/ Бесхлорофильный фотосинтез. Бесхлорофильные растения

Красный кактус и другие бесхлорофильные формы растения

Кактусы - это очень своеобразные и необычные растения, и не каждый человек способен оценить их красоту. Ещё более необычно выглядят красные кактусы, а также жёлтые, розовые и фиолетовые. Обычно их цвета очень яркие и насыщенные, что выглядит невероятно экзотически. Эти искусственно выведенные создания абсолютно не содержат хлорофилла, не используют свет для фотосинтеза, а потому могут жить лишь будучи привитыми на зелёное основание, которое служит для них своеобразной фабрикой фотосинтеза и поставщиком всех необходимых органических веществ.

Содержание:

Немного истории

Красный кактус впервые вывел японский биолог Ватанаби. Взяв сеянец гимноколициума с красными пятнышками (такая небольшая мутация - не редкость среди кактусов), вырезал красную ареолу и привил её на кактус эхинопсис (ареола - это специфическое образование у кактуса, содержащее колючки и волоски, и пригодное для укоренения и прививок). У выросшего кактуса опять взял ареолу с покраснением и снова привил на зелёный кактус.

После многократного повторения этой процедуры ему удалось получить совершенно красный кактус, привитый на зелёном неприхотливом эхинопсисе. Красные шапочки гимнокалициумов произвели настоящий фурор среди кактусоводов и поначалу стоили неимоверно дорого.

Потом оказалось, что они прекрасно размножаются, только красную детку нельзя высаживать в грунт, она погибнет, её нужно привить на какой-нибудь зелёный кактус и получится новый прекрасный экземпляр с красной шапочкой. Такую процедуру легко проведёт даже начинающий кактусист.

Роль хлорофилла в жизни кактусов и растений в целом

Как известно, зелёную окраску кактусы и все остальные растения имеют благодаря наличию хлорофилла в специальных клеточных органеллах - хлоропластах. Он улавливает энергию света для использования синтеза органических веществ, который в данном случае называется фотосинтезом.

Без этого процесса растения самостоятельно существовать не могут, именно поэтому красных кактусов в природе не существует.

Домашние же разноцветные красавцы получают органические вещества от растения-подвоя. Если дикое растение мутирует и перестаёт вырабатывать хлорофилл, оно просто погибает. В принципе можно вывести цветную форму любого кактуса, например, маммилярии, ребуции, астрофитума, и такие попытки были. Но по-настоящему красивыми оказались только цветные формы гимноколициумов и стеноплеурума, а также жёлтая форма хамецереуса. Эти кактусы быстро взрослеют и потому сохраняют естественный вид на привое.  Другие виды при прививке теряют свою природную красоту, некрасиво вытягиваются.

Важным фактором распространения красных кактусов именно этих видов является также их склонность к вегетативному размножению, иначе пришлось бы выискивать мутации среди сеянцев для получения каждого цветного экземпляра.

Размножение цветных кактусов прививкой

Лучшее время для любой прививки - весна, когда начинается сокодвижение после зимнего периода покоя. Если вы имеете цветную детку гимнокалициума, стеноплеурума или иного вида кактуса, выбирайте в качестве подвоя молодой здоровый экземпляр трихоцереуса, перуанского цереуса или кактуса другого вида, относящегося к универсальным подвоям.

Сначала тонким ножом срезают верхушку подвоя, но не убирают её, дабы подвой не подсох, пока будет готовиться привой. Затем срезаем нижний слой цветного кактуса, открываем срез подвоя и соединяем их центры. Затем вершину привоя закрывают ватой, чтобы не повредить, и резинкой привязывают к горшку подвоя. Место стыка обвязывают шерстяными нитками.

Далее растения нужно  накрыть банкой или пластиковым пакетом, но так, чтобы не полностью перекрыть доступ воздуха, и прикрыть бумагой от прямых солнечных лучей.

Привитое растение нужно поливать, но опрыскивать нельзя. Если всё сделать быстро (срезы не должны быть открытыми более одной минуты) и чисто, то так можно совместить практически любые виды кактусов. Дней через 10-12 банку можно будет уже убрать, а резинки и нити снять. Об удаче можно судить по росту кактуса. Если привой не растёт, можно попытаться повторить прививку, сделав новые срезы.

Очень эффектно выглядят так называемые "светофоры", когда на зелёный кактус привит красный, а на красный - желтый (ну или наоборот). А когда они ещё и зацветают, что вовсе не редкость при правильном уходе, растение выглядит просто сюрреалистически. Эти растения прекрасно подходят для декоративных композиций, живых украшений компьютерных столов. Они не вытягиваются при неярком освещении и даже наоборот, плохо переносят прямое солнце. Но, к сожалению, чаще всего цветные кактусы живут не более двух лет.

cvetochki.net

Растения бесхлорофильные

Бактерии — растительные бесхлорофильные микроорганизмы размером 0,06—3,5 мк шаровидной или палочковидной формы со жгутиками (подвижные) или без жгутиков (неподвижные). Большинство бактерий не имеют ферментов, поэтому проникают в растения через устьица или через механические повреждения. Могут вызывать местное поражение растений (гнили, пятнистости, ожоги) и общее (бактериальное увядание картофеля, капусты, гороха). Бактерии вызывают также раковые и туберкулезные опухоли у растений (корневой рак плодовых, рак и туберкулез корней свеклы).[ ...]

