Φυσιολογία φυτών

Φυσιολογία φυτών

Το βιβλίο αυτό γράφτηκε για να καλύψει τις ανάγκες του μαθήματος Φυσιολογίας Φυτών που διδάσκεται στα ΑΕΙ και ΑΤΕΙ της χώρας μας με τους εξής κύριους στόχους: να περιλαμβάνει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες και τα νέα δεδομένα στο σχετικό γνωστικό πεδίο, και ταυτόχρονα να είναι συνοπτικό και κατανοητό.
Το αντικείμενο του βιβλίου αφορά στις βασικές λειτουργίες των φυτών (αναπνοή, φωτοσύνθεση, διαπνοή, αναπνοή, μεταφορά ουσιών), στο συντονισμό των λειτουργιών μεταξύ τους και με το εξωτερικό περιβάλλον και στις αλληλεπιδράσεις των φυτών με το αβιοτικό και βιοτικό περιβάλλον.
Το βιβλίο πλαισιώνεται με το κεφάλαιο της εισαγωγής στο οποίο τονίζεται η σημασία της εξέλιξης των λειτουργιών των φυτών στη διαμόρφωση του περιβάλλοντος του πλανήτη και με ένα τελικό κεφάλαιο στο οποίο οι φοιτητές καλούνται με βάση τις γνώσεις που απέκτησαν να απαντήσουν στο ερώτημα εάν τα φυτά διαθέτουν νοημοσύνη.
Σε κάθε κεφάλαιο περιλαμβάνονται πλαίσια τα οποία αναπτύσσουν τις βασικές γνώσεις υπό μορφή ερωταπαντήσεων, πλαίσια με θέματα εφαρμογών και περιγραφή των όρων που περιλαμβάνονται στο κείμενο. Τέλος στο παράρτημα του βιβλίου παρουσιάζονται εικόνες με τις σημαντικότερες τροφοπενίες θρεπτικών στοιχείων.
 
 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισαγωγή
1.1.    Το αντικείμενο της Φυσιολογίας είναι η    μελέτη των λειτουργιών των φυτών: Μια    σύνοψη των κύριων λειτουργιών
1.2.    Η εμφάνιση των φωτοσυνθετικών οργανισμών άλλαξε δραματικά τη φυσιογνωμία    του πλανήτη
1.3.    Ο αποικισμός της ξηράς    από τους φυτικούς οργανισμούς βασίστηκε σε νέες,    βελτιωμένες δομές και λειτουργίες   
1.4.    Ερωτήματα που    πρέπει    να απαντηθούν    προκειμένου να    γίνουν κατανοητά τα    επόμενα κεφάλαια του βιβλίου
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες   
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Φωτοσύνθεση: Ο    ενεργειακός τροφοδότης της Βιόσφαιρας
2.1.    Φωτοσύνθεση:    Ο ενεργειακός τροφοδότης της βιόσφαιρας
2.2.    Ερωτήματα που    πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να    γίνει κατανοητή    η    λειτουργία των    φωτεινών αντιδράσεων    της φωτοσύνθεσης
2.3.    Οι χλωροπλάστες είναι τα υποκυτταρικά οργανίδια στα οποία διεξάγεται η    φωτοσύνθεση
2.4.    Οι φωτοσυνθετικές χρωστικές εντοπίζονται στις     μεμβράνες των    θυλακοειδών των    χλωροπλαστών.
