensifică foarte mult. Stresul produs de lipsa oxigenului determină activarea genelor care codifică sinteza unui ARN–m, care la rândul lui codifică sinteza enzimelor implicate în biodegradarea anaerobă.

Efectul procesuluiRespiraţia anerobă are un efect pozitiv în prima etapă datorită faptului că din

acest proces→2 moli ATP, energia înmagazinată putînd fi utilizată de celule pentru supravieţuire.

Prelungirea perioadei de anaerobioză determină acumularea aldehidei acetice şi a alcoolului etilic care sunt toxice pentru celulele vegetale. Ca urmare, prin acumularea acestor substanţe se determină moartea celulelor.

Simptomele produse de lipsa oxigenuluiÎn cazul tuberculilor de cartofi, din soiurile timpurii, cultivaţi în zona

nisipurilor s–a constatat că în cazul în care sunt scoşi din sol şi rămân pe suprafaţa acestuia, expuşi la soare, temperatura ridicată determină un decalaj între

85

Page 86: BOTANICĂ CURS IM

intensitatea procesului de respiraţie care creşte foarte mult şi posibilitatea de penetrare a oxigenului prin spaţiile intercelulare care sunt foarte mici; în acest caz, în centrul tuberculilor se creează condiţii de anaerobioză, în care caz acumulează aldehidă acetică şi alcool etilic, celulele mor, iar ţesutul se brunifică. Într–o etapă mai avansată, poate avea loc un proces de autoliză în care unele celule sunt biodegradate, generându–se astfel mici caverne. Această dereglare fiziologică este cunoscută sub denumirea de inimă brună.

Brunificări similare au loc şi în cazul merelor şi perelor păstrate în depozite cu atmosferă controlată în care compoziţia a fost necorespunzătoare.

Seminţele semănate pe sol cu exces de umiditate sunt expuse unui proces de biodegradare anaerobă; în acest caz biodegradarea are loc pe cale lactică, iar dacă seminţele de fasole de ex. provenite din sol cu exces de umiditate sunt turtite, se obţine un suc lăptos, urât mirositor.

86

Page 87: BOTANICĂ CURS IM

XII. PROCESUL DE CREŞTERE AL PLANTELOR

Creşterea plantelor este un proces coordonat genetic care constă în modificări cantitative ireversibile, finalizate prin sporirea numărului, volumului şi masei celulelor cu consum de biocompuşi nutritivi şi energie biochimică.

Etapele: - etapa embrionară (mereza sau diviziunea celulară);- etapa de extensie (auxeza sau elongaţie).Mereza :

se desfăşoară la nivelul ţesuturilor meristematice, mărimea zonelor meristematice diferă:

= meristemele apicale ale rădăcinilor au lungimea de 2 - 3 mm,

= cele caulinare de 1 mm,= cambiul şi felogenul sunt alcătuite din câte un strat de

celule. durata variază în funcţie de organ:

= la meristemele foliare a plantelor lemnoase durează 2 - 3 săptămâni, = celulele care dau naştere fructelor se divid timp de 10 zile la vişin, până la 56 de zile la păr, = meristemele apicale se divid pe tot parcursul perioadei de vegetaţie.

este stimulat de citochinine şi de prezenţa factorilor externi în limite optime.

Auxeza: se realizează pe două căi:

= prin creşterea turgescenţei = prin intussuscepţiune sau mecanismul extensiei celulare

este stimulată de auxină extensiea celulară are loc:

= imediat după mereză la plantele anuale, sau = după o perioadă de repaus la mugurii plantelor perene.

durata perioadei de extensie celulară este mai mare comparativ cu cea de mereză şi se poate prelungi până la sfârşitul perioadei de vegetaţie (cazul fructelor seminţoase);

pe parcursul perioadei de auxeză vacuolele mici se unesc şi formează o vacuolă mare (ocupă 70-95 % din volumul celulei);

87

Page 88: BOTANICĂ CURS IM

viteza de creştere a plantelor variază în limite mari în funcţie de specie: 20 - 40 mm/ zi la mazăre, 100 - 120 mm/ zi la grâu şi 400 - 600 mm/ zi la bambus.

Procesul de germinare al seminţelorGerminarea seminţelor este procesul prin care se iniţiază un nou ciclu de

dezvoltare ontogenetică, atunci când condiţiile de mediu devin favorabile.Caracteristici:

este consecinţa procesului de creştere celulară şi se constituie într-un proces iniţial de creştere al organelor plantelor;

numai seminţele mature care au ieşit din starea de repaus vegetativ pot germina;

din punct de vedere fiziologic se consideră încheiat acest proces când radicula embrionului ajunge în sol ;

din punct de vedere agronomic se consideră că procesul de germinare s-a încheiat, când ia naştere o nouă plantulă care se poate hrăni autotrof.

Diferenţe:- Seminţele pomilor fructiferi germinează numai după postmaturare prin

expunerea seminţelor umectate şi stratificate la temperaturi coborâte pozitive (2 oC).

- Seminţele fotoblastice germinează numai după ce au fost expuse lalumină câteva minute sau ore, în funcţie de specie.

- Temperatura optimă pentru germinarea seminţelor variază între: = 25 - 28 oC pentru plantele originale din zonele temperate şi = 30 - 35 oC pentru cele din zonele tropicale.

Etapele importante: Prima etapă care are loc la contactul direct dintre seminţe şi apa din

soluţia solului. În a doua etapă apa din soluţia solului pătrunde prin tegument, prin hil

şimicropil în ţesuturile interne ale seminţei şi îmbibă biocoloiziii celulari.

În a treia etapă imediat după imbibiţia biocoloizilor şi hidratareaţesuturilor seminţei, se intensifică foarte mult procesul de respiraţie şi are loc biodegradarea substanţelor de rezervă până la zaharoză, aa, acetil CoA, glicerol etc.

În a patra etapă biocompuşii cu moleculă mică obţinuţi sunt translocaţi din endosperm sau cotiledoane în embrion, unde sunt utilizaţi pentru

88

Page 89: BOTANICĂ CURS IM

biosinteza biocompuşilor implicaţi în procesul de creştere, sau pentru producerea de energie.

Creşterea organelor plantelor- creşterea hipogeee caracteristică pentru porumb, grâu, orz, mazăre etc., se

caracterizează prin prezenţa unei axe hipocotile mici şi a unei axe epicotile cu dimensiuni mari şi cotiledoanele care rămân acoperite în sol.

- creştere epigee caracteristică pentru ceapă, castravete, muştar, salată, pepene, plante care au o axă hipocotilă mare şi o axă epicotilă de dimensiuni mici, iar cotiledoanele se ridicate la suprafaţa solului.

Creşterea rădăcinilor: -Creşterea în lungime este un proces datorat diviziunii celulelor

meristemului din vârful vegetativ al rădăcinii situat sub caliptră, precum şi a extensiei celulelor nou formate. Ritmul de diviziune al acestor celule este destul de lent şi anume 1 diviziune/ h, dar numărul de rădăcini care se formează într-o zi este de 400 până la 600 la bob şi 21.000 la porumb.

