Planters fysiologi

2.1 Planter. En autotrof organisme.

Planter kan antage mange former lige fra mos i græsplænen uden rødder til store, høje og gamle træer. Nogle planter er et-årige, mens andre bliver meget gamle.

Planter er autotrofe organismer. Det betyder, at de er selvnærende. De kan omdanne kulstof fra luftens CO2 til energirige organiske stoffer via fotosyntese. Det kræver energi, som planterne får fra Solen, samt vand og næring som planterne får fra omgivelserne. Planterne er altså selvforsynende.

autotrof

Organisk materiale som planter har dannet ud fra simple uorganiske molekyler.

Organisk materiale som planter har dannet ud fra simple uorganiske molekyler.

Dyr er ikke selvnærende som planter. Dyr er afhængige af at æde organisk stof, som via respirationsprocessen nedbrydes og omdannes til energi.

Derfor er planternes produktion af organiske materiale basis for alt dyreliv, og planter er dermed nederste trin i fødekæden i økosystemet.

Højest og ældst


I Californien i USA besøger mange turister General Sherman, som er et Sequoia træ, der er 83 meter højt og formodes at være 2300-2700 år gammelt.

Secoya træet, bliver over 100 meter højt

Det ældste træ man kender står også i Californien og er ca. 5000 år gammelt. Det blev plantet før pyramiderne blev bygget.

2.2 Plantecellen

Planteceller er eukaryote celler. Planteceller har en fast og hård cellevæg, som er opbygget af cellulose. Det er den stive cellevæg og cellens vandtryk, der giver planten styrke og gør, at planten er i stand til at holde sig oprejst.

I planteceller findes organeller svarende til organer, der har forskellige funktioner i cellen. I afsnittet om  cellebiologi gennemgås plantecellen nærmere.

Plantecelle med grønkorn

Plantecelle med grønkorn

En ganske særlig organel i plantecellen er grønkorn, som er der, hvor fotosyntesen foregår.

Aktivitet: Undersøg planteceller i mikroskop

Materialer:

Mikroskop, objektglas, dækglas, løg, vand, methylenblåt 1%.

Fremgangsmåde:

Tag et frisk stykke løg. Lav et lille snit i indersiden af skallen, og bræk stykket. Nu kan I trække hinden af oversiden af løget. Hinden er kun nogle få celler tyk.

Læg hinden på objektglasset, og put en dråbe methylenblåt på. Methylenblå giver kontrast til cellen, så det bliver lettere at se cellekerne og membran.

Læg herefter dækglasset på, og læg det ind i mikroskopet.
Prøv at få et klart billede af en plantecelle. Overvej, hvor meget I har forstørret.

shutterstock_78678835 log 230px

2.3 Fotosyntese

Grønkorn, hvor fotosyntesen foregår, indeholder klorofyl, som gør det muligt at omdanne strålingsenergi fra Solen til kemisk energi bundet i planten.

På figuren nedenfor ses et grønkorn, som er en organel i plantecellen. I grønkorn ses granum, som består af tynde plader stablet ovenpå hinanden indeholdende klorofyl. Klorofyl absorberer sollyset undtagen det grønne lys, som undslipper. Derfor ser vi blade som grønne.

Fotosyntese i grønkorn organeller hos planter

Fotosyntese

Ved fotosyntesen forbruger planten CO2, som planten optager gennem bladene. Dette uorganiske molekyle omdannes sammen med vand i grønkornene til sukker og ilt.

Sukker (glucose C6H12O6) er en vigtig byggesten, når planten skal fremstille andre organiske forbindelser.

Sukker

I fotosyntesen dannes glucose eller drusukker, som har den kemiske betegnelse C6H12O6.
glucose grøn170

Glucose (C6H12O6) er et simpelt sukkerstof – også kaldet et monosakkarid.

Glukose er et kulhydrat, der dannes ved fotosyntesen.

2.4 Næringsstoffer

Ved fotosyntesen forbruger planten kuldioxid (CO2), som planten optager gennem bladene. Uden kuldioxid kan fotosyntesen ikke foregå.

