как и чем питаются растения
Чем питаются растения? Виды растений и способы их питания
Чем питаются растения? Дело в том, что для нормального роста и развития этих организмов необходимы особые условия. Какие именно? Об этом вы узнаете из нашей статьи.
Что такое питание
Осуществление процесса обмена веществ является признаком всех живых организмов. Его составной частью и является питание. Его суть заключается в поступлении веществ к тканям и органам, их преобразовании и усвоении. Чем питаются растения? Подобно другим существам, им необходима энергия, заключенная в связях сложных химических соединений. Особенностью большинства растений является то, что все необходимые элементы они получают из воздуха и почвы. Для человека знания о значении питания для растений имеет огромное значение, поскольку позволяют значительно увеличить урожайность.
Способы питания организмов
По типу питания организмы можно объединить в две группы. Это авто- и гетеротрофы. Представители первых самостоятельно синтезируют органические вещества. К ним относятся растения и некоторые виды бактерий. Для создания органики автотрофы используют разные виды энергии. В зависимости от этого различают фото- и хемотрофы. Растения и сине-зеленые водоросли в ходе биосинтеза используют энергию солнечного излучения. Некоторые виды бактерий в ходе питания окисляют различные минеральные соединения. Они относятся к группе хемотрофов.
В природе существуют необычные виды растений. И способ их питания может изменяться в зависимости от условий окружающей среды. Это миксотрофы. Они способны к фотосинтезу, а при необходимости могут поглощать и готовую органику. Их примерами являются росянка и эвгленовые водоросли.
Минеральное питание растений
Каждый огородник знает, что урожайность во многом определяется количеством влаги и плодородием почвы. Действительно, для роста растениям необходимы растворы минеральных солей, которые они поглощают при помощи корня. По элементам проводящей ткани они передвигаются по стеблю к листьям. Такой ток веществ называется восходящим. Это и есть почвенное питание растений.
Какие элементы являются самыми важными? Прежде всего это магний, кальций, фосфор, железо и сера. Это макроэлементы, которые необходимы растениям в больших количествах. Каждый из них незаменим. Не меньшее значение для развития корня и побега имеют микроэлементы. К ним относятся кобальт, медь, бор, цинк и молибден. В агротехнических целях эти компоненты вносятся в почву в качестве удобрений.
Эффективность минерального питания растений зависит от содержания в почве воды. Дело в том, что растения могут поглощать все необходимые им вещества только в растворенном виде. Поэтому в засушливой местности многие растения не выживают. Но чрезмерное увлажнение также не приносит пользы. Корни начинают загнивать и постепенно отмирают.
Важным компонентом почвы является воздух. Хорошая аэрация также является необходимым условием развития корня, а значит, и других частей растения. Рыхлению почвы способствует не только человек, но и ее обитатели. Дождевые черви и насекомые проделывают в ней многочисленные ходы. При этом они обогащают почву кислородом и перемещают органические вещества с ее поверхности вглубь.
Воздушное питание растений
Дыхание и фотосинтез являются противоположными процессами. Они являются жизненно необходимыми и в растении протекают одновременно. В чем суть воздушного питания растений? В листья поступает углекислый газ, который вступает в сложную многоступенчатую реакцию с другими неорганическими веществами. В результате образуется глюкоза, которую растения используют в качестве источника энергии. Этот процесс называется фотосинтезом.
Почвенное и воздушное питание растений тесно взаимосвязаны. Органика, которая образуется в листьях, поступает к подземным частям. И наоборот, водные растворы минеральных компонентов передвигаются из корня к побегу.
Что такое фотосинтез
Питание растений биология рассматривает в планетарном масштабе. В ходе фотосинтеза образуется не только моносахарид глюкоза, но и кислород. Этот газ необходим для дыхания не только животным, грибам и бактериям, но и самим растениям.
Процесс фотосинтеза происходит в два этапа: световой и темновой. Солнечная энергия поглощается зеленым пигментом хлорофиллом. В результате этого первоначально происходит фотолиз воды: под действием солнечного света она разлагается на кислород и водород. Далее осуществляется процесс восстановления углекислого газа. Для этого солнечный свет уже не нужен.
