Open Library - открытая библиотека учебной информации. Какие особенности питания растений
|
Поиск Лекций
ЗНАЧЕНИЕ РАСТЕНИЙ В ЦИРКУЛЯЦИИ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ. ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ Автотрофность — свойство целостного растительного организма, которое определяется не только способностью синтезировать органическое вещество из углекислого газа и воды, используя энергию Солнца, но также способностью растений (в отличие от животных) извлекать и метаболизировать минеральные элементы почвенной или водной среды. Растения как первичные продуценты служат для животных и человека источником не только углеводов, но и минеральных элементов, поступающих в гетеротрофные организмы в составе органических молекул и комплексов, а также в виде ионов в сбалансированных концентрациях. После гибели организмов и разложения их остатков минеральные элементы вновь могут использоваться растениями. Растения и микроорганизмы — центральное звено, обеспечивающее циркуляцию в биосфере элементов минерального питания, необходимых для жизнеобеспечения всех организмов планеты. Каждый из элементов минерального питания подвергается круговороту, но биогеохимические циклы отдельных элементов включают разные компартменты биосферы, разные пулы соединений и характеризуются разными скоростями превращений.
Рис. 6.1. Упрощенная схема цикла азота в биосфере. Цифры указывают последовательность превращений азота: 1 — биологическая и химическая фиксация; 2 — нитрификация; 3 — поглощение и ассимиляция азота аммония и нитрата; 4 — использование растений животными и отмирание организмов; J — разложение остатков, минерализация азота; 6 — денитрификация
Цикл азота (рис. 6.1) затрагивает воздушную зону и литосферу и включает все формы этого элемента от газообразных до ионных с областью валентности от +5 (NO  ), через самородную серу S с нулевой валентностью до восстановленного состояния с валентностью -2 у сероводорода (h3S). В биосферной циркуляции серы, как и азота, участвуют газообразные соединения — h3S, a также оксиды серы (SO2, SO3).
Круговороты других элементов (Р, К, Mg, Ca и т.д.) не затрагивают атмосферу и осуществляются в системе литосфера — организмы, но и в этом случае почвенные микроорганизмы, грибы и растения являются компонентами, с помощью которых циклы запускаются и функционируют. Для цикла фосфора (рис. 6.2) характерно, что при всех превращениях и в разных компартментах (биологические объекты или среда) он остается в окисленной форме. В почвенном растворе концентрация Р чрезвычайно низкая, и значительные его количества присутствуют в литосфере в виде труднорастворимых минералов. В масштабе Земли наблюдаются очень медленное вымывание Р с суши в водную среду морей и океанов и осаждение на дне в форме труднорастворимых минералов.
Рис. 6.2. Упрощенная схема основных потоков неорганического (Фн) и органического (ФОРГ) фосфора в системе почва—растения—животные —почвенные организмы, обеспечивающих доступность фосфора растениям (по Stewart, Me Kercher, 1982, модификация)
Наука о минеральном питании растений как самостоятельное направление зародилась во второй половине XIX—начале XX в. Тогда решались две основные проблемы: 1) какие элементы минерального питания необходимы для растений; 2) каким способом эти элементы попадают в растительный организм. В первой половине XX в. начала разрабатываться третья кардинальная проблема — как происходит ассимиляция поглощенных элементов минерального питания и каковы их функции в процессах обмена. Окончательное становление науки о минеральном питании связано с разработкой вегетационного метода, который стал основным в физиологии растений. Искусственные питательные смеси (чаще водные растворы солей), разработанные немецким физиологом В.Клопом (1817—1900), стали инструментом для изучения потребности растений в минеральных элементах, их накоплении и функциях в тканях и клетках. Хотя в растениях можно обнаружить почти все элементы таблицы Менделеева, к началу XX в. было выяснено, что им необходимы 7 элементов: N, P, S, К, Са, Mg и Fe. Далее была установлена потребность растений еще в 5 элементах — Сu, Mn, Mo, Zn и В. На основе количественной потребности и содержания в растении минеральные элементы были разделены на макроэлементы и микроэлементы. Дополнительно была выделена группа «полезных» элементов, куда были отнесены Na, Cl, Si, Co. Для некоторых видов растений эти элементы необходимы в больших количествах (Na и С1 для галофитов, Si — для хвощей). Кроме того, натрий, хлор и кобальт (для бобовых) необходимы в качестве микроэлементов. Критерии необходимости, введенные Арноном и Стоутом (1937), предполагают, что элемент должен быть включен в процессы обмена и при его отсутствии в среде растение не может пройти весь цикл развития. Особенность минерального обмена растений — накопление элементов в тканях в концентрациях значительно более высоких, чем во внешней среде. Для калия и фосфора характерно наибольшее концентрирование. Вместе с тем растение может накапливать и ненужные ему вещества. Например, концентрация кадмия в тканях культурных растений в 2—16 раз выше, чем в почве (рис. 6.3). Другая характерная черта минерального питания — специфичность в потребности, накоплении и распределении по органам отдельных элементов у разных растений. Это касается и токсических элементов (рис. 6.3): репа (Brassica rара) накапливает кадмий в 4 раза больше, чем морковь (Daucus sativus), но в корнеплоде (съедобной части) репы его концентрация вдвое ниже, чем в корнеплоде моркови. Специфичность в накоплении элементов, в том числе токсичных для человека и животных (тяжелых металлов, нитрата и др.), учитывается при оценке качества сельскохозяйственной продукции. В то же время способность растений извлекать и накапливать ионы-загрязнители может бытьполезна. В настоящее время некоторые виды растений используются в такой технологии очистки окружающей среды, как фиторемедиация.
