Różnorodność roślin
Hormony roślinne: auksyny i etylen
Rozmnażanie i regulacja rozwoju roślin
W przemianie pokoleń haploidalny gametofit wytwarza gamety mitotycznie, a diploidalny sporofit — zarodniki mejotycznie. W ewolucji roślin lądowych rośnie dominacja i samodzielność sporofitu, a gametofit ulega redukcji.
U okrytonasiennych pyłek przenosi gametofit męski. Podwójne zapłodnienie daje zygotę 2n oraz bielmo zwykle 3n; zalążek przekształca się w nasienie, a zalążnia najczęściej w owoc.
Auksyny regulują wydłużanie komórek i dominację wierzchołkową, a etylen m.in. dojrzewanie owoców i opadanie organów. Tropizm jest kierunkową reakcją wzrostową zależną od kierunku bodźca, a nastia nie zależy od jego kierunku.
- Mszaki mają dominujący gametofit; u roślin naczyniowych dominuje sporofit.
- Łagiewka pyłkowa uniezależnia zapłodnienie roślin nasiennych od wody środowiskowej.
- Liścienie mogą magazynować lub przekazywać substancje odżywcze siewce.
- Nierównomierny rozkład auksyn może powodować wygięcie organu.
Schemat: Rozmnażanie i regulacja rozwoju roślin
Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.
Podstawa programowa: IX.6.4
Regulacja hormonalna i sprzężenia zwrotne
Hormony docierają z krwią do wielu tkanek, ale reagują tylko komórki z odpowiednim receptorem. Hormony hydrofilowe zwykle wiążą receptory błonowe i uruchamiają wtórne przekaźniki, a lipofilowe przechodzą przez błonę i regulują transkrypcję.
Podwzgórze łączy regulację nerwową i hormonalną, kontrolując przysadkę. Osie hormonalne są zwykle regulowane ujemnym sprzężeniem zwrotnym: hormon końcowego gruczołu hamuje wcześniejsze piętra osi.
Insulina obniża glikemię, zwiększając pobieranie glukozy w części tkanek i jej magazynowanie. Glukagon zwiększa glikemię, pobudzając glikogenolizę i glukoneogenezę w wątrobie.
- ADH jest syntetyzowany w podwzgórzu i uwalniany z tylnego płata przysadki.
- T3 i T4 zwiększają tempo metabolizmu wielu tkanek.
- Parathormon podnosi stężenie Ca²⁺ we krwi, kalcytonina zwykle je obniża.
- Adrenalina działa szybko przez receptory błonowe, kortyzol wolniej przez receptor wewnątrzkomórkowy.
Schemat: Regulacja hormonalna i sprzężenia zwrotne
Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.
Podstawa programowa: IX.6.4
Ekologia populacji, ekosystemów i ochrona różnorodności
Siedlisko oznacza miejsce życia, a nisza obejmuje wymagania, tolerancję, zasoby i rolę gatunku. Zakres tolerancji ma minimum, maksimum i optimum; czynnik najbliższy granicy może ograniczać występowanie.
Dynamika populacji zależy od rozrodczości, śmiertelności, imigracji i emigracji. Wzrost logistyczny zwalnia przy zbliżaniu do pojemności środowiska z powodu konkurencji i ograniczenia zasobów.
Energia przepływa przez poziomy troficzne i jest tracona jako ciepło, natomiast pierwiastki krążą. Produkcja pierwotna stanowi podstawę sieci pokarmowej, a zmiana liczebności jednego gatunku może wywołać kaskadę troficzną.
Ochrona in situ zachowuje gatunki w naturalnym środowisku i chroni interakcje, a ex situ obejmuje np. banki genów i hodowle zachowawcze.
- Konkurencja wewnątrzgatunkowa zwykle nasila się ze wzrostem zagęszczenia.
- Sukcesja pierwotna zaczyna się bez gleby, wtórna po zaburzeniu z zachowaną glebą.
- Bioindykator reaguje w przewidywalny sposób na warunki środowiska.
- Różnorodność obejmuje poziom genetyczny, gatunkowy i ekosystemowy.
Schemat: Ekologia populacji, ekosystemów i ochrona różnorodności
Zależność między zmiennymi i jej interpretacja.
