ИСТОЧНИКИ УГЛЕРОДА ДЛЯ РАСТЕНИЙ. СУЩНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА. Углерод для растений

ИСТОЧНИКИ УГЛЕРОДА ДЛЯ РАСТЕНИЙ. СУЩНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА — КиберПедия

При рассмотрении химического состава растений отмечалось, что уг­лерод составляет почти половину их сухого вещества. Атомы углерода образуют скелет всех органических соединений, а способность их вступать в реакцию с другими элементами обусловливает огромное число этих соединений.

Опыты с водными культурами с большой достоверностью показали, что подавляющую часть углерода растения получают не из почвы. С дру­гой стороны, если поместить растение в атмосферу, очищенную от угле­кислого газа, например, под стеклянный колпак, в который воздух посту­пает только через слой натронной извести, то оно начнет обнаруживать признаки голодания. Это свидетельствует о том, что подавляющую часть потребности в углероде растения покрывают за счет углекислого газа ат­мосферы, составляющего 0,03% общего объёма воздуха.

Добывание растением из углекислого газа воздуха нужного им дляпостроения своего тела углерода представляет один из важнейших

процессов в жизни растения и всего органического мира. Животные и чело­век не могут усваивать углерод непосредственно из углекислого газа идля питания употребляют уже выработанные растением органические со­-единения.

Организмы, использующие для питания углекислый газ воздуха, на­зываются автотрофными. Организмы, не способные усваивать углекислый газ воздуха и питающиеся за счет органических веществ, выработанных другими живыми существами, называются гетеротрофными. Кро­ме животных к ним принадлежат незеленые растения — грибы, бактерии, некоторые высшие растения и др.

Для того чтобы растение могло использовать углекислый газ возду­ха, необходимы совершенно определенные условия: свет и наличие хло­рофилла. Процесс образования органических веществ из неорганиче­ских — углекислого газа и воды, происходящий в зеленых растениях на свету, называется фотосинтезом, или ассимиляцией. Его можно выразить следующим схематическим уравнением:

Фотосинтез — это окислительно-восстановительный процесс: от мо­лекулы воды отнимается водород (окисление), который восстанавливает молекулу СО2. Исследования советских (А. Н. Виноградов, Р. В. Тейс) и американских (С. Рубен, М. Камен и др.) ученых показали, что сво­бодный кислород выделяется из молекулы воды, а не из молекулы угле­кислого газа, как это считалось раньше. Своеобразие фотосинтеза заклю­чается в том, что он, в отличие от подавляющего большинства других процессов, идет с увеличением свободной энергии системы. Поглощенная пигментами солнечная энергия не растрачивается, а накапливается в продуктах реакции в форме потенциальной химической энергии.

ЛИСТ КАК ОРГАН ФОТОСИНТЕЗА.

ХЛОРОПЛАСТЫ

Углекислый газ усваивается в зеленых пластидах клетки — хлоропластах. Следовательно, чтобы послужить материалом для синтеза угле­водов, углекислый газ должен быть поглощен клетками, содержащими хлоропласты. Такие клетки составляют основную массу листа — мезофилл. Сверху лист покрыт эпидермой и кутикулой, мало проницаемой для га­зов. Основной путь, по которому углекислый газ проникает внутрь лис­та, — устьица. Хотя площадь устьичных отверстий, даже когда они пол­ностью открыты, составляет незначительную часть всей листовой поверх­ности (не более 1%), диффузия газа через них, в соответствии с закона­ми физики (закон Стефана), идёт с большой скоростью и эпидерма не представляет почти никакого препятствия для проникновения углекисло­го газа внутрь листа. Мезофилл листа обычно состоит из палисадной (столбчатой) и губчатой паренхимы. Палисадная паренхима расположе­на на верхней стороне листа и состоит из плотно прилегающих друг к другу клеток, вытянутых перпендикулярно к поверхности листа и бога­тых хлоропластами. Эту ткань можно рассматривать как ассимиляцион­ную по преимуществу. Форма палисадных клеток способствует оттоку продуктов ассимиляции. Нижние концы клеток примыкают к особым со­бирающим клеткам, которые в свою очередь сообщаются с проводящими пучками. Благодаря этому устанавливается постоянный ток ассимилятов из листьев в другие органы растения. Губчатая паренхима находится ближе к нижней эпидерме. Клетки ее расположены рыхло и содержат значительно меньше хлоропластов. Считают, что эта ткань облегчает проветривание листа. Достигнув поверхности хлорофиллоносных клеток, углекислый газ растворяется в водe, которая всегда пропитывает их стенки. Затем уже в виде Н2СОз он диффундирует сквозь стенку, проникает в цитоплазму и достигает зеленых пластид, которыми поглощается.

Общая поверхность хлоропластов огромна. Так, в листе бука она при­мерно в 200 раз превышает его площадь и у столетнего дерева достига­ет 2 га. Это значительно облегчает растениям добывание углекислого га­за из воздуха. Хлоропласты состоят из белково-липидной стромы и пиг­ментов, легко извлекаемых органическими растворителями. Важнейший из пигментов — хлорофилл. Кроме хлорофилла, хлоропласты содержат желтые пигменты — каротиноиды (каротин и ксантофилл). Хлорофилл выпол­няет функцию поглощения световой энергии и переносит ее на восстанов­ление углекислоты, а также химически участвует в этом процессе. Одна­ко он функционирует только в сочетании со стромой. Строма является носителем ферментов, участвующих в сложных реакциях фотосинтеза. В строме из продукта фотосинтеза – сахара вырабатывается крахмал (первичный или ассимиляционный). Если затенить отдельные участки листа, то на светлом фоне получаются темные фигуры ( проба Сакса).

Рнс. . Обнаружение первичного крахмала при помощи пробы Сакса. А—лист, час­тично затененный; Б — лист после обработки спиртом и йодом

По химической природе хлорофилл — сложный эфир дикарбоновой кислоты — хлорофиллина и двух спиртов — метилового и фитола р. Хлорофилл содержит четыре соединенных между собой остат­ка пиррола, которые образуют порфириновое кольцо, центральный атом которого — Mg. По строению хлорофилл весьма близок к красящему веществу крови — гему. В его состав также входит порфириновое кольцо, однако в центре расположен атом Fe. Это сходство было показано Ч. В. Ненцким и польским ученым Л. Мархлевским. К. А. Тимирязев считал установление этого сходства едва ли не самым крупным открыти­ем в области химического изучения хлорофилла.

Исследование многих сотен самых разнообразных видов высших рас­тений показало, что хлорофилл у них совершенно одинаковый. Общее количество хлорофилла в растениях составляет около 1 % от сухого веса. Хлорофилл в хлоропластах находится не в свободном виде, а связан с белком, образуя хлороглобин.

Для образования хлорофилла в растениях необходимо несколько со­вершенно определенных условий: присутствие пропластид, способных к позеленению, света и солей железа.

Развивающиеся в темноте растения имеют желтый цвет. Они назы­ваются этиолированными. Если их выставить на свет, они быстро зелене­ют. Считают, что они содержат особое вещество, называемое протохлорофиллом,_образуюшееся в.темноте_и_ под влиянием света_легко_ превращающееся в хлорофилл.

Если выращивать растения при полном отсутствии солей железа, то они тоже будут бледно-желтого цвета и быстро гибнут от истощения. Это явление называется хлорозом. Поскольку железо не входит в состав хлорофилла, считают, что оно служит специфическим катализатором, без которого не осуществляются какие-то подготовительные стадии по­зеленения. Хлороз часто наблюдается в природе, особенно у растений, растущих на почвах, богатых известью.

Кроме того, у растений иногда наблюдается явление альбинизма — неспособность образовывать хлорофилл даже при самых благоприятных для этого условиях.

УЧАСТИЕ ПИГМЕНТОВ В ПОГЛОЩЕНИИ СВЕТА. РАБОТЫ К. А. ТИМИРЯЗЕВА

Хлорофилл обладает избирательным поглощением световой энергии. Наиболее интенсивно поглощение происходит в красных лучах спектра (длина волны от 650 до 680 ммк) и сине-фиолетовых (длина волны око­ло 470 ммк). Зеленые лучи и часть красных не поглощаются, они и при­дают хлорофиллу изумрудно-зеленый цвет. Желтые пигменты — каро­тин и ксантофилл — поглощают свет в зеленой и синей частях спектра.

Энергетическая сторона процесса фотосинтеза глубоко вскрыта и разъяснена в работах К. А. Тимирязева. Он показал, что фотосинтез осу­ществляется только в лучах спектра, поглощаемых хлорофиллом. Даль­нейшие исследования полностью подтвердили это положение. Процесс фотосинтеза в различных частях спектра идет неодинаково. К. А. Тими­рязев показал, что максимум ассимиляции приходится на красные лучи, которые несут максимум энергии и полнее всего поглощаются хлоро­филлом. В сине-фиолетовых лучах ассимиляция идет слабее, так как они несут меньше энергии. Вопросу о значении в фотосинтезе отдельных час­тей спектра К. А. Тимирязев придавал большое принципиальное значе­ние. До него господствовало мнение, что свет служит только раздражи­телем. Этой точки зрения придерживались и современники К. А. Тимирязева немецкие ученые Ю. Сакс и В. Пфеффер. К.А. Тимирязев показал, что свет является источником энергии и необходим для фотосинтеза.

На возбуждение одной молекулы хлорофилла требуется один квант, поэтому в красных лучах, несущих большое число мелких квантов, большее число его молекул перейдет в возбужденное состояние

Кроме избирательного поглощения световой энергии, хлорофилл обладает свойством флуоресценции: в отраженном свете он кажется кроваво-красным, так как отражает поглощенные лучи с изменением длины их волны. Это указывает на значительную фотохимическую активность хлорофилла. Коэффициент поглощенной лучистой энергии в фотосинтезе чрезвычайно низок- 1%- 5%, редко до 10%. Большая часть переходит в тепловую энергию, либо повышает температуру и рассеивается в окружающем пространстве.

ХИМИЗМ ФОТОСИНТЕЗА

Несмотря на простоту суммарного уравнения фотосинтеза, этот про­цесс отличается чрезвычайной сложностью. Это обусловливается слож­ностью углеводной молекулы, которая не может сразу возникнуть из та­ких простых веществ, как СО2 и Н2О; трудностью окисления и восста­новления этих прочных соединений; участием в реакциях световой энер­гии. Исследования показали, что фотосинтез включает не только несколь­ко фотохимических реакций, но и ряд ферментативных, так называемых темновых реакций.