Рис. 6.3. Накопление Cd2+ растениями при содержании Cd2+ в почве 10 ppm (parts per million — часть на миллион) (по Marschner, 1983)
Способность растений накапливать и поддерживать высокую концентрацию минеральных элементов в тканях должна обеспечиваться соответствующими механизмами. Вплоть до 40-х гг. XX в. господствовала обоснованная В. Пфеффером (1845—1920) диффузионно-осмотическая теория поступления ионов из среды. Развитие теории переносчиков (см. подразд. 6.2.2.2, Е. Epstein et al., 1966) и хемиосмотической теории Митчела (см. гл. 2) позволило обосновать новые, принятые теперь механизмы транспорта веществ. В настоящее время наука о минеральном питании растений имеет три генеральных комплексных направления: 1) исследование поступления ионов из среды в интактное растение и их включение в обмен веществ, транспорт ионов в клетке, тканях и между органами; 2) изучение функций элементов и их ассимиляции; 3) выяснение систем регуляции минерального питания и взаимодействия органов. Элементы, которые названы минеральными, составляют в сумме всего около 4 % от массы сухого вещества растения (S — 0,1; Р — 0,2; Mg — 0,2; Са — 0,5; К — 1; N — 1,5 %), на органогенные элементы углерод, кислород и водород приходится 45, 45 и 6 %, соответственно. Но благодаря минеральным элементам молекула хлорофилла улавливает свет, работают электрон-транспортные цепи фотосинтеза и дыхания, синтезируются такие классы соединений, как белки, нуклеиновые кислоты, высокоэнергетические биомолекулы и др. В конечном итоге такое количественно небольшое включение элементов в состав клеток является неотъемлемой частью того, что называется жизнедеятельностью.
|
|
) до -3 (NH 
poisk-ru.ru
Особенности питания растений. Почвенное питание. (6 класс)
Конспект урока
Предмет биология
Дата: 03.12.14 г.
Урок 26.
Класс 6 «Б»
Тема: Особенности питания растений. Почвенное питание.
Цель: расширить представления учащихся о процессе питания.
Задачи:
Образовательные:
Способствовать формированию у учащихся знаний о почвенном питании растений.
Развивающие:
1. Способствовать формированию умений узнавать ткани и органы растительных организмах на рисунках, работать с учебником.
2. Способствовать развитию логического мышления воспитанников,
умения устанавливать причинно-следственные связи.
Воспитательные:
1. Способствовать воспитанию бережного отношения к природе.
Оборудование: учебник, тетрадь, инструктивные карточки с заданиями, ноутбук, мультимедийный проектор, пробирка, растение, раствор окрашенной воды.
Формируемые и развиваемые понятия: питание, корень, почвенное питание, почва, плодородие, минеральные удобрения.
Методы обучения:
Объяснительно-иллюстративный
Репродуктивный
Проблемно-диалогический
Частично-поисковый
Первично-исследовательский
Формы работы:
Индивидуальная
Групповая (работа в парах)
Общеклассная (фронтальная)
Тип урока: комбинированнный
План изучения темы:
Сущность питания.
Особенности питания растений.
Почвенное питание растений и роль корня в нем.
Почва. Пути повышения плодородия почвы.
ХОД УРОКА
Этап урока, его продолжительность
Содержание этапа
Организация начала урока. Подготовка к работе.
3 мин.
Приветствие учащихся.
Минута настроения. (Учитель спрашивает «С каким настроением вы пришли сегодня на урок?» Давайте улыбнемся друг другу, ведь с хорошим настроением лучше работать иу нас все получится)
Этап «Актуализация знаний» - 9 мин
1 мин.
3 мин.
5 мин.
1. Учитель просит перечислить процессы жизнедеятельности организмов (по цепочке). Чем живое отличается от неживого.
2. Фото диктант Учитель показывает фото органов растения учащиеся записывают названия в инструктивную карту
- Лист
- Корень
- Семя
Выберите «Третий лишний»
Объясните почему
Самопроверка (индивидуальная работа).
3. Постановка познавательной задачи. В почву попало семя кабачка диаметром 5 мм, а выросло громадное растение длинной 5 м, с огромными плодами.
За счет чего происходит рост растения?
Тема урока: Особенности питания растений. Почвенное питание.