Men udover kuldioxid har planten brug for vand og næringsstoffer fra jorden for at kunne danne de mange organiske stoffer, der danner planten.

Mange af næringsstofferne i jorden findes som opløste salte. Det vil sige som positive og negativ ioner.

Nogle næringsstoffer skal planten bruge i større mængder. De kaldes for makronæringsstoffer og er NO32-, PO4, K+, Mg2+, Ca2+ og svovl.

Andre stoffer skal planten kun bruge ganske lidt af. De kaldes for mikronæringsstoffer og er jern, mangan, zink, kobber, molybdæn, bor, klor og silicium.

Selvom planten ikke har brug for næringsstofferne i lige store mængder, er det alligevel afgørende for plantens vækst, at alle stofferne er til stede. Det fortæller minimumsloven.

Minimumsloven

Minimumsloven fortæller, at en plantes vækst afgøres af det næringsstof, der er størst mangel af. Det er ikke nok, at der er tilstrækkeligt med kalium, hvis der er et andet stof, som mangler, for at planten kan vokse.

For at være sikker på at jorden har de nødvendige næringsstoffer, gøder man. Landmanden kører gylle ud på marken. Gylle er afføring og urin fra køer eller grise, og har et meget højt indhold af kvælstof (N) i form af ammoniak (NH3), der giver lugtgener.

Minimumsloven

Minimumsloven

For mange planter er kuldioxid (CO2) en begrænsende faktor. I gartnerier, hvor planter gror i drivhuse, kan man derfor opnå en øget plantevækst, hvis man øger mængden af kuldioxid.

shutterstock_144690749IDrivhus

Kvælstof

Kvælstof er et vigtigt næringsstof for planter. Atomsfæren indeholder cirka 79% nitrogen, men planter kan ikke optage det direkte. De er afhængige af kvælstoffikserende mikroorganismer, der kan danne bestemte kvælstofforbindelser, så planter kan optage nitrogen.

Mange højere planter har skabt en symbiose (samliv) med kvælstoffikserende mikroorganismer. Den bedst kendte er bælgplanten kløver (Trifolium). Den danner knolde på rødderne, hvor den huser bakterier, der danner brugbare kvælstofforbindelser. På den måde bliver bælgplanterne selvforsynende med kvælstof.

kløver 400px

Hvad ved du om planteceller?

Hvad ved du om planter?

2.5 Transport i karplanter

Planter skal bruge vand iblandet næringsstoffer fra jorden. Det næringsrige vand skal transporteres fra optagelsen i rødderne op i stænglen eller stammen.

Denne transport foregår i et ledningsvæv bestående af vedkar til transport af vand.

I bladene laver planter fotosyntese, hvor der dannes sukker. Denne sukker skal transporteres ud andre steder i planten, hvor planten skal vokse eller danne frø.

Denne transport foregår i et ledningsvæv bestående af sikar til transport af sukker.

Vedkar og sikar

Vedkar og sikar

Klik for at forstørre.

Tværsnit af stængel. Klik for at forstørre.

Klik for at forstørre.

Længdesnit af stængel. Klik for at forstørre.

2.6 Osmose og vandtransport

Planter er helt afhængige af vand for at kunne leve. Planer, der vokser meget og hurtigt, bruger også meget vand.

Vand transporteres fra jorden op gennem planten og fordamper fra bladene.

 Hårrørseffekt, osmose og plantes vandoptag

Osmose
Vandoptaget i rødderne sker ved osmose. Princippet for osmose ses af figuren nedenfor.

Princippet er, at væsker altid vil blandes, så koncentrationen af røde- og blå molekyler er den samme. Det kan ikke lade sig gøre på billedet til venstre, fordi hverken de røde eller blå molekyler kan gennemtrænge den fysiske adskillelse. Men i figuren til højre, er adskillelsen udskiftet med en cellemembran svarende til rodcellernes membraner.