Εφαρμογή 2.1. Σε ορισμένες περιπτώσεις το χρώμα των    φύλλων  υποδηλώνει τη    φυσιολογική τους κατάσταση
2.5.    Ερωτήματα που    πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να    γίνει κατανοητή    η    φωτοσυνθετική    ροή ηλεκτρονίων
2.6.    Ερωτήματα που    πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να    γίνει κατανοητή    η    μετατροπή της ενέργειας των φωτονίων σε χημική με τη μορφή    ATP και    NADPH
2.7.    Στην οξυγονική φωτοσύνθεση συνεργάζονται δύο φωτοσυστήματα καθώς και    άλλοι βιοχημικοί παράγοντες προκειμένου η ενέργεια των φωτονίων να    μετατραπεί σε χημική και να αποθηκευτεί σε κατάλληλα μόρια
2.8.    Η κυκλική ροή ηλεκτρονίων αποτελεί έναν εναλλακτικό μηχανισμό
2.9.    Ερωτήματα που    πρέπει    να απαντηθούν προκειμένου να γίνει κατανοητή η    μετατροπή της ενέργειας των φωτονίων σε χημική
2.10.    Το οξυγόνο που    παράγεται στο PSII αποτελεί δυνητικά ζημιογόνο παράγοντα   
2.11.    Ερωτήματα που    πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να    γίνει κατανοητή    η    φάση των βιοχημικών αντιδράσεων της    φωτοσύνθεσης
2.12.    Η χημική ενέργεια των προϊόντων των φωτεινών αντιδράσεων (ATP και NADPH)    χρησιμοποιείται για την    αφομοίωση του    CO2 και    τη σύνθεση υδατανθράκων στις    βιοχημικές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης
2.13.    H C3 φωτοσύνθεση: Η καθολικής διάδοσης μεταβολική    οδός φωτοσυνθετικής    αφομοίωσης  του CO2
2.14.    Η φωτοαναπνοή αποτελεί μια παράπλευρη προς τον κύκλο του    Calvin βιοχημική    οδό που οδηγεί    σε αναπόφευκτες απώλειες άνθρακα
2.15.    Οι μετρήσεις
2.16.    Η C4 οδός αποτελεί ένα    μηχανισμό άντλησης CO2 ώστε να δεσμεύεται    αποτελεσματικότερα από τη RubisCO.
2.17.    Τα φυτά CAM δεσμεύουν το CO2 κατά τη διάρκεια της νύκτας
Εφαρμογή 2.2. Τεχνητή φωτοσύνθεση
Εφαρμογή 2.3.Ενεργειακές καλλιέργειες και ενεργειακή    απόδοση της φωτοσύνθεσης
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες   
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Η    Διαπνοή: Η αναπόφευκτη συνέπεια του    εποικισμού της    ξηράς   
3.1.    Η φωτοσύνθεση στο χερσαίο περιβάλλον προϋποθέτει απώλειες πολύτιμου    νερού
3.2.    Το νερό    που χάνεται μέσω της διαπνοής    αναπληρώνεται    από τη ρίζα μέσω του    διαπνευστικού ρεύματος.
3.3.    Ερωτήματα που    πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να γίνει κατανοητή    η    λειτουργία της διαπνοής   
3.4.    Ρυθμιζόμενες και μη ρυθμιζόμενες αντιστάσεις    περιορίζουν τις    απώλειες    νερού   
Εφαρμογή 3.1 Η σημασία της διαπνοής στα θερμοκήπια
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες   
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Η    Κυτταρική αναπνοή: Ο διαχειριστής της    ενέργειας και των σκελετών    άνθρακα   
4.1.    Η μεταβολική τύχη των φωτοσυνθετικών προϊόντων εξαρτάται από τις τρέχουσες    ανάγκες σε άνθρακα και ενέργεια
4.2.    Κυτταρική αερόβια αναπνοή: Μια αποδοτική καταβολική διαδικασία η οποία    παρέχει     υποστρώματα και ενέργεια σε όλα τα κύτταρα
4.3.    Ερωτήματα που    πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να    γίνει κατανοητή    η    πορεία    της αναπνοής
4.4.    Η γλυκόλυση είναι η καταβολική πορεία διάσπασης της    γλυκόζης που διεξάγεται    στο κυτταρόπλασμα και    παράγει πυροσταφυλικό οξύ
4.5.    Μέσω της συνδετικής αντίδρασης το πυροσταφυλικό εισέρχεται στον κύκλο του    Krebs   
4.6.    Το ακετύλιο εισέρχεται    στον κύκλο του Krebs και οξειδώνεται πλήρως προς CO2             ενώ παράγονται ATP και NADH   
4.7.    Το τελικό στάδιο της αερόβιας αναπνοής: Η αναπνευστική αλυσίδα και    η    παραγωγή ΑΤΡ   
Εφαρμογή 4.1 Τα επίπεδα οξυγόνου και    η αποθήκευση καρπών
Εφαρμογή 4.2.Κλιμακτηριακοί και μη κλιμακτηριακοί καρποί
4.8.    Ορισμένα δηλητήρια παρεμποδίζουν την αερόβια αναπνοή
4.9.    Σε ειδικές συνθήκες τα φυτικά κύτταρα μπορεί να λειτουργούν με    εναλλακτικές οξειδάσες.   