Зачем человеку изучать питание растений?
А что мы знаем о питании растений?
Знаю
Хочу узнать
Узнал
Питание - процесс поглощения пищи, получения питательных веществ и энергии
Откуда растения берут органические и не органические вещества
При почвенном питании растения с помощью корня поглощают воду и растворенные в ней минеральные вещества, которые по проводящим тканям поднимаются в листья
Растение питается с помощью корня и листьев
Какова пищеварительная система у растений
Растение питается водой и питательными веществами
Какие виды питания растений есть
Какую роль в процессе питания играют органы растения
Синквейн «Питание растений»
Учащиеся вместе с учителем (фронтальная работа) заполняют 1 и 2 столбец таблицы, 3 столбец заполняется в конце урока.
Этап «Осмысление» - мин. 15 мин.
2 мин.
3 мин.
.
5 мин.
Далее учитель задает вопрос: а что такое вещества? Для чего организмам нужны питательные вещества? Энергия? Что является источником энергии для растений?
Учащиеся вместе с учителем составляют схему.
Работая со схемой и с учебником учащиеся делают выводы об особенностях питания растений
Задание. Составить 3 тезиса к тексту
Работа с учебником (стр. 62 (58)второй абзац).
растения не имеют специальной пищеварительной системы;
питательные вещества образуются в клетках или проникают в них через клеточные мембраны;
есть почвенное и воздушное питание растений.
Почвенное питание растения и роль корня в нем.
Что является органом почвенного питания?
Какие приспособления имеет корень для всасывания воды и минеральных солей?
Почему растение всасывает только те вещества, которые ему необходимы? (сущность процесса диффузии).
Как вода и минеральные соли из корневых волосков поступают в другие органы растения?
Какие силы заставляют воду и минеральные соли, преодолевая силу тяжести подниматься вверх? (корневое давление и испарение воды листьями).
Учитель предлагает для того чтобы ответить на вопросы просмотреть видеофрагмент о почвенном питании растений.
После просмотра учащиеся обсуждают и экспериментально доказывают (Опыт с растением).
Описание опыта:
1. До урока за 2 дня в понедельник группа учащихся посадили отростки одинакового растения в разную землю (белый горшок-сухая земля, коричневый горшок - влажная)
2. Срезали верхнюю часть растений и поместили растение в пробирку. Плотно закрыли.
3. Растение в коричневом горшке поливали. А в белом нет.
4. В экспериментальном образце коричневого горшка вода в пробирке поднялась, а в белом нет.
5. Вывод: у растения в коричневом горшке мы наблюдаем корневое питание.
Учитель: Ребята давайте сделаем вывод. «Зачем мы просмотрели видеофрагмент и заранее делали опыт?»
Динамическая пауза.
1 мин.
Учитель предлагает сделать перерыв в работе и организует динамическую паузу. Давайте с вами побудем садоводами и посадим наше первое растение
Грабли в руки взяли, грядки причесали,
Мы водой прохладной грядки поливали!
Раз-два, раз-два! Грядки поливали.
выполняют имитирующие движения.
Семена редиса в землю мы сажали
наклоны вперед
Раз-два, раз-два! Вот как мы сажали!
повороты вправо – влево
3 мин.
2 мин.
Значение минеральных солей. Решение биологических задач (заранее учащимся дается задание по парам):
На поле плохо растет пшеница. Листья маленькие, бледно зеленые. Что надо сделать, чтобы улучшить состояние растений?
У пшеницы хорошо развиваются стебли и листья, но плохо наливается зерно. Каких удобрений не хватает пшенице?
На огороде выращивают картофель и капусту. Пришла пора вносить удобрения. Как вы думаете, одинаковые ли удобрения нужны этим культурам? Ответ обоснуйте.
Почва. Пути повышения плодородия почвы.
Сообщение учащегося с презентацией (задание давалось заранее составить памятку для садоводов) Учащиеся раздают продукт своей работы.
Почва - это верхний плодородный слой земли. Плодородие - это способность почвы обеспечивать растение всем необходимым.
А что необходимо растению? Как человек может повысить плодородие почвы?
Виды удобрений. Правила внесения удобрений (соблюдение норм, влажная почва, своевременность, учет биологических особенностей растений)
Единый продукт работы всех групп буклет «Помоги растению выжить»
Первичный контроль знаний. 5 мин.
«Верю - не верю»
Учащимся предлагаются 5 предложений нужно выбрать какие утверждения верны.
1. У растений 1 тип питания
2. Орган почвенного питания растений – корень
3. Картофелю и капусте нужны разные виды удобрений, так как одно растение произрастает под землей, а другое в воздушной среде.
4. Почва - это верхний плодородный слой земли.
5. Из почвы растение позлащает органические вещества.
Далее взаимопроверка и оценивание.
Ответ
1 нет
2 да
3 нет
4 да
5 нет
Рефлексия. 5 мин.
1. Составить синквейн «Питание растений» (первый ряд)
Учащиеся 2 ряда составляют предложение из предложенных слов.
