Základné biologické procesy

Život organizmov na Zemi je podmienený súborom kľúčových biologických procesov, ktoré zabezpečujú ich prežitie, rast, vývin a zachovanie druhu. Medzi tieto základné procesy patria výživa, dýchanie, rozmnožovanie, rast a vývin. Každý z týchto procesov je nevyhnutný a navzájom prepojený, tvoriac komplexný systém života.

Základné životné procesy organizmov

1. Výživa

Výživa predstavuje príjem a spracovanie živín, ktoré sú zdrojom stavebných látok a energie pre organizmy. Živiny sú látky nevyhnutné pre rast a vývin organizmov. Proces spracovania živín v organizme sa nazýva metabolizmus. Organizmy sa delia podľa spôsobu výživy na:

• Autotrofné organizmy: Vytvárajú organické látky z anorganických. Príkladom sú zelené rastliny, ktoré tvoria organické látky fotosyntézou, a niektoré baktérie, ktoré využívajú chemosyntézu. Anorganické látky (voda, minerálne látky) sú nevyhnutné pre rastliny.
• Heterotrofné organizmy: Prijímajú hotové organické látky. Organické látky (tuky, sacharidy, bielkoviny) sú nevyhnutné pre živočíchy a človeka. Medzi heterotrofné formy výživy patrí:
  • Parazitizmus: Spôsob výživy, pri ktorom organizmus získava živiny zo živého hostiteľa, napríklad pásomnica, voš, alebo parazitické druhy rastlín.
  • Saprofytizmus: Spôsob výživy, pri ktorom sa organizmy živia odumretými organizmami alebo organickými zvyškami, napríklad baktérie, huby.

2. Dýchanie

Dýchanie je proces prijímania kyslíka a výdaja oxidu uhličitého. Počas tohto procesu dochádza k rozkladu organických látok a uvoľňovaniu energie, ktorá je kľúčová pre životné funkcie organizmov. U jednobunkových organizmov sa dýchanie uskutočňuje v bunkových organelách, konkrétne v mitochondriách. Rastliny dýchajú prostredníctvom prieduchov na listoch, zatiaľ čo živočíchy majú na tento účel špecializované dýchacie sústavy.

3. Rozmnožovanie

Rozmnožovanie je biologický proces vytvárania nových jedincov (potomkov), čím sa zabezpečuje kontinuita a zachovanie druhu. Rozlišujeme dva hlavné typy rozmnožovania:

• Pohlavné rozmnožovanie: Zahŕňa výmenu pohlavných buniek (gamét) samčej a samičej, z ktorých splynutím vzniká zárodok nového jedinca (napríklad u dážďovky a väčšiny komplexných organizmov).
• Nepohlavné rozmnožovanie: Nový jedinec vzniká oddelením častí rodičovského organizmu, bez účasti pohlavných buniek. Príkladom je delenie črievičky, pučanie nezmara, alebo oddelenie vegetatívnych častí rastlín, ako sú listy, stonky či korene.

4. Rast a vývin

Rast a vývin sú základné životné procesy, ktoré vedú k zväčšovaniu živej hmoty organizmu a k postupnému prebiehaniu morfologických a fyziologických zmien v jeho tele. Rast je charakterizovaný predovšetkým zväčšovaním objemu a hmotnosti organizmu, zatiaľ čo vývin zahŕňa komplexné kvalitativne zmeny od embryonálneho štádia až po dospelosť a starnutie. Kľúčovým mechanizmom rastu je delenie buniek, ktoré vedie k nárastu počtu buniek a tým aj k celkovému zväčšeniu organizmu.

Výživa a dýchanie rastlín

Rastliny rovnako ako ostatné organizmy potrebujú živiny a energiu. Ich výživa sa líši v závislosti od prítomnosti chlorofylu.

Živiny - anorganické látky - získavajú rastliny z pôdy a zo vzduchu. Z pôdy koreňmi prijímajú vodu a v nej rozpustené anorganické látky vo forme solí. Zo vzduchu listami prijímajú oxid uhličitý.

Autotrofná a heterotrofná výživa rastlín

Výživa zelených rastlín je primárne autotrofná, čo znamená, že pomocou fotosyntézy vytvárajú organické látky (cukry) z anorganických látok (voda, oxid uhličitý). Všetky rastliny, ktoré sa vyživujú autotrofne, sú označované ako producenty.