Использование методов меченых атомов (изотопов С, Р, О, N), раз­делительной хроматографии на бумаге, электрофореза, ионообменной

Рис. 134. Цикл фотосинтетических превращений углерода по Кальвину

очистки и разделения и некоторых других позволило выявить химизм фотосинтеза.

Рядом работ установлено, что первым этапом усвоения углекислотыявляется присоединение СО2 к какому-то акцептору (веществу, воспри-нимающему, присоединяющему другое вещество), карбоксилирова-

ние его:

R • Н + СО2_→ R • СООН.

Таким образом, фотосинтетическому восстановлению подвергается углерод не углекислого газа, а карбоксильной группы. Широкие исследования по выяснению природы первичных акцепторов и путей фотосинтетического превращения углерода были проведены американским ученым Кальвином и его сотрудниками. Схема фотосинтетических превращений углерода, по Кальвину, представлена на рис. 134. Он считает, что процесс фотосинтеза носит циклический и разветвленный характер: одна ветвь этого цикла ведет к образованию прямых устойчивых продуктов фотосинтеза — углеводов, другая имеет циклический характер и приводит к образованию акцептора СО2 — рибулезодифосфата, который вовлекает в фотосинтетический цикл все новые и новые молекулы СО2.

Наряду с этими сложными превращениями углерода за счет энергии света образуются богатые энергией органические соединения фосфора, в . частности аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс называется фотосинтетическим фосфорилированием:

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

Энергия макроэргических (богатых энергией, ~) фосфатных связей АТФ идет на восстановительные процессы. При гидролизе макроэргических связей освобождается 7000—16 000 кал на грамм-молекулу.отщеп­ленного фосфата.

К световым реакциям фотосинтеза относится:

1) разложение воды (активированный хлорофилл + 2Н2О-инактивированный хлорофилл + +4Н+2О),

2) фотосинтетическое фосфорилирование,

3) синтез амино­кислот и белков.

К темповым реакциям фотосинтеза относятся:

1) фиксация СО2 ак­цептором,

3) восстановление акцептора СО2,

4) образова­ние Сахаров.

Приведенное описание фотосинтетического превращения углерода да­леко не исчерпывает всей сложности этого процесса. В частности, счи­тают, что акцептором СО2 может быть не только рибулезодифосфат, но и другие соединения.

-

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

ВЕЩЕСТВА, ПОЛУЧАЕМЫЕ РАСТЕНИЯМИ ИЗ ПОЧВЫ

Нет ни одного элемента, который бы не был обнаружен в растениях. Элемент может быть случайной примесью и накапливаться в растениях в больших количествах, или же находиться в нем в ничтожно малом количестве, но безусловно необходим. Установлено, что растение может успешно развиваться, если в питательном растворе находится лишь семь элементов: К, Са, Mg, S, Fe, N и Р. Это мнение держалось в науке более 50 лет, но было установлено, что многие другие элементы играют важную роль в жизни растений. Было установлено, что для нормального роста и развития растений необходимы в ничтожно малых количествах Mg, Zn, Cu, Al, I, Md и др.

Получаемые растениями из почвы вещества по химической природе можно разделить на две группы: металлоиды и металлы.

Металлоиды поступают в растения в виде анионов соответствующих солей. Они необходимы для образования органических веществ. Металлы поступают в растения в виде катионов. Они находятся в клетках в свободном состоянии или слабосвязанном и служат регуляторами жизненных процессов. Например, магний входит в состав хлорофилла, железо и медь- ферментов и т, д.

МЕТАЛЛОИДЫ

Азот. Поступает в растение в виде анионов NO3 и NO2, так и виде катиона NН4. Его значение в жизни растений очень велико.

Фосфор воспринимается растениями в виде анионов солей фосфорной кислоты РО4 .В белковые молекулы он входит в той же окисленной форме. В растениях образуются сложные эфиры фосфорной кислоты и фосфатиды которые являются необходимой составляющей цитоплазмы как и белки. Фосфор стоит в центре всего энергетического обмена клетки. Витамины и некоторые ферменты проявляют свое действие лишь в соединении с фосфорной кислотой.

При разложении растительных остатков фосфорная кислота высвобождается в виде неорганических солей и может снова использоваться растениями.

Сера усваивается лишь в виде аниона серной кислоты SO4, источником ее служат растворимые соли. Используется для синтеза белка за счет продуктов фотосинтеза- углеводов, входит в состав горчичных и чесночных масел, участвует в дыхании и росте.

При перегнивании растительных остатков сера отщепляется от белковой молекулы в виде сероводорода, который не усваивается растениями и очень ядовит для корней. В пригодную форму он переводится серобактериями, окисляющими сероводород и серную кислоту.

МЕТАЛЛЫ

Калий содержится в клетках меристемы и молодых органах. Много калия в корнеплодах, клубнях, крахмалистых семенах. Калий обладает большой подвижностью. Из старых, отмирающих органов передвигается в более молодые жизнедеятельные части растения( реутилизация). Калийные удобрения почти всегда оказывают благоприятное воздействие на урожайность сельскохозяйственных культур.

Натрий присутствует в золе растений часто в больших количествах, однако особого значения для жизнедеятельности не имеет и может быть исключен из питательного раствора. Только голофиты- растения, свойственные засоленным почвам, лучше растут в присутствии солей натрия. Из культурных растений к этому типу относятся сахарная свекла, дикий предок которой произрастает на засоленных почвах Средиземного моря.

Магний содержится преимущественно в молодых органах и семенах ( до 10-15% золы). Физиологическое действие его близко к действию калия. Магний входит в состав некоторых металлоорганических соединений, в частности хлорофилла , он может активизировать действие некоторых ферментов . Влияние магния зависит от состава почвы. Резко отзываются на внесение магнезиальных удобрений растения, растущие на легких песчаных и супесчаных почвах.

Кальций необходим для роста молодых тканей. Он входит в состав цитоплазматических структур и ядер. Соединения кальция с пектиновыми веществами составляют основу срединных пластинок, склеивающих стенки клеток друг с другом. Многие ферменты активны лишь в присутствии ионов кальция. Он способствует увеличению вязкости цитоплазмы и влияет на поступление веществ в клетку. Одна из важных функций кальция – нейтрализация щавелевой кислоты, образующейся как побочный продукт обмена веществ. При отсутствии кальция наблюдается резкое угнетение корневой системы, Особенно много кальция в старых органах.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Микроэлементы необходимы растениям в ничтожно малых количествах и в больших дозах становятся ядовитыми.

Железо участвует в образовании хлорофилла как катализатор. Оно входит в состав окисленных ферментов, играет чрезвычайную роль в процессе дыхания. Возможно железо участвует в процессе фотосинтеза и окислительно-востановительных процессах в клетке как переносчик электронов.

Цинк входит в состав некоторых ферментов. При отсутствии цинка наблюдается угнетение роста молодых проростков, заболевание цитрусовых и тунга.

Марганец активизирует работу многих ферментов, играет большую роль в восстановлении нитратов в растении, влияет на окислительно-востановительные процессы превращения железа. Для нормального роста растениям необходимо ничтожно малое количества марганца, поэтому внесение марганцевых удобрений не всегда дает положительный результат. Отзывчивы на такие удобрения сахарная свекла, хлопчатник, табак и другие культуры.

Бор при его недостатке у растений отмирают точки роста., нарушается расположение элементов ксилемы и флоэмы и полная потеря ими проводимости. Бор благоприятно влияет на цветение и плодоношение. Борные удобрения необходимы на известковый почвах. Очень отзывчивы на эти удобрения сахарная свекла, бобовые травы. При повышенных концентрациях он оказывает угнетающее действие на растения.

Медь оказывает влияние на окислительно-востановительную систему, входит в состав ряда ферментных систем.

При недостатке того или иного элемента у растений наблюдаются определенные симптомы повреждений, по которым можно определить, какого элемента не хватает. Так, хлороз листьев показывает на нехватку железа, отмирание корней- недостаток кальция, отмирание точек роста на недостаток бора. Однако такая диагностика улавливает далеко зашедшую форму голодания, которую внесением удобрений уже не исправить.

ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВЕЩЕСТВ В РАСТЕНИЯХ.

ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ. ДЕЙСТВИЕ НА РАСТЕНИЯ ВЫСОКИХ И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

ДВА ТОКА ВЕЩЕСТВ В РАСТЕНИИ

Существование организма растения как единого целого, физиологи­ческая взаимосвязь отдельных органов, расположенных в неодинаковых физических средах и выполняющих различные функции, возможны лишь при условии передвижения минеральных и органиче­ских веществ.

Факт передвижения веществ в растении по двум на­правлениям был установлен еще в 1679 г. Мальпиги путем кольцевания. Если удалить со стебля участок коры в виде кольца, то листья на нем остаются живы­ми и не обнаруживают никаких признаков завядания, а плоды бывают даже больше, чем на не окольцованных ветвях. Это показывает, что передвижение воды и минеральных веществ из почвы осуществляется по древесине (ксилеме). Этот ток веществ был назван вос­ходящим. У верхнего же края кольцевого выреза про­исходит застой питательных веществ и разрастание тканей коры в виде наплыва. Если наплыв не восстановит удаленную часть коры, то корни отми­рают от истощения и все растение погибает. Значит, пластические вещества из листьев в корень передвига­ются по коре (в основном по флоэме). Этот ток ве­ществ был назван нисходящим.

Очень долго в науке держалось мнение, что по фло­эме передвигаются только органические вещества, а по ксилеме — только вода и минеральные вещества. Одна­ко исследования последних лет с применением метода меченых атомов показали, что по флоэме могут пере­двигаться не только органические, но и минеральные вещества. В основном это калий, фосфор, частично кальций. Причем эта миграция может осуществляться в любом направлении. После того как было доказано, что в корне тоже синтезируются органические вещества, стало ясно, что и по ксилеме вверх передвигаются не только минеральные, но и органические вещест­ва. Кроме того, установлено, что минеральные и органические вещества из корня могут подниматься вверх по флоэме.

Законы, управляющие передвижением органических веществ, до сих пор изучены мало. Исследования показали, что скорость передвижения органических веществ во много раз больше скорости диффузии, что про­водящие пучки отличаются очень интенсивным дыханием и что клетки флоэмы способны не только проводить органические вещества, но и под­вергать их различным превращениям. Это позволило сделать предполо­жение, что органические соединения перемещаются по флоэме не вслед­ствие пассивного перетекания растворов или диффузии, а в результате каких-то обменных реакций, непрерывно происходящих в ситовидных трубках между цитоплазмой и передвигающимися молекулами.

ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВОДЫ В РАСТЕНИИ

Путь, который проходит вода в растении, делится на две части: 1) по живым клеткам от корневого волоска до сосудов центрального цилиндра корня и от сосудов листа до клеток мезофилла, испаряющих воду в меж­клетники; 2) по мертвым клеткам проводящей системы — сосудам и трахеидам.

Путь воды по живым клеткам исчисляется миллиметрами, однако он представляет большие трудности, так как при переходе от одной клетки к другой вода встречает значительное сопротивление, поэтому этим спо­собом вода не может передаваться на большие расстояния. Большую часть пути вода проходит по мертвым, пустым, вытянутым в длину клет­кам — трахеидам или же по полым трубкам — сосудам.

Поглощение воды и ее перемещение вверх осуществляется в результа­те совместного действия следующих факторов: корневого давления (ниж­ний концевой двигатель), транспирации (верхний концевой двигатель), сил сцепления молекул воды.

. Жидкость, вытекающая при плаче растений, назы­вается пасокой. Химический состав ее непостоянен. Весной, когда про­исходит гидролиз запасных углеводов, она богата сахарами, органиче­скими кислотами и содержит мало минеральных веществ. Выделение капельно-жидкой воды может происходить и через листья, через особые водяные устьица — гидатоды Это явление получило на­звание гуттации. Гуттация происходит в умеренно теплой и влажной, насыщенной водяными парами атмосфере, когда возникает диспропор­ция между поступлением воды и ее испарением. Наиболее часто она встречается у растений тропической и субтропической зон и иногда про­исходит с такой силой, что создает впечатление дождя. Из растений уме­ренной зоны активно гуттируют ива, картофель, гречиха и др. Плач ра­стений и гуттация не являются только осмотическими процессами, так как они прекращаются при действии на корни веществами, ингибирующими дыхание. Прежде чем попасть в сосуд корня, вода, поглощенная корневым во­лоском, должна проделать путь по живым клеткам коровой паренхимы. Согласно Д. А. Сабинину, такой односторонний ток воды возможен только при различии в обмене веществ в разных частях клет­ки, при котором на одном полюсе клетки образуется больше тургорогенных веществ, чем на другом, а следовательно, возникают большее осмо­тическое давление и большая сосущая сила. Поступление воды из клеток в сосуды происходит вследствие того, что раствор, находящийся в сосудах, обладает большей сосущей силой, чем близлежащие клетки. Со­суды — это мертвые клетки без цитоплазмы и их сосущая сила равна всей величине осмотического давления раствора (S = P), в то время как в живых клетках существует еще тургорное давление и S = P—Т. Вода, находящаяся в сосудах и трахеидах, имеет вид тонких нитей, которые своими нижними концами упираются в паренхимные клетки корня, а верхними — как бы подвешены к испаряющим клеткам листа. Для того чтобы вода передвигалась вверх, необходимо, чтобы испаряющие клетки обладали достаточной сосущей силой, которая тем больше, чем сильнее испарение. В клетках листьев древесных растений она достигает 10— 15 атм.

Однако, как показал русский ученый Е. Ф. Вотчал, поднятие воды на большую высоту по сосудам возможно лишь при условии существования непрерывных водных нитей, которое обеспечивается силами сцепления молекул воды между собой и со стенками сосудов. Сила сцепления до­стигает 300—350 атм.

ТРАНСПИРАЦИЯ

Испарение воды растением не только чисто физический, но и физио­логический процесс, так как на него большое влияние оказывают анато­мические и физиологические особенности растения. Этот процесс назван тринспирацией.

Испарение воды в листе происходит с поверхности клеток мезофилла, По вычислениям Тэррела, эта поверхность у растений умеренно влаж­ных местообитаний в 12—19 раз превышает наружную поверхность листьев, а у растений засушливых местообитаний — в 17—30 раз. Паро­образная вода попадает в межклетники и через устьичные щели диффун­дирует наружу. Такая транспирация называется устьичной. Площадь устьичных щелей составляет около 1 % общей площади листа. Однако, как уже отмечалось в отношении диффузии газа при фотосинтезе, диффу­зия пара через устьица идет с той же скоростью, с какой она шла бы при отсутствии эпидермы. Одна из важнейших особенностей устьичного ап­парата — способность открывать и закрывать устьичные отверстия. Стенка замыкающих клеток имеет неодинаковую толщину: часть стенки, примыкающая к щели, значительно утолщена, в то время как остальная часть стенки остается тонкой. Это приводит к тому, что при насасывании воды тонкая наружная часть стенки растягивается значи­тельно больше, чем толстая, кривизна клеток увеличивается, и щель рас­крывается. При уменьшении объема замыкающей клетки тонкая стенка распрямляется, и щель закрывается. В основе процесса, обусловливаю­щего изменение тургора в замыкающих клетках, лежит превращение крахмала в сахар и обратно, которое вызывается изменением хода фер­ментативных реакций. Большое влияние на открывание устьиц

Рис. 143. Изменение транспирации в зависимости от изменения основных метеорологи­ческих показателей в течение дня:

/ — обшая солнечная радиация, 2 — дефицит насыщения, 3 — температура, 4 — интенсивность

транспирации

оказывает свет. На свету устьица закрываются лишь с большим трудом. Это фото­активное открывание устьиц носит приспособительный характер: через устьица проникает в лист углекислый газ и для процесса фотосинтеза необходимо, чтобы устьица были открыты в светлые часы суток. Поль­зуясь различными методами, можно проследить за ходом устьичных дви­жений в течение суток. В ясную не очень жаркую и сухую погоду у боль­шинства растений устьичные щели открываются на рассвете, наиболее широко они раскрыты в утренние часы, к полудню они начинают сужать­ся и закрываются несколько раньше захода солнца. В сухую и жаркую погоду устьичные щели к полудню закрываются полностью, а к вечеру опять открываются. У разных растений устьица ведут себя неодинаково. Так, у картофеля, капусты и некоторых других растений устьица обычно открыты круглые сутки, у хлебных злаков устьица на ночь закрываются. Большинство растений в этом отношении занимает промежуточное поло­жение. Движение устьичного аппарата в зависимости от внешних усло­вий весьма сложны и не всегда поддаются учету.

Наряду с устьицами в испарении воды участвует и вся поверхность листьев, несмотря на то, что она покрыта кутикулой. Эта форма транспи­рации называется кутикулярной. У взрослых листьев кутикулярная транспирация в 10—20 раз слабее, чем устьичная.

Транспирация имеет следующее значение: 1) создает непрерывный ток воды, 2) облегчает передвижение минеральных веществ от корня к листьям, 3) защищает листья от перегрева.

Количество воды, которое растение пропускает через себя, огромно. Одно растение подсолнечника или кукурузы за вегетационный период испаряет более 200 кг воды.

Транспирация зависит от метеорологических условий: температуры воздуха, света, ветра, дефицита насыщения воздуха парами воды, а так­же от количества воды в растении. В результате получаются те сложные кривые, которые характеризуют суточный ход этого процесса в природе (рис. 143). Опыты показали, что для нормального развития растения не нужда­ются в том огромном количестве воды, которое они теряют в естествен­ных условиях и что транспирация очень часто может быть сокращена с пользой для них. Так, наиболее пышное развитие растений наблюдается во влажном тропическом климате, где влажность почвы и воздуха очень высоки. В оранжереях растения растут лучше, если поддерживать влаж­ность на возможно более высоком уровне. Даже в полевой культуре применяют освежительные поливы дождеванием в целях повышения влажности воздуха и снижения транспирации.

ВОДНЫЙ БАЛАНС РАСТЕНИЙ

Растения, живущие на суше, должны поддерживать цитоплазму кле­ток в достаточно насыщенном водой состоянии. Поэтому они имеют ряд особенностей в своем строении, которые, с одной стороны, обеспечивают снижение количества теряемой воды (кутикула, покрывающая все над­земные части, восковой налет, волоски и т. д.), а с другой — быструю по­дачу воды из почвы к листьям (мощная корневая система, хорошо раз­витая проводящая система и т. д.). В то же время, чтобы успешно шел процесс фотосинтеза, необходим тесный контакт хлорофиллоносных кле­ток с окружающей атмосферой. Это приводит к непрерывному испаре­нию воды клетками, которое усиливается нагреванием листа вследствие поглощения хлорофиллом солнечной энергии, также необходимой для фотосинтеза. Это глубокое внутреннее противоречие между углеродным питанием и водным режимом К. А. Тимирязев назвал «необходимым злом», так как в условиях засухи оно может привести к гибели растения. Это противоречие кладет глубокий отпечаток на строение растений и на всю их жизнедеятельность.

Одно из важнейших условий нормального функционирования высших наземных растений — сведение водного баланса, т. е. соотношения меж­ду приходом и расходом воды, без длительного и глубокого дефицита. В умеренно влажные и не слишком жаркие дни это условие выдержива­ется. Но в ясные летние дни к полудню транспирация настолько увели­чивается, что возникает водный дефицит, который при достаточной влажности почвы достигает 5—10%, а при недостатке влаги в почве воз­растает до 25% и более. Это вполне нормальное явление. Дальнейшему увеличению водного дефицита препятствует способность растений под влиянием потери воды регулировать свою транспирацию в довольно ши­роких пределах.

Однако эта регуляция имеет свои границы и при значительном воз­растании транспирации и иссушении почвы наступает резкое нарушение водного баланса, которое внешне выражается в завядании. При этом клетки теряют тургор, листья, и молодые побеги повисают вниз. Завядаиие еще не означает утрату растением жизнедеятельности. Если растение своевременно снабдить водой, то тургор восстанавливается. Различают два типа завядания растений: временное и длительное. Первое наблюда­ется при сильном возрастании транспирации, когда поступающая из почвы вода не успевает покрывать ее трату. При этом листья, больше всего расходующие воду, теряют тургор и вянут, а остальные органы растения содержат еще достаточное количество воды. При ослаблении транспирации, например к вечеру, водный дефицит исчезает и растение оправляется без добавочного увлажнения почвы. Большого вреда расте­ниям временное завядание не приносит, но все же снижает урожай, так как приостанавливает фотосинтез и рост. Длительное завядание наблю­дается, когда почва не содержит достаточного количества доступной для растений воды. При этом водный дефицит за ночь не исчезает, и к утру: растения оказываются не вполне насыщенными водой и не в состоянии нормально функционировать. В этих условиях тургор постепенно падает во всех органах растения, вплоть до корневых волосков, так как завяд­шие листья, обладая большой сосущей силой, оттягивают от них воду. Корневые волоски отмирают, поэтому даже при обильном поливе расте­ния восстанавливают прежнюю скорость водоснабжения только через несколько дней, когда образуются новые корневые волоски. Исследова­ния Н. А. Максимова, Н. М. Сисакяна и других показали, что завядание вызывает глубокое влияние на состояние биоколлоидов клетки, которое ведет к нарушению обмена веществ. Процессы гидролиза усиливаются, синтетические процессы задерживаются. Это отражается на всех физио­логических функциях растения — фотосинтезе, дыхании, передвижении веществ, росте и т. д. Урожай падает, зерно получается щуплым. Дли­тельное завядание вызывает необратимые изменения, и клетки в конце концов отмирают даже при возобновлении водоснабжения. В то же вре­мя завядание — весьма действенный способ задержать транспирацию в наиболее опасные для растения периоды. В завядшем состоянии потеря воды растением в 5—10 раз меньше, чем в благоприятном периоде.