4.10.    H τραυματική αναπνοή καταναλώνει και αυτή οξυγόνο
4.11.    Σε συνθήκες ανεπάρκειας ή πλήρους έλλειψης οξυγόνου λειτουργεί η αναερόβια    αναπνοή   
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες    11
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Ορισμένοι παράγοντες του περιβάλλοντος επηρεάζουν τα    ισοζύγια    ενέργειας, άνθρακα και    νερού των φυτών
5.1.    Ο ζωτικός ρόλος των ισοζυγίων    ενέργειας, νερού και άνθρακα
5.2.    Ποια είναι τα κρίσιμα χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας    που επηρεάζουν το    ενεργειακό ισοζύγιο;
5.3.    Το ενεργειακό ισοζύγιο εξαρτάται από τη παροχή ενέργειας
5.4.    Τι είναι η νυκτερινή διαπνοή;
5.5.    Τα ισοζύγια άνθρακα και νερού    επηρεάζονται από τη συγκέντρωση του    CO2   
5.6.    Οι ακραίες θερμοκρασίες διαταράσσουν τα ισοζύγια άνθρακα και νερού,    αλλά και το ενεργειακό    ισοζύγιο   
5.7.    Η υδατική καταπόνηση διαταράσσει τα    ισοζύγια άνθρακα, νερού και ενέργειας
Εφαρμογή 5.1 Το διαπνευστικό    πηλίκο    και η επιλογή φυτών προς καλλιέργεια
5.8.    Πως τα φυτά ανταποκρίνονται στις διαφορετικές συνθήκες περιβάλλοντος;   
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες    10
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6:  Η     μεταφορά νερού, ανόργανων θρεπτικών στοιχείων και φωτοσυνθετικών    προϊόντων: Απαραίτητη    προϋπόθεση για την ανάπτυξη ενός πολύπλοκου    οργανισμού.
EΝΟΤΗΤΑ Α: Η μεταφορά νερού    από το έδαφος προς την ατμόσφαιρα μέσω του    φυτού
6.1.    Η είσοδος νερού στη ρίζα από το έδαφος προϋποθέτει διαφορά  δυναμικού    νερού
6.2.    Η ρίζα αναζητά συνεχώς περιοχές του εδάφους    πλούσιες σε νερό   
6.3.    Μετά την είσοδό του στη ρίζα, το νερό θα πρέπει να κατευθυνθεί στα αγγεία του    ξύλου   
6.4.    Η κίνηση του νερού στα    αγγεία    του ξύλου συμβαίνει μέσω μαζικής ροής που    οφείλεται είτε σε αρνητική πίεση (τάση) που αναπτύσσεται στο    υπέργειο    τμήμα είτε σε θετική πίεση που    αναπτύσσεται στη ρίζα   
6.5.    Η υδραυλική ανακατανομή του    νερού μέσω των ριζών
EΝΟΤΗΤΑ Β: Η    πρόσληψη, μεταφορά και αφομοίωση των θρεπτικών στοιχείων
6.6.    Η ρίζα απορροφά θρεπτικά στοιχεία από το έδαφος που μεταφέρονται    στο    υπέργειο μέρος    του φυτού.