Existuje však aj heterotrofná výživa, pri ktorej v rastlinách neprebieha fotosyntéza a nemajú farbivo chlorofyl. Sem patria:

• Saprofytické druhy: Získavajú živiny z odumretých organizmov, napríklad niektoré druhy orchideí.
• Parazitické druhy: Získavajú živiny zo živých organizmov, čiže sa priživujú na iných rastlinách.

Faktory prostredia ovplyvňujúce rastliny

Základné zložky prostredia pre rast a vývoj rastlín sú kľúčové pre ich existenciu. Tieto faktory sa rozdeľujú na činitele neživej prírody (abiotické), činitele živej prírody (biotické) a pôsobenie človeka (antropogénne faktory).

Abiotické faktory a ich vplyv

Medzi abiotické faktory patria poveternostné a klimatologické činitele, ako sú svetlo, teplo, voda a vzduch. Tieto faktory sú navzájom nenahraditeľné a ich celkový vplyv na rastliny je nezvratný proces. Prípadný nepriaznivý účinok prostredia na rastliny nemožno vrátiť do pôvodného stavu. K ďalším abiotickým faktorom patria topografické činitele (napr. nadmorská výška, sklon terénu) a edafické čiže pôdne činitele (vlastnosti pôdy a jej zloženie).

Klimatické faktory sú trvalo pôsobiace faktory prostredia so sezónnou a ročnou dynamikou, ktoré určujú typický priebeh počasia v danej oblasti. Medzi najdôležitejšie meteorologické prvky, ktoré charakterizujú počasie a podnebie, patria slnečné žiarenie a slnečný svit, teplota pôdy a vzduchu, tlak a prúdenie vzduchu, vlhkosť vzduchu, atmosférické zrážky a oblačnosť.

Svetlo

Svetlo, ktoré pochádza zo slnečného žiarenia, je základným zdrojom energie pre rastliny a pre atmosférické deje. Hoci Slnko vyžaruje veľké množstvo elektromagnetickej energie, na zemský povrch sa dostane len približne jedna polovica. Táto energia spôsobuje ohrievanie zemského povrchu, pohyby v atmosfére a predovšetkým sa zúčastňuje na fotosyntéze, kde sa využije len 3 - 5 % slnečného žiarenia.

Slnečné žiarenie je viditeľné aj neviditeľné žiarenie rôznych vlnových dĺžok (od 300 - 3000 nm). Viditeľné žiarenie (v rozsahu 380 - 760 nm) vnímame ako svetlo a je pre rastliny najdôležitejšie, predovšetkým ako zdroj energie pre fotosyntézu a pre vývin rastlín. Má podľa svojich vlnových dĺžok rôzne sfarbenie a tvorí spektrum denného svetla (fialová, modrá, zelená, žltá, oranžová, červená farba). Ultrafialové žiarenie (do 400 nm) tvorí asi 7 % celkového množstva, je silne pohlcované atmosférou a na zemský povrch sa dostáva len v malom množstve. Najviac tohto žiarenia sa nachádza vo vyšších nadmorských výškach, kde u rastlín môže spôsobovať pribrzďovanie rastu a následne ich ružicový vzrast. Infračervené žiarenie (760 - 3000 nm) má najväčšiu vlnovú dĺžku a pre rastliny má význam ako tepelné žiarenie, ktoré zohrieva rastliny, pôdu a okolité predmety.

Svetlo pôsobí na rastliny v troch hlavných smeroch:

• Vo fotosyntéze: Ako primárny zdroj energie.
• Pri raste: Ovplyvňuje rýchlosť a formu rastu.
• Pri fotoperiodizme: Reguluje kvitnutie a iné vývinové procesy na základe dĺžky dňa a noci.

Poznať vplyvy svetla na tieto faktory je veľmi dôležité pre každého pestovateľa, ktorý môže vplyv svetla na rastlinu ovplyvniť najmä voľbou stanovišťa, hustotou a organizáciou porastu.