У разных растений завядание наступает при потере неодинакового количества воды. Так, подсолнечник и картофель не завядают при потере 25—30% воды, а другие растения, особенно теневые, завядают уже при потере 2—3% воды. Соотношение между добыванием и расходом воды зависит от многих факторов. Это обусловливает чрезвычайное разнообра­зие типов наземных растений по отношению к водному режиму.

ДЕЙСТВИЕ НА РАСТЕНИЯ НЕДОСТАТКА ВЛАГИ

И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР.

ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ И ЖАРОСТОЙКОСТЬ

Засуха — это резкое проявление недостатка влаги, приводящее к на­рушению водного режима растений. Засуха бывает атмосферная и поч­венная. Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и малой относительной влажностью воздуха (10—20%). Она приводит к завяданию растений. Сопровождающая атмосферную засуху высокая тем­пература воздуха вызывает сильный нагрев растений. Большие повреж­дения растениям наносят суховеи — очень сухие горячие ветры. При этом высыхает и отмирает значительная часть листьев. При атмосферной засухе корневая система остается неповрежденной. При большой про­должительности атмосферная засуха вызывает иссушение почвы — поч­венную засуху. Она более опасна для растения, так как приводит к дли­тельному завяданию. Уже отмечалось, что завядание растений нарушает обмен веществ и значительно снижает урожайность.

Разные части растений реагируют на засуху неодинаково. Так, умень­шение содержания воды в листьях приводит к повышению их сосущей силы, и они начинают отсасывать воду от конусов нарастания стебля, бутонов и завязавшихся плодов. Это вызывает гибель цветков или их стерильность, образование щуплого зерна — захват. Верхние листья дольше сохраняют свою жизнедеятельность при засухе, чем нижние, так как оттягивают от них воду. Эта особенность верхних листьев объясня­ется тем, что они находятся в условиях несколько затрудненного водо­с

cyberpedia.su

Нарушение водообмена. Источники углерода для растений

Нарушение водообмена у растений происходит при недостаточном водоснабжении, то есть, при наступлении засухи.

Схема водообмена

Засуха – неблагоприятное сочетание метеорологических условий, которые не обеспечивают потребностей растения в воде. Засуха бывает почвенная и атмосферная. Причины почвенной засухи – отсутствие дождя на протяжении длительного времени, испарение с поверхности почвы и транспирация, что приводит к высушиванию корнеобитаемого слоя почвы. Последнюю высушивают также сильные ветры. При почвенной засухе влажность воздуха бывает пониженной. Атмосферная засуха вызывается массами сухого и нагретого воздуха (суховея). Засуха, как почвенная, так и атмосферная, задерживает рост растений, уменьшает их листовую поверхность, в результате чего урожай снижается.

Влияние почвенной (обезвоживание) и атмосферной (перегрев) засух проявляется многими признаками. Под влиянием обезвоживания нарушается синтетическая способность растений, наблюдается распад белков и изменяется коллоидно-химическое состояние цитоплазмы, снижается количество накопленного растением органического вещества из-за задержки роста листьев и уменьшается их рабочая поверхность. Особенно чувствительны к засухе листья, находящиеся в фазе эмбрионального роста. При подсыхании из листьев исчезает крахмал. Усиленный распад этого полисахарида не сопровождается накоплением гексоз, поскольку они используются в процессе дыхания. При потере воды усиливается распад белковых веществ.

Опыты с растениями тыквы и огурца (В.Н. Жолкевич, Т.Ф. Корецкая) показали, что почвенная засуха вызывает глубокое нарушение фосфорного обмена в корневой системе, что приводит к уменьшению в корнях количества АТФ, нуклеиновых кислот – РНК и ДНК, уменьшению содержания белков и увеличению в 7–10 раз сахаров, особенно фруктозы и глюкозы. Задержка фосфорилирования Сахаров вызывает уменьшение содержания органических кислот – пировиноградной кислоты, а также кислот цикла Кребса – α-кетоглютаровой, янтарной, фумаровой, щавелевоуксусной, яблочной и лимонной, являющихся акцепторами аммиака при синтезе аминокислот.

В корнях и в пасоке повышается содержание амидов, преимущественно глютамина. Следовательно, симптомами угнетения растений почвенной засухой прежде всего является нарушение энергетического обмена через уменьшение фосфорилирования, а также задержку синтеза белков. Длительные засухи приводят к резкому снижению урожая.

Как показали исследования Н.М. Сисакяна, при обезвоживании растительных тканей изменяется направленность действия ферментов в сторону гидролиза и задерживаются синтетические процессы и рост. Ростовые процессы задерживаются некоторое время даже после возобновления водоснабжения, поскольку восстановление синтетической направленности ферментов происходит не сразу. Различные части растения неодинаково устойчивы к засухе и неодинаково на нее реагируют.

Установлено, что растения, перенесшие небольшую засуху, повторную переносят с меньшими потерями. Однако устраивать искусственную закалку взрослых растений в производственных условиях трудно. П.А. Генкель предложил подвергать закаливанию наклюнувшиеся семена. Опыт показал, что растения, выросшие из семян, подвергнутых предпосевной закалке, приобретают повышенную устойчивость к засухе.

Растворы сахаров (глюкоза, галактоза, сахароза, маннит, лактоза, мальтоза, раффиноза) при инфильтрации в ткани листьев значительно повышают их устойчивость к высоким температурам. Считают, что сахара «консервируют» структуру митохондрии, которая становится нечувствительной к тепловому влиянию, и этим сохраняют функцию митохондрий – процесс дыхания и окислительное фосфорилирование (Ю.Г. Молотковский, И.М. Жесткова).

Засухоустойчивые сорта при значительном водном дефиците характеризуются синтетической направленностью в работе своих ферментов, тогда как у менее засухоустойчивых преобладает гидролитическая направленность. Засухоустойчивые сорта озимой пшеницы характеризуются большим содержанием связанной воды, которая трудно обменивается во время засухи, повышенной концентрацией клеточного сока в период цветения и налива зерна, высшим порогом коагуляции белков, более интенсивным накоплением сухого вещества зерна, более стойкой к неблагоприятным условиям пигментной системой. Этим и характеризуется физиологическая природа засухоустойчивости растений.

Углекислый газ поступает в растения из воздуха, превращаясь с помощью лучистой энергии солнца в сложные, высокоэнергетические органические соединения, которыми питается животный мир. Животные, используя потенциальную энергию органических веществ, снова освобождают углекислый газ. Согласно современным представлениям, приведенное выше уравнение фотосинтеза можно изобразить в виде схемы:

Следовательно, фотосинтез состоит из двух сопряженных систем реакций: окисления воды до кислорода и восстановления углекислого газа водородом воды до полисахаридов.

Лист сверху и снизу покрыт бесцветной кожицей, малопроницаемой для газов кутикулой. Углекислый газ, который усваивается в процессе фотосинтеза, поступает в лист через устьица. На 1 см2 поверхности листа на долю устьиц приходится лишь 1 мм2, остальная площадь – на непроницаемую кутикулу. Диффузия СО2 в лист происходит очень интенсивно. Например, 1. см2 листовой поверхности катальпы поглощает 0,07 см3 СО2 за 1 ч, а такая же поверхность раствора щелочи – 0,12–0,15 см3, или в 2 раза больше.

В процентах указаны траты поглощенной листом световой энергии на различные виды работ.

Для процесса фотосинтеза имеют значение особенности строения листа. К верхней стороне листа прилегает палисадная ткань, клетки которой расположены перпендикулярно, плотно соприкасаются друг с другом и богаты хлоропластами. Палисадная паренхима является преимущественно ассимиляционной тканью. К нижнему эпидермису прилегает губчатая паренхима с рыхлорасположенными клетками и межклетниками. Это приспособление у растений имеет значение для лучшего проникновения газов в клетки.

Хлорофиллы

Чтобы процесс фотосинтеза проходил непрерывно, клетки должны быть достаточно насыщены водой. В этих условиях устьица до определенной степени бывают открыты. При этом будут осуществляться транспирация, газообмен, листья будут снабжаться в достаточной мере углекислым газом, т.е. процесс фотосинтеза будет проходить нормально.

Лист пронизан проводящими пучками, которые обеспечивают отток из него продуктов ассимиляции, что очень важно для нормального течения процесса фотосинтеза, поскольку в клетках, переполненных продуктами ассимиляции, в частности крахмалом, фотосинтез угнетается и может совсем прекратиться.