- Creşterea în grosime a rădăcinii la gimnosperme şi angiospermele lemnoase, are loc pe baza activităţii meristemelor secundare: cambiul şi felogenul.

- Creşterea rădăcinii se realizează cu viteză mai mare primăvara şi toamna, vara ritmul de creştere fiind mai lent din cauza deficitului de apă din sol.

- Temperatura optimă pentru creşterea rădăcinii diferă de la o specie la alta:30 oC pentru bumbac, 25 oC pentru grâu, 15 - 20 oC pentru cartof.

Creşterea tulpinilor: - Creşterea în lungime a tulpinii se datorează activităţii meristemelor

apicale şi a celor intercalare. - Creşterea în grosime a tulpinii are la bază activitatea a două meristeme

secundare: cambiul şi felogenul.-Creşterea intercalară se face pe baza activităţii meristemelor intercalare,

care nu sunt altceva decât meristeme restante ale meristemelor primare, sau pot proveni din ţesuturi definitive, prin revenirea unor celule ale acestora la funcţia de diviziune.

Creşterea frunzelor: - din inelul iniţial al mugurilor apicali, la un interval denumit plastocron. - Creşterea limbului foliar se face pe baza activităţii meristemului

marginal, meristemului submarginal, abaxal, adaxal şi intercalar, prin funcţionarea cărora se formează forme de frunze atât de variate, sau care determină gofrarea acestora.

89

Page 90: BOTANICĂ CURS IM

- Creşterea peţiolului frunzelor este de tip caulinar, iar formarea stomatelor, a canalelor şi pungilor secretoare are loc din celule izolate definitive ale epidermei şi ale parenchimului foliar.

Creşterea florilor: - este un proces coordonat genetic şi are loc după inducţia florală. - meristemul de aşteptare din apex formează în timpul evocării florale,

primordiile pieselor florale. - după diferenţierea primordiilor pieselor florale se formează mugurii

florali. - perioada de formare a mugurilor florali diferă de la o specie la alta. - Mugurii florali ai celor mai multe dintre speciile menţionate au

diferenţiate organele florale la începutul lunii septembrie, după care intră într-o perioadă de repaus vegetativ.

- La sfârşitul lunii decembrie şi începutul lunii ianuarie, mugurii florali intră în vegetaţie, prin reluarea procesului de diviziune celulară.

Formarea şi creşterea fructelor are la bază diviziunea celulelor ovarului în cazul fructelor adevărate, dar şi a altor organe florale.

Creşterea în dimensiuni a fructelor se face pe baza extensiei celulare.Fazele:- în prima fază are loc diviziunea celulelor care durează diferenţiat de la o

specie la alta: 10 zile la vişin, 21 zile la măr şi piersic, 25 zile la zmeur, 28 zile la prun, 35 zile la coacăz negru, 42-56 zile la păr, şi 45 zile la viţa de vie.

- în a doua fază fructele cresc pe baza extensiei celulare care începe înainte de încetarea diviziunii celulare, şi se prelungeşte până la recoltarea fructelor. În această fază creşterea este stimulată de auxinele biosintetizate în seminţe.

Polenizarea: alogamă (la cele mai multe specii de angiosperme), autogamă (la numeroase plante de cultură).

Tipuri de polen:- tip bicelular alcătuit la maturitate din două celule, una vegetativă şi una

generativă; - tip tricelular la care celula generativă se divide timpuriu, la maturitate

polenul conţinând trei celule.Tubul polinic:

- Viteza de creştere a tubului polinic variază cu specia (ex. 6 mm/min. la Tradescantia şi 240 mm/min. la Zea mays).

- Tubul polinic se formează din prelungirea intinei care va străbate exina printr-un por germinativ al polenului.

90

Page 91: BOTANICĂ CURS IM

- Creşterea tubului polinic este stimulată de conţinutul ridicat de auxină a stilului şi de gibereline, acumulate în stil şi ovar.

- Tubul polinic poate ajunge la ovule în 1-3 zile în funcţie de temperatura ambiantă,

- celula secundară a sacului embrional are viabilitate variabilă în funcţie de specie: 3 - 4 zile la cireş şi 8- 10 zile la căpşuni.

- Vârful tubului polinic şi nucleul vegetativ se resorb, iar nucleul generativ se divide în doi gameţi:

= unul fecundează oosfera care dă naştere zigotului principal, = al doilea fecundează celula secundară a sacului embrional,

→ zigotul secundar (accesoriu). Creşterea seminţelor:

În etapa 1 creşterea are loc pe baza proceselor de mereză şi auxeză,iar în celule se acumulează apă şi biominerale.

Etapa a 2-a, se caracterizează prin creşteri mai mici ale masei seminţelor. Glucidele din citoplasmă sunt utilizate la biosinteza amidonului, presiunea osmotică a celulelor din seminţe scade, absorbţia apei se reduce brusc, dar creşte capacitatea de germinare a seminţelor.

În etapa a 3-a, masa seminţelor scade ca urmare a diminuării bruşte aconţinutului în apă şi a blocării procesului de translocare şi depozitare a biocompuşilor solubili.

Ritmul de deshidratare şi intensitatea proceselor metabolice se reduce pe măsură ce conţinutul în apă se apropie de 12 - 14 %, procent la care seminţele intră în repaus vegetativ.

Creşterea organelor de rezervă (tuberculi, bulbi etc.) este reglată hormonal şi este influenţată de factorii de mediu.

- Tuberizarea este inhibată în etapa de creştere vegetativă a plantelor, când biocompuşii asimilaţi sunt transportaţi prioritar spre aceste organe.

Modificarea balanţei hormonale:-dacă se modifică în favoarea giberelinelor stimulează formarea stolonilor,

dar inhibă formarea tuberculilor; - pe parcursul perioadei de tuberizare, conţinutul în gibereline scade şi creşte

conţinutul în acid abscisic şi citochinine, care stimulează depozitarea substanţelor de rezervă în aceste organe;

- dacă se aplică tratamente cu acid abscisic, etilenă sau cu doze inhibitoare de auxină, se stimulează procesul de formare a tuberculilor.

Factorii ambianţi: fotoperioadele scurte, umiditatea ridicată şi temperatura coborâtă, stimulează acest proces.

91

Page 92: BOTANICĂ CURS IM

Factorii care influenţează procesul de creştereFactorii interni de creştere : hormonii. -hormoni care stimulează procesul de creştere - auxinele, giberelinele,

citochininele;-hormoni care inhibă procesul de creştere - acidul abscisic.

Auxinele:- stimulează extensia celulelor,- stimulează formarea rădăcinilor adventive, -stimulează creşterea mugurilor în concentraţii mici (10-8 g/ml); -inhibă creşterea mugurilor în concentraţii mari, determinând

dominanţa apicală.

Giberelinele:- în doze mari determină creşterea frunzelor care pot să atingă dimensiuni

duble faţă de cele normale;- determină întreruperea repausului seminal; -stimulează întreruperea repausului mugurilor de piersic, coacăz etc. -stimulează creşterea mugurilor laterali prin inhibarea dominanţei apicale;- induc sinteza amilazelor în celulele cu aleuronă din seminţele de

graminee, stimulând biodegradarea substanţelor de rezervă şi formarea de biocompuşi simpli implicaţi în procesul de creştere al celulelor;

-stimulează creşterea internodurilor pe baza proliferării ţesutului cortical şi epidermic, care sunt insensibile la acţiunea auxinelor.