Повилики — Cuscuta campestris Iunker и другие виды. Образование сплетений бесхлорофильных тонких побегов цветкового паразита, прикрепляющихся к черешкам и листьям свеклы, а также к стеблям высадков при помощи присосок. Поражение растений повиликой ведет к снижению урожая на 40— 50% и более.[ ...]

Однако существуют некоторые виды, которые не могут произрастать вне определенных растительных сообществ. К ним относится, например, бесхлорофильное растение-сапрофит подъельник, распространенный в тенистых лесах, где он исиользует с помощью грибного симбионта в качестве источника энергии лесную подстилку и корни деревьев.[ ...]

Специалисты-садоводы в своих хозяйствах широко пользуются методом прививок, чтобы в короткий срок получать товарную продукцию. Он применяется также для особо "капризных" и медленно растущих видов, что дает возможность культивирования более широкого сортимента кактусов. В качестве подвоев служат быстрорастущие нетребовательные виды, которые при благоприятных условиях лают достаточно питательных веществ для хорошего развития привитого растения. Прививка служит также для размножения редких растении или таких, которые в наших климатических условиях плохо растут на своих корнях. Этот вид размножения рекомендуется и для гребенчатых, или кристатных, форм различных видов кактусов, поскольку на своих корнях их широкие, нередко прижимающиеся к земле стебли легко загнивают или повреждаются вредителями. Кроме того, у них нередко бывает ослаблено корнеобразование. Прививка позволяет спасти растение, поврежденное различными внешними факторами, или если ему угрожает загнивание. Привитые кактусы в зависимости от специально подобранного для каждого вида подвоя могут развиваться в 3-5 раз быстрее, чем на своих корнях. Особенно хорошо растут привитые сеянцы. Наряду с обшим улучшением роста определенные виды в привитом состоянии быстрее зацветают и обильнее цветут. Но с другой стороны, некоторые виды, в природных условиях отличающиеся компактным низким ростом, в прививке иногда теряют эту особенность и образуют слишком крупные бесформенные побеги. Нужно стараться обеспечить своим кактусам такой уход, чтобы они хорошо развивались на собственных корнях и лишь в крайних случаях прибегать к прививкам. В целом привитые кактусы выглядят менее естественно и не всегда представляют собой привлекательное зрелище.[ ...]

В результате огромной работы химиков, микробиологов, биологов и физиологов в середине XIX столетия выяснилось, что живое вещество более или менее резко распадается на две, может быть, на три различные части. В 1860 годах немецкий физиолог Пфеффер подвел итоги почти столетней работы [11] и указал, что часть живого вещества не зависит в своем питании, т. е. в построении своих тканей, своего вещества, от других организмов и может существовать и развиваться на земной поверхности или в океане в отсутствие каких бы то ни было других организмов. Это организмы самодовлеющие, автотрофиые, по его терминологии. Все животные, человек в том числе, и бесхлорофильные растения не могут существовать в отсутствие зеленых растений. Поглощая газы дыханием и питаясь корнями, зеленые растения создают хлорофилл ■— белковое тело, содержащее металл магний в своем строении [12]. Благодаря этому они с помощью хлорофилла используют солнечную энергию определенной части спектра и могут синтезировать все те органические соединения, в том числе и белки, которые строят их тело. Механизм этого процесса до сих нор окончательно не выяснен, существуют различные теории и гипотезы, которые я для своей цели могу здесь оставить в стороне " .[ ...]

ru-ecology.info

Бесхлорофильный фотосинтез

Бесхлорофильный фотосинтез

Осуществляется археями рода Halobacterium, является наиболее примитивным типом фотосинтеза, кванты света поглощаются белком-бактериородопсином, имеющим сходство с родопсином в виде наличия ретиналя, этот тип фотосинтеза отличается отсутствием электрон-транспортной цепи, синтез АТФ осуществляется через создание электрохимического градиента протонов или ионов хлора при помощи бактериородопсиновой и галородопсиновой

Солёные геотермальные озёра и моря Земли заселены весьма необычными солелюбивыми палочковидными бактериями Halobacterium halobium, которые выработали способность выдерживать большие концентрации поваренной соли в среде. Биохимический аппарат клеток (ферменты, рибосомы) этих бактерий не только нечувствителен к соли, но нуждается в ней и эффективно функционирует только в растворах с почти насыщенными концентрациями соли. Они часто появляются в виде пурпурно-красноватых окрашенных пятен на солёной высушенной рыбе или коже, при обработке которых использовалась соль из озёр и морей. Эти бактерии, получившие название галофильных (т.е. "любящих соль") обладают уникальной особенностью преобразовывать энергию солнечного света за счёт содержащегося в их мембранах особого пигментсодержащего белка бактериородопсина.