Необходимые условия
Для протекания фотосинтеза необходимы вода и углекислый газ. Начинается химическая реакция только при наличии солнечного света. Углекислый газ проникает в растение через устьица листьев, а воду всасывают корни из почвы.
Насекомоядные
На примере этой группы организмов можно рассмотреть необычные способы питания растений. Этих представителей называют насекомоядными, или хищными. В природе их насчитывается более 600 тысяч видов.
Они имеют ловчие аппараты, с помощью которых охотятся на насекомых. При этом данные растения способны и к автотрофному питанию. Способность поглощать готовую органику делает их менее зависимыми от азота, содержащегося в почве.
Большинство хищных растений являются многолетними травами, иногда встречаются небольшие кустарники. Их типичными примерами являются росянка и пузырчатка. Самое крупное растение-хищник растет на территории Австралии. Это гигантский библис. Жертвами этого кустарника являются насекомые, ящерицы и даже лягушки.
Для охоты у них есть целый ряд приспособлений. Листья видоизменены в специальные ловчие органы. Они имеют железы, которые выделяют пищеварительные ферменты.
Паразитические виды
Для этих растений минеральное питание утратило свое значение. Они неспособны к фотосинтезу или осуществляют его частично. Паразитические виды питаются соками других растений. К примеру, заразиха получает вещества подсолнечника или тыквы.
Известным паразитом является повилика. Ее корень развивается лишь во время прорастания семени. Потом он засыхает, а стебель обвивает растение-хозяина. Повилика крепится к нему с помощью присосок, или гаусторий. Через них происходит всасывание всех (как минеральных, так и органических) веществ. Растения-паразиты приводят к массовой гибели многих культурных растений.
Еще одним примером паразитов является омела, которая относится к семейству санталовых. Она поселяется на тополях. Стоит сказать, что омела не утрачивает способности к фотосинтезу, однако водные растворы минералов получает с помощью гаусторий.
Полупаразиты
Как и омела, эта группа организмов обеспечивает себя органическими веществами в ходе фотосинтеза. А вот почвенное питание растений затруднено. Дело в том, что у полупаразитов плохо развиты подземные органы. Процесс затрудняется также отсутствием или недостаточным количеством корневых волосков. Для поглощения воды полупаразиты имеют видоизмененные органы. Это корневые присоски. Примерами растений с таким типом питания являются иван-да-марья и погремки.
Вместо послесловия
Итак, в нашей статье мы разобрали, чем питаются растения. Большинство из них являются автотрофами. Это значит, что они осуществляют процесс фотосинтеза. В его ходе в хлоропластах из воды и углекислого газа образуется моносахарид глюкоза и кислород. Происходит это при наличии солнечного света. Среди растений встречаются и виды с гетеротрофным питанием. Они имеют ловчие аппараты, с помощью которых охотятся на мелких животных. Переваривание их происходит при помощи ферментов, которые выделяются специальными железами. Еще одной группой растений являются паразиты. Они частично или полностью утрачивают способность к фотосинтезу и питаются водными растворами других растений.
Питание растений
Растения – биологическое царство, многоклеточные живые организмы, которые делятся на деревья, кустарники и травы. Как и любое другое живое существо на планете, оно нуждается в веществах, которые обеспечивают его жизнедеятельность.
Что такое питание растений
Это процесс получения ими полезных веществ, которые необходимы для полного жизненного цикла. Без микро- и макроэлементов растения не смогут долго существовать, они начинают увядать, а в конце погибают.
Ученые нашли более 50 элементов, содержащихся в этих организмах. Но самыми важными из них являются только 13, без остальных растения могут успешно расти. Самыми необходимыми элементами считают азот, калий и фосфор.
Без них существования ни одного организма невозможно. К побочным химическим элементам относят:
Для чего растениям нужно питание
Без этого оно не сможет совершать обмен веществ с другими живыми и неживыми элементами живой природы и погибнет.
Каждый вид нуждается в каких-то веществах больше, чем в других. Корнеплодам нужно больше калия, чем остальным растениям. Капусте нужны повышенные дозы азота. Сахарная свекла требует много натрия. Бобовые растения, в отличие от других, не выживут без кобальта.