Citochininele au următoarele efecte asupra creşterii:- stimulează diviziunea celulelor (citochineza) în prezenţa auxinei;- au efect pozitiv asupra biosintezei substanţelor proteice, stimulând extensia celulelor (efectul pozitiv asupra sintezei substanţelor proteice se explică prin faptul că citochininele fac parte integrantă din ARNt);- induc neoformarea mugurilor şi reduc inhibiţia exercitată de mugurul

terminal asupra celor axilari (dominanţa apicală);- întrerup repausul vegetativ la seminţele de salată, tutun etc.;- au efect inhibitor asupra formării rădăcinilor adventive.

Acidul abscisic:- inhibă creşterea plantelor prin acţiunea sa antigiberelinică;-prelungeşte repausul mugurilor la pomi, bulbi şi a embrionului din seminţe;

Alţi biocompuşi din grupa inhibitorilor naturali sunt: - florizinul un flavonoid sintetizat în frunze care determină inhibarea

înfloririi;

92

Page 93: BOTANICĂ CURS IM

- acidul cinamic, acidul cafeic, acidul ferulic, cumarina, scopoletina sunt inhibitori naturali care determină repausul vegetativ al seminţelor.

- Biocompuşii de creştere din grupa vitaminelor participă la procesele metabolice specifice din organismele vegetale.

Factorii externi Temperatura influenţează sensibil ritmul de creştere al plantelor, conform

legii lui Van¢t Hoff conform căreia viteza de creştere se dublează la creşterea temperaturii cu 10oC, în intervalul 5o- 35 oC.

Limitele de temperatură în care are loc procesul de germinare al seminţelor variază între – 30 oC şi + 40 oC, iar temperatura optimă variază în funcţie de specie între 18 şi 37 oC.

Temperatura minimă de creştere variază cu specia: - între 0 - 5o C pentru secară, grâu, orz, mazăre, in, cânepă, lucernă, - între 5 - 6o C pentru viţa de vie, - între 8 - 10o C pentru porumb, - între 10 - 12 o C pentru fasole, - între 10 - 14o C pentru nuc, - între 14 - 18o C pentru pepene, castravete, dovleac.

Optimul termic armonic reprezintă condiţiile cele mai favorabile pentru realizarea tuturor proceselor fiziologice luate în ansamblu.

Diferenţele de temperatură zi – noapte sunt importante pentru creşterea unor specii de plante. De exemplu: tomatele necesită o diferenţă de temperatură dintre zi şi noapte de minimum 7oC (18 - 25o C).

Lumina influenţează prin pigmenţilii fotosensibili:- Procesul de germinare a seminţelor fotoblastice (cazul salatei) este

stimulat de expunerea la lumină a acestora timp de câteva secunde. - Radiaţiile roşii cu λ 660–760nm determină transformarea

fitocromului inactiv, în fitocrom activ, stimulând aceste procese, în timp ce radiaţiile roşii cu λ 760–800 nm inhibă aceste procese. Intensitatea luminii necesară pentru realizarea procesului de creştere, variază

în funcţie de specie, de cerinţele lor faţă de lumina pentru care sunt adaptate. Plantele fotofile crescute în condiţii de lumină insuficientă manifestă

simptome de stres exprimate fenotipic prin:- alungirea exagerată a tulpinii, - dezvoltarea insuficientă a ţesutului mecanic şi a frunzelor, - un conţinut redus în clorofilă a frunzelor, fenomen cunoscut sub

denumirea de etiolare.

93

Page 94: BOTANICĂ CURS IM

În condiţii de lumină optimă plantele au tulpini viguroase, frunza cu limbul mare şi colorat în verde intens.

Durata de iluminare: în funcţie de zona lor de origine geografică plantele sunt adaptate la condiţii de zi scurtă sau de zi lungă.

Compoziţia spectrală - Lumina roşie stimulează procesul de creştere a tulpinii, dar înhibă creşterea

limbului foliar care rămâne mic.- La UV tulpina are o creştere redusă (nanism). UV stimulează fotooxidarea

auxinei şi biosinteza acidului abscisic care este înhibitor al procesului de creştere.- Lumina galben-verzuie determină obţinerea unor plante cu dimensiuni

apropiate de cele ale plantelor crescute la lumina zilei.Gradul de hidratare al celulelor cu apă -Seminţele au un conţinut relativ redus în apă, cuprins între 7 şi 14 %, care

face posibilă păstrarea lor perioade lungi de timp (ani de zile) fără să germineze. -Procesul de creştere începe la un grad minim de hidratare de 18 - 20 %

pentru seminţe. -Iar pentru creşterea diferitelor organe vegetative este necesară umiditatea

minimă de 50 - 60 %.-Pentru realizarea în condiţii optime a procesului de creştere este necesar un grad de saturaţie al celulelor cu apă cuprins între 75 şi 96 %;

- Umiditatea relativă din mediul ambiant nu trebuie să scadă sub 50 - 60 %, iar umiditatea solului sub 75 % din capacitatea de câmp.Biomineralele Oxigenul exercită o influenţă evidentă asupra creşterii organelor care se

formează în sol, rădăcinile şi tulpinile subterane. Procesul de creştere poate avea loc în condiţii normale la o concentraţie a

oxigenului din atmosfera solului de 3 % pentru orz, 6 % pentru soia şi 8 % pentru ovăz.

Creşterea conţinutului de oxigen în atmosfera solului peste anumite limite, anihilează efectul dăunător al acumulării dioxidului de carbon.

Mişcările de creştere la plante- orientarea creşterii plantelor înspre zonele cu condiţii optime, sau - îndepărtarea de zonele cu condiţii nefavorabile, Caracteristici:- se realizează cu participarea hormonilor de creştere sau prin modificarea

turgescenţei unor grupuri de celule. - anumite mişcări ale plantelor pot fi considerate reale mişcări de creştere,

deşi sunt induse de factori externi, - mişcările active ale plantelor superioare se realizează cu consum de energie,

94

Page 95: BOTANICĂ CURS IM

- efectuarea acestor mişcări necesită un mecanism în lanţ care include factorii excitanţi, receptorii, sistemele de transmitere a excitaţiilor şi realizarea mişcărilor de răspuns.

-Excitanţii: umiditatea, substanţele minerale, temperatura, forţa de gravitaţie, excitaţiile mecanice, lumina etc.

- Receptorii sunt diferenţiaţi în funcţie de factorii excitanţi:= Stimulii luminoşi sunt recepţionaţi de pigmenţii fotoreceptori,

respectiv de fitocrom şi de flavoproteine.= Forţa de gravitaţie determină sedimentarea amiloplastelor şi a unor

cristale anorganice, care excită receptorii situaţi în plasmalemă şi în RE.= Excitaţiile mecanice sunt recepţionate de celule sensitive sau de

papile sensitive situate printre celulele epidermice.- Transmiterea excitaţiei se face prin intermediul hormonilor, prin

modificarea permeabilităţii membranelor plasmatice sau sub forma unui potenţial de acţiune.