Бактериородопсин, названный по аналогии с белком зрительного аппарата млекопитающих был выделен из клеточной мембраны клеток Halobacterium halobium в 1971 году В. Стохениусом (США) и Д. Остерхельтом (ФРГ) [1]. Этот необычный белок представляет собой хромопротеид, связанный с остатком лизина-216, который содержит в качестве хромоформной группы эквимолекулярную смесь 13-цис- и полностью транс-ретинольного С20-каротиноида, определяющего пурпурно-красноватый цвет этих бактерий.

Полипептидная цепь белка состоит из 248 аминокислотных остатков, 67% которых являются гидрофобными. Липидная составляющая пурпурной мембраны Halobacterium halobium представлена диэфирным аналогом фосфатидилглицерофосфата (50%), сульфогликолипидами (30%), каротиноидами и неполярными липидами (рис.1, А).

Пурпурная мембрана галофильных бактерий представляет собой естественный двумерный кристалл. Молекулы бактериородопсина организованы в мембране в виде тримеров; каждый тример окружён шестью другими так, что образуется правильная гексагональная решётка (рис.1, B).

Сама же молекула бактериородопсина состоит из семи находящихся в конформации -спирали сегментов, пронизывающих всю толщу мембраны клетки в направлении, перпендикулярном её плоскости (рис. 1, С). Этот факт позволил применить прямые физические методы для изучения пространственной структуры бактериородопсина в мембране. Комбинацией электронно-микроскопических и дифракционных методов анализа была определена молекулярная структура белка в виде конформации альфа-спирали. Гидрофобные домены представляют собой трансмембранные сегменты, а гидрофильные домены выступают из мембраны и соединяют отдельные внутримембранные a-спиральные тяжи белковой молекулы. Таких выступающих на поверхность липидного слоя доменов в молекуле бактериородопсина обнаружено 4.

Рис.1. Расположение бактериородопсина в пурпурной мембране (А), карта электронной плотности пурпурных мембран (Б) и пространственная структура молекулы бактериородопсина (С).

В мембранах клеток галофильных бактерий бактериородопсин выполняет функции светозависимого протонного насоса, создающего градиент ионов водорода, энергия которого используется клеткой для синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Этот механизм синтеза АТФ получил название "бесхлорофильный фотосинтез" (рис. 2).

Рис.2. Бесхлорофильный синтез АТФ в клетках Halobacterium halobium.

В ответ на поглощение кванта света бактериородопсин ВR548 обесцвечивается, вступая в цикл фотохимических превращений, в результате которого между внутренней и наружной сторонами мембраны устанавливается градиент концентрации протонов. Образование градиента концентрации протонов приводит к тому, что освещённые клетки синтезируют АТФ. При этом происходит обратимая изомеризация ретиналя BR548 в транс-ретиналь BR568, инициирующая каскад фотохимических реакций с последующим отрывом протона из молекулы белка и его присоединением со стороны цитоплазмы (рис. 3). Этот процесс обратим и в темноте протекает в обратном направлении. Одна из спектральных форм бактериородопсина с максимумом поглощения при 412 нм (М412) обладает депротонированной альдиминной связью между остатком ретиналя и белком.

Фотохимический цикл бактериородопсина [О.В.Мосин]

Рис. 3. Схема фотохимического превращения бактериородопсина.

Последующий механизм переноса протона посредством бактериородопсина включает цепь водородных связей, образованной боковыми радикалами гидрофильных аминокислот и простирающуюся через всю толщу белка. Перенос протона через цепь может осуществляться в том случае, если она состоит из двух участков и содержит функциональную группировку, способную под воздействием света изменять своё микроокружение и тем самым последовательно "замыкать" и "размыкать" эти участки. Роль такого "челночного" механизма между двумя белковыми проводниками протонов, один из которых сообщается с внешней, а другой - с цитоплазматической поверхностью мембраны клетки, играет альдимин ретиналя при остатке лизина-216 (рис. 4).

Рис. 4. Пространственная структура ретинального остатка в молекуле бактериородопсина.

Механизм действия "протонного насоса" бактериородопсина интенсивно изучается в различных лабораториях мира. Этот необычный белок остается в центре внимания исследователей по целому ряду причин. Прежде всего, благодаря своей высокой светочувствительности и разрешающей способности, он широко используется в прикладных целях как природный фотохромный материал [2]. Кроме этого, бактериородопсин очень привлекателен, как модельный объект для исследований, связанных с изучением функциональной активности и структурных свойств мембранных белков в составе нативных энергопреобразующих мембран.

Для получения детальной информации о структуре полипептидной цепи мембранного белка в нативной мембране целесообразно селективно вводить в белок изотопные метки, которые позволяют использовать спектральные методы высокого разрешения, такие как спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [3], Раман и лазерная спектроскопия [4,5], инфракрасная (ИК) спектрометрия [6] и масс-спектрометрия (МС) [7]. В связи с этим особенно перспективны исследования с бактериородопсином, селективно обогащенным стабильными изотопами, например, дейтерием по остаткам таких функционально важных аминокислот, как L-фенилаланин, L-тирозин и L-триптофан [8,9]. Это связано с тем, что указанные аминокислоты участвуют в процессе формировании хромофорного центра бактериородопсина и в его функционировании [10]. Индивидуальные меченные аминокислоты и белки представляют огромную ценность для коммерческой биотехнологии, а также фармакологических и биомедицинских исследований на их основе. Цены на дейтерий-меченные ароматические аминокислоты по данным Cambridge Isotope Laboratories, Inc. (2002 г.) варьируют на мировом рынке от 270 долларов за 1 грамм [2,3,4,5,6-2H5]-фенилаланина и 370 долларов за 1 грамм для [3, 5-2h3]тирозина, до 700 долларов за 1 грамм [2, 4, 5, 6, 7-2H5]триптофана. Поэтому важно научиться получать подобные модифицированные дейтерием белки в очищенном виде и в препаративных количествах.