Учащиеся 3 ряда формулируют вывод в 3-ю колонку
2. Обсуждают с учителем и записывают вывод в 3-ю колонку
Этап «Домашнее задание». 2 мин.
Учитель задаёт домашнее задание.
1. § 11.
2. Творческое задание: составить мини-сочинение «Мое путешествие по растению»
infourok.ru
Тема: Особенности питания растительного организма. 2. Выпиши из учебника особенности питания растений. 3. Ответь на вопросы: Что является органом почвенного питания? Какие приспособления имеет корень для всасывания воды и минеральных солей? Как вода и минеральные соли из корневых волосков поступают в другие органы растения? Какие силы заставляют воду и минеральные соли, преодолевая силу тяжести подниматься вверх? 4. Плодородие 5. Расскажи об особенностях питания растительного организма по плану: 1. Сущность понятия «питание». 2. Особенности питания растений. 3. Почвенное питание растений и роль корня в нем. 4. Почва. Пути повышения плодородия почвы. помогите, очень надо..
Тема: Особенности питания растительного организма. 2. Выпиши из учебника особенности питания растений. 3. Ответь на вопросы: Что является органом почвенного питания? Какие приспособления имеет корень для всасывания воды и минеральных солей? Как вода и минеральные соли из корневых волосков поступают в другие органы растения? Какие силы заставляют воду и минеральные соли, преодолевая силу тяжести подниматься вверх? 4. Плодородие - это способность почвы обеспечивать растение всем необходимым. А что необходимо растению в почве? Как человек может повысить плодородие почвы? 5. Расскажи об особенностях питания растительного организма по плану: 1. Сущность понятия «питание». 2. Особенности питания растений. 3. Почвенное питание растений и роль корня в нем. 4. Почва. Пути повышения плодородия почвы. помогите, очень надо..
Ответы:
Особенности питания Они являются автотрофами. Т.е производят органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. ( в основном. исключая растения паразитов). Корень Корень — это орган растения, служащий для укрепления растения в субстрате и поглощения из него воды и растворенных минеральных веществ. Кончик корня покрыт в виде наперстка корневым чехликом, который защищает корень от механических повреждений и способствует продвижению корня в почве. Клетки чехлика продуцируют обильную слизь, которая обволакивает корень, облегчая его скольжение между частицами почвы. Кроме того, слизь создает благоприятные условия для поселения полезных бактерий. Она может также влиять на доступность почвенных ионов и обеспечивать кратковременную защиту корня от высыхания Поступление почвенного раствора в корень происходит преимущественно через зону всасывания, поэтому чем больше поверхность этого участка корня, тем лучше он выполняет свою основную всасывающую функцию. Именно в связи с этой функцией часть клеток кожицы вытянута в корневые волоски длиной 0,1—8 мм. Корневые волоски способны охватывать частички почвы, как будто срастаются с ними, что облегчает поглощение из почвы воды и минеральных веществ. Поглощению способствует также выделение корневыми волосками различных кислот (угольной, яблочной, лимонной, щавелевой), которые растворяют частички почвы. Поступление воды и растворенных веществ в клетки корня через биологические мембраны осуществляются благодаря таким процессам, как осмос, диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт Главными движущими силами, обеспечивающими передвижение почвенного раствора по сосудам корня и стебля к ночкам, листьям и цветкам, являются присасывающая сила транспирации и корневое давление. Повышение плодородия При высадке растений или пересадке их на постоянное место, почву обогащают органическими удобрениями. Следует учитывать факт наличия органических веществ. Если они имеются в почве в достаточном количестве, тогда растения подкармливаются только минеральными удобрениями. 2 На менее плодородных почвах применяют органические удобрения, такие как компост, навоз, птичий помет, сидераты (рапс, люпин, редька масличная и другие) и коровяк. 3 Плодородие почвы также зависит и от обеспеченности ее влагой. При недостатке естественного увлажнения, в зависимости от климата и типа почвы, необходимо искусственно поливать почву. При этом необходимо учитывать, что для влажной почвы необходим хороший газообмен. Иначе, начнется процесс окисления, и растение может погибнуть. 4 Для улучшения газообмена систематически нужно рыхлить почву, в тоже время, удаляя сорняки. Помимо вышеперечисленного повысить плодородие почвы можно, добавляя вместе с органическими удобрениями торфокомпост или разложившийся торф с песком, который состоит из мелких комочков.
cwetochki.ru
Особенности питания растений
Биология 
Особенности питания растений
просмотров - 81
План
Минеральное питание растений
Взаимосвязь дыхания с другими процессами обмена
Для дыхания нужны в качестве субстратов углеводы, которые образуются в ходе фотосинтеза. Многие промежуточные продукты дыхания необходимы для биосинтеза важнейших соединений. Триозофосфат, превращаясь в глицерин, может использоваться при синтезе жиров. Пировиноградная, кетоглутаровая и щавелевоуксусная кислоты путем аминирования превращаются в аланин, глютаминовую и аспарагиновую аминокислоты. Οʜᴎ используются при синтезе белков. Янтарная кислота дает основу для формирования порфиринового ядра хлорофилла. Ацетилкоэнзим А является исходным материалом для образования жирных кислот. Пентозы, образующиеся в ходе апотомического пути окисления, входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, никотинамидных и флавиновых коферментов. Эритрозо-4-фосфат, реагируя с фосфоэнолпировиноградной кислотой, образует шикимовую кислоту, которая необходима для образования ароматических аминокислот, к примеру, триптофана. Триптофан принимает участие в синтезе белков и является предшественником фитогормона 3-индолилуксусной кислоты.