- Executarea mişcărilor de orientare a organelor plantelor se realizează prin creşterea inegală a celulelor ca urmare a acţiunii hormonilor, sau prin modificarea turgescenţei celulelor ca urmare a funcţionării pompelor de ioni.

1.Tropismele reprezintă mişcări de orientare a creşterii plantelor fie către (tropisme pozitive), fie în sens invers (tropisme negative) direcţiei de acţiune a factorului excitant, în funcţie de intensitatea acestuia. Aceste mişcări se datoresc creşterii inegale a celulelor, determinate de acţiunea hormonilor.

Tipuri de tropisme: Fototropismele sunt mişcările de creştere ale plantelor orientate înspre

zonele cu intensitate luminoasă optimă. Gravitropismul sau geotropismul reprezintă mişcarea de orientare a

creşterii, în funcţie de direcţia forţei de gravitaţie.

Tipuri: -gravitropismul negativ al tulpinii, -gravitropismul pozitiv al rădăcinii, -plagiotropismul ramurilor, -diageotropismul rizomilor.

Celulele receptoare (statociste) pentru forţa de gravitaţie se află situate în meristemele apicale şi în meristemele intercalare ale plantelor graminee. Sub acţiunea forţei de gravitaţie, conţinutul statocistelor se repartizează neuniform, spre partea inferioară a acestora.

La modificarea poziţiei plantelor: amiloplastele şi unele cristale anorganice, care au rolul unor statolite, ajung la partea bazală a celulelor în circa 10 minute.

95

Page 96: BOTANICĂ CURS IM

Acestea exercită o presiune asupra RE şi a plasmalemei care conţin receptori de presiune.

Tigmotropismul reprezintă mişcarea de curbură a cârceilor, care are oimportanţă deosebită în susţinerea plantelor volubile. Ex: de viţă de vie.

Higrotropismul constă în orientarea creşterii rădăcinilor spre zonele cu U optimă (higrotropism pozitiv) sau de îndepărtare de zonele cu U necorespunzătoare (higrotropism negativ).

Chimiotropismul este mişcarea orientată de creştere a plantelor provocată de acţiunea unilaterală a unui factor chimic.

Chimiotropismul poate fi pozitiv şi negativ. Acest fenomen a fost demonstrat la rădăcini şi în creşterea tubului polinic în interiorul stilului.

Chimiotropismul rădăcinii permite creşterea acesteia în zone ale solului cu soluţii de concentraţie optimă, hipotonică, evitând zonele cu soluţii hipertonice.

2. Nutaţiile. Nutaţiile sunt mişcările pe care le efectuează plantele lateral sau în jurul unei axe, sub influenţa unor factori interni.

Tipuri: Nutaţiile efemere se produc o singură dată în viaţa plantelor şi sunt

reprezentate de mişcările pe care le efectuează cotiledoanele în timpul germinării seminţelor, până ajung la poziţia orizontală.

Nutaţiile periodice sunt specifice plantelor volubile şi constă în mişcările circulare pe care le efectuează tulpina în timpul creşterii.

Importanţa biologică a mişcărilor de creştere -fototropismul asigură orientarea frunzelor spre lumină, -higrotropismul şi chimiotropismul determină creşterea rădăcinilor

spre zonele cu concentraţie optimă de substanţe nutritive, -nictinastiile şi termonastiile protejează organele sensibile ale florilor, -fotonastiile determină închiderea stomatelor pe parcursul nopţii, -tigmotropismul permite fixarea plantelor pe araci.

96

Page 97: BOTANICĂ CURS IM

XIII. PROCESUL DE DEZVOLTARE LA PLANTE

Procesul de dezvoltare al plantelor constă în totalitatea modificărilor calitative coordonate genetic, care determină parcurgerea fazelor ontogenetice şi culminează cu realizarea capacităţii de înmulţire a plantelor.

După durata procesului de dezvoltare: - plante monocarpice,- plante policarpice,- plante pleiocarpice.

Plantele monocarpice pot fi la rândul lor: - plante efemere - parcurg ciclul de dezvoltare în circa 5-6 săptămâni;- plante anuale - îşi încheie ciclul de dezvoltare într-o singură perioadă de

vegetaţie în fiecare an;- bianuale - parcurg fazele de dezvoltare în două perioade de vegetaţie,

dar în acelaşi an.Plantele policarpice sunt plantele perene, care au o perioadă de dezvoltare de mai mulţi ani şi înfloresc pe tot parcursul perioadei de maturitate.

Tipuri:- plantele erbacee - plantele lemnoase.

Procesul de dezvoltare la plante anuale: Faza de tinereţe care se caracterizează prin predominanţa procesului de

creştere şi diferenţiere. La sfârşitul acestei faze are loc transformarea meristemului vegetativ din muguri, în meristem floral (inducţia florală).

Faza de maturitate care corespunde cu perioada în care plantele înfloresc şi fructifică.

Faza de senescenţă reprezintă o continuare a fazei de maturitate, în care producţia de biomasă scade şi se instalează procesele de biodegradare care vor duce la moartea plantei.

*În cazul plantelor perene rădăcinile şi tulpinile parcurg aceste faze ale procesului de dezvoltare în mai mulţi ani, în timp ce frunzele, florile şi fructele, ajung la maturitate şi senescenţă în fiecare an.

*În cazul speciilor anuale (de ex. floarea soarelui) capacitatea de înflorire se realizează numai după ce acestea au un anumit număr de noduri. Faza de tinereţe se caracterizează printr-o capacitate mare de regenerare.Durata fazei de tinereţe în cazul plantelor ierboase anuale, este cuprinsă

între momentul germinării seminţelor şi înflorit şi durează câteva zile sau săptămâni

97

Page 98: BOTANICĂ CURS IM

La plantele perene, faza de tinereţe variază ca durată între: 1-2 luni la Perrilla crispa şi 30-40 ani la fag.

Transformări specifice:- diferenţierea celulelor şi - inducţia florală.

Diferenţierea celulelor = etapă a procesului de creştere, = etapă a dezvoltării, = se desfăşoară pe întreg ciclul de viaţă al plantelor dar cu întreruperi, = celulele sunt totipotente şi au capacitatea de a forma oricare tip de

celulă. Faza de maturitate se caracterizează prin transformări calitative care

culminează cu faptul că acum planta capătă capacitatea de a se reproduce: - organele de reproducere ale plantei - fructele.

Etape: - Inducţia florală determină activarea genelor înfloririi, constă în realizarea

unui mesager chimic complex sub acţiunea unor factori din mediul ambiant care diferă de la o specie la alta, şi anume:

-temperaturi coborâte (grâu de toamnă), -temperaturi ridicate (lalele), -fotoperioade scurte (lobodă), -fotoperioade lungi (porumb).

Factorii: Vernalizarea constă în formarea unui mesager chimic sub acţiunea

temperaturilor coborâte pozitive: - plante cu vernalizare obligatorie, - plante fără exigenţe exprese la vernalizare,- plante indiferente.

