Respiratia plantelor

Respiratia plantelor

a) Dinamica procesului de respiratie

Producerea de energie in plante se realizeaza prin biodegradarea substantelor de rezerva constituite in principal din glucide, precum si din lipide si protide. Compusii intermediari ai procesului de biodegradare pot fi utilizati in scopul biosintezei substantelor organice implicate in cresterea celulelor: proteine citoplasmatice, celuloza, substante pectice etc.

In ceea ce priveste protidele, cu toate ca au o pondere mare in unele legume si fructe, utilizarea lor in procesul de respiratie este relativ redusa si are loc mai frecvent in cazuri patologice. Prin biodegradarea completa a substantelor de rezerva se obtine energie, dioxid de carbon si apa. Energia rezultata poate fi eliminata sub forma de caldura, de respiratie sau este inmagazinata in legaturile macroenergice.

Primele etape ale procesului de biodegradare a substantelor de rezerva nu sunt insotite de eliberarea de energie, aceasta realizandu-se doar in etapele finale, cand produsii intermediari de biodegradare a substantelor de rezerva sunt metabolizati in ciclul respirator Krebs. Analizele efectuate in dinamica au precizat ca intensitatea procesului de respiratie variaza pe parcursul perioadei de vegetatie.

b) Caldura rezultata din procesul de respiratie  

Din cantitatea totala de energie rezultata din biodegradarea unui mol de glucoza (2870Kj) se apreciaza ca aproximativ 60% se degaja in mediul inconjurator sub forma de caldura.

Cunoasterea cantitatii de caldura degajata de produsele agricole care se depoziteaza este utila pentru calculul capacitatii instalatiilor frigorifice necesare pentru racirea acestora. Caldura produsa de legume si fructe este dependenta de intensitatea procesului de respiratie si de temperatura de pastrare. Acumularea caldurii in procesele agricole cu intensitate respiratorie mare determina incingerea acestora.

Pentru evitarea fenomenului de autoincingere este necesar sa se puna cantitati mici de produse in ambalaje, iar depozitarea lor sa se faca in spatii bine ventilate si cu temperaturi coborate.

Fig.4 Caldura degajata de legume si fructe (mJ/t/24ore

c) Factorii care influenteaza procesul de respiratie

Principalii factori interni care influenteaza procesul de respiratie sunt: specia, varsta plantei, organul plantei, cantitatea de substante organice de rezerva, continutul in apa al celulelor, starea de sanatate a plantei, prezenta tesuturilor protectoare si a etilenei.

Specia In general, plantele inferioare, cu un ciclu scurt ontogenetic, la care diviziunea celulelor si cresterea necesita un consum ridicat de energie, au intensitatea procesului de respiratie mai mare.

Intensitatea procesului de respiratie reprezinta unul din factorii principali care determina mentinerea calitatii produselor agricole, in perioada de dupa recoltare. Produsele agricole cu intensitate respiratorie mare (legume frunzoase, ciuperci, mazare etc) isi mentin calitatea o perioada scurta de timp (2-7 zile) in timp ce produsele cu intensitate mica (seminte uscate) isi mentin calitatea pe parcursul mai multor ani.

Varsta plantei. Plantele tinere au activitatea metabolica mai intensa si, respectiv, o intensitate respiratorie mare. Astfel, dupa 95 de zile de la semanat intensitatea procesului de respiratie a verzei este de 74,6 mg CO₂/ Kg/h, iar dupa 125 zile scade la 46,2 mg CO₂/Kg/h.

Organul plantei. Intensitatea procesului de respiratie are valori minime in cazul radacinilor si valori maxime in flori. Determinarile efectuate la Zea Mays au precizat urmatoarele valori ale acestui proces:

17,02 mg CO₂/Kg/h    la radacini

27,62 mgCO₂/Kg/h    baza tulpinii

59,33 mgCO₂/Kg/h    frunzele senescente

154,97 mgCO₂/Kg/h    varful tulpinii

403,96 mgCO₂/Kg/h    frunzele tinere

517,19 mgCO₂/Kg/h    panicul

In general, tesuturile fiziologice active, ca de exemplu tesuturile merisistematice, au o intensitate respiratorie mai mare comparativ cu celelalte tesuturi.

Cantitatea de substante organice de rezerva. Plantele cu nutritia deficitara, in care s-au acumulat cantitati reduse de substante de rezerva, au o intensitate respiratorie mai mica.

