Solun toiminta II Solun toiminta

6. Kasvien vesi- ja ravinnetalous 1. Avainsanat 2. Vesi nousee kasveihin lähes ilman energian kulutusta 3. Putkilokasvin rakenne ja toiminta 4. Ilmarakojen toiminta ja veden nousu 5. Putkilokasvien yhteyttämistuotteet kulkevat nilassa 6. Kasveilta kuluu energiaa ravinteiden ottoon 7. Niukin ravinne rajoittaa kasvua eniten 8. Tehtävät 9. Kuvat

Avainsanat: Osmoosi Sekovarsi Johtosolukko Johtojänteen puu- ja nilaosa Haihtumisimu Ilmarako Huulisolut Juuripaine Kasvien sopeutumat kuivuuteen Perusravinteet Pääravinteet Hivenaineet Lannoitus

Vesi nousee kasveihin lähes ilman energian kulutusta Kasvin on nostettava vettä juurien avulla painovoimaa vastaan. Maaperässä on yleensä enemmän vettä kuin juurien soluissa→ veden osmoottinen siirtyminen Sekovartiset kasvit ottavat vettä koko pinnallaan Putkilokasveille on kehittynyt kuljetusjärjestelmä: juuret (veden ja ravinteiden otto) varsi (aineiden kuljetus) lehdet (fotosynteesi) Kuva kirjan sivulta 72

Putkilokasvin rakenne ja toiminta Veden, ravinteiden ja yhteyttämistuotteiden kuljetukseen on kehittynyt johtosolukko: puuosa (veden ja ravinteiden kuljetus) nilaosa (yhteyttämistuotteiden kuljetus) Juurikarvat: tehostavat juurten toimintaa Sienijuuri: kasvin ja sienen symbioosi Haihtumisimu: veden haihdutus ilmarakojen kautta → veden nousu juurista ylös haihtumisimun avulla Imu syntyy putkiloihin, kun kasvit yhteyttävät. Kuva kirjan sivulta 72

Ilmarakojen toiminta ja veden nousu Ilmaraot: veden haihtuminen sekä hiilidioksidin ja hapen vaihto Kun ilmaraot ovat auki, syntyy lehtiin alipaine → veden nousu koheesion ja adheesion avulla. Ilmarakojen avautuminen ja sulkeutuminen onnistuu huulisolujen avulla. Yöllä juurikarvat ottavat ravinteita → soluneste väkevöityy ja osmoosi käynnistyy. Juuripaine: näkyy aamukasteena pienten lehtien pinnalla. Kuva kirjan sivulta 72

Putkilokasvien yhteyttämistuotteet kulkevat nilassa Johtosolukon nilaosa kuljettaa: yhteyttämistuotteita, hormoneja, aminohappoja, tärkkelyksestä hajotettua sokeria. Nilaosassa aineita kuljetetaan sekä ylös kukkiin ja hedelmiin että alas juuriston ravinnoksi. Kuva kirjan sivulta 72

Kasveilta kuluu energiaa ravinteiden ottoon Kasvit tarvitsevat kasvuunsa vettä, ravinteita ja hiilidioksidia. Ravinteet ovat maaperän epäorgaanisia aineita: sidotaan kasvissa orgaanisiin yhdisteisiin ja käytetään entsyymien kofaktoreina Ravinteiden otto on aktiivista aineiden kuljetusta Ravinteet ja vesi kulkevat osin kuorisolukon soluväleissä, osin solujen sisäisesti. Juuren johtojänteisiin ravinteet valikoidaan solun kuljettajaproteiinien ja protonipumppujen avulla. Kuva kirjan sivulta 72

Niukin ravinne rajoittaa kasvua eniten Hiilen, hapen ja vedyn kasvit saavat fotosynteesillä. Kasvien tarvitsemat pääravinteet: N,P,K,S,Ca,Mg Kasvit tarvitsevat myös hivenaineita: Cu,B,Mo,Zn,Mn,Cr,Fe Kasvit tarvitsevat eri ravinteita kasvunsa eri vaiheissa. Luonnossa erilaisten kasvupaikkojen ravinteisuus vaihtelee. Kasvit voivat yleensä hyödyntää aina vain tietyn määrän tiettyä ravinnetta, jotkut voivat myös varastoida ravinteita. Kuva kirjan sivulta 72

Tehtävät Aineiden virtaus koivussa Yhdistä oikein Kasvien veden tarve ja sopeutumat kuiviin oloihin (YO-tehtävä S-02) Miksi kasvissa on virrattava vettä Veden virtaus korkeassa puussa Veden virtaus kasvissa ja ympäristöolot Imevätkö kasvit vettä? Leikkokukkien varren katkaisu Mikroskooppikuvat kasvien varsista Pellon ravinteet Koejärjestelmä kasvin kasvusta Epifyytti ja lihansyöjäkasvi Keinolannoituksen oikeat suhteet

1. Aineiden virtaus koivussa Kuvaile nuolilla hapen, CO2:n, ravinteiden ja yhteyttämistuotteiden kulkua oheisessa koivussa.