- Plantele anuale de vară, cum sunt tomatele, nu necesită tratamente termice cu temperaturi coborâte, pentru a parcurge întreg ciclul vital.

- Seminţele plantelor anuale de toamnă, germinează toamna devreme şi parcurg perioada de iarnă ca plantulă.

- Plantele vernalizate înfloresc mai devreme, când au abia 7 frunze. - Plantele bienale precum sfecla, morcovul, conopida etc., la fel ca

numeroase plante perene, necesită vernalizarea pentru a realiza capacitatea de înflorire.

Termoperiodismul reprezintă procesul prin care plantele dobândesc capacitatea de înflorire în urma expunerii la temperaturi ridicate.

Exemple:

98

Page 99: BOTANICĂ CURS IM

- narcise 13 - 20 oC; - gladiole 15 - 20 oC; - lalele 20 - 30 oC; - hortensia 15 - 18 oC etc.

Fotoperiodismul reprezintă răspunsul plantelor la durata perioadei de întuneric şi lumină, din timpul ciclului de vegetaţie.

Faza de lumină este = fotoperioadă, Faza de întuneric = nictiperioadă.

Plantele de zi scurtă au fotoperioada cu durată mai mică decât nictiperioada.

Plantele de zi lungă au fotoperioada mai mare decât nictiperioada (14 ore de lumină).

Ciclul fotoperiodic care corespunde cu cerinţele plantelor şi este capabil să determine inducţia florală, este denumit ciclu fotoinductiv.

- Plantele de zi scurtă sunt plantele la care controlul înfloririi estedeterminat de durata obscurităţii minime şi înfloresc la începutul verii. Ex: porumb, ceapă, crizanteme, fresia etc.

- Plantele de zi lungă au inducţia florală determinată de durata obscurităţii maxime.

- Plantele neutre, din punct de vedere fotoperiodic, înfloresc după o anumită perioadă de creştere vegetativă (castraveţi, vinete, cartofi etc.)

Aceste plante nu sunt total independente de lumină şi pentru diferenţierea mugurilor florali au nevoie de un minim trofic de 8 ore.

- Plantele afotice nu au nevoie de lumină pentru inducţa florală. - La plantele nictiperiodice în cele mai multe cazuri, o zi scurtă urmată de

o zi lungă duce la anularea completă a inducţiei florale. - Inducţia florală este condiţionată de numărul de fotoperioade inductive

şi se realizează după legea: “tot sau nimic”. Adică o plantă dacă a primit numărul fotoperioadelor inductive necesare, va înflori, chiar dacă apoi va fi expusă la fotoperioade neinductive.

- Recepţia luminii şi precizarea duratei fotoperioadei inductive este determinată de frunze, cu ajutorul fitocromilor:

-o formă inactivă care are maximul de absorbţie la lungimea de undă de 660 nm,

-o formă activă care are maximul de absorbţie la lungimea de undă de 730 nm.

Hormonii: -auxina are un efect inhibitor în primele două zile de inducţie florală şi un

efect stimulator în următoarele două zile;

99

Page 100: BOTANICĂ CURS IM

-acidul abscisic şi auxinele stimulează inducţia florală la plantele de zi lungă şi o inhibă la cele de zi scurtă;

-etilena inhibă inducţia florală la plantele de zi scurtă; -citochioninele stimulează inducţia numai la unele specii de zi scurtă; -giberelinele inhibă inducţia florală în cazul speciilor pomicole cum este

Malus, determinând periodicitatea în rodire.Nutriţia prin nivelul fertilizării nu modifică inducţia florală, dar

influenţează numărul de flori care se formează.Mecanismul inducţiei florale- factorii inductivi stimulează formarea unui mesager chimic complex care

determină activarea genelor din meristemul vegetativ. -la cele mai multe specii pomicole cu frunze căzătoare, perioada inductivă

este situată la sfârşitul creşterii mugurilor; -la cais şi cireş, inducţia florală are loc după recoltarea fructelor, în luna

iunie; -la alun care are flori monoice, inducţia florilor femele are loc la sfârşitul

lunii mai, a celor mascule în prima jumătate a lunii iulie, iar înflorirea are loc în anul următor;

-inducţia florală la plantele citrice are loc iarna, în timp ce la castanul comestibil care înfloreşte vara târziu, dar inducţia florală se realizează în acelaşi an cu înflorirea.

Evocarea florală constă în procese de biosinteză şi diviziuni ale celulelor din meristemul în care a avut loc inducţia florală şi se desfăşoară pe etape.-În prima etapă a acestui proces are loc expresia genelor identităţii

meristemului floral: -În a doua etapă se realizează creşterea activităţii mitotice din zona

centrală a meristemului vegetativ iar zonarea caracteristică a acestuia dispare. Diferenţierea mugurilor florali:

-în februarie-aprilie pentru nuc, -în mai pentru castan şi viţa de vie, -în septembrie pentru căpşun, -în octombrie pentru zmeur.

Mecanismul de control al procesului de maturare al plantelor este programat genetic, expresia genelor determinând sinteza unui ARNm specific pentru biosinteza protein-enzimelor implicate în acest proces.

Atingerea stării de maturitate corespunde:-în cazul pomilor fructiferi cu realizarea producţiei maxime, -în cazul frunzelor cu realizarea maximumului fotosintetic,-în cazul fructelor cu realizarea mărimii, fermităţii, gustului şi aromei caracteristice.

100

Page 101: BOTANICĂ CURS IM

Perioada de senescenţă reprezintă stadiul final ontogenetic, în care au loc schimbări esenţiale cu caracter ireversibil.

- Senescenţa reprezintă ultimul stadiu al procesului de maturare, în care predomină reacţiile de biodegradare.

- Etilena constituie factorul principal care stimulează procesul de senescenţă.

- De menţionat că în cazul plantelor ierboase majoritatea organelor suferă un proces de îmbătrânire finalizat cu apoptoza, exceptând organele de rezistenţă: seminţe, rizomi, bulbi, tuberculi, etc.

- La plantele lemnoase numai unele organe aeriene sunt supuse anual fenomenului de senescenţă, şi anume frunzele, fructele, florile.

- În cazul plantelor anuale procesul de senescenţă poate fi indus de factorii de mediu, aşa cum este scurtarea fotoperioadei sau seceta.

Plantele senescente se caracterizează prin: -scăderea capacităţii de rodire, -frunzele se veştejesc şi îşi modifică culoarea, -florile se ofilesc şi au culoare anormală, -fructele se zbârcesc, se brunifică, au fermitatea scăzută, capătăgust şi aromă anormală, -seminţele îşi pierd capacitatea de germinare, -florile, frunzele şi fructele senescente se desprind de pe plantă şi cad (fenomenul de abscisie).

Modificările esenţiale care însoţesc procesul de îmbătrânire:-Lipidele membranale sunt biodegradate -Clorofila din organele verzi ale plantelor este descompusă, -Activitatea enzimelor hidrolitice se intensifică → radicali liberi.-Permeabilitatea membranelor plasmatice creşte ca urmare a intensificării

activităţii fosfolipazelor, -Procesul de respiraţie scade ca intensitat, se trece la respiraţia cianidin

intensivă, în care substratul respirator este biodegradat fără producerea de energie biochimică.