Podstawa programowa: IX.6.4
Najczęstsze błędy
„Zarodniki i gamety powstają zawsze w mejozie”
Poprawnie: Zarodniki powstają mejotycznie u sporofitu, a gamety mitotycznie u haploidalnego gametofitu.
„Owoc powstaje z zalążka”
Poprawnie: Z zalążka powstaje nasienie, natomiast owoc najczęściej rozwija się ze ściany zalążni.
„Każdy hormon działa na wszystkie komórki”
Poprawnie: Odpowiadają tylko komórki docelowe posiadające receptor i odpowiedni aparat sygnałowy.
„Insulina jest potrzebna do pobierania glukozy przez każdą komórkę”
Poprawnie: Niektóre tkanki, np. neurony i erytrocyty, korzystają z transporterów niezależnych od insuliny.
Zadania z odpowiedziami
1. Fototropizm pędu
Wyjaśnij wygięcie pędu w stronę jednostronnego światła.
- 1.Wskaż redystrybucję auksyny.
- 2.Porównaj tempo wydłużania komórek obu stron.
- 3.Połącz nierówny wzrost z kierunkiem wygięcia.
Odpowiedź
Auksyna gromadzi się po stronie zacienionej i zwiększa tam wydłużanie komórek. Szybszy wzrost tej strony powoduje wygięcie pędu ku światłu.
2. Ujemne sprzężenie zwrotne tarczycy
Przewidź zmianę TSH przy wysokim stężeniu T3 i T4.
- 1.Wskaż działanie hormonów tarczycy na podwzgórze i przysadkę.
- 2.Określ kierunek sprzężenia.
- 3.Zapisz skutek dla wydzielania TSH.
Odpowiedź
Wysokie T3 i T4 hamują podwzgórze i przysadkę, dlatego wydzielanie TSH maleje.
3. Kaskada troficzna
Przewidź wpływ spadku liczebności drapieżnika na roślinożerców i rośliny.
- 1.Wskaż bezpośrednią relację drapieżnik–ofiara.
- 2.Przewidź zmianę presji roślinożerców.
- 3.Zapisz pośredni skutek dla biomasy roślin.
Odpowiedź
Mniejsza presja drapieżnicza może zwiększyć liczebność roślinożerców, co nasila zgryzanie i obniża biomasę roślin — jest to kaskada odgórna.
Podsumowanie
- Mszaki mają dominujący gametofit; u roślin naczyniowych dominuje sporofit.
- Łagiewka pyłkowa uniezależnia zapłodnienie roślin nasiennych od wody środowiskowej.
- W przemianie pokoleń haploidalny gametofit wytwarza gamety mitotycznie, a diploidalny sporofit — zarodniki mejotycznie. W ewolucji roślin lądowych rośnie dominacja i samodzielność sporofitu, a gametofit ulega redukcji.
- ADH jest syntetyzowany w podwzgórzu i uwalniany z tylnego płata przysadki.
- T3 i T4 zwiększają tempo metabolizmu wielu tkanek.
- Hormony docierają z krwią do wielu tkanek, ale reagują tylko komórki z odpowiednim receptorem. Hormony hydrofilowe zwykle wiążą receptory błonowe i uruchamiają wtórne przekaźniki, a lipofilowe przechodzą przez błonę i regulują transkrypcję.
- Konkurencja wewnątrzgatunkowa zwykle nasila się ze wzrostem zagęszczenia.
Słownik pojęć
- Gametofit
- Haploidalne pokolenie wytwarzające gamety.
- Sporofit
- Diploidalne pokolenie wytwarzające zarodniki w mejozie.
- Tropizm
- Kierunkowa reakcja wzrostowa na bodziec.
- Komórka docelowa
- Komórka posiadająca receptor dla danego hormonu.
- Wtórny przekaźnik
- Wewnątrzkomórkowa cząsteczka przekazująca sygnał z receptora błonowego.
- Oś hormonalna
- Hierarchiczny układ podwzgórze–przysadka–gruczoł obwodowy.
- Nisza ekologiczna
- Zespół wymagań, zasobów i relacji określających funkcjonowanie gatunku.
- Pojemność środowiska
- Maksymalna trwała liczebność populacji możliwa przy danych zasobach.