Библиографический список
1. Малиновский В.И. Физиология растений. Учеб. пособие/ Малиновский В.И.. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. с. 106
2. Алехина Н.Д. Физиология растений/ Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; Под ред. И.П. Ермакова.-М.: Издательский центр «Академия», 2005.-640с.
3. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/ под общей редакцией Н.Н. Третьякова. Учебники и учеб.пособия для студ. Высш. Учеб.заведений.- М: Колос, 1998ᴦ.- 640с.
4. Полевой В.В. Физиология растений:Учеб. для биол.спец. вузов./ Полевой В.В. М.: Высшая школа, 1989ᴦ.-464с.
5. Медведев С.С. Физиология растений:Учебник/Медведев С.С..:СПб.:Изд-во С.-Петерб. Ун-та͵ 2004.-336с.
6.Якушкина Н.И. Физиология растений /Якушкина Н.И.:Учеб.пособие для студентов биол.спец. высш. Пед.учеб.заведений.-2-е изд., перераб.. М.: Просвещение, 1993ᴦ.-335с.
Лекции 6 (2 часа)
1.Особенности питания растений
2.Азотное питание
3.Дальний транспорт веществ
4.Макро и микроэлементы, их физиологическая роль. Галофиты
Почва как источник питательных веществ. Растения получают углерод и кислород преимущественно из воздуха, а остальные элементы из почвы. Питательные элементы - это химические элементы, которые необходимы растению и не бывают заменены никакими другими. Питательные вещества - это соединения, в которых имеются эти элементы. Питательные элементы содержатся в почве в 4 формах: 1) прочно фиксированные и недоступные для растения (к примеру, ионы калия и аммония в некоторых глинистых минералах, 2) труднорастворимые неорганические соли (сульфаты, фосфаты, карбонаты) и в такой форме недоступные для растения, 3) адсорбированные на поверхности коллоидов, доступные для растений благодаря ионному обмену на выделяемые растением ионы, 4) растворенные в воде и в связи с этим легко доступные для растений.
Ионы поступают в клетки ризодермы из почвенного раствора и благодаря контактному обмену Н+, НСО-3 и анионов органических кислот на ионы минеральных веществ почвенных частиц. Контактный обмен ионов клеточной стенки ризодермы с частицами почвы осуществляется без перехода ионов в почвенный раствор. Тесный контакт обеспечивается благодаря выделению слизи корневыми волосками и отсутствию у ризодермы кутикулы и других защитных покровов. Так как адсорбированные ионы находятся в постоянном колебательном движении и занимают определенный объем - сферу колебаний, при тесном контакте поверхностей сферы колебаний двух ближайших адсорбированных ионов могут перекрываться, в результате чего осуществляется ионный обмен.
Выделяя различные вещества (углекислый газ, аминокислоты, сахара и другие), корень растения изменяет состояние питательных веществ в прикорневой зоне непосредственно, к примеру, путем выделения СО2 (СО2 + Н2О ® Н+ + НСО-3: повышение растворимости фосфатов и карбонатов) и косвенно, создавая благоприятные условия для ризосферы, которая играет большую роль в превращении почвенных минералов.
Содержание минеральных элементов в растениях.Растения способны поглощать из окружающей среды практически все элементы. При этом для нормальной жизнедеятельности растительному организму крайне важно лишь 19 питательных элементов. Среди них углерод (45 % сухой массы тканей), кислород (42%), водород (6,5%) и азот (1,5%) называют органогенами. Оставшиеся 5 % приходятся на зольные элементы, которые остаются в золе после сжигания растения. Содержание минеральных элементов обычно выражают в процентах от массы сухого вещества. Все элементы в зависимости от их количественного содержания в растении принято делить на макроэлементы (содержание более 0,01 %) - к ним относятся азот, фосфор, сера, калий, кальций, магний и микроэлементы (содержание менее 0,01 %): железо, марганец, медь, цинк, бор, молибден, кобальт, хлор. Ю. Либихом было установлено, что все перечисленные элементы равнозначны и полное исключение любого из них приводит растение к глубокому страданию и гибели, ни один из перечисленных элементов не может быть заменен другим, даже близким по химическим свойствам. Макроэлементы при концентрации 200-300 мг/л в питательном растворе еще не оказывают вредного действия на растение. Большинство микроэлементов при концентрации 0,1-0,5 мг/л угнетают рост растений.