-Modificarea calităţii organelor comestibile ale plantelor de cultură.

101

Page 102: BOTANICĂ CURS IM

XIV. PROCESE CARE DECURG DIN METABOLISM

Procesul de regenerare al plantelorProcesul de regenerare reprezintă capacitatea unui organ al plantelor, al

unor ţesuturi sau celule, de a reface celulele, ţesuturile sau organele lipsă. Regenerarea stă la baza:

altoirilor, a înmulţirii plantelor pe cale vegetativă prin butaşi de tulpină, de

frunze, marcote, altoire etc. tehnicile moderne de culturi de ţesuturi = clonarea speciilor vegetale

pornindu-se de la o singură celulă. Importanţa majoră a acestor tehnici: - posibilitatea de conservare a unor specii pe cale de dispariţie;- sporirea cantitativă a unor culturi de plante;- economisirea materialului vegetal de la care se porneşte cultura;- obţinerea hibrizilor cu calităţile dorite în laborator;- deţinerea unui control genetic strict asupra exemplarelor obţinute.Polaritatea plantelorPolaritatea reprezintă o însuşire a celulelor, a ţesuturilor sau a organelor

plantelor de a avea doi poli.Se manifestă mai intens: la rădăcină şi la tulpină.Polaritatea apare: spontan sau este indusă de factorii externi.

Cauze: repartiţia inegală a transportorilor de ioni, în partea bazală a celulelor

aflându-se mai multe proteine care transportă substanţele la interiorul acestora;

câmpul electric care antrenează deplasarea constituienţilor celulari, în funcţie de sarcina electrică ;

în cazul butaşilor polaritatea este determinată de circulaţia bazipetală a auxinei, care este cauzată la rândul ei de amplasarea transportorilor specifici în partea bazală a celulelor.

Dominanţa apicalăDominanţa apicală reprezită o corelaţie de creştere în care mugurele

terminal poate împiedica creşterea mugurilor laterali, iar apexul rădăcinii poate preveni formarea rădăcinilor laterale.

Gimnospermele au o dominanţă apicală puternică.

102

Page 103: BOTANICĂ CURS IM

la plantele din familia Labiatae dominanţa apicală este mult mai redusă şi mugurii laterali dau naştere la lăstari scurţi,

la plantele de Kochia nu există dominanţă apicală. Ipoteze explicative a mecanismului dominanţei apicale :

Ipoteza carenţei trofice susţine că mugurii axilari nu cresc, deoarecemugurul apical este aprovizionat în mod preferenţial cu substanţe nutritive;

Ipoteza controlului hormonal al dominanţei apicale presupune participarea tuturor hormonilor - un rol important au auxinele biosintetizate în mugurii apicali, care datorită concentraţiei mărite din apropierea mugurilor laterali, are efect inhibitor asupra creşterii acestora.

Ieşirea din dominanţa apicală a mugurilor se caracterizează prin: scăderea nivelului de auxine şi acid abscisic, prin sporirea conţinutului în citochinine, intensificarea activităţii mitotice, creşterea proporţiei de ARN din muguri.

Rezistenţa plantelor la boliRezistenţa plantelor la atacul patogen constă în capacitatea acestora de a

preveni sau de a diminua intensitatea atacului patogen. Tipuri de rezistenţă:- pasivă reprezentată de bariere fizice;- activă reprezentată de diferiţi biocompuşi chimici.

Agenţii patogeni ai bolilor plantelor sunt:- viruşii,- bacteriile,- ciupercile,- nematozi,- unele insecte.

Categorii de patogeni funcţie de pretenţiile pentru hrană:-omnivori,-specializaţi.

Răspunsul plantelor la atacul patogen se realizează cu: mijloace specifice, ereditare, care constau în existenţa unor bariere

fizice care se opun penetrării patogenului în celule existenţa, sau existenţa ori secreţia prin reacţii active de biosinteză de noi

biocompuşi cu efect toxic asupra patogenilor. Factorii decisivi implicaţi în procesul de rezistenţă la boli:

- rezistenţa naturală, controlată genetic;- condiţiile de mediu mereu în schimbare;- posibilitatea de a se adapta la variaţiile factorilor de mediu.

103

Page 104: BOTANICĂ CURS IM

*Ipoteza “gene pentru gene“: pentru fiecare genă care asigură plantei rezistenţa la atacul patogen, există o genă corespunzătoare la patogen, care îl face nevirulent.

Rezistenţa pasivă:- fizică (cerurile, cuticula, suberul, lignina); - chimică (biocompuşi cu acţiune bacteriostatică sau bactericidă). Rezistenţa activă se realizează pe mai multe căi:- prin sinteza de novo a substanţelor fenolice;- prin împiedicarea nutririi sau a inmulţirii parazitului;- prin biosinteza fitoalexinelor, biocompuşi care constituie de altfel

principala cale de rezistenţă activă;- prin izolarea ţesuturilor atacate de paraziţi prin biosinteza suberinei.

Rezistenţa plantelor la poluareGrupe ecologice de plante în funcţie de rezistenţa lor la anumiţi factori de

poluare:-plante sensibile;-plante moderat rezistente;-plante foarte rezistente.

Exemple:- în zona extractivă de zinc şi cupru din Connecticut au dispărut coniferele, iar - în regiunea canadiană Ontario în jurul topitoriei de fier au dispărut arborii, locul lor fiind luat de arbuşti. -Lycopersicum esculentum şi Medicago sativa absorb direct dioxidul de sulf

din atmosfera poluată, au capacitatea de al metaboliza rapid, - Helianthus şi Sinapis sunt cele mai sensibile specii de plante la poluarea cu

amoniac.- plantele de bumbac sunt deosebit de sensibile la poluarea cu etilenă.- Specii rezistente la poluare masivă a apelor Pistia stratiotes (salata de Nil)

şi Eichornia crassipes (zambila de apă).Reacţie faţă de acumularea unui factor de poluare în organismul:

-plante care rejectează agentul poluant;-plante care au afinitate.

Rezistenţa plantelor faţă de factorii poluanţi are două componente:-o componentă pasivă, reprezentată de anumite particularităţi morfologice; -o componentă activă reprezentată de anumite mecanisme biochimice.

De exemplu: - la specia Ligustrum lucidum varietatea tricolor care prezintă frunze galben-

verzui are o rezistenţă mai ridicată decât varietatea cu frunze verde închis la poluarea cu sulf;

104

Page 105: BOTANICĂ CURS IM

- caracteristicile suprafeţei foliare de la Nerium oleander şi Tilia cordata determină reţinerile de fier şi cadmiu,

- ulmul, arţarul, măslinul sălbatic rezistă la efectul toxic al unor gaze cum ar fi fluorul, clorul, dioxidul de sulf, monoxidul de azot, monoxidul şi dioxidul de carbon.