Типы питания растений
Ученые разделают питание на две большие категории: гетеротрофную и автотрофную. В первом случае растения похожи на животных. Они нуждаются в белках, жирах и других полезных соединениях, которые вырабатываются другими представителями флоры и фауны.
Автотрофные – зеленые растения, которые могут принимать только неорганические вещества. Это их отличает от животных, они могут питаться исключительно солнцем и использовать неживую природу, чтобы существовать.
Все полезные элементы автотрофы берут из воздуха и почвы. Через листья они получают все, что им необходимо.
Гетеротрофные растения питаются как животные. Они берут полезные элементы из других живых существ, которых поглощают.
Виды питания растений
Автотрофы питаются при помощи солнечного света. Иногда их еще называют первичными продуцентами. Они получают все вещества от солнца, а процесс называется фотосинтезом.
В каждой клетке растения есть хлоропласты, именно они способны превратить свет в жизненно важную энергию. Весь процесс питания растений проходит преимущественно в листьях. Если каких-то веществ недостаточно, то растение берет их из почвы. При помощи воды оно доставляется также к листьям, где проходит синтез.
У автотрофов есть специальный пигмент, который называется хлорофилл. Именно из-за него листья зеленого цвета, он помогает лучше улавливать солнечный свет.
Вода используется автотрофами для доставки минеральных веществ из корней, принимает участие в обмене и доставке кислорода, когда фотосинтез невозможен ночью.
Фотосинтез делится на несколько этапов:
Гетеротрофы не могут синтезировать полезные элементы из внешней среды, Некоторые из них являются хищниками, которые уничтожают живые организмы.
Виды питания гетеротрофных растений.
Функции питания растений
Питание выполняет важные функции в жизни организмов и всей Земли. Главными функциями являются:
Особенности питания растений
Трава, кустарники и деревья поглощают полезные вещества и элементы. В результате они получают все необходимое, чтобы расти и размножаться. Именно благодаря питанию, растения могут обмениваться с внешним миром, живыми и неживыми организмами.
Знание особенностей питания каждого из растений, позволяет человеку выбрать удобрения, лучшее место для произрастания одного или другого вида и рассчитать необходимую дозу воды и не дать исчезнуть вымирающим видам.
Минеральное питание растений
Организмы могут поглощать вещества из земли, они действуют выборочно и берут только элементы, которые не могут получить в результате фотосинтеза. Растения усваивают из почвы также катионы и анионы.
При помощи корневой системы они получают фосфор, азот, серу, кальций магний и другие полезные вещества, которые жизненно необходимы каждому.
Все коревые системы сильно отличаются и зависят от местности, где растет тот или иной вид. Например, у озимой пшеницы корни составляют примерно 70% от их надземной длины. Очень часто растениям не нужно пускать корни глубже, чем на полметра. Все необходимые вещества они могут получить на такой глубине. Некоторые отростки большинства растений не достигают двух метров.
Минеральные питательные вещества растения получают при помощи своей корневой системы. Волоски, находящиеся на отростках всасывают все полезные вещества и обеспечивают организм всем необходимым.
У корней во внутреннем слое есть специальная кора, которая отсеивает все элементы не нужные сейчас траве, кустарнику или дереву. Она способна дать организму только нужные вещества, а остальные отдает обратно в почву. Эта функция позволяет получать разные элементы в разных периодах жизни.
На стадиях развития растению нужен разный набор веществ, в некоторых они нуждаются на стадии роста, другие им нужны, когда пришло время размножения. Самые важные из них:
Если хоть одного из них будет недоставать, растение не сможет размножиться и бороться с внешними раздражителями.
При нехватке азота, новые листья начинают становиться более мелкими, а старые неравномерно начинают желтеть. Отсутствие поступления калия в полном объеме влияет на способность деления клеток внутри организма. На листьях могут появляться дырочки, хотя по краям они будут выглядеть нормально. А количество фосфора напрямую влияет на обмен веществ.
Избыток элементов также может привести к неприятным последствиям. Новые листочки не будут выглядеть здоровыми, они начнут виться и становиться неестественными.