Стоит сказать, что для нормальной жизнедеятельности растений должно быть определенное соотношение различных ионов в окружающей среде. Чистые растворы одного какого-либо катиона оказываются ядовитыми. Так, при помещении проростков пшеницы на чистые растворы KCL или CaCL2 на корнях сначала появлялись вздутия, а затем корни отмирали. Смешанные растворы этих солей не обладали ядовитым действием. Смягчающее влияние одного катиона на действие другого катиона называют антагонизмом ионов. Антагонизм ионов проявляется как между разными ионами одной валентности, к примеру, между ионами натрия и калия, так и между ионами разной валентности, к примеру, калия и кальция. Одной из причин антагонизма ионов является их влияние на гидратацию белков цитоплазмы. Двухвалентные катионы (кальций, магний) дегидратируют коллоиды сильнее, чем одновалентные (натрий, калий). Следующей причиной антагонизма ионов является их конкуренция за активные центры ферментов. Так, активность некоторых ферментов дыхания ингибируется ионами натрия, но их действие снимается добавлением ионов калия. Вместе с тем, ионы могут конкурировать за связывание с переносчиками в процессе поглощения. Действие одного иона может и усиливать влияние другого иона. Это явление принято называть синергизмом. Так, под влиянием фосфора повышается положительное действие молибдена.
Физиолого-биохимическая роль базовых элементов питания
oplib.ru
Параграф 15. Минеральное питание растений
1. Какие функции выполняет корень?
Корни закрепляют растение в почве и прочно удерживают его в течение всей жизни. Через них растение получает из почвы воду и растворённые в ней минеральные вещества. В корнях некоторых растений могут откладываться и накапливаться запасные вещества.
2. Что такое корневой волосок? Какую функцию он выполняет?
Корневой волосок — относительно длинный вырост наружной клетки корня в зоне всасывания. Под клеточной оболочкой в нём находятся цитоплазма, ядро, бесцветные пластиды и вакуоль с клеточным соком.
Корневые волоски осуществляют всасывание питательных веществ и воды.
3. Какие минеральные вещества вам известны?
Азот, калий, фосфор, магний, сера.
Вопросы
1. Какие вещества необходимы для минерального питания растения?
Азот, калий, фосфор, магний, сера, бор, медь, цинк, кобальт и др.
2. Как растения поглощают питательные вещества?
Водоросли, а также некоторые водные растения усваивают питательные вещества всей поверхностью тела. Высшие растения поглощают их из почвы через корни. Вода и минеральные соли поступают в растение через корневые волоски.
3. Что такое корневое давление?
Корневое давление - давление в проводящих сосудах корней, обеспечивающее передвижение воды и растворённых в ней минеральных веществ к надземным органам растения.
4. Почему растения не рекомендуется поливать холодной водой?
Поглощение воды корнем зависит от её температуры. Холодная вода плохо поглощается корнями.
5. Какие виды удобрений вы знаете?
В почву вносят органические и минеральные удобрения.
Органические удобрения (от слова «организм») — это отходы жизнедеятельности животных (навоз, птичий помёт) или отмершие части организмов животных и растений (перегной, торф).
В зависимости от содержания минеральных веществ различают азотные, фосфорные и калийные минеральные удобрения.
Кроме того, широко используют микроудобрения, в которых содержатся такие элементы, как бор, медь, цинк, кобальт и др.
6. Какое влияние на рост и развитие растений оказывают азот, калий, фосфор?
Вещества, содержащие азот, способствуют росту растений, содержащие фосфор — скорейшему созреванию плодов, а содержащие калий — быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.
7. Что такое подкормка?
Подкормка растений – восполнение содержания минеральных веществ в почве в ходе внесения органических и минеральных удобрений.
Подумайте
1. Правильно ли поступают люди, убирая осенью опавшую листву с газонов в скверах и парках населённых пунктов?
Убирая осенью опавшую листву с газонов в скверах и парках населённых пунктов, люди поступают неправильно, т.к. опавшая листва, погибшие растения и животные перегнивают и обогащают почву минеральными веществами.
2. С чем связаны особенности строения клетки корневого волоска?
Корневой волосок — относительно длинный вырост наружной клетки корня, что значительно увеличивает всасывающую поверхность корня.
Корневые волоски покрыты слизью и тесно соприкасаются с частицами почвы. Благодаря этому облегчается всасывание воды с растворёнными минеральными веществами.
Задания
1. Возьмите два одинаковых растения колеуса средних размеров. Поставьте их в светлое тёплое место и три дня не поливайте. Затем регулярно поливайте: первое растение — ежедневно утром и вечером, расходуя на каждый полив по 50 мл воды, второе растение — три раза в неделю (понедельник, среда, пятница), расходуя на каждый полив по 200 мл воды. Опыт проводите в течение месяца. Результаты наблюдений записывайте в тетрадь. Сравните результаты наблюдений и сделайте вывод.