Mecanismele active de rezistenţă la poluare:- unele plante (tomatele) au capacitatea de a biosintetiza polipeptide care

leagă metalele (Cd, Pb, Ag, Ni, Hg, Cu) fixându-le (fitochelaţi) şi indisponibilizându-le pentru libera circulaţie prin corpul plantei;

- plantele tolerante faţă de zinc stochează acest metal în vacuolă, unde formează un complex de liganzi organici cum ar fi acidul citric, acidul oxalic, antocianii; - celulele rădăcinilor pot exuda liganzi organici care leagă sau chelatează metalele din zona rizosferei, indisponibilizându-le astfel pentru procesul de absorbţie al rădăcinii;

- mucilagiile secretate de rădăcină pot juca acelaşi rol;- micorizele (ectomicorizele de la mesteacăn) pot biosintetiza compuşi

organici care formează complexe cu metalele. Alte mecanisme de detoxifiere la plante:

-acidul ascorbic are rol în detoxifierea ozonului;-enzima sulfitoxidază din membrane detoxifică SO2 şi SO3

2- prin oxidarea lor la SO4

2-;- sistemul glutation împiedică degradarea lipidelor din membranele

biologice şi menţine în stare redusă metabolic activă proteinele şi aminoacizii cu sulf;

-un mecanism de detoxificare al aluminiului acumulat în concentraţie mare îl reprezintă fixarea acestuia pe acidul citric. Rezistenţa plantelor la radiaţii- plantulele de mazăre şi porumb au o creştere mai intensă un număr de patru

până la şase zile după ce au fost supuse unei iradieri de intensitate mică de 0,35 –0,5 kr.

- o creştere în fenofaza înfloritului la toate plantele, şi scade semnificativ în fenofaza sporogenezei şi spermatogenezei.

- tratarea seminţelor de porumb cu doze de radiaţii de 500r duce la creşterea producţiei.

- mai puţin rezistente sunt plantele care au intrat în vegetaţie, doza letală de radiaţii având valori foarte mici de 1 kr.

- procesul de germinare al seminţelor se reprimă cu doze foarte mari de radiaţii de ordinul a 100 până la 1000 kr.

105

Page 106: BOTANICĂ CURS IM

- rezistenţa la radiaţii a diferitelor specii se corelează cu poziţia lor pe scara filogenetică şi este determinată de zonele geografice de origine.

- speciile din focarul Abisiniei şi din cel al Asiei sunt mai rezistente la radiaţii decât cele provenite din zona mediteraneană şi europeană.

- ciupercile şi lichenii sunt nu numai foarte rezistenţi la radiaţii, dar se transformă în adevărate depozite biologice acumulând cantităţi imense de radiaţii, în ciuda organismului lor mic ca dimensiuni.

- Toate gimnospermele sunt foarte sensibile. - La angiosperme se înregistrează grade diferite de rezistenţă la radiaţii:

= monocotiledonatele sunt semirezistente;= familiile mai puţin evoluate de dicotiledonate sunt sensibile;= familiile evoluate de dicotiledonate sunt rezistente.

Rezistenţa plantelor la condiţii nefavorabile de mediu Rezistenţa plantelor la temperaturi scăzute

*Rezistenţa plantelor la temperaturi scăzute este legată “de zero biologic” care se găseşte în jurul valorii de + 4°C şi este influenţat de starea apei din organismele plantelor. La această temperatură apa are cea mai înaltă temperatură specifică.

Grupele de plante fată de cerinţele şi rezistenţa la T:-plante termofile-plante iubitoare de căldură-plante rezistente la îngheţ-plante rezistente la iernat-plante rezistente la arşiţă.

Plantele ierboaseDintre plantele ierboase o importanţă deosebită economică prezintă cerealele

de toamnă grâul, orzul ş.a., care cresc intens până la primele îngheţuri. Ele suferă un proces natural de călire la temperaturi scăzute.Procesul de călire se desfăşoară în două faze:-Prima fază se desfăşoară toamna după răsărirea plantulelor şi până ce

temperaturile ating valoarea de +1ºC. În această fază procesul de fotosinteză este foarte intens, astfel încât plantulele acumulează o cantitate importantă de glucide care nu se vor consuma în totalitate în procesul de creştere. Acumularea glucidelor se datorează şi faptului că intensitatea procesului de respiraţie se reduce semnificativ odată cu scăderea temperaturilor la 0ºC şi chiar sub această valoare.

-A doua fază se desfăşoară la temperaturi cuprinse între 0ºC şi -6ºC. În această fază se deshidratează treptat ţesuturile şi celulele. Coloizii protoplasmatici trec din starea de sol în starea de gel, astfel încât creşte gradul de vâscozitate al citoplasmei, acest fapt contribuind mult la rezistenţa cerealelor la gerul din timpul iernii.

106

Page 107: BOTANICĂ CURS IM

Plantele lemnoasePentru plantele lemnoase rezistenţa la temperaturi coborâte şi ger se bazează

pe instalarea stării de latenţă.Prin starea de latenţă se înţelege starea de dormanţă sau de repaus vegetativ. Dormanţa este una din fazele creşterii ritmice a plantelor. Dormanţa se caracterizează prin:

- suprimarea creşterilor vizibile;- diminuarea intensităţii proceselor fiziologice.

Dormanţa poate afecta:- planta întreagă, aşa cum este cazul speciilor lemnoase şi a arbuştilor sau - unele organe subterane ale plantelor bienale şi perene, care sunt prevăzute cu muguri (bulbi, tuberculi, rizoni, tuberobulbi), sau pe cele prevăzute cu embrioni (seminţe).*Pentru multe specii de plante dormanţa este obligatorie, pentru a putea

trece la o nouă fază de creştere vegetativă. *Seminţele plantelor cu unele excepţii, nu pot încolţi dacă nu au parcurs

această fază, chiar dacă au asigurate condiţiile optime pentru germinare.În funcţie de perioada din an în care se instalează dormanţa, se deosebeşte: Ectodormanţa sau repausul forţat cauzată de condiţiile de mediu

nefavorabile din timpul toamnei, care determină intrarea în repaus înainte de perioada caracteristică.

Endodormanţa sau repausul propriuzis caracterizată prin instalarea înperioada caracteristică, fiind determinată de factori interni. Endodormanţa nu poate fi întreruptă prin modificarea factorilor ambianţi

Ecodormanţa sau repausul secundar determinată de acţiunea factorilor nefavorabili ai mediului ambiant se poate produce după ce plantele au intrat în vegetaţie.

Etapele mecanismului procesului de dormanţă- controlul genetic: În prima etapă factorii de mediu determină expresia genelor specifice,

care induc formarea unui ARNm ce codifică biosinteza protein-enzimelor implicate în sinteza acidului abscisic, care inhibă procesele de creştere.

În cea de a doua etapă se produc modificări morfologice şi fiziologice, corelate cu diminuarea intensităţii tuturor reacţiilor metabolice din ţesuturile.

*În cazul plantelor care cresc în zona temperată şi sunt expuse la fotoperioade scurte şi la temperaturi coborâte, acidul abscisic se acumulează în ţesuturile lor.