2. Yhdistä oikein puuosa • • rungon suojaaminen jälsi • • veden kuljetus nila • • pituuskasvu kuori • • yhteyttämistuotteiden kuljetus kärkisilmu • • paksuuskasvu

3. Kasvien veden tarve ja sopeutumat kuiviin oloihin (YO-tehtävä S-02) a) Mihin kasvit tarvitsevat vettä? b) Millä eri tavoin kasvit ovat sopeutuneet kuiviin oloihin?

4. Miksi kasvissa on virrattava vettä Miksi kasvissa on koko ajan virrattava vettä?

5. Veden virtaus korkeassa puussa Selvitä, mihin erilaisiin ilmiöihin vesivirtaus perustuu kymmeniä metrejä korkeassa puussa.

6. Veden virtaus kasvissa ja ympäristöolot Minkälaiset ympäristöolosuhteet nopeuttavat veden virtausta kasvissa?

7. Imevätkö kasvit vettä? Mitä mieltä olet sanonnasta ”Kasvit imevät vettä”?

8. Leikkokukkien varren katkaisu Saadessasi leikkokukkia sinun kannattaa katkaista niiden varret vedessä muutaman sentin matkalta ennen kuin siirrät ne maljakkoon. Miksi tämä parantaa kukkien säilyvyyttä?

9. Mikroskooppikuvat kasvien varsista Maakasvit ottavat vettä juurillaan. Veden kuljetukseen kasvissa on erikoistunut johtosolukko. Johtosolukot ovat ryhmittyneet ruohovartisilla kasveilla johtojänteiksi. a) Nimeä oheisesta valomikroskoopilla otetusta varren poikkileikkauskuvasta Johtosolukon osia. b) Tutki puuvartisen kasvin varren poikkileikkausta. Nimeä johtosolukon osat. Selosta puun paksuuskasvua ja vuosirenkaiden muodostumista.

10. Pellon ravinteet Millä tavoin a) peltomaan ravinnepitoisuutta voidaan parantaa, b) ravinteita poistuu pellolta?

11. Koejärjestelmä kasvin kasvusta Selvitä kuvan avulla koejärjestelmä, jolla selvität vaikkapa fosforin vaikutusta kasvin kasvuun.

12. Epifyytti ja lihansyöjäkasvi Selvitä miten vesi- ja ravinnetalous poikkeaa normaalista a) epifyytillä b) lihansyöjäkasvilla.

13. Keinolannoituksen oikeat suhteet Keinolannoitesäkissä ilmoitetaan N-P-K-suhde. a) Mitä 17-6-12 tarkoittaa säkin etiketissä? b) Jos typpeä tarvitaan 85 kg/ha, kuinka paljon on käytettävä hehtaaria kohden? c) Kuinka paljon peltoon tulee b-kohdassa fosforia?

Kuvat Napsauta kuva suuremmaksi!

VASTAUS 1: Aineiden virtaus koivussa Happi, O2 Hiilidioksidi, CO2 (yöllä myös CO2:a ilmasta hieman lehvästöön) Yhteyttämistuotteet Ravinteet Happi, O2 38

VASTAUS 2: Yhdistä oikein puuosa – veden kuljetus jälsi – paksuuskasvu nila – yhteyttämistuotteiden kuljetus kuori – rungon suojaaminen kärkisilmu – pituuskasvu 39

VASTAUS 3a: Kasvien veden tarve ja sopeutumat kuiviin oloihin (YO-tehtävä S-02) 40

VASTAUS 3b: Kasvien veden tarve ja sopeutumat kuiviin oloihin (YO-tehtävä S-02) 41

VASTAUS 4: Miksi kasvissa on virrattava vettä Vesi on yhteyttämisen toinen raaka-aine. Nestejännityksen ylläpito: vesi, solunesterakkula, soluseinä. Ravinteet kulkevat kasviin ja kasvissa vesiliuoksina. Haihduttaminen jäähdyttää. 42