biofile.ru

Углерод

Согласно сводке В. И. Вернадского (Геохимия, 1927), среднее содержание углерода в земной коре соответствует 0,4–0,5 % от общего ее веса. В странах, богатых известняками (углекислый кальций), количество углерода выше и достигает 10–12 %. Но во всех подобных случаях значительная часть этого запаса углерода образовалась за счет остатков живых существ и, особенно, растений, погребенных под слоями наносов.Первичными соединениями углерода, возникшими помимо участия организмов в его накоплении, как показывают химические исследования продуктов вулканизма, являются углекислота, окись углерода, углеводороды, наконец, некоторые производные муравьиной кислоты, которая может образовываться при высоких температурах путем восстановления углекислоты в присутствии воды.Угольная кислота, как уже упоминалось, выделяется вулканами в огромных количествах и затем более или менее равномерно распределяется в атмосфере. Как известно, она составляет 0,03 % общего веса нижних слоев атмосферы. И хотя углерод составляет только 3/11 веса углекислоты, а остальные 8/11 приходятся на кислород, тем не менее общий запас углерода в атмосфере исчислен в 800 биллионов кг.Углекислота воздуха, как и все газы, способна диффундировать, т. е. равномерно распределяться во всем доступном ей пространстве. Сквозь невидимые глазу отверстия в кожице листьев, называемые устьицами, она проникает во внутренние полости листа, воздушные ходы, и здесь растворяется в жидкости, смачивающей оболочки живых клеток мякоти листа. Водный раствор углекислоты встречает внутри клеток зеленые хлорофильные зерна и при их содействии разлагается действием солнечных лучей, распадаясь на углерод и кислород. Кислород выделяется наружу, а углерод вступает в соединение с элементами воды, кислородом и водородом и образует тройные соединения, называемые углеводами, причем основным соединением этого рода приходится считать виноградный сахар, или иначе глюкозу. Далее идут крахмал, тростниковый сахар, клетчатка и многие другие менее распространенные тела той же химической группы углеводов.В процессе дыхания растение, поглощая из воздуха свободный кислород, снова образует углекислоту за счет углеводов и отдает ее назад атмосфере. Процесс этот называется также диссимиляцией и сопровождается потерей в весе, тогда как усвоение углерода углекислоты — ассимиляция дает увеличение веса.В тех случаях, когда кислорода недостаточно для полного окисления сахара на углекислоту и воду, возникают обычно процессы брожения, дающие при распаде сахара выход спирта и углекислоты. Значительная часть поглощенного растением углерода утилизируется им на постройку его тканей и отдается обратно только после его гибели, когда процессы гниения и брожения разложат и древесину и другие части растения с конечным образованием тюх же углекислоты и воды, метана и пр.В самом растении углевод претерпевает весьма сложные превращения, входя в состав живого вещества, а также в образуемые растением запасы.С превращениями углерода тесно связаны превращения солнечной энергии, поглощаемой зелеными растениями одновременно с углекислотой. При усвоении углерода и образования углеводов поглощается масса энергии и вся она переходит в потенциальную химическую энергию углеводов. Если вместо углеводов образуются жирные масла, или за счет углеводов и жирных масел путем присоединения к ним азотистых соединений образуются белки или протеины, то и в них вводится потенциальная химическая энергия, заимствованная от Солнца.При дыхании, брожении, гниении потенциальная химическая энергия углеводов, жиров и белков, составляющих тело растения, освобождается, превращается в динамическую и так или иначе расходуется. Мы лучше всего это видим, когда сжигаем в наших печах дрова или уголь и пользуемся освобождающимся при этом теплом.Сжигаемое ежегодно количество каменного угля, не считая других видов топлива, выбрасывает в атмосферу около 1400 000 млн. кг углекислоты, которая снова утилизируется растениями. Таким образом, общий круговорот углекислоты в природе таков:1. Углерод углекислоты воздуха.2. Углерод углеводов, жиров и белков в растениях.3. Углерод тела животных, полученный ими вместе с растительной пищей.4. Углекислота, полученная благодаря дыханию.5. Остатки животных и растений, постепенно отдающие свой углерод углекислоте, благодаря процессам брожения, или обугливающиеся, или иным путем переходящие в запасы минерального топлива.6. Углекислота, как продукт горения различных видов топлива.Часть углекислоты выходит из круга при образовании известняков и других углекислых минералов или солей, но пополняется той углекислотой, которую выбрасывают вулканы.Уже из этого краткого очерка можно видеть, что общий запас углекислоты в атмосфере мог в различные эпохи, пережитые нашей Землей, изменяться значительно, а вместе с этим изменились и прозрачность атмосферы, а также и условия дыхания живых существ.

collectedpapers.com.ua

Углерод, водород, кислород и азот в жизни растений

Углерод входит в состав всех органических соединений в растениях: белка, углеводов, жира, органических кислот, витаминов и др. Углерод поступает в растение из воздуха в виде углекислого газа С02, проникая через устьица листьев. В зеленых листьях в процессе фотосинтеза из угольной кислоты и воды образуются углеводы, а также другие органические вещества, белки, органические кислоты в зависимости от условий, при которых происходит фотосинтез. Количество углекислого газа в воздухе в среднем составляет около 0,03% (по объему). В метровом слое воздуха над поверхностью земли на площади в один гектар его содержится около 5—6 кг.

Увеличить количество углекислого газа можно путем применения органических удобрении (25 % от веса органических удобрений приходится на образующийся из них углекислый газ). Из 20-30 т/га навоза получается 5-7 тыс. кг углекислого газа. С повышением содержания углекислого газа в воздухе (до 0,04-0,05%) значительно усиливается его ассимиляция растениями. При содер­жании углекислого газа в воздухе ниже 0,01 фотосинтез прекращается.

Применение «меченого» (радиоактивного) углерода показало, что небольшое количество (1-5% от общего количества ассимилированного растением углерода) составляет углерод, поступивший через корни из почвенных карбонатов. Количество углекислого газа в воздухе пахотного слоя достигает 0,3%, а с углублением увеличивается до 1,5 %.

Водород и кислород поступают в растение в виде во­ды. Кроме того, растение получает кислород из воздуха в процессе дыхания. Кислород и водород, содержащиеся в растении, участвуют в его окислительно-восстанови­тельных процессах.

Азот в растениях входит в состав белков, хлорофилла, аминокислот, амидов, алкалоидов и других веществ. По­ступает азот в растение главным образом в виде минеральных соединений: нитратов и аммонийных солеи (аниона N03 и катиона Nh5). В небольшом количестве азот может поступать в растение в виде солеи азотистой кислоты — нитритов (аниона N02), а также растворимых в воде простейших амидов и аминокислот. Потреб­ность в азоте у растений особенно велика в период уч­тенного развития листовой поверхности, т. е. в первый период роста растений. Нормальное азотное питание обеспечивает высокую ассимиляционную способность растения, что важно для образования необходимых функций роста растений.

dendromir.ru

его значение, необходимый уровень концентрации

Углекислый газ является важным для правильного роста и развития растений. В обычных условиях растение потребляет углекислый газ и выделяет кислород. Но, несмотря на кажущееся его обилие в атмосфере, флоре в оранжереях, теплицах и иных условиях искусственного содержания этого мало. Им нужно больше. И есть несколько способов дать «тепличным питомцам» то, чего им не хватает. Для чего же необходимо питание растений углекислым газом, и как правильно проводить такую подкормку?

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Каково значение выделения углекислого газа у растений?

С помощью солнечного света всевозможная флора потребляет диоксид углерода и воду, после чего происходит процесс фотосинтеза, в ходе которого она перерабатывает их в кислород, органические вещества, вновь получая воду. В дикой среде им полностью хватает того, что предоставляет природа. При выращивании людьми с увеличением объёма фотосинтеза из-за избытка света возрастает объём потребляемого CO2. К примеру, в тепличном воздухе на площади в один гектар находится двадцать килограмм вещества. Если вы предприниматель и выращиваете на продажу огурцы, этого объёма им будет явно недостаточно. Типичная сельскохозяйственная культура летом потребляет до пятидесяти килограмм, причём за час своего существования. А где нехватка, там и меньше урожайность, что крайне важно для хозяев теплиц. Обеспечение теплиц углекислым газом для профессионалов тепличного бизнеса является проблемой на порядок серьёзнее, чем нехватка питательных веществ в почве — вторая проблема устраняется легко. При критической отметке содержания углекислого газа в 0,01 процента растения прекращают фотосинтез.

От низкого содержания углекислоты не спасёт даже постоянное проветривание теплиц. Не говоря уже о том, что нарушение температурного режима чревато гибелью потенциального урожая. Что ещё можно сделать? Всё верно: внести дефицитное вещество в землю.

Важно помнить: подкормка растений углекислым газом восполняет его недостаток в атмосфере, даёт им возможность нормально расти и развиваться, особенно хорошо достаток углекислоты отражается на молодых корешках, которые активно растут.

Удобрение CO2 для растений

Следует быть осторожным — как говориться, что чрезмерно, то вредно. Это было неоднократно доказано историей, и человеку не стоит существенно вмешиваться во взаимосвязи природы. Чрезмерное повышение концентрации углекислоты в воздухе вредно для тепличных культур, поэтому следует соблюдать разумную осторожность.

Есть ещё пара нюансов:

1. Увеличение углекислого газа может повлечь увеличенную потребность в воде и минеральных веществах для активного роста.
2. Слишком активное использование CO2 в качестве стимулятора роста флоры вызовет повышение цен и на него, и на выращенные с его помощью овощи и фрукты. В природе существует замкнутый цикл, в теплице он не возникнет.
3. Избыток диоксида углерода влечёт за собой прекращение фотосинтеза у некоторых культур. И не только прекращение фотосинтеза: могут быть более тяжкие последствия, например, тяжёлый общий ущерб или повышенная уязвимость перед насекомыми-вредителями. В целом же любое продолжительное изменение.
4. Проблемы с химическим составом — питательная ценность некоторых зерновых, например, резко снижается, а у сои серьёзно меняется химический состав.

К растениям, которым не так сильно грозит мутация или ущерб из-за повышения концентрации CO2, можно отнести аквариумные. Существуют специальные системы, насыщающие воду воздухом и в том числе объектом этой статьи, углекислотой. Это создаёт оптимальные условия для процветания растений и рыб, и также не даёт развиваться водорослям, которые вытесняют остальную водную флору.

Подкормка комнатных цветов

Комнатные растения сложнее «подкормить» CO2, нежели плодовые культуры в теплице, в силу меньшего пространства и нахождения в комнате людей. Но иногда это также необходимо.

Существуют специальные добавки, которые повышают уровень углекислого газа в почве. Так, к ним относятся специальные препараты. Они более известны как «ЭМ» — аббревиатура от «эффективные микроорганизмы». К ним относятся грибки, молочнокислые бактерии, а также дрожжи. К безусловным преимуществам использования данных культур является их естественность и экологическая чистота. Бактерии не чужды природе, в отличие от многих видов удобрений.

В частности, дрожжи были не раз и не два исследованы учёными, и было доказано: они способствуют реминерализации почвы, активизируют микроорганизмы и насыщают почву диоксидом углерода. Разумеется, цветам подобные стимуляторы нужны в меньшем объёме, чем плодовым культурам, но тоже не помешают.

Рецепт дрожжевого удобрения прост: нужно растворить десять грамм дрожжей и столовую ложку сахара в литре еле тёплой воды. Если дрожжи сухие, то нужно взять больше сахара — три столовых ложки. После этого смеси нужно дать выстояться примерно два часа. После разведения водой в пропорции один к пяти можно поливать свои цветы.

Украсьте свой дом цветком Кросандра: уход в домашних условиях за ним не такой уж и сложный.

Рассада в торфяных таблетках, на сколько эффективен такой способ выращивания, здесь подробнее.

Что любит и от чего беречь цветок Стрептокарпус: http://sazhaem.info/plants/blooming/others/streptokarpus-kak-vyrashhivat.html.