Мы задались целью получить препараты бактериородопсина, селективно меченных дейтерием по остаткам ароматических аминокислот - L-фенилаланина, L-тирозина и L-триптофана, а также разработать удобный метод контроля за включением дейтерия в молекулу. Наиболее удобной для этого оказалась масс-спектрометрия дейтерий-меченных аминокислот в составе гидролизатов бактериородопсина после их препаративного разделения методами обращенно- фазовой высокоэффективной хроматографии (ВЭЖХ) в виде метиловых эфиров дансил-аминокислот и бензилоксикарбонильных производных аминокислот.

Объектом исследования служил пигментированный штамм галофильных бактерий Halobacterium halobium ЕТ 1001, полученный из коллекции культур микроорганизмов Московского

studfiles.net

РАЗНОЦВЕТНЫЕ КАКТУСЫ | Наука и жизнь

Бесхлорофильные хамецереусы.

Цветной гимнокалициум с черным стеблем.

Необычное зрелище - красные гимнокалициумы.

Эти декоративные гимнокалициумы цветут и плодоносят так же, как и обычные растения.

Зеленые гимнокалициумы, от которых происходят цветные формы.

Это именно те кактусы, которые можно использовать в качестве живых украшений.

Прививка кактуса.

‹

›

Любой из нас, впервые увидевший цветной кактус, будет удивлен: цветок - не цветок, ягода - не ягода... Нечто невообразимое: желтая, оранжевая, розовая, алая или пурпурная миниатюрная скульптура на палочке. И все-таки это стебли кактусов, правда, не вполне естественных: в природе таких не бывает. Цветные кактусы - результат мутаций, приводящих к тому, что в растениях не развиваются хлоропласты - клеточные органеллы, содержащие хлорофилл. Именно благодаря хлорофиллу основная окраска стеблей кактусов, как и большинства других растений, - зеленая. Если хлорофилла нет, цвет их определяют другие имеющиеся в тканях пигменты: красные или желтые.

Хлорофилл не только делает кактусы зелеными, он еще и жизненно необходим для нормального обмена веществ, поскольку обеспечивает процесс фотосинтеза. Без фотосинтеза растения не могут существовать самостоятель но, и именно поэтому цветные, бесхлорофильные кактусы в природе не встречаются. Да и в культуре они могут быть только привитыми: всегда "на палочках". За счет палочки-подвоя цветной кактус получает необходимые питательные вещества, которые не может синтезировать сам.

Мутантные бесхлорофильные всходы регулярно появляются в посевах семян многих кактусов, но, не имея хлорофилла, они не могут расти и быстро погибают. Если же привить их на другой кактус, они смогут развиваться и превратиться в цветную копию своих зеленых собратьев. Впервые делать такие микропрививки догадались в Японии, а уже оттуда цветные диковинные кактусы распространились по всему миру. Вот почему исходные названия этих растений - японские.

Первые появившиеся в Москве красные гимнокалициумы, которые назвали "красные шапочки", вызвали настоящий фурор. Стоили они неимоверно дорого, а на выставках занимали почетные места.

Оказалось, что, отыскивая в посевах мутантные бесхлорофильные всходы, можно получить цветные формы самых разных кактусов - эхинопсисов, маммиллярий, ребуций, ариокарпусов, астрофитумов и других. Но время расставило все по своим местам. Выяснилось, что таинственная красота кактусов во многом определяется их медленным ростом. По-настоящему красивы именно зрелые, хорошо выращенные растения. А вот это цветным формам недоступно: уже от природы они неполноценны и на прививке не могут сформироваться в соответствии со своей естественной генетической программой. В результате то, что у нормального кактуса с ростом должно уйти под землю, у привитого растения оказывается на виду - так естественная приземистость сменяется несуразной вытянутостью. В общем, в культуре прижились лишь цветные формы быстро растущих и рано взрослеющих кактусов, склонных к вегетативному размножению, поскольку слишком хлопотно все время отыскивать в их посевах мутантов. Это - многочисленные цветные формы гимнокалициумов Михановича, и стеноплеурум, и желтостебельная форма хамецереуса (в настоящее время его относят к эхинопсисам, правильное название - Echinopsis chamaecereus).