Также растения нуждаются в других элементах, но их количество не так важно. Они нуждаются в тех же веществах, как и любые другие живые существа на планете.
Организм не может заменить одни элементы другими. Каждый из них выполняет свои функции, поэтому для организма важно получить все необходимое из почвы или солнечного света.
Азот напрямую влияет на скорость роста и цвет, фосфор в необходимом количестве позволяет плодам быстро развиться, а калий ускоряет процесс поступления веществ от корней к листьям и наоборот.
Органическое питание растений
Этот вид питания обеспечивается листьями. При помощи их растения могут синтезировать полезные вещества из солнечного света, этот типа насыщения организмов называется еще воздушным питанием. Растения используют фотосинтез, чтобы превратить солнечный свет в энергию для роста.
Воздушное питание – усвоение растением углекислого газа и выделение кислорода. Они поглощают CO2 и сами преобразуют его в белки и жиры. Растения поглощают углерод для своих потребностей и выделяют кислород.
Чтобы осуществлять фотосинтез, многоклеточным организмам нужен солнечный свет. В его поглощении принимает участие хлорофилл, он преобразует его в химическую энергию. В результате фотосинтез помогает из солнечного света получить растениям все, что им нужно.
Простой углевод используется жизненной формой на Земле для синтезирования сахара и клетчатки. Кроме этого растения получают другие важные элементы: органические кислоты, белки, жиры и другие питательные элементы.
Растения дышат, в процессе они теряют до 20% всех элементов, которые смогли синтезировать. Этот процесс противоположен фотосинтезу, живые существа окисляют углеводы при помощи кислорода. Оно используется для поглощения из почвы других полезных элементов, которые они не могут получить из солнечного света.
При помощи дыхания необходимые вещества передвигаются от корней к самым кончикам листьев. В живой природе растения могут использовать не более 3% солнечного света. Поэтому в процесс вмешивается человек, чтобы дать больше энергии растению, а оно будет быстрее расти и давать плоды.
Некоторые виды могут получать из воздуха азот, к ним относят бобовые культуры и простые соли. Этот вид использует свои способности для защиты своих листьев и плодов от внешних раздражителей и подкормки.
Питание растений водой
Вода играет неоценимую роль в жизнедеятельности этих организмов. Они состоят из жидкости на 95%, все процессы связаны с циркуляцией воды. Если ее в растениях будет недостаточно, замедлится обмен веществ, который повлияет на все процессы.
Волоски на корнях поглощают не только минеральные элементы из почвы. Они также берут влагу и доставляют ее от корней по стеблю до каждого листика. Вода поглощается с избытком, она участвует в процессе обмена веществ, доставляется к листьям, а оттуда она испаряется.
Если воды будет недостаточно, то избыточное испарение приведет к тому, что растение начнет чахнуть. Часть жидкости организм сможет восполнить ночью через листья, когда влаги в воздухе больше, но все равно ему требуется постоянное поступление жидкости в корневую систему.
Большинство растений нуждается в подпитке водой, выживать без этого могут лишь те, кто адаптировался к жестким условиям в пустынных частях Земли.
Водный обмен состоит из трех этапов:
Организмы используют лишь небольшую долю той воды, которую они поглотили из земли. Обычно на синтез уходит менее одного процента. Один стебель пшеницы, например, за сутки может испарить более 50 грамм воды.
Растение поглощает воду вместе с минеральными веществами, ненужные корневая система отдает обратно в землю, а испаряется жидкость уже полностью без полезных элементов. Вода в растениях почти всегда идет от корня к листьям.
Условия, необходимые для питания растений
Нельзя точно назвать все условия, которые нужны каждому отдельному виду на Земле. Все организмы адаптировались к разным условиям, поэтому они нуждаются только в том, к чему их адаптировала природа за долгие годы эволюции.
Этого нельзя сказать о культурах, которые были адаптированы для употребления человеком в пищу. Чтобы фрукты и овощи оставались вкусными и полезными, они постоянно нуждаются в помощи фермеров, подпитке удобрениями, своевременным поливом и уничтожении вредителей.