Εφαρμογή 6.1 Οι ανάγκες χορήγησης καλιούχων και φωσφορούχων λιπασμάτων    κορυφώνονται στο αναπαραγωγικό στάδιο
6.7.    Τα απαραίτητα στοιχεία παίζουν ρόλους ζωτικής σημασίας   
Εφαρμογή 6.2 Η λίπανση με άζωτο και οι βροχοπτώσεις
6.8.    Η έλλειψη ενός    και μόνο απαραίτητου στοιχείου προκαλεί τροφοπενία
6.9.    Οι ελλείψεις απαραίτητων στοιχείων μπορεί να    αντιμετωπιστούν με    επανακινητοποίηση
Εφαρμογή 6.3 Η είσοδος μη απαραίτητων στοιχείων μπορεί να προκαλέσει    τροφοπενίες
EΝΟΤΗΤΑ Γ: Η μεταφορά ουσιών μέσω του ηθμού
6.10.    Ο ηθμός αποτελεί τον κύριο ιστό μεταφοράς των φωτοσυνθετικών προϊόντων από    τις πηγές στους    αποδέκτες   
6.11.    Ο χυμός του ηθμού είναι πλούσιος σε υδατάνθρακες
6.12.    Το περιεχόμενο    των ηθμοσωλήνων μεταφέρεται στους αποδέκτες μέσω    μαζικής    ροής
6.13.    Μηχανισμοί φόρτωσης    του ηθμού
6.14.    Η εκφόρτωση του ηθμού μπορεί να συμβεί συμπλασμικά ή αποπλασμικά.
6.15.    Η διαρροή των ουσιών από τον ηθμό αντιμετωπίζεται με επανάκτηση και    επαναφόρτωση
6.16.    Η κατανομή των φωτοσυνθετικών προϊόντων στους αποδέκτες
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες    17
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: Ο    εσωτερικός συντονισμός: Οι φυτορμόνες συντονίζουν τις λειτουργίες    προκειμένου να     ολοκληρωθεί το πολύπλοκο αναπτυξιακό πρόγραμμα   
7.1.    Για να προχωρήσει ομαλά και να ολοκληρωθεί ο βιολογικός κύκλος θα πρέπει οι    λειτουργίες αφενός να εναρμονίζονται με τις συνθήκες που επικρατούν    στο    εξωτερικό περιβάλλον και αφετέρου να    συντονίζονται μεταξύ τους.
7.2.    Τί είναι    οι ακολουθίες διαβίβασης σήματος;
7.3.    Ο εσωτερικός συντονισμός: Οι φυτικές ορμόνες (φυτορμόνες)   
Εφαρμογή 7.1 Τα δύο πρόσωπα    μιας εφαρμογής
Εφαρμογή 7.2 Παρασκευάσματα φυτορυθμισστών
7.4. Ο εσωτερικός συντονισμός είναι πολύπλοκος
7.5. Oρισμένα παθογόνα, έντομα και νηματώδεις προκαλούν ορμονικές    διαταραχές σε    φυτικούς ιστούς προς όφελός τους
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες    27
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: Ο εξωτερικός συντονισμός:  Η αντίληψη των ερεθισμάτων     και ο    συντονισμός  των λειτουργιών με τις συνθήκες που επικρατούν    στο εξωτερικό    αβιοτικό περιβάλλον   
8.1.    Η    αντίληψη των    ερεθισμάτων    από    το    εξωτερικό    αβιοτικό    περιβάλλον    και    οι    αντιδράσεις    των
φυτών   
8.2.    Η αντίληψη των    φωτεινών ερεθισμάτων    και οι πληροφορίες που    αξιοποιούνται από    αυτά.