Теперь цветные кактусы можно приобрести практически в любом цветочном киоске. Они относительно недороги, удивительно красивы и в отличие от большинства других кактусов нетребовательны. Это и понятно, поскольку живут за счет подвоя и не используют для собственного фотосинтеза свет. Самим им почти ничего не надо: ни солнца, ни специального ухода, ни особого температурного режима - был бы жив подвой. Поэтому цветные прививки можно размещать где угодно на довольно длительное время, например в качестве живых украшений. Их хорошо использовать в различных декоративных или шутливых композициях - каждая будет яркой и неповтори мой, легко поместить вместе с горшочком или посадить в самые необычные предметы, подсыпав немного земли и красиво уложив камушки. Можно рекомендовать бесхлорофильные формы и тем, кто верит в благотворное противодействие кактусов компьютерным излучениям: растения эти миниатюрны, нарядны, неколючи и подолгу не вытягиваются вдали от солнечного света.

Размножаются цветные кактусы прививкой довольно легко: они прививаются лучше многих других кактусов. В качестве подвоя используют самые живучие кактусы: укорененную детку эхинопсиса или любой другой малоценный и хорошо растущий кактус. А в качестве привоя - детку цветного гимнокалициума или короткую веточку желтого хамецереуса, их отрывают от материнского растения легким поворотом вокруг оси и делают в основании отделенного побега ровный срез острым продезинфицированным лезвием. Полученный срез совмещают с предварительно сделанным срезом на подвое и накладывают на прививку повязку из мягкой резины, она должна не очень туго прижимать привой к подвою в течение нескольких дней. На время прививку накрывают пластиковым или стеклянным колпаком, но так, чтобы не был перекрыт полностью доступ свежего воздуха. Подвой поливают и держат привитое растение при температуре несколько выше комнатной. Обидно, что эти прививки недолговечны. Года два жизни - вполне достойный их срок. Но при заботливом уходе цветной кактус будет жить дольше обычного, может зацвести и даже дать плоды. Поскольку эти кактусы страдают от солнечных ожогов, нельзя сразу, без постепенного приучения, выставлять их на солнце.

www.nkj.ru

Микогетеротрофы

Связь растения с организмом гриба может быть полной (облигатной) — растение не осуществляет фотосинтеза, у него нет ни хлорофилла, ни функциональных фотосистем, а все питательные вещества оно получает из гриба, на котором паразитирует. Связь может быть частичной (факультативной), когда растение осуществляет фотосинтез, а дополнительные питательные вещества получает от гриба.

Есть также растения (например, некоторые виды орхидей), которые не осуществляют фотосинтез и получают питательные вещества из организма гриба только в определённые моменты своего жизненного цикла. По истечении этого срока они получают энергию путём фотосинтеза, будучи факультативными микогетеротрофами, или полностью утрачивают способность к паразитическому образу жизни. Не все бесхлорофильные растения являются сапрофитными. Некоторые растения получают продукты питания непосредственно от других растений. Они известны как паразитарные растения .

В прошлом ошибочно считалось, что растения, которые не в состоянии осуществлять фотосинтез, питаются мёртвым органическим веществом, раскладывая сложные органические соединения, как это делают сапрофитные грибы. Исходя из этого эти растения были названы сапрофитными. Однако доказано, что никакое растение не способно разлагать мёртвую органическую материю и использовать её в пищу. Такие растения могут получать органические соединения только путём паразитизма или таким образом, как это делают микогетеротрофы, или путём непосредственного паразитирования на других растениях.

Корни объединяют растения с гифами грибницы, находящимися в микоризе. Возможно, микогетеротрофия возникла путём преобразования микоризы. Изменилось направление движения органических соединений на обратное — от гриба в растение.

Микогетеротрофы встречаются среди различных систематических групп. Известно более 400 видов растений 87 родов, которые питаются путём паразитирования на грибах. Все виды подсемейства Вертляницевые (Monotropoideae) и нефотосинтезирующие орхидеи, а также Cryptothallus являются полными микогетеротрофами. Частичными микогетеротрофами являются некоторые виды нефотосинтезирующий орхидей и несколько других групп растений. У некоторых папоротников и хвощей микогететрофами являются только гаметофиты. Грибы, на которых паразитируют растения, являются типичными видами, способными к микоризе, но они являются доказательством того, что растения могут паразитировать на паразитических грибах, таких как опёнок.

Примечания

1. ↑ Leake JR.. The biology of myco-heterotrophic ('saprophytic') plants. «New Phytologist». 127, s. 171—216, 1994
2. ↑ Dawson JH, Musselman LJ, Wolswinkel P, Dörr I.. Biology and control of Cuscuta. «Reviews of Weed Science». 6, s. 265—317, 1994
3. ↑ 1 2 3 4 Bidartondo MI. The evolutionary ecology of myco-heterotrophy. «The New phytologist». 2 (167), s. 335-52, sierpień 2005. doi:10.1111/j.1469-8137.2005.01429.x. PMID 15998389
4. ↑ Taylor DL, Bruns TD, Leake JR, Read DJ. 2002. Mycorrhizal specificity and function in myco-heterotrophic plants. W: The Ecology of Mycorrhizas (Sanders IR, van der Heijden M, eds.), Ecological Studies vol. 157, pp 375—414. Berlin: Springer-Verlag.
5. ↑ Leake JR.. Plants parasitic on fungi: unearthing the fungi in myco-heterotrophs and debunking the ‘saprophytic’ plant myth.. «Mycologist». 19, s. 113—122, 2005

Микогетеротрофы Информация о

Микогетеротрофы Информация Видео

Микогетеротрофы что, Микогетеротрофы кто, Микогетеротрофы объяснение

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com

Усвоение веществ растениями — Викизнание... Это Вам НЕ Википедия!