Результат опыта будет зависеть от времени года: летом колеус поливают обильно(т.е. в таком случае подойдет первый вариант), осенью и зимой полив сокращают(лучше будет развиваться растение с поливом 3 раза в неделю).
2. Для подготовки к изучению прорастания семян в стакан из тонкого прозрачного стекла поместите промокательную бумагу так, чтобы она плотно прилегла к стенкам стакана. На дно стакана налейте немного воды. Между стеклом и промокательной бумагой поместите зерновки пшеницы, ржи, ячменя или овса и наблюдайте за их прорастанием. В другой стакан положите семена фасоли или гороха также для наблюдения за прорастанием. В третий стакан поместите семена фасоли или гороха, отделив у них одну семядолю. Следите, чтобы семена не высохли. Установите, когда они набухнут. Проследите, когда у проростков появятся корни, сколько их разовьётся через некоторое время, как происходят рост и дальнейшее развитие проростков. Свои наблюдения запишите.
-Для разных семян сроки набухания сильно отличаются:
Злаки (пшеница, рожь, овёс, ячмень): 6-8 часов.
Бобовые (горох, фасоль): 8-12 часов.
-Время для прорастания своё для каждых семян:
Злаки (пшеница, рожь, овёс, ячмень): 6-10 часов
Бобовые: 10-16 часов.
-Через 8-10 дней будет видно, что проросток семени с двумя семядолями оказался более крупным, сильным, чем проросток с одной семядолей. Это объясняется тем, что кроме воды и воздуха важнейшим условием прорастания семян являются содержащиеся в них запасные питательные вещества. Они обеспечивают первоначальное питание зародыша, его способность к увеличению размеров и числа клеток и формирование проростка. Если запасных питательных веществ в семени мало, то развитие зародыша происходит медленно.
-После появления зародышевого корешка у гороха наблюдается формирование боковых корней – начинает формироваться стержневая корневая система, у пшеницы – мочковатая.
resheba.com
Особенности минерального питания водных растений
1. Поглощение веществ
В живой растительной клетке всегда поддерживается определенное соотношение воды, солей и органических соединений, регулирующееся обменом веществ с окружающей средой, без которого жизнь невозможна. Через поверхностные слои в клетку поступает вода и растворенные в ней вещества. Поступление питательных веществ в клетку — результат активного процесса поглощения, который подчинен законам диффузии. Но не все можно объяснить диффузией. На поступление растворенных веществ в клетку, проницаемость цитоплазмы, влияет снабжение тканей кислородом, температурный режим, наличие органических веществ, содержание солей в клетках, а также концентрация и свойства растворенных веществ в окружающей среде.
Аквариумистам известны случаи, когда внесение удобрений,особенно жидких, не дает положительных результатов, скорее наоборот, растения останавливаются в росте, имеют признаки патологии. Причиной этого бывает нарушение ионного гомеостаза клеток и полная потеря цитоплазмой способности регулировать движение растворенных веществ.
Проницаемость цитоплазмы, поступление молекул и ионов в клетку — это активный процесс обмена веществ. Под влиянием растворов солей одновалентных металлов (натрий и калий) проницаемость цитоплазмы значительно увеличивается. А под влиянием двухвалентных ионов металлов (кальций и, реже, магний), соответственно, уменьшается. Таким образом, поддержание проницаемости цитоплазмы на определенном уровне связано с сохранением баланса между ионами содержащимися в окружающей клетку среде и в самой цитоплазме. Их соотношение определяет вязкость — одна из важнейших характеристик цитоплазмы. Причем, концентрация отдельных ионов в клетке и в среде не бывает одинаковой. Поступают ионы в клетку путем пассивного не метаболического поглощения, в результате диффузии, по градиенту концентрации и, соответственно, кривой насыщения. И путем метаболической активной абсорбции. Плазматические мембраны хорошо пропускают воду и газы и малопроницаемы для ионов металлов, которые поглощаются и против градиента концентрации. Концентрация калия в вакуолях бывает в сто и более раз выше, чем в воде. Метаболическое поглощение происходит медленно. Поглощенные ионы быстро вовлекаются в обмен веществ и подвергаются следующим превращениям: аммоний, нитрат и сульфат — компоненты аминокислот; фосфат служит для построения АТФ; кальций и магний входят в фитины; железо — порфириновые кольца.
Метаболическое поглощение избирательно по отношению к различным ионам. Кроме того, процесс поглощения требует затрат энергии и сопровождается повышением интенсивности дыхания. Таким образом, поглощение веществ элементов питания — сложнейший процесс и осуществляется он при участии физико-химических и метаболических сил. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что единого механизма поглощения веществ, видимо, нет. Возможно существование ряда одновременно функционирующих механизмов поглощения веществ. Для многих аквариумистов большой проблемой является жесткая вода, в которой растут далеко не все виды растений. Запредельные значения концентраций ионов-образователей жесткости, причем это могут быть как катионы, так и анионы, нарушают мембранный транспорт. С другой стороны, растения, стараясь компенсировать недостаток какого-либо элемента, включают дополнительные механизмы для извлечения его из внешней среды, затрачивая при этом большое количество энергии. Это также приводит к сбоям в развитии.