8.3.    Η αντίληψη της    ποιότητας και της ποσότητας του φωτισμού: Το    φυτόχρωμα και    η    φωτομορφογένεση   
Εφαρμογή 8.1Η    διασπορά των σπερμάτων των ζιζανίων    στις καλλιέργειες και τα    φυτοχρώματα
Εφαρμογή 8.2 Η πυκνότητα των    φυτών στις καλλιέργειες, η ανθεκτικότητα στις ασθένειες    και οι φωτοδέκτες
8.4.    Η αντίληψη του    μήκους    της ημέρας. Ο φωτοπεριοδισμός ως μηχανισμός    μέτρησης χρόνου
Εφαρμογή 8.3 Η επαγωγή της άνθησης στα φωτοπεριοδικά καλλιεργούμενα και    η    σημασία της
8.5.    Εμφανίζουν τα φυτά κίνηση;
8.6.    Η αντίληψη της    διεύθυνσης των ακτίνων της προσπίπτουσας ακτινοβολίας: Ο    φωτοτροπισμός     ως μηχανισμός    αναζήτησης της    ενεργειακής πηγής
8.7.    Η αντίληψη του    ερεθίσματος της βαρύτητας:Ο βαρυτροπισμός και η    στοιχειώδης αντίληψη του χώρου
8.8.    Η αντίληψη του    ερεθίσματος «σχετική υγρασία»: Ο υδροτροπισμός και η    αναζήτηση του νερού τουεδάφους   
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες 21
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9: Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ φυτών και άλλων οργανισμών
Ενότητα Α. Η Άμυνα: Φροντίδα για την επιβίωση
9.1.    Τα φυτά οργανώνουν την άμυνά τους έναντι των παθογόνων και των φυτοφάγων    σε δύο επίπεδα
9.2.    Τί είναι    οι δευτερογενείς μεταβολίτες;
9.3.    Η συγκρότηση της θεμελιώδους    προϋπάρχουσας άμυνας προϋποθέτει τη    δημιουργία αμυντικών δομών εξοπλισμένων με     δευτερογενείς    μεταβολίτες   
9.4.    Η επαγόμενη άμυνα στηρίζεται    στην έγκαιρη ενεργοποίηση ορισμένων    αμυντικών    μηχανισμών
9.5.    Η αντιμετώπιση    μιας προσβολής προκαλεί ενδυνάμωση    του φυτικού οργανισμού
9.6.    Η επαγόμενη άμυνα έναντι εντόμων παρουσιάζει κοινά    χαρακτηριστικά    με    εκείνη έναντι των παθογόνων, αλλά και    χαρακτηριστικές διαφορές   
9.7.    Τα φυτικά κύτταρα διαθέτουν μηχανισμούς προστασίας έναντι    των τοξικών    αμυντικών μεταβολιτών που παράγουν
9.8.    Η άμυνα των φυτικών ιστών δεν είναι πάντα αποτελεσματική
Ενότητα Β. Οι συμβιωτικές σχέσεις προσδίδουν    οφέλη και στα δύο συνεργαζόμενα    μέρη
9.9.    Οι συμβιωτικές    σχέσεις    των μυκοριζών βελτιώνουν εντυπωσιακά την    απορρόφηση θρεπτικών στοιχείων
9.10.    Οι συμβιωτικές    σχέσεις    των ριζών με αζωτοδεσμευτικά βακτήρια οδηγούν στο    σχηματισμό φυματίων
9.11.    Οι ωφέλιμοι μικροοργανισμοί:    Ένα νέο    πεδίο έρευνας
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Εικόνες 12
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10: Τα φυτά     είναι περίπλοκοι οργανισμοί με στοιχειώδη (;) νοημοσύνη που     αρμόζει     στο στυλ της ζωής τους.
10.1.    Είναι τα    φυτά «φυτά» και «βλίτα»;
10.2.    Διαθέτουν νοημοσύνη τα φυτά;
10.3.    Η κατανόηση της νοημοσύνης των φυτών δεν μπορεί να γίνει με    ανθρωποκεντρικά κριτήρια
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11: Συμπληρωματικά στοιχεία
11.1.    Η χρήση των μονάδων μέτρησης φωτεινής ακτιβολίας
11.2.    Η υδροπονία ως εναλλακτική μέθοδος καλλιέργειας των φυτών
11.3.    Τροφοπενίες απαραίτητων θρεπτικών στοιχείων, τα συμπτώματα που εμφανίζουν    και η θεραπεία    τους
11.4.    Κλείδα    για την αναγνώριση των τροφοπενιών των φυτών.
11.5.    Η σύνθεση του πλήρους και του    ελλιπούς σε άζωτο θρεπτικού διαλύματος    Hoagland-Arnon   
11.6.    Ορισμένα παραδείγματα φυτορυθμιστών που χρησιμοποιούνται ευρέως στη    γεωργική πρακτική