Continutul in apa al celulelor. Actiunea acestui factor se manifesta in mod pregnant asupra semintelor. Cand continutul in apa este mai mic decat umiditatea critica de pastrare (7-8% pentru semintele aleaginoase,12-14% pentru cele amidonoase), respiratia, are o intensitate foarte redusa. Cand continutul in apa al semintelor depaseste cu 4-6% umiditatea critica de pastrare, semintele germineraza, iar intensitatea procesului de respiratie creste brusc.

Variatiile mici ale continutului in apa al radacinilor, tulpinilor si frunzelor nu influenteaza evident intensitatea procesului de respiratie.

Starea de sanatate a plantei. Lezarea tesuturilor prin lovire, strivire sau presare determina intensificarea procesului de repiratie. Aceasta se datoreste reactiilor de aparare, care constau in intensificarea proceselor de biosinteza in vederea cicatrizarii leziunilor, procese ce necesita energia biochimica provenita din respiratie.

Prezenta tesuturilor protectoare. Prezenta unui strat mai gros de suber la tuberculi de cartof sau a frunzelor protectoare in cazul bulbilor de ceapa, favorizeaza acumularea dioxidului de carbon la intensificarea bulbului, ceea ce conduce la inhibarea procesului de respiratie.

Etilena. Actiunea acestui hormon de maturare al plantelor se manifesta in mod diferit in functie de specie. In cazul speciilor climaterice etilenarea determina devansarea aparitiei climatericului respirator si cu cat concentratia de etilena este mai mare, cu atat climatericul respirator se produce mai repede.

In cazul speciilor neclimaterice, tratamentele cu etilena determina aparitia unui maximum cilamateric. Amplitudinea acestui maxim este cu atat mai mare, cu cat concentratia de etilena sporeste mai mult.

Factorii externi care influenteza procesul de respiratie sunt: temperatura, lumina, umiditatea solului, nutritia minerala, concentratia dioxidului de carbon si a oxigenului, actiunea unor substante chimice etc.

Temperatura. Reprezinta cel mai important factor ce determina intensitatea procesului de respiratie si in acelasi timp constituie un factor limitativ. Procesul de respiratie se desfasoara si la temperaturi negative (-7-0⁰C la grau si -30-40⁰C la conifere), dar cu intensitati reduse. Scaderea temperaturii cu 10⁰C determina reducerea intensitatii procesului de     respiratie a unor specii de fructe de 25 ori. Prin cresterea temperaturii cu 10⁰ C in domeniul 0-10⁰C, intensitatea procesului de respiratie creste de 29 ori, in limitele de 5-15⁰C de 27 ori si intre 10 si 20⁰ C creste de 25 ori. La temperaturi mai ridicate, si anume peste 35⁰C se produce scaderea intensitatii procesului de respiratie datorita alterarii protein-enzimelor.

Lumina influenteaza indirect intensificarea procesului de respiratie si se manifesta prin rolul pe care il are in fotosinteza (biosinteza substratului respirator) in deschiderea stomatelor si prin efectul caloric.

Umiditatea solului. Excesul de umiditate din sol genereaza conditii de anaerobioza, ceea ce conduce la inhibarea procesului de respiratie a organelor expuse acestui factor. Insuficienta apei din sol conduce la conditii de stres hidric care determina inchiderea hidroactiva a stomatelor, limitatea aprovizionarii cu oxigen a celulelor si inhibarea procesului de respiratie.

Nutritia minerala. Procesele agricole provenite din parcele in care s-au aplicat cantitati mari de ingrasaminte azotate au o intensitate respiratorie mai mare comparativ cu cele provenite din parcele fertilizate echilibrat. Acest efect al azotului se datoreste actiunii de franare a procesului de maturare, iar plantele sau organele plantelor cu un grad mai putin avansat de maturare au o intensitate respiratorie mai mare. Carentele de azot, fosfor, sulf, magneziu, zinc, malibden determina diminuarea intensitatii procesului de respiratie a frunzelor.

Dioxidul de carbon din aer. Proportia dioxidului de carbon din atmosfera si din aerul din sol poate sa influenteze intensitatea procesului de respiratie. Cresterea concentratiei acestui component diminueaza intensitatea respiratiei.

Oxigenul din aer. La concentratii mai mari de 10% oxigen, respiratia radacinilor decurge normal, la 5% intensitatea respiratiei este de 2 ori mai mica, iar la concentratii mai mici de 2% oxigen biodegradarea substantelor de rezerva are loc pe cale anaeroba.

Actiunea unor substante chimice. Erbicidele, insecticidele, fungicidele, hormonii si alte substante utilizate in cultura plantelor influenteaza in mod diferit intensitatea procesului de respiratie. Unele dintre aceste substante o stimuleaza, in timp ce altele o reduc.