Такие культуры очень чувствительны к изменениям и постоянно нуждаются в помощи человека. Выведенные растения могут прижиться в условиях дикой природы, но их плоды будут не так вкусны, как те, за которыми постоянно ухаживают в фермерских хозяйствах.
Чтобы растение смогло прижиться в новых для себя условиях, оно должно получить все питательные элементы таким образом, каким живой организм привык получать их из дикой природы. Живущие в пустыне не смогут самостоятельно завершить свой жизненный цикл в условиях степи и лесостепи, а растения, прекрасно усвоившиеся в сложных условиях горной местности, очень быстро зачахнут в экваториальном климате или будут поглощены местной флорой и фауной.
К чему приводит недостаток питания растений
Недостаток питательных веществ не обязательно приведет к гибели организма. Очень часто растения могут выжить, попав в сложные для себя условия. Природой заложено, что некоторое время они могут адаптироваться и попытаться выжить. Способны пережить заморозки, холодную зиму или слишком жаркое лето.
Растения могут восстановиться, после длительного нахождения в нетипичной для себя среде. Если не смогут себя полностью обеспечить питательными элементами, то сначала они начнут чахнуть, утратят способности размножаться, а потом будут вытеснены другими видами, которые лучше адаптируются к изменившейся окружающей среде.
Ученые считают, что самым важным дефицитным элементом все же остается азот. Его недостаток наиболее часто приводит к гибели растений. Поэтому человек в первую очередь должен озаботиться подпиткой именно этим элементом.
Правильное питание растений играет важную роль в скорости роста и появления плодов. Все питательные вещества они получают из солнечного света при помощи фотосинтеза и из почвы. Вода играет немаловажную роль в транспортировке полезных элементов от корней к листьям. После этого она испаряется.
При дефиците питательных веществ организм умрет не сразу, но в будущем если он не получит важные элементы, то не сможет размножаться и погибнет.
Как и чем питаются растения
Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор. Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо. В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.
Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:
Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания. При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений. Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы. Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.
Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах. Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ. Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.
Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна. Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений. Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.
Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.
Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.
Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.
Цинк нормализует дыхание растений.
Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.
Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.
Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.
Высшие растения являются автотрофными организмами, т. е они сами синтезируют органические вещества за счет минеральных соединений, в то время как для животных и подавляющего большинства микроорганизмов характерен гетеротрофный тип питания — использование органических веществ, ранее синтезированных другими организмами. Накопление сухого вещества растений происходит благодаря усвоению углекислого газа через листья (так называемое «воздушное питание»), а воды, азота и зольных элементов — из почвы через корни («корневое питание»).
Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды. На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.
При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
С6 Н12 O6 +6 O2 ® 6 СО2+6Н2О+ 2874 кДж
Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена — синтеза и разложения — углеводов. На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении — в процессе дыхания — ранее образованных органических соединений. Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2. (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО2. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.
Корневая система растений и ее поглотительная способность
Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Для примера достаточно сравнить известные всем слаборазвитые корешки салата с корневой системой капусты, картофеля или томатов, сопоставить объемы почвы, которые охватывают корни таких корнеплодов, как редис и сахарная свекла. Активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение элементов минерального питания из почвы, представлена молодыми растущими корешками. По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и теряет способность к поглощению питательных веществ. Рост корня происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона делящихся меристематических клеток. Выше ее находится зона растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы — нисходящей части сосудисто-проводящей системы растений, по которой происходит передвижение органически веществ из надземных органов в корень. На расстоянии 1—3 мм от кончика растущего корня находится зона образования корневых волосков, В этой зоне завершается