107

Page 108: BOTANICĂ CURS IM

Pe măsură ce creşte durata perioadei de expunere la temperaturi coborâte, conţinutul în acid abscisic scade, ceea ce favorizează ieşirea din acest proces.

Expunerea la temperaturi coborâte a plantelor, stimulează procesul de sinteză a hormonilor stimulatori de creştere: auxine, gibereline şi citochinine.

Influenţa hormonilor se manifestă atât în urma acţiunii lor individuale, cât şi prin modificarea balanţei dintre hormonii stimulatori şi cei inhibitori de creştere.

Dormanţa plantei întregi*Starea de dormanţă nu se instalează concomitent la toate organele perene

ale plantelor lemnoase (rădăcini, tulpini şi muguri), ci succesiv.Factorii care induc dormanţa la plantele bienale şi perene:

- temperaturile coborâte din timpul nopţii, - diferenţele mari de temperatură dintre zi şi noapte, - fotoperioadele scurte, - umiditatea redusă a solului.

*Momentul de intrare în faza de dormanţă la speciile lemnoase este semnalat de căderea frunzelor şi marcat printr-o serie de modificări ale proceselor fiziologice majore şi biochimice

Dormanţa mugurilor - Mugurii plantelor lemnoase şi a arbuştilor fructiferi, cât şi mugurii unor

organe subterane ca: bulbii, tuberobulbii, tuberculii şi rizomii, intră în faza de dormanţă, în perioada cu condiţii nefavorabile de mediu.

- Intensitatea maximă a acestui proces se manifestă după o săptămânăpână la o lună, după căderea frunzelor.

- Durata perioadei de dormanţă este determinată de temperatura la care sunt expuşi mugurii în această perioadă:

= temperaturile ridicate prelungesc această perioadă, = temperaturile coborâte stimulează ieşirea din dormanţă. O unitate de frig constă în expunerea mugurilor timp de o oră, la

temperaturi active specifice. Necesarul de unităţi de frig:

-de la 50 la 400 la gutui, -de la 200 la 1.100 la piersic-de la 150 la 900 la cais, -de la 500 la 1.300 la cireş,-de la 200 la 2.000 la măr, -de la 700 la 1.700 la prun.

*Dormanţa încetează la sfârşitul lunii decembrie şi începutul lunii ianuarie, la cele mai multe specii pomicole spontane.

*Momentul ieşirii din repausul vegetativ este indicat de diviziunea ţesutului sporogen din stamine şi formarea tetradelor de microspori.

Procesul de dormanţă la organele subterane- În cazul tuberculilor de Solanum tuberosum, intensitatea maximă a acestui

proces se realizează atât timp cât aceştia sunt fixaţi încă pe plantă.

108

Page 109: BOTANICĂ CURS IM

-Bulbii de ceapă intră în dormanţă numai după circa 12 - 24 zile de uscare la aer, perioadă în care intensitatea procesului de respiraţie scade de la 17,3 mg CO2/kg/h, la 6,5 mg CO2/kg/h.

-În cazul rădăcinilor de morcov, intensitatea procesului de respiraţie a scăzut lent, de la 57,0 mg CO2/kg/h la recoltare, la 9,68 mg CO2/kg/h, după 87 zile de păstrare la temperatura de 0 0C.

Starea de dormanţă la organele de rezistenţă ale plantelor floricoleÎn cazul bulbilor de lalele şi a rizomilor de stânjenel s-a constatat că în faza

de recoltare organogeneza este iniţiată în muguri dar creşterile sunt lente din cauza efectului dominant al acidului abscisic.

Clasificarea materialul săditor floricol din punctul de vedere al repausului vegetativ, în modul următor:

- cu perioadă lungă de dormanţă: gladiole şi crini;- cu perioadă scurtă de dormanţă: lalele, narcise, zambile;- aparent fără dormanţă: stânjenei.

*Temperaturile coborâte, apropiate de 00C, prelungesc perioada de dormanţă, dar inhibă diferenţierea şi creşterea mugurilor floriferi.

*Condiţiile optime de temperatură pentru ieşirea din repausul vegetativ şi pentru stimularea procesului de înflorire la lalele sunt:

- 20 0C pentru iniţierea şi formarea organelor florale. - 5 - 9 0C pentru creşterea organelor florale. -16 - 18 0C pentru înflorire.

Procesul de dormanţă la seminţeSeminţele multor specii intră în dormanţă încă din timpul formării lor, acest

proces primar reprezintând o adaptare pentru supravieţuirea în condiţii nefavorabile de mediu pe timp îndelungat.

Dormanţa seminţei poate fi indusă de doi factori interni:-embrion,-tegument.-alţi factori

Dormanţa indusă de embrion se manifestă prin incapacitatea embrionului izolat de a germina atunci când este pus în condiţii favorabile de creştere. Aceasta se datorează fie prezenţei biocompuşilor inhibitori ai creşterii, fie existenţei unui embrion rudimentar sau nedezvoltat.

Dormanţa indusă de tegument se datorează în principal structurii acestuia, precum şi conţinutului în hormoni inhibitori.

Acumularea biocompuşilor inhibitori în celulele tegumentului, cum ar fiacidul abscisic, cumarinele, acizii fenolici, catechinele cât şi alţi inhibitori, constituie o altă cale de inducere a acestui proces.

109

Page 110: BOTANICĂ CURS IM

*Temperaturile coborâte, lipsa excesului de apă şi tratamentele cu biocompuşi inhibitori ai creşterii, determină prelungirea perioadei de dormanţă.

Rezistenţa plantelor la tempereturi ridicateTemperatura ca factor de mediu controlează activitatea metabolică a

organismelor vegetale atât în procesul de filogeneză, cât şi în procesul de ontogeneză.

Trei praguri de temperatură la care diferă intensitatea proceselor fiziologice:-temperatura minimă-temperatura optimă-temperatura maximă.

Plante de cultură rezistente la temperaturi ridicate sunt: -orezul, -bumbacul,-castraveţii, -porumbul,-bostanii, -sorgul, etc.

În condiţii de temperaturi ridicate însoţite de umiditate relativă ridicată a aerului, se manifestă la plante “efectul de seră”.

În aceste condiţii au o intensitate foarte slabă a procesului de transpiraţie, corpul lor se supraîncălzeşte şi se observă fenomenul de “opărire”.

110

Page 111: BOTANICĂ CURS IM

XV. Bibliografie

1. Anghel Ghe. , A. Nyarady, M. Păun, St. Grigore – Botanica, Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti, 1975

2. Ciobanu I. – Morfologia plantelor, Editura Didactică şi Pedagogică, 1971

3. Gabriela Serbanescu – Jitariu- Morfologia şi anatomia plantelor, Tiprografia Universităţii din Bucureşti, 1975

4. Morariu I., I. Tudor – Botanica sistematică, Editura Didactică şi Pedagogică, 1972

5. Pop I., şi colaboratorii – Botanica sistematică, Editura Didactică şi Pedagogică, 1983

6. Sînziana Venera Blidaru- Morfologia şi anatomia plantelor- caiet de lucrări practice, Editura Bildner, Târgovişte, 2005

111


Top Related