Усвоение веществ растениями* - идет различно, в зависимости от окраски растений. По характеру У. веществ все растения разбиваются на две группы: на зеленые растения и на растения, лишенные зеленой окраски. Зеленые растения усваивают минеральные вещества и приготовляют из них органические вещества. Растения же, лишенные зеленой окраски, усваивают уже готовые органические вещества и лишены способности питаться исключительно минеральными веществами. Ознакомимся сначала с У. веществ зелеными растениями. Зеленые растения характеризуются присутствием в их листьях, а также стеблях, особой зеленой краски, называемой хлорофиллом (см.). Самым важным признаком, отличающим зеленые растения как от животных, так и от незеленых растений, служит, как уже было сказано, их способность приготовлять органическое вещество из веществ неорганических. Это можно доказать простым опытом. Берется влажный кварцевый песок и в него сажается какое-либо семя. Песок поливается время от времени слабым раствором минеральных солей (азотно-кислый калий, азотно-кислый кальций, фосфорно-кислый калий, серно-кислый магний и фосфорно-кислое железо; последнее - взмученное в виде порошка). Постепенно из посеянного семени развивается на солнечном свете зеленое растение, которое цветет и приносит плоды. Сравнение количества органического вещества, бывшего в семени, с количеством его во взрослом растении, показывает, что в последнем его во много раз более. Отсюда следует, что зеленые растения способны приготовлять органическое вещество из веществ минеральных. Животные, а также незеленые растения, подобною способностью не обладают и получают нужное для них органическое вещество в готовом виде от зеленых растений. Поэтому вопрос, как приготовляется органическое вещество зелеными растениями, является важным не только для ознакомления с жизнью растений, но и с более обширной точки зрения: весь животный мир, а следовательно, и человек, зависит от зеленых растений. Зеленые растения являются соединяющим звеном между минеральным миром и миром животных. Что такое органическое вещество? Хотя в настоящее время как органические, так и неорганические углеродистые вещества часто соединяют в одну группу углеродистых соединений, тем не менее, между органическими и неорганическими углеродистыми соединениями существует одно резкое отличие - все органические вещества способны гореть, т. е. выделять свободную теплоту, неорганические же углеродистые соединения гореть не могут. Итак, всякое органическое вещество характеризуется двумя признаками - содержанием углерода и способностью гореть. Способность гореть указывает на то, что образование их из веществ минеральных, не способных гореть, в зеленых растениях должно сопровождаться поглощением теплоты извне. Поэтому, приступая к вопросу об У. веществ зелеными растениями, нужно прежде всего выяснить откуда зеленые растения получают нужные для приготовления органического вещества углерод и теплоту. Трудами целого ряда ученых доказано, что растения своими зелеными частями поглощают на солнечном свете находящуюся в атмосфере углекислоту и выделяют кислород. Обмен происходит в равных объемах. Следовательно, на частицу поглощаемой углекислоты выделяется частица кислорода:

СО2 = Ο 2 + С.

Углерод остается в растении. Результатом будет увеличение веса растения - питание его.

Образование углекислоты при горении угля сопровождается, как известно, выделением теплоты. Следовательно, на основании закона сохранения сил в природе, обратная реакция разложения углекислоты должна сопровождаться поглощением теплоты. Отсюда понятно, почему разложение углекислоты идет только на солнечном свете - теплота поглощенного растением света идет на разложение углекислоты. Зеленая краска - хлорофилл - служит экраном, поглощающим различные лучи солнечного спектра. Следовательно, теплота, выделяемая при горении какого-либо органического вещества, например, при горении дров, а также теплота тела животных, - все это теплота солнечного луча, поглощенного зеленым растением во время процесса разложения атмосферной углекислоты. Одновременно с У. атмосферной углекислоты идет также У. почвенной воды. Поэтому углерод накопляется в растениях в соединении с элементами воды. Одними из первых продуктов У. углерода являются крахмал или глюкоза по следующим уравнениям:

1) 6СО2 + 5Н2О = C6h20O5 + 6O2

2) 6СО2 + 6Н2О = C6h22O6 + 6O2

Из углерода, водорода и кислорода состоит главная масса сухого вещества растений. Сухое вещество однолетних растений в среднем содержит 45% углерода, 42% кислорода, 6,5% водорода, 1,5% азота и 5% золы. Следовательно, более 90% сухого вещества растений усваивается из углекислоты атмосферы и воды, получаемой из почвы. Следовательно, сельский хозяин, увозя жатву с поля, увозит, главным образом, атмосферный углерод и почвенную воду, а также консервированные солнечные лучи. Зеленые растения содержат в себе постоянно еще азот. Они его усваивают из находящихся в почве солей азотной кислоты. Хотя в растениях находится незначительное количество азота (в среднем 1,5% сух. вещества), тем не менее, вопрос о правильном его поступлении из почвы имеет очень важное значение, так как при недостатке азота сильно понижается усвояемость атмосферной углекислоты и почвенной воды и в результате получается ничтожная жатва, не окупающая сделанных на обработку поля расходов. Если почва бедна азотом, необходимо дать азотистые удобрения. Самые разнообразные азотистые соединения, введенные в почву, повышают урожай. Таковы сложные органические азотистые соединения, аммиачные соли и, наконец, азотно-кислые соли. Наиболее быстрые результаты получаются при удобрении азотно-кислыми солями, потому что они непосредственно поглощаются корнями растений. Сложные органические азотистые соединения предварительно разрушаются живущими в почве бактериями до аммиачных солей. Последние, в свою очередь, окисляются также бактериями до азотно-кислых солей, которые уже и усваиваются зелеными растениями. Из общего правила, что зеленые растения усваивают свой азот из почвы, есть исключение. Таковы бобовые растения. Все бобовые растения хорошо растут в почвах, не только бедных азотистыми соединениями, но даже совершенно лишенных их, и дают прекрасные урожаи. Они обладают способностью усваивать атмосферный свободный азот. Корни бобовых растений, выросших в естественных условиях, всегда несут на себе в значительном количестве небольшие клубеньки (фиг. 1).

Корень гороха с клубеньками w.

Такие клубеньки образуются только в естественных нестерилизованных почвах, в стерилизованных же - только после заражения их нестерилизованным почвенным настоем. В незараженных стерилизованных почвах клубеньки никогда не образуются. Образование клубеньков есть результат симбиоза бобовых растений с низшими микроорганизмами. Только при помощи этих клубеньков бобовые растения усваивают атмосферный азот, потому что в стерилизованных почвах при отсутствии клубеньков бобовые не могут усваивать азот из атмосферы и получают его, как и прочие зеленые растения, только из почвы. Способность бобовых растений усваивать атмосферный азот имеет важное значение в сельском хозяйстве. Они являются собирателями так называемого связанного азота. Запашка посевов бобовых растений под зеленое удобрение обогащает связанным азотом почвы, бедные им. Кроме углерода, кислорода, водорода и азота в состав сухого вещества растений входит еще зола. В золе различных растений найдены следующие 31 элемент: сера, фосфор, хлор, бром, йод, фтор, бор, кремний, калий, натрий, литий, рубидий, магний, кальций, стронций, барий, цинк, ртуть, алюминий, таллий, титан, олово, свинец, мышьяк, селен, марганец, железо, кобальт, никель, медь и серебро. Все эти элементы усваиваются растениями из почвы. Культуры растений в искусственно приготовленных почвах показывают, что для правильного развития растений необходимы только немногие из перечисленных элементов; остальные являются примесями, без которых растения могут обойтись. Безусловно необходимы для развития растений только следующие элементы золы: сера, фосфор, калий, кальций, магний и железо, иногда также и хлор. При отсутствии в почве хотя бы одного из перечисленных элементов ни одно растение развиваться не может. При водных культурах эти элементы вводятся в виде следующих солей: 1 часть KNO3; 1 часть Kh3PO4; 1 часть MgSO4; 4 части Ca(NO3)2. К раствору этих соединений затем прибавляется немного фосфорно-кислого железа. Хотя азот не входит в состав золы, но его необходимо прибавлять для правильного развития растений, потому что, как мы видели выше, растения получают свой азот из почвы. Растворы должны быть очень слабы. Сначала для молодых еще растений употребляются 0,1% растворы. Затем с возрастом растений можно употреблять более крепкие растворы до 0,5%. Потребность в отдельных элементах золы для различных растений различна. Из одной и той же почвы одно растение усваивает преимущественно одни элементы, другое растение - другие. Сельские хозяева различают три группы культурных растений: кремнеземистые, известковые и поташные, смотря по тому, какие из названных элементов преобладают в них.