VASTAUS 5: Veden virtaus korkeassa puussa Ilmaraoista (ja osittain suoraan lehden läpi) tapahtuvaan haihtumiseen. Haihtumisimuun. Puuosassa vesimolekyylien adheesioon ja koheesioon. Maaperästä vesi siirtyy kasvin johtosolukkojen puuosaan osmoosin avulla. Juuripaineen merkitys on suuri ennen lehtien puhkeamista ja hyvin korkean ilman kosteuden vallitessa. 43

VASTAUS 6: Veden virtaus kasvissa ja ympäristöolot Lämmin, kuiva, tuulinen ja aurinkoinen päivä. 44

VASTAUS 7: Imevätkö kasvit vettä? Sanonta ei fysiologisesti ole kovinkaan oikein, sillä pääosa kasvin vedestä siirtyy kasviin passiivisesti osmoosin avulla. 45

VASTAUS 8: Leikkokukkien varren katkaisu Leikkokukan putkiloihin varren alapäähän syntyy ilmakupla kuljetuksen aikana, mikäli leikkauspinta ei ole vedessä. jos ilmakuplaa ei vartta leikkaamalla poisteta, varren yhtenäinen vesilanka katkeaa ja veden siirtyminen varressa ylöspäin lakkaa. 46

VASTAUS 9: Mikroskooppikuvat kasvien varsista Kyseessä kaksisirkkaisen ruohovartisen kasvin varren poikkileikkaus, koska johtojänteet (9 kpl) kehässä. Kustakin johtojänteestä erotettava ulompi nila ja sisempi puuosa. Uloin sininen (kuvassa 3 mm) kuori eli kaarna seuraavana lähes musta ympyrä (< 1mm) on nila, jossa kulkevat yhteyttämistuotteet sen alla keltaista ja punaista sisältävä (n. 2mm) on jälsi, jossa rungon paksuuskasvua eli uutta puuta. sen alla purppuraiset vuosilustot (2kpl), jotka muodostuneet puuosasta. Jällen sisäpinnalla on tuorein vuosikasvu. Puuosassa kulkevat vesi ja ravinteet. 47

VASTAUS 10: Pellon ravinteet a) Lannoittamalla luonnonlannalla tai keinolannoitteilla. Lannoitteiden ja ravinteiden oikea määrä/hehtaari on tärkeää taloudellisesti ja ekologisesti (vesistöjen rehevöityminen). Oikea viljelykierto, jossa mukana myös ilmakehän typpeä sitovia hernekasveja. Pellon kesannointi: maa lepää. b) Sadon mukana, veden mukana huuhtoutuminen vesistöihin. Maaperän hapettomuus lisää typpiyhdisteiden hajoamista typpikaasuksi (denitrifikaatiobakteerit). 48

VASTAUS 11: Koejärjestelmä kasvin kasvusta Astiakokeilla määritetään mitkä ravinteista ovat kaikille kasveille oleellisia perusravinteita. Koeastian kasvilta puuttuu kasvualustastaan aina jokin mineraali, tehtävän tapauksessa fosfori. Koekasvin (sininen liuos) kasvua verrataan täydellisen ravinneliuoksen (vihreä liuos) sisältävän kontrolliastian kasvin kasvuun. Näin on selvitetty 16 oleellista kaikkien kasvien tarvitsemaa ravinnetta. Hiiltä, happea ja vetyä kasvit saavat sitomastaan hiilidioksidista ja vedestä. 49

VASTAUS 12: Epifyytti ja lihansyöjäkasvi a) Epifyyttillä eli päällyskasvilla ei ole juuristoa maaperässä. Se saa kaiken tarvitsemansa veden ja ravinteet ilmasta ja kasvamansa kasvin pinnalta. Päällyskasvi ei hyödynnä eikä vahingoita alustanaan toimivaa kasvia. b) Vesitalous on samanlainen kuten muilla kasveilla. Ravinnetalouteensa se saa merkittävän ravinnelisän ”sulattamistaan” hyönteisistä. Suomessa tavattavia lihansyöjäkasveja ovat vesiherneet ja soilla kasvavat kihokit. 50

VASTAUS 13: Keinolannoituksen oikeat suhteet a) Lannoitteen painosta 17 % typpeä, 6 % fosforia ja 12 % kaliumia b) 17/100 x (lannoitteen tarve kg)= 85kg/ha. Lannoitteen tarve kg= (85x100)/17 = 500 kg c) 15kg 51