Kun de blå molekyler(vand) er små nok til at passere cellemembranen, så når osmosen forsøger at udligne forskelle i koncentration af røde og blå molekyler, vil der kun ske en bevægelse af de blå molekyler, gennem membranen mod den del af karret, hvor der er røde molekyler i væsken.

Koncentrationen af de røde molekyler forbliver ulige på hver side af membranen, fordi de røde molekyler er for store til at passere. Denne koncentrationsforskel får vandet til hele tiden at bevæge sig ind i rodnettet. Det vandtryk, der på denne måde bliver dannet i rodcellerne, kaldes det osmotiske tryk.

Osmose. Klik for at forstørre.

Osmose. Klik for at forstørre.

Ser man på lave planter som for eksempel jordbærplanter, ser man sommetider vanddråber på bladene. Dråberne kommer, når det osmotiske tryk bliver for højt i planten og den så lader vand slippe ud gennem bladene.

Hårrørseffekt

Også den såkaldte hårrørseffekt eller kapillærrørseffekt i vedkarrene driver vandet opad i planten. Vedkarrene er lange rør, som er lavet af celler, der ikke lever længere. Rørene er bygget af cellulose og brintbindingerne på indersiden af røret forstærker hårrørseffekten. Samtidig har vandet allerede et tryk, når det kommer ind i rødderne takket være osmose. Hermed kan træer blive over 100 meter høje.

Man kalder også hårrørseffekten for kapillærrørseffekten.


Aktivitet: Osmose forsøg

Undersøg kartofler, og hvad der sker med kartoffelstykker, når de lægges i forskellige saltopløsninger.

Brug vejledningen vedhæftet her som pdf-dokument

Osmose Øvelsesvejledning


Forsøg med osmose

Forsøg med osmose

Aktivitet: Hårrørseffekt.

Samarbejde fysik/kemi eller geografi.

Undersøg, hvordan vand opfører sig i forskellige materialer.

I skal bruge:

Gennemsigtige plastrør med en diameter på cirka 1-5 cm.

Plastbakke med høj kant.

Fint og groft sand.

Hæld cirka 2 cm vand op i plastbakken.

Put sand i rørene, og sæt dem ned i vandet.

Hold øje med, hvor hurtigt vandet bevæger sig op gennem sandet.

Notér hvor langt vandet er kommet op efter 1,  5, 10 og 20 minutter.

Hvad betyder jordens indhold af sand for, hvordan vand opfører sig?

Årringe

Træer er organismer, der kan leve i mange år. Træer i Danmark er tilpasset årets gang. Vækstperioden starter i foråret, hvor de løvbærende træer sætter nye blade.

Energioptaget foregår i bladene på træet og mineraloptaget i rødderne.

På tværsnittet af et træ kan man se træets årringe. En årring svarer til at træet har levet ét år. Ved at tælle årringene kan man se, hvor gammelt træet er.

Tværsnit af stamme med årringe

Tværsnit af stamme med årringe

2.7 Næringsoptag i rødderne

Vand er nødvendigt for at transportere næringsstoffer rundt i planten.

Transport af næringsstoffer.

Transport af næringsstoffer.

Når næringsstofferne skal transporteres ind i rodnettet sker det ved aktiv transport gennem cellemembranen. Aktiv transport betyder, at der sidder molekyler, der kan bære næringsstoffer gennem cellemembranen, men at denne transport koster energi. Planten foretager respiration i rødderne for at få energi til den aktive transport i rødderne.

Den aktive transport gør, at koncentrationen bliver højere inde i planten end udenfor. Herefter transporteres næringsstofferne videre med det vand, som optages af rødderne.

Vand, der optages i rødderne, transporteres i stammen eller stænglen og forbruges i fotosyntesen eller fordamper fra bladene.

Planters rodnet kan være meget forskellige, men et af røddernes formål for alle planter er at optage vand og næringsstoffer fra jorden.

Rodnettet kan også have betydning for at fastholde den del af planten, der er over jorden. Nogen planter har et meget overfladisk rodnet, mosser har slet ikke rødder, mens andre har rødder, der går flere meter ned under jorden.