Химический анализ почвы не может дать ясного понятия об усвояемости ее элементов растениями. Недостаточно знать, что в почве находится много калия, фосфора и других необходимых для растений элементов, чтобы иметь право утверждать, что на данной почве получится хороший урожай. Нужно еще знать, находятся ли названные элементы в соединениях, усвояемых растениями. Напр., известный своим плодородием нильский ил содержит только 0,5% калия и не нуждается в калийных удобрениях, тогда как слюдяно-сланцевая почва содержит 3% калия и, тем не менее, совершенно бесплодна без калийных удобрений. Если почва содержит недостаточное количество элементов в соединениях, способных усваиваться растениями, то качество почвы может быть улучшено введением удобрений. Величина пользы, получаемой от удобрения, зависит не только от свойства самого удобрения, но также еще от свойств удобренной почвы и от свойств культивируемого растения. Напр., шлаки Томаса, употребляемые как фосфорно-кислое удобрение: различные шлаки отличаются различной растворимостью находящейся в них фосфорной кислоты в кислом лимонно-кислом аммиаке. Сорта, содержащие много фосфорной кислоты, растворимой в лимонно-кислом аммиаке, хорошо усваиваются растениями. Напротив, сорта, содержащие мало фосфорной кислоты, растворимой в лимонно-кислом аммиаке, мало пригодны для удобрений. Нужно обращать внимание не на одни только свойства удобрения. Одно и то же удобрение на одной и той же почве для одного растения оказывается полезным, на другое же не оказывает никакого действия. Для У. не растворимых в воде элементов почвы растения выделяют своими корнями кислый сок. Но, кроме этой способности, многим растениям свойственна еще в высшей степени оригинальная особенность: концы их корней покрыты грибными гифами. Такие корни называются грибными корнями - микоризой. Между сосудистыми растениями - растений с микоризами также много, а пожалуй, даже более, чем растений без микориз. Микоризные растения распадаются на облигатные и факультативные. К облигатным микоризным растениям относятся прежде всего все бесхлорофильные растения. Микоризные растения встречаются по преимуществу на почвах, богатых органическими веществами. При содействии грибных гифов, живущих на корнях, растения лучше усваивают питательные вещества из почв, богатых перегноем, чем без их содействия. Бесхлорофильные растения усваивают из почвы при содействии микориз не только минеральные вещества, но и органические. Для зеленых же растений значение микориз главным образом сводится на У. элементов золы, хотя может быть и в виде органических соединений. Почву, богатую гумусом, никак нельзя рассматривать только с химической точки зрения. Она представляет собой как бы нечто живое благодаря массе живущих в ней бактерий и грибов. Эти микроорганизмы требуют больших количеств питательного материала. Если в такой почве развивается какое-либо зеленое растение, то ему приходится выдерживать сильную борьбу с почвенными грибами из-за питательного материала, тем более, что этот материал находится в гумусовых почвах в иных соединениях, а не в тех, к которым привыкло зеленое растение в минеральных почвах. Микоризные растения благодаря симбиозу с некоторыми почвенными грибами гораздо легче выдерживают борьбу с остальными почвенными микроорганизмами, чем растения, лишенные микориз. Как трудно бороться с почвенными грибами растениям, лишенным микориз, показывает следующий опыт Шталя. Четыре сосуда были наполнены богатой перегноем почвой. Два сосуда были стерилизованы парами эфира и хлороформа. Пары эфира и хлороформа убили все микроорганизмы, не изменив химического состава почвы. Затем во все четыре сосуда были посеяны семена Lepidium sativum, растения, лишенного микориз. В стерилизованных сосудах выросли сильные растения, в сосудах же с нестерилизованной почвой получились слабые, сильно отставшие в развитии растения. Следовательно, развитие почвенных микроорганизмов сильно задержало рост Lepidium sativum. Таким образом идет У. веществ зелеными растениями. Они усваивают минеральные соединения, неспособные гореть, и при содействии солнечного света приготовляют органические вещества, способные гореть. Растения, лишенные хлорофилла, так же как и животные усваивают готовые органические вещества. Все незеленые растения распадаются на две группы: на сапрофитов и паразитов. Первые усваивают вещества из продуктов разложения животных и растений; вторые паразитируют на живых растениях и животных, вызывая в них различные болезни. Некоторые бактерии усваивают такие крайние продукты разложения тел животных и растений, что, на первый взгляд, может показаться, что возможно приготовление органических веществ из минеральных без участия солнечного света. Таковы, напр., открытые Виноградским нитрифицирующие бактерии, размножающиеся в следующем растворе: серно-кислого аммиака 1 г, фосфорно-кислого калия 1 г, воды 1000 г. На каждые 100 куб. см этого раствора прибавляется от 0,5 до 1 г основного углекислого магния. Размножение бактерий в таком растворе сопровождается окислением аммиака сначала в азотистую и затем в азотную кислоту. Получающиеся бактерии состоят, конечно, из органического вещества, способного гореть. Это органическое вещество образовалось без участия света на минеральном растворе. Но в данном случае одно из минеральных веществ - аммиак - обладает одним из свойств органического вещества, именно, способностью гореть. Находящийся в почве аммиак органического происхождения. Он - продукт гниения тел животных и растений; не содержа в себе углерода, обладает вторым свойством органического вещества - упомянутою способностью гореть. По этой-то последней причине он и может служить для питания нитрифицирующих бактерий. Из вполне окисленных минеральных соединений ни один организм не может приготовить органического вещества без участия солнечного света. Зеленые растения, характеризующиеся способностью усваивать минеральные вещества, при первой возможности переходят на У. готовых органических соединений. Таковы, напр., насекомоядные растения. Они зеленого цвета и могут жить исключительно на счет усвоенной атмосферной углекислоты, но в то же время они снабжены характерными приспособлениями для ловли и переваривания насекомых. Наконец, листья какого угодно зеленого растения, при помещении их в темноте на растворе сахара, начинают усваивать его и перерабатывают в крахмал. Через несколько дней пребывания в темноте на сахарном растворе листья оказываются переполненными крахмалом.

В. Палладин.

www.wikiznanie.ru

Смотрите также

• 
  Макросъемка растений
• 
  Горлянка растение
• 
  Растения лазающие
• 
  Сцилла растение
• 
  Растение сцилла
• 
  Бульденеж растение
• 
  Синеголовник растение
• 
  Растение синеголовник
• 
  Перовския растение
• 
  Солейролия растение
• 
  Растение солейролия