Углекислый газ для растений в теплицах

Можно подкармливать тепличные растения необходимым для прироста урожая газом несколькими разными способами. Наиболее популярны следующие:

• Баллоны. Этот способ весьма недешёв, но зато наиболее прост. Всё, что требуется — это обычный баллон, наполненный сжиженным углекислым газом. Вещество подаётся к поддонам с землёй с помощью полиэтиленовых труб или резиновых шлангов, которые перфорированы с интервалов в 8 мм с отверстиями диаметром 5 мм.

• Диоксид углерода можно подавать в виде сухого льда. Сухой лёд также охлаждает теплицы, что является преимуществом в летний период. Стандартный кусок сухого льда весит от 25 до 35 килограмм. На 1 кубометр теплицы приходиться около двадцати грамм вещества. Для лучшего эффекта его разбивают на куски помельче и равномерно раскладывают по теплице. Лучший эффект будет при подвешивании кусков сухого льда на стеллажи — распределение углекислого газа будет равномернее.
• Можно сжигать природный газ или керосин в специальных генераторах, а отходные вещества подавать в теплицы. Этот способ не столь экологичен (выделяется ещё и сернистый ангидрид, к счастью, в малых дозах), но зато при должной сноровке можно обеспечить бесперебойный поток углекислоты, только подвози газ вовремя. Но долго ей работать не надо — как и люди, в атмосфере из углекислого газа растения жить не могут.

Как подкормить растения углекислым газом, подробнее на видео:

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Полезные статьи:

sazhaem.info

Фотосинтез (питание растений углеродом)

Анализ органического вещества показывает, что оно состоит на 45% из углерода. Именно поэтому вопрос об источнике питания организмов углеродом чрезвы­чайно важен. Все организмы можно разделить на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные организмы характеризуются способностью синтезировать органическое вещество из неорганических соединений. Гетеротрофные организмы строят органическое вещество своего тела из уже имеющихся готовых органиче­ских соединений, только перестраивая их. Иначе говоря, гетеротрофные организ­мы живут за счет автотрофных. Для того чтобы осуществить синтез органического вещества, необходима энергия. В зависимости от используемого соединения, а также от источников энергии, различают следующие основные типы питания углеродом и построения органических веществ.

Основные типы углеродного питания.

В этом разделе:

Значение процесса фотосинтеза и история его изучения

Строение листа. Фотосинтез листьев

Особенности диффузии углекислого газа в листе

Хлоропласты, их строение и образование:

- Химический состав и строение хлоропластов

- Онтогенез пластид

- Полуавтономность хлоропластов и их происхождение

- Физиологические особенности хлоропластов

Пигменты фотосинтеза:

- Хлорофиллы:

- Химические свойства хлорофилла

- Физические свойства хлорофилла

- Биосинтез хлорофилла

- Условия образования хлорофилла

- Каротиноиды

- Фикобилины

Энергетика фотосинтеза:

- Значение отдельных участков солнечного спектра для фотосинтеза

Этапы фотосинтеза:

- Фотофизический этап фотосинтеза

- Фотохимический этап

- Циклический и нециклический поток электронов. Фотосинтетическое фосфорилирование

- Пути превращения углерода - темновая стадия фотосинтеза:

- С3-путь фотосинтеза (цикл Кальвина)

- С4-путь фотосинтеза (цикл Хетча — Слэка)

- САМ-путь фотосинтеза

- Влияние условий на интенсивность процесса фотосинтеза:

- Коэффициент использования солнечной энергии

- Влияние температуры

- Влияние содержания С02 в воздухе

- Влияние снабжения водой

- Снабжение кислородом и интенсивность фотосинтеза

- Влияние минерального питания

- Влияние оттока ассимилятов

- Влияние содержания хлорофилла

- Влияние возраста листа

- Влияние степени открытости устьиц

- Дневной ход фотосинтеза

- Значение фотосинтеза в продукционном процессе

fizrast.ru

Фотосинтез, или листовое питание растений

Состав:

Азот в соединениях (N)..3.0%(1.0% азот аммиачный, 2.0% азот нитратный)Фосфор (P2O5)………… 1.0%Калий (K20)…………….. 6.0%Магний (Mg)……………. 0.8%

.

.

Азот в соединениях (N)..5.0%(1.5% азот аммиачный, 3.5% азот нитратный)Калий (K20)…………....7.0%Бор (B) ..………………. 0.01%Кальций (СаO)…..…... 1.4% **Медь (Cu) ..………….... 0.01%*Железо (Fe) ………..... 0.12%*Марганец (Mn) ……..... 0.04%*Молибден (Mо) …......  0.004%*Цинк (Zn) …………....  0.015%*

(*) – микроэлементы в форме хелатов.(**) - для жесткой воды, 7.0% для мягкой воды

Состав:

Фосфор (P2O5)…... 5.0%Калий (K2O)………. 4.0%Магний (Mg)……….3.0%Сера (SO3)……….....5.0%

Гидропонное выращивание доказывает, что углерод поступает в растение исключительно в результате листового питания.

http://23kedr.ru/p12/p844/p792/

Кузнецов Александр Иванович

Фотосинтез, или листовое питание растений.В предыдущей статье о фотосинтезе («Фотосинтез, или ожившая сказка о Кощее Бессмертном»), я высказал мысль о том, что основное питание растений — УГЛЕРОДНОЕ. Но не объяснил это в привязке к процессу ФОТОСИНТЕЗА, хотя это одно и то же. Вопрос углеродного питания (фотосинтез), или по — другому «листовое питание» и «листовое дыхание», по другому газообмен, не одно и то же. Этой статьей я попытаюсь объяснить свою точку зрения в этом вопросе, крайне альтернативную официальной.Основная мысль предыдущих статей («Фотосинтез…» и «Углекислый газ, глюкоза и углеродная жизнь») по вопросу основного питания растений: официальная точка зрения — что самый главный элемент питания для растений – азот (потому и существуют рекомендации по удобрениям азотным и NPK- азотно-фосфорно-калийным). То есть, что самое главное питание — минеральное корневое, и в нем — азотное. На самом деле (по мнению альтернативному), основа питания растений — углерод, и углеродное «питание листовое», в процессе фотосинтеза. А из корневого, самое главное — водное, как источник водорода и кислорода. Я так и сказал в предыдущей статье о «фотосинтезе…», а следовало сказать, и углерода тоже. Удивлены? При чем тут углерод в корневом питании, если речь идет о «листовом питании», как основном — углеродном? Все просто объясняется.Фотосинтез, или образование первичного стабильного углеродного соединения- глюкозы, под действием солнечного света требует обязательное поступление углерода в виде углекислого газа СО2 в листья растений. Но вот как углекислый газ поступает в листья растений: в виде «листового дыхания» (по-другому, газообмена), или иным способом, большой вопрос?Об этом и будет предлагаемая статья — о том, как и каким образом углерод в виде углекислого газа СО2 попадает в листья растений, ПРИ РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ, для процесса фотосинтеза- построения молекулы глюкозы, то есть, «листового питания» растений. Глюкозы — как первичной энергетической и структурной основы физиологии и роста растений. И всей органической жизни, а не только растений. То есть, по сути «листовое питание», или «углеродное питание»- это не просто усвоение углекислого газа листьями растений, а построение глюкозы в процессе фотосинтеза.И в моих словах не было, и нет никаких противоречий. Предлагаю по — рассуждать на эту тему, вместе со мной, чтобы внести ясность в этот вопрос. Крайне важный вопрос, с практической точки зрения. Потому как зная ответ, можно легко и просто управлять ростом растений и получать прогнозируемые высокие результаты продуктивности растений. То есть, зная пути поступления углекислого газа в растения для фотосинтеза, можно досыта накормить растения. И получать сверхвысокие урожаи от обильного и сбалансированного питания.Но оговорюсь сразу, «листовое дыхание» растений, в смысле потребления, всасывания, «вдыхания» углекислого газа, мне видится иначе, чем общепринятое альтернативное, или официальное. То есть, углерод, в виде углекислого газа СО2 попадает в листья растений не через «устьица» (листовой пластинки) при «листовом дыхании растений», а с водой через корни, при корневом всасывании воды. Потому и следовало добавить, что вода для растений — это не только источник кислорода и водорода в питании, но и углерода. Именно, почвенная вода является главным поставщиком углерода в виде угольной кислоты (углекислого газа СО2, растворенного в ней). Но используется углерод растениями в виде углекислого газа СО2 , (растворенного в почвенной воде) уже в листьях, при ФОТОСИНТЕЗЕ. То есть, следует различать всасывание (или поступление) углекислого газа СО2 в растения (с последующей доставкой в листья), от его усвоения, то есть самого процесса фотосинтеза, или по-другому — «листового питания». Как я уже сказал, это не одно и то же. Поэтому, ещё раз акцентирую ваше внимание на этом важном моменте.И ещё одна очень важная оговорка. Корневое всасывание углекислого газа с водой (в растворенном виде)- это справедливо лишь для динамического питания растений, при высокой микробиологической активности сапрофитов почвы, то есть, для земледелия природного типа, а не при пахотном земледелии. При пахотном варианте, и сопутствующем ему гумусовом (второстепенном) типе питания растений, все происходит именно так, как описывается учеными в «классическом варианте»: углекислый газ СО2 может попадать в листья и через «устьица» листовой пластинки, при так называемом «листовом дыхании». Но происходит так потому, что это искусственно созданные условия «голодовки» для растений, а в Природе ничего подобного не происходит.Пахотное земледелие- это искусственно созданная «реальность» для роста и развития растений, и там, в той реальности, все с растениями происходит иначе, чем в Природе. Это касается, в том числе, и углеродного питания растений. Ученые «зафиксировали» факт, но факт из другой реальности, не имеющей ничего общего с естественной природной. И на основе этого «факта» сделали свои «выводы» о несуществующем в природе растений явлении – «дыхании». В прямом смысле этого слова, подразумевающего, как «вдыхание», так и «выдыхание», то есть, активный газообмен через листья.Но это противоречит всем физическим законам, о чем чуть ниже. Кроме того, у растений нет органов «активной вентиляции воздуха» для активного «дыхания». И в связи с этим, все утверждения сторонников такой «теории»- «листового дыхания растений» рассыпаются как несостоятельные, в принципе. (Хотя это мнение очень авторитетное, и введено в официальную науку давно, еще её основателями. Но на современном этапе это заблуждение очевидно, хотя продолжает быть официальной научной точкой зрения. Это замечание в качестве справки).