формирование и восходящей части проводящей системы — ксилемы, по которой осуществляется передвижение воды (а также части поглощенных ионов и синтезированных в корнях органических соединений) от корня в надземную часть растений. Корневые волоски представляют собой топкие выросты наружных клеток с диаметром 5—72 мкм и длиной от 80 до 1500 мкм. Число корневых волосков достигает несколько сотен на каждый миллиметр поверхности корня в этой зоне. За счет образования корневых волосков резко, в десятки раз, возрастает деятельная, способная к поглощению питательных веществ поверхность корневой системы, находящаяся в контакте с почвой. Влияние корневой системы распространяется на большой объем почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых волосков. Старые корневые волоски (продолжительность жизни каждого корневого волоска составляет несколько суток) отмирают, а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего корешка. На том участке корня, где корневые волоски отмерли, кожица пробковеет, поступление воды и поглощение питательных веществ из почвы через нее ограничивается. Скорость роста корней у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20 мм, а поглощенные почвой ионы —-до 2—8 мм. По мере нарастания корня происходит, следовательно, непрерывное пространственное перемещение зоны активного поглощения в почве. При этом наблюдается явление хемотропизма, сущность которого заключается в том, что корневая система растений усиленно растет в направлении расположения доступных питательных веществ (положительный хемотропизм) либо ее рост тормозится в зоне высокой, неблагоприятной для растений концентрации солей (отрицательный хемотропизм). Недостаток элементов питания растений в доступной форме вызывает, как правило, образование относительно большей массы корней, чем при высоком уровне минерального питания. Наиболее интенсивно поглощение ионов осуществляется в зоне образования корневых волосков, и поступившие ионы передвигаются отсюда в надземные органы растений. Необходимо отметить, что корень является не только органом поглощения, но и синтеза отдельных органических соединений, в том числе аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также частично транспортируются в надземные органы.
Поглощение питательных веществ растениями через корни
Росянка поймала добычу.mp4
За счет сосущей силы, возникающей при испарении влаги через устьица листьев, и нагнетающего действия корней находящиеся в почвенном растворе ионы минеральных солей вместе стоком воды могут поступать сначала в полые межклетники и поры клеточных оболочек молодых корешков, а затем транспортироваться в надземную часть растений по ксилеме — восходящей части сосудисто-проводящей системы, состоящей из омертвевших клеток без перегородок, лишенных живого содержимого. Однако внутрь живых клеток корня (как и надземных органов), имеющих наружную полупроницаемую цитоплазматическую мембрану, поглощенные и транспортируемые с водой ионы могут проникать «пассивно» — без дополнительной затраты энергии — только по градиенту концентрации — от большей к меньшей за счет процесса диффузии либо при наличии соответствующего электрического потенциала (для катионов — отрицательного, а анионов — положительного) на внутренней поверхности мембраны по отношению к наружному раствору.
В то же время хорошо известно, что концентрация отдельных ионов в клеточном соке, как и в пасоке растений (транспортируемой по ксилеме из корней в надземные органы) чаще всего значительно выше, чем в почвенном растворе. В этом случае поглощение питательных веществ растениями должно происходить против градиента концентрации и невозможно за счет диффузии.
Одностороннее преобладание (высокая концентрация) в растворе одной соли, особенно избыток какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное действие на растение Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов, каждый ион взаимно препятствует избыточному поступлению другого иона в клетки корня Например, Са3+ в высоких концентрациях тормозит избыточное поступление K+, Na+ Mg2+ и наоборот Такие же антагонистические отношения существуют и для ионов K+ и Na +, K+ и NH4+, K+ и Mg2+, NO3- и H2PO4, Cl- и H2PO4- и др.
Физиологическая уравновешенное IB легче всего восстанавливается при введении в раствор солей кальция При наличии кальция в растворе создаются нормальные условия для развития корневой системы, поэтому в искусственных питательных смесях Са2+ должен преобладать над другими ионами. Особенно сильно ухудшается развитие корней и поступление в них питательных веществ при высокой концентрации ионов водорода, т е при повышенной кислотности раствора Высокая концентрация в растворе ионов водорода оказывает отрицательное влияние на физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корпя Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их нормальная проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими питательных веществ. Отрицательное действие кислой реакции сильнее проявляется при отсутствии или недостатке других катионов, особенно кальция, в растворе Кальций тормозит поступление ионов H+,, поэтому при повышенном количестве кальция растения способны переносить более кислую реакцию, чем без кальция
Реакция раствора оказывает влияние на интенсивность поступления отдельных ионов в растение и обмен веществ.
Влияние СаСl2 на рост корней пшеницы при различной кислотности раствора