Итак, проницаемость протоплазмы обусловлена целым комплексом как внутренних, так и внешних факторов. Поглощение веществ клетками — относительно избирательный процесс. Такая избирательность — одно из важнейших свойств живой материи, которое возникло и закрепилось в развитии жизни.
2. Физиологическая роль минеральных веществ — корневое питание
В настоящее время роль минеральных веществ в питании растений хорошо известна. Но это в первую очередь относится к культурам, имеющим сельскохозяйственную ценность. Аквариумными растениями в их многочисленном разнообразии не занимался никто, кроме все тех же Гесснера, Хорста, Вальштадт и некоторых японских специалистов. Естественно, что пробелов в этой теме накопилось немало. Отсюда бесконечные споры, например, какое железо нужно растениям и постоянные эксперименты с различными, в том числе самодельными, удобрениями. В принципе, идеального меню, для различных растений, произрастающих в одном аквариуме, быть не может, хотя бы в силу индивидуальных физиологических особенностей утилизации того или иного элемента. На основании анализа воды из мест произрастания растений можно составить более-менее точное представление о меню растений. Однако попытки подогнать аквариумную воду под «родную», скорее всего, будут обречены. Практикуя выращивания растений в домашних и лабораторных условиях, я пришел к выводу, что для многих видов определяющим в рационе является не концентрация того или иного иона, а его присутствие. Для примера скажу следующее. Как известно, механизмы потребления и отдачи элементов коррелируют. В 1998 году мной экспериментально было установлено, что скорость отдачи или десорбции у Alternanthera sp. Splendida, железа, марганца, цинка и меди в дистиллированной воде одинакова, при том, что контрольные аквариумы имели различную концентрацию этих элементов. Так, концентрация двух- и трехвалентного железа составляла от 0,1 до 0,5 мг/л. Больше того, высокие концентрации этих элементов токсичны для самих растений, причем внешние признаки избытка у водных растений мало отличаются от дефицита этих же элементов.
К слову сказать, пользоваться различными доморощенными таблицами, в которых описаны признаки нарушения минерального питания, я бы не рекомендовал. Все эти таблицы, приводимые известными авторами-аквариумистами переписаны из учебников для сельскохозяйственных вузов и, грубо говоря, то, что хорошо для подсолнечника, то для криптокорины — смерть. А уж пытаться на глаз определить причину хлороза и вовсе глупо. Если, например, я вижу, что листья у моих растений пожелтели между жилками, это вовсе не означает, что хлороз наступил в результате дефицита железа. Вполне может быть, что началось замещение в хелатах одного элемента другим. А именно в такой последовательности: Си — Zn — Mo — Fe. К сожалению, способ определения микроэлементов в воде по железу в этом случае не работает, так как случившееся нарушение ионного гомеостаза клетки, скорее всего, связано с неблагоприятной с точки зрения химического состава, средой. Выравнивать ситуацию массированными подменами воды, различными стрессовыми факторами, включая изменение температурного режима, дают непродолжительный эффект. И даже при оптимальных условиях, не все растения в последствии восстанавливаются. В первую очередь это относится к быстрорастущим растениям, обычно длинностебельным. Несмотря на то, что у себя на родине обычно это страшные сорняки, в аквариуме они достаточно деликатны в культуре. Если, скажем, в вашем аквариуме растут на протяжении года без каких-то нарушений в развитии (например, отмирание точки роста) эустералис или пеплис, можно смело говорить о правильной организации минерального питания. Многие аквариумисты считают что длинностебельные травы берут все необходимые элементы питания из воды. Я бы воздержался от столь категоричных суждений. Решающую роль в поглощении минеральных веществ у гидрофитов играет корневая система. Попробуйте перевести кабомбу в аквариум без грунта, но с правильной водой и посмотрите, что будет с растением через месяц. Ионные насосы, обеспечивающие всасывание, как у наземных, так и у гидрофитов, находятся главным образом в зоне корневых волосков. Правда, они имеются не у всех водных растений — это связано с тем, что в воде у растений гораздо меньше потребности в растворении питательных элементов грунта. Поступление веществ в лист происходит через специальные эпидермальные каналы, которые не имеют редокс-систем для восстановления определенных элементов до нужной для усвоения формы, в отличие от корневой системы с ее поглотительной тканью — ризодермисом.
Далее я мог бы еще много написать о значении корневой системы в поглощении элементов питания, но формат газеты не позволяет этого. О корневом перехвате питательных элементов, о массовом потоке ионов к поверхности корней, об особенностях локального питания, коммерческих хелатах двух- и трехвалентного железа читайте на сайте www.aquaria.ru.
judakov.ru