Например, если такая потребность — «активного дыхания» возникла у животных, то в процессе «эволюции» животного мира развились специальные органы для активного газообмена, и не один орган, а целая «дыхательная система органов». Но у растений в природе нет и не было такой необходимости в активном газообмене, потому и не «образовались» органы такого обмена. В природе, основной источник углекислого газа для растений – почвенная конденсированная и грунтовая вода.А по факту, спросите Вы? А по факту может происходить такой газообмен, но не активно, и при почти полной углеродной голодовке. Подробнее объясню чуть ниже, по ходу рассуждений.Но для чего нужны такие уточнения — как попадает углекислый газ в растения? А для того, что это имеет огромное практическое значение в углеродном питании растений! И ещё, это позволяет управлять активно процессом фотосинтеза растений, обеспечивая его «бесперебойность» (обеспечение непрерывности, независимо от неблагоприятных факторов окружающей среды) и поддержание на очень высоком уровне. И благодаря этому получать стабильные и высокие урожаи, применяя полученные знания на практике. Потому как, зная пути поступления углекислого газа, можно повысить значительно его концентрацию в почвенной воде, используемой растениями, зная физические свойства угольной кислоты (СО2).А теперь, когда все оговорки обозначены, и обозначена сама тема рассуждений, приступим к конкретному рассмотрению вопроса, как все это происходит, и при каких условиях.И начнем мы с физических свойств углекислого газа, или «угольной кислоты», химическая формула которой- СО2. То есть, это продукт полного окисления углерода.И первое, что следует отметить, что растворимость углекислого газа (как и всех газов) в воде напрямую зависит от температуры и давления.Чем ниже температура воды, тем больше в ней может раствориться углекислого газа — СО2. Например, при +20*С растворимость в воде 0,88 объема углекислого газа в одном объеме воды, при +10*С, уже – 1,19, при +5*С- 1,42.В атмосфере земли углекислого газа — СО2 очень немного – всего 0.03%. В сухом атмосферном воздухе при стандартном барометрическом давлении (760 мм. рт. ст.) его парциальное давление составляет всего 0.2 мм. рт. ст. (0.03% от 760). Но и этого очень незначительного количества вполне достаточно, чтобы он стал значимым для растений. Почему? Ввиду своих феноменальных свойств и способности растворения в воде.К примеру, дистиллированная (испаренная и вновь конденсированная, то есть, полностью лишенная газа) или хорошо обессоленная вода, постояв в открытой таре достаточное время для того чтобы успеть прийти в равновесие с атмосферным воздухом, станет слегка кислой. Это произойдет потому, что в ней растворится углекислый газ. При указанном выше парциальном давлении углекислого газа его концентрация в воде может достичь 0.6 мг в л, что приведет к падению рН до значений близких к 5.6. Почему? Дело в том, что некоторые молекулы углекислого газа (не более 0.6%) взаимодействуют с молекулами воды с образованием угольной кислоты: CO2+h3O = h3CO3Угольная кислота диссоциирует (распадается) на ион водорода и гидрокарбонатный ион:h3CO3 = H+ + HCO3-Этого оказывается достаточно для подкисления дистиллированной воды. Напомню, что показатель рН (активная реакция воды) как раз и отражает содержание ионов водорода в воде. Это отрицательный логарифм их концентрации.В природе точно также подкисляются капли дождя. Поэтому даже в экологически чистых регионах, в которых в дождевой воде нет серной и азотной кислот, она все равно слегка кислая. Проходя затем через почву, где содержание углекислого газа во много раз выше (в 10 раз, то есть, на целый порядок, но только в природных почвах), чем в атмосфере, вода еще больше насыщается углекислотой. Взаимодействуя затем с породами, содержащими известняк, такая вода переводит карбонаты в хорошо растворимые гидрокарбонаты:CaCO3 + h3O + CO2 = Ca(HCO3)2Эта реакция обратима. Она может быть смещена вправо или влево в зависимости от концентрации углекислого газа. Если содержание СО2 достаточно продолжительное время остается стабильным, то в такой воде устанавливается углекислотно-известковое равновесие: новых гидрокарбонатных ионов не образуется. Если тем или иным способом убрать СО2 из равновесной системы, то она сдвинется влево, и из раствора, содержащего гидрокарбонаты выпадет в виде осадка практически нерастворимый карбонат кальция. Так происходит, например, при кипячении воды (это известный способ снижения карбонатной жесткости, то есть концентрации в воде Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2). Этот же процесс наблюдается и при простом отстаивании артезианской воды, которая под землёй находилась при повышенном давлении, и там в ней растворилось много углекислоты. Оказавшись на поверхности, где парциальное давление СО2 мало, эта вода отдает лишний углекислый газ в атмосферу до тех пор пока не придет с ней в равновесие*. При этом в ней появляется беловатая муть, состоящая из частичек известняка. Поэтому, при поливе «дождеванием» холодной колодезной, тем более артезианской водой с больших глубин, на листьях растений выпадает белый известковый налет в виде «следов» от высыхания капель воды.Точно по такому же принципу образуются сталактиты и сталагмиты: сочащаяся из подземных пластов вода освобождается от лишней углекислоты и одновременно от карбонатов кальция и магния.*Под равновесием с атмосферным воздухом предусматривается такое состояние воды, когда концентрации (напряжения) растворенных в ней газов соответствуют парциальным давлениям этих газов в атмосфере. Если давление какого-либо газа уменьшится, то молекулы этого газа начнут покидать воду, до тех пор, пока снова не будет достигнута равновесная концентрация. И наоборот, если парциальное давление газа над водой увеличится, то большее количество этого газа растворится в воде.Именно по этой же причине в горах растения вырастают карликовые. Им не хватает углеродного питания для нормального роста. При низком атмосферном давлении, низкое и парциальное давление углекислого газа. И он легко «улетучивается» из листьев не успев «усвоится» в процессе фотосинтеза. При том, что и в почвенной воде высокогорий его тоже растворено малое количество.При нормальном атмосферном давлении и температуре +20*С в одном литре воды могло бы раствориться 1.7 г углекислоты (углекислого газа). Но это произошло бы только в том случае, если бы газовая фаза с которой соприкасалась эта вода целиком состояла бы из СО2. А, при контакте с атмосферным воздухом, в котором содержится всего 0.03% СО2 в 1 л воды может перейти из этого воздуха только 0.6 мг – это и есть равновесная концентрация, соответствующая парциальному давлению углекислого газа в атмосфере на уровне моря.Поэтому, в почвенных условиях, при активном расщеплении органики («биодинамическое земледелие» с мульчированием органикой, или природные условия с участием листового опада) насыщение воды углекислотой (СО2) очень высокое. Потому что концентрация углекислого газа может быть очень высокой, а точнее полностью «почти» почвенный воздух состоит из углекислого газа. Тогда его концентрация в почвенной воде может увеличиваться от 10, 100 и 1000 раз, по сравнению с насыщением на «открытом воздухе». То есть, «на воздухе» в воде растворяется всего 0,6 мг в литре, (при обычной концентрации в воздухе газа СО2 и обычном давлении, при температуре +20*С). В природных условиях луговых почв, в почвенной воде растворяется уже от 2 до 6 мг на литр. Не растворяется больше, потому что поступление СО2 от расщепления органики не такое активное, то есть микробиологическая активность сапрофитов на конкретном участке, это первое. И второе условие, сдерживающее большее насыщение – это постоянный отток СО2 из почвы в атмосферу. Почва естественных угодий выделяет в год до 8000 М3 углекислого газа на гектар площади.Откуда? Так ведь понятно, от ферментативного расщепления органики сапрофитами почвы, то есть, все от того самого «почвенного пищеварения». Потому как единственный основной источник углекислоты- СО2, это растительные остатки (опада, или мульчи). А уж потом «источником» СО2 для растений становятся «воздух, вода и почва», как написано в энциклопедиях и учебниках. Ведь сами растения, их остов, состоящий из клетчатки и лигнина — это ведь полимер первичного «строительного вещества» — глюкозы, которая образуется в растениях, при «листовом питании» в процессе ФОТОСИНТЕЗА. Расщепляясь при почвенном пищеварении, клетчатка, а затем глюкоза распадается на то, из чего получилась при ФОТОСИНТЕЗЕ — на воду и углекислый газ.Но если усилить процесс расщепления органической мульчи, и максимально исключить отток углекислого газа в атмосферу, его концентрация значительно увеличится в почвенном воздухе, то есть, увеличится его парциальное давление**. А значит, повысится его растворимость в воде.Например, в условиях дополнительного укрытия пленкой (поверх мульчи), препятствующей улетучиванию СО2 в атмосферу, в почвенной воде концентрация углекислоты может доходить до уровня полного «насыщения», значений близких максимальному — 1,7 г углекислоты на литр воды. Практически таких условий создать не возможно, но если это значение достигнет величины хотя бы 0,6 г на литр, то это в 1000 раз больше, чем в открытом водоеме, или емкости, стоящей на «открытом воздухе». По вышеуказанному правилу равновесного состояния газов в воде и в воздухе.Поэтому, такой прием агротехники выращивания растений, например, земляники на грядках «по пленочному укрытию почвы», вполне научно обоснован, и дает ощутимый результат в прибавке урожая. В том числе и от усиления углеродного питания. Конечно, при условии, что предварительно гряда замульчирована измельченной органикой с одновременным внесением в неё закваски сапрофитов, например, ЭМ- препарата, или других.**Парциальное давление (от латинского partialis – частичный) – давление компонента идеальной газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы один занимал объем всей смеси.Все о чем сказано выше — это даже трудно себе вообразить. Но это естественный природный факт свойств углекислого газа. Его растворимость в воде превышает растворимость кислорода в 70 раз, азота — в 150 раз. Вдумайтесь в эти цифры. Растворимость на два порядка выше, чем всех других газов, при всех равных условиях.Это на первый взгляд кажется нереальным. Дождевая вода, еще не достигнув поверхности земли, насыщается газами, и особенно СО2 в силу его феноменальной растворимости. Ведь всё очевидно, стоит лишь приглядеться внимательно, и «включить воображение».Ну и что из этого следует, спросите, ВЫ? При чем корневое всасывание, растворенной углекислоты (СО2) в почвенной воде? А при том, углекислый газ, растворенный в воде, легко всасывается корнями растений, и доставляется прямиком в листья. Где часть его усваивается в процессе фотосинтеза. А часть (излишки) «улетучивается» через «устьица» листьев в атмосферу. По все тем же законам парциального давления газов, и связанного с этим равновесного состояния газа в воде (тканевой) и атмосфере. И если в приземном слое воздуха концентрация СО2 будет выше, то меньше его и улетучиваться будет из листьев, тем активнее он будет использоваться листьями. То есть, без лишних потерь. Вот почему в опытах, при выращивании растений в герметичных сосудах (в условиях повышенного давления), и в закрытом грунте с большой концентрацией в воздухе СО2 (высокое парциальное давление газа) растения развиваются активней.. и дают больший прирост и урожай.Многие, кому я пытался рассказать о корневом всасывании СО2, растворенного в почвенной воде, говорили, что я все выдумал. Может быть и Вы так думаете?Скажу на это, что вы сами, можете легко убедится в том, что это давно известный и достоверно доказанный факт. Откройте любую сельскохозяйственную энциклопедию, отыщите УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ, где четко написано об этом. Цитирую дословно: «УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ – усвоение зелеными растениями углерода в процессе фотосинтеза. Основным источником углерода для зеленых растений служит углекислота (СО2) воздуха. С помощью меченого углерода (14С) установлено, что растения корнями также поглощают углекислоту, находящуюся в почве (почвенной воде)..»То есть, усвоение корнями растений растворенного в воде СО2 давно доказанный и неоспоримый факт.А дальше приписка, что «..однако количество углерода, усваиваемого корнями, невелико». И это справедливо, при низком его содержании в почвенной воде. Именно поэтому сделаны такие выводы, когда пахотное земледелие создает искусственную среду обитания растений. Где содержание СО2 в почвенной воде такое же, как и в воздухе. И растению без разницы, откуда будет поступать углекислый газ. При том, что всасываясь корнями с водой, он сразу используется при фотосинтезе, тогда его содержание еще ниже (ввиду постоянного расхода), чем в окружающем атмосферном воздухе. И происходит его переход из воздуха в тканевую воду, по закону равновесного состояния. То есть, тогда, в этих искусственно созданных условиях, начинает осуществляться «листовое дыхание», с поглощением СО2 из воздуха листьями.При избытке в почвенной воде, углекислый газ может только выделятся листьями, но никак не растворяться в тканевой воде листьев. Это невозможно, в принципе, по тем же вышеуказанным законам и правилам равновесного состояния. При низком парциальном значении газа в воздухе, и высоком содержании в воде, газ не поглощается водой, а активно из неё выделяется, что видно невооруженным глазом. Хотите убедиться? Откройте пробку с бутылки с газированной водой, растворенная в воде углекислота начнет активно выделятся в виде пузырьков воздуха . Работает все тот же закон «равновесного состояния газа».Ученые не ошиблись в опыте, но ошиблись в выводах по опыту. То есть, опыт сам по себе верный и точный, а выводы сделаны в условиях низкого парциального давления газа в почвенном воздухе, то есть с обычным содержанием СО2, равным 0,03%. Но биодинамическое земледелие создает иную реальность, крайне отличную от опытной. Поэтому выводы, верные для пахотного земледелия (или горшечной культуры) полностью неверны для «биодинамического земледелия» и создаваемых условий растворения СО2 в воде до значений близких к полному насыщению, равного уже не 0,6мг на литр, а 0,6г на литр. Что в 1000 раз выше. При таких условиях глупо полагать, что растения не «воспользуются» этим, при том факте, что у них нет специальных органов активной вентиляции воздуха. Да даже если и были бы, это сколько же надо «прокачать» воздуха через листья, чтобы получить равнозначное количество углекислого газа тому, что растворено в 1 литре почвенной воды? Невообразимо много. При том, что газ , даже при «активной вентиляции» и растворяться-то в воде листьев не будет, при условиях его избытка.Но и при обычных природных условиях, в почвенной воде этот показатель выше в 10-100 раз.Рассуждаем далее. Как мы уже рассмотрели, при высоком содержании СО2 в приземном слое воздуха (при постоянном поступлении из почвы), вследствие высокой динамики процесса разложения детрита, создаются условия препятствующие избыточному его улетучиванию из листьев, или по другому, способствующие его удержанию. Поэтому, заботясь о том, чтобы ветер не сдувал углекислый газ с участка (закрытый грунт, или высокое пленочное ограждение) мы увеличиваем значительно углеродное питание растений уже лишь повышением концентрации СО2 в приземном слое воздуха (на уровне растений). Потому что с повышением парциального давления газов, повышается и его растворимость. И высокое парциальное давление газа создает условия высокого его содержания в тканевой жидкости листьев растений.А теперь вопрос : «Что бы вы стали делать, будучи сильно проголодавшимся, если бы вам предложили тарелку вашего любимого супа? Но при том, предложи ли бы в качестве столовых приборов: китайские палочки и большую столовую ложку?»Ответ очевиден. Глупо полагать, что вы воспользовались бы чем-то кроме ложки. Китайцы потому и пользуются палочками, что кушают твердую пищу, а россияне и братья славяне «любят» есть борщи, то есть, жидкую пищу, которую удобней «хлебать» ложкой.Так и растение. При огромном избыточном содержании СО2 в почвенной воде, глупо полагать, что оно будет «вентилировать» воздух через устьица листьев , чтобы прогнать активно воздуха, во много раз больше, чем может всосать корнями при значительно меньшем объеме воды, с тем же содержанием углекислоты. И при том, он всасываться через листья не будет, по закону равновесного состояния газов в жидкости и окружающем воздухе. Даже в обычных природных условиях. Ещё раз акцентирую на этом внимание.Ну, или подумайте сами. Может другой вариант вам покажется более интересным .Ещё одно замечание. При растворении в воде, всего 0,6 % молекул СО2 образует угольную кислоту. Остальные остаются «свободным газом». То есть, речь идет о всасывании корнями именно углекислоты (СО2).И ещё, при нехватке СО2 в воде, некоторые растения способны поглощать СО2 из гидрокарбонатов кальция и магния, по типу водных растений. Чем больше способность, тем выше выживаемость растений. Пахотная агротехника – это испытание растений на выживаемость, не более того.И последнее. В закрытом грунте при гидропонном способе выращивания концентрация СО2 в воздухе быстро и резко падает. От поглощения листьями, и от поглощения водой , то есть по той и по другой причине. Если же, через воду прокачивать простой атмосферный воздух перед подачей растениям, этого происходить не будет (падения концентрации СО2 в воздухе), а напротив, повысится его содержание. От выделения избыточного СО2 листьями. При полном отсутствии основного источника поступления в атмосферу — от разложения детрита (мульчи).Это основные моменты по теме и по свойствам углекислого газа. Кому этого покажется мало, могут сами поискать в Сети ответы на все свои вопросы, по тем основным моментам, которые обозначены в статье.