Kigger man nærmere på de aktive dele af en rod, vil man se mange forgreninger yderst på rødderne. Det er rodhår. Rodhårene har kun en tykkelse på 10 til 20 milliontedel af en meter og en længde på nogle få millimeter. Der dannes hele tiden nye rodhår, og det har en afgørende betydning for at plantens rødder har et tilstrækkeligt overfladeareal, så vand og næringsstoffer kan optages.

Rodhårene foretager respiration, så de aktivt kan optage næringsstoffer. De udskiller H+ ioner, når planten aktivt optager næringsioner.

shutterstock_63001576 planter træ rødder

Dejlige rødder

En række planter anvender rodknolde eller fortykkelse på stængelen til at gemme næring til næste vækstsæson. Det har mennesket udnyttet i mere end 100.000 år. Populært kaldes de også for rodfrugter. Mennesket har forædlet rodfrugter gennem udvælgelse og dyrkning. Eksempler på rodfrugter vi dyrker i Danmark er ; Gulerødder, sukkerroer, kartofler, rødbeder og knoldselleri.


shutterstock_224321428 sundhed mad rodfrugt
shutterstock_32139679 rødder kartoffel

2.8 Plantens blade

Vand fordamper fra bladene, der hele tiden forsynes med nyt vand, der pumpes op via rødderne.

Et dansk egetræ bruger 300-500 liter vand om dagen.

På billedet nedenfor ses et blad, der er visnet, så det kun er bladets kar system, der er synligt.

shutterstock_263353037 blad

Læbeceller og spalteåbning

I planters blader og stængler finder man læbeceller, som danner en spalteåbning (stoma) imellem sig, som det ses på forstørrelsen nedenfor.

Det er læbecellerne, der regulerer, hvor åben spalten skal være, og det er gennem spalten, at planten optager CO2 og vand fordamper.

Der er 10.000-vis af læbeceller på et enkelt blad, og cellerne kan ses under et lysmikroskop.

Læbecelle.

Læbecelle.

Klik for at forstørre.

Klik for at forstørre.

Aktivitet: Beskriv funktionerne på figuren.

Gå sammen i par og beskriv funktionerne på figuren “Et blads opbygning ovenfor”.


Aktivitet: Mikroskopering af læbeceller

Materialer: Forskellige grønne blade, mikroskop, objektglas, dækglas, pincet, skalpel og destilleret vand.

Metoden kan ses på video under aktiviteten mikroskopering af løg, dog uden bromthymolblåt.

Snit en smal rille på skrå i bladet.

Træk en lille smule af overhuden på undersiden af med en pincet.

Oversiden af undersiden lægges nu i en dråbe vand på objektglasset.

Dækglasset lægges over.

Anbringes glasset på mikroskopet og indstil med en stor forstørrelse.

Brug finskruen til at finde et klart billede.

Hvis billedet ikke er skarpt, går man tilbage til mindre forstørrelse og prøver igen.

Prøv at find en spalteåbning. I kan eventuelt tage et billede ned gennem mikroskopet.

Beskriv, hvad I ser.

Hvad ved du om planter?

Kaktus

Kaktus lever i egne, hvor der er meget lidt vand og meget varmt. Kaktus har stadig brug for vand og CO2 fra luften for at kunne foretage fotosyntese.

Hvis planten åbner løbecellerne om dagen for at optage CO2, vil fordampningen fra planten samtidig være alt for stor. Kaktus er derfor i stand til at optage CO2 om natten, hvor temperaturen er lav. Så kan planten lukke læbecellerne om dagen og foretage fotosyntese med den CO2, den optog om natten.

shutterstock_160270184 kaktus 400px

Læringsmål


Færdighedsmål

  • Eleven kan anvende modeller til forklaring af fænomener og problemstillinger i naturfag.
  • Eleven kan undersøge celler og mikroorganismer ud fra biologisk materiale.

Vidensmål

  • Eleven har viden om celler og organismers vækst og vækstbetingelser.
  • Eleven har viden om plante og dyreceller.