Podľa požiadaviek na dĺžku slnečného žiarenia rozdeľujeme rastliny na:

• Rastliny dlhého dňa: Prejdú všetkými etapami organogenézy len vtedy, keď dĺžka osvetlenia v priebehu dňa je nad 12 hodín (napr. väčšina obilnín, repa, strukoviny, mrkva, cibuľa, karfiol, špenát, zemiaky). Patria sem väčšina rastlín mierneho pásma.
• Rastliny krátkeho dňa: Prejdú všetkými etapami vývinu aj za podmienok kratšieho osvetlenia ako je 12 hodín (napr. kukurica, slnečnica, konopa, sója, proso, topinambur). Sú to väčšinou rastliny pochádzajúce z teplejších oblastí.
• Neutrálne rastliny: Pre ich normálny vývin nie je rozhodujúca dĺžka osvetlenia a vyvíjajú sa aj pri krátkom, dlhom aj nepretržitom osvetlení (napr. rastliny čeľade ľuľkovitých).

Podľa požiadaviek rastlín na intenzitu slnečného žiarenia ich rozdeľujeme na:

• Svetlomilné: Vyžadujú priame osvetlenie a svetlé stanovište.
• Tieňomilné: Neznášajú priame slnečné osvetlenie a daria sa v podmienkach zatienených.

Nedostatok svetla spôsobuje spomalenie až zastavenie fotosyntézy, čo vedie k nedostatku asimilátov a energeticky bohatých látok v rastlinách. Prejavuje sa spomalením rastu listovej plochy, žltnutím, vodnatením a rednutím rastlinných pletív, nízkym obsahom sušiny a oslabením stoniek. Rastliny sú náchylnejšie na choroby a citlivejšie na vplyvy prostredia. Nedostatok svetla tiež brzdí kvitnutie. Jav, pri ktorom rastliny trpia nedostatkom svetla, sa nazýva etiolizácia. V rastlinnej výrobe sa etiolizácia využíva aj prakticky, napríklad pri pestovaní krmovín na jemnejšie pletivá, alebo pri pestovaní čakanky a špargle pre jemné a krehké výhonky.

Nadbytok svetla: S pribúdajúcou intenzitou slnečného žiarenia sa rast zrýchľuje, ale len do momentu prekročenia hornej úrovne, ktorá je pri jednotlivých druhoch rozdielna. Po jej prekročení sa rast spomaľuje, mení sa sfarbenie listov, blednú farby kvetov a dochádza k poškodeniu rastlín, niekedy až k ich spáleniu.

Teplo

Teplo, ktoré vzniká pohltením slnečného žiarenia, sa stáva pre zemský povrch a následne pre rastliny kľúčovým zdrojom energie. Zohrieva povrch pôdy a vďaka vodivosti preniká do jej hlbších vrstiev. Množstvo tepla, ktoré sa dostáva na povrch zemegule, nie je všade rovnaké a mení sa v závislosti od ročného obdobia, zemepisnej šírky, nadmorskej výšky, expozície terénu a oblačnosti. Teplota v značnej miere ovplyvňuje všetky životné procesy rastlín.

Vzťah teploty a živých organizmov možno vyjadriť pomocou týchto teplotných charakteristík:

• Minimálna teplota: Pre rastliny znamená začiatok vegetačného obdobia na jar, pričom oziminy pokračujú v raste. V jesennom období sa pri minimálnej teplote obmedzujú všetky životne dôležité procesy, prestáva rast aj vývin. Minimálna teplota je rozdielna pre jednotlivé druhy rastlín.
• Optimálna teplota: Jej rozpätie je rozdielne podľa rastlinných druhov a v nej prebieha rast a vývin v najpriaznivejších podmienkach, ktoré danej rastline vyhovujú.
• Kritická teplota: Znamená pre rastliny poškodenie jednotlivých orgánov alebo celých rastlín, prípadne aj ich odumretie. Môže ísť o extrémne plusové aj mínusové hodnoty teplôt.

Dôležitým ukazovateľom pri pestovaní rastlín je tepelná vegetačná konštanta, ktorá predstavuje sumu teplôt, ktoré rastlina potrebuje počas vegetačného obdobia od zasiatia po zber.

Teplota pôdy je rovnako dôležitá, pretože ovplyvňuje klíčenie semien, príjem vody a živín koreňmi a celkový metabolizmus rastlín.

tags: #dychanie #prijimanie #potravy #rast #rozmnozovanie