Предвижу вопросы.

1.Почему об этом нигде не пишется, ни в учебниках биологии и агрономии, ни в руководствах по растениеводству? Задайте этот вопрос себе сами, и попробуйте сами же на него ответить. Я для себя ответ нашел давно, потому и перешел на «Биодинамическое земледелие».2.Насколько это реально, корневое всасывание СО2 ? Настолько, насколько вы сами создадите условия. И, соответственно будет справедливо и «листовое дыхание» и «корневое всасывание». При низком содержании СО2 в воздухе, что равно углеродному голоданию растений, будет присутствовать «листовое дыхание». И это показатель самого низкого уровня «культуры» растениеводства. При высоком содержании СО2 в почвенном воздухе, при «Биодинамическом земледелии», листья будут выполнять только выделительную функцию, но никак не «дыхательную», подчеркиваю, только выделительную (водяного пара и газов).То есть, от конкретно созданных вами условий, по- другому , реальности, в которой будут жить или существовать ваши растения, тот вариант и будет преобладать.Какие основные теоретические и практические выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Первый, и самый главный: Природное земледелие, значительно усиленное при «биодинамическом» его варианте, – это иная реальность, естественная для растений. И в этой реальности действуют основные природные законы, а не законы искусственной среды. И самый главный закон: питание растений осуществляется только благодаря посредничеству микромира почвы. Питаясь сам, микромир почвы питает растения. И только так происходит процесс питания растений, и никак иначе. И роль сапрофитов в этом питании растений огромна. Они поставляют растениям все необходимое в их корневом, и только корневом питании: и углерод в виде углекислоты, растворенной в почвенной воде; и азот, который они способны усваивать; и все минералы и микро — элементы. И они же снабжают растения всеми биологически активными веществами (БАВ), включая ферменты, гормоны, витамины и т.д., и даже «защитные белки» иммунитета — интерфероны. В природе физиологии растений не существует понятий: «удобрения», «листовое питание», «перегной почвы» и прочие выдумки человеческие.Второй, уже по теме ФОТОСИНТЕЗА. Единственный естественный (природный) путь поступления углекислого газа СО2- это корневое всасывание с водой растворенной в ней углекислоты для потребностей «листового питания»- процесса ФОТОСИНТЕЗА.3.Зная пути поступления СО2 и его источник — «почвенную» воду (а не воздух), можно создавать условия для максимально возможной прогнозируемой продуктивности растений, и получения экологически чистой продукции наивысшего качества (мульчирование, закрытый грунт, полив дождеванием холодной водой и т.д.).4.Фотосинтез, или углеродное питание растений — это оборотная «медаль», какой стороной повернешь, то и получишь . То есть, какие условия создашь — близкие к природным, или искусственные, то и получишь. Можно тем самым усилить ФОТОСИНТЕЗ (углеродное питание растений), или свести до минимума, равного выживанию растений.5.Усиленное питание растений при «биодинамическом земледелии», в том числе и углеродное (как основное) позволяет уплотнять посадки растений в несколько раз «выше нормы», без ущерба их роста и развития. Это идеальный вариант агротехники растениеводства для малых садово-огородных участков.И т.д. и т.д. Многие выводы уже были обозначены в процессе изложения, повторять их не имеет смысла.

И последнее. Я никого ни в чем не пытаюсь убеждать. Я всего лишь поделился с вами своим видением иной реальности. Реальности, в которой я живу, и в которой живут и процветают мои растения.Если мои статьи и высказанные в них мысли Вам в чем-то помогли, или помогут, буду этому очень рад. Почему пишу статьи и излагаю свои мысли? Это «эстафета», которую я обязан передать дальше. Если сам получил однажды от кого-то знания или подсказку, то просто, обязан поделится ими с людьми, «ищущими» знаний. Поэтому, статьи написаны для тех, кто хочет знать, а не для тех, кто захочет оспорить.В следующей статье я попытаюсь описать примеры конкретного опыта выращивания растений по естественным природным законам, на примере конкретных видов растений. Статья будет называться примерно так: «Можно ли управлять ростом и развитием растений для получения высоких урожаев?»Всего Вам Доброго и Удачи.

.

vityadunin.livejournal.com

Смотрите также

• 
  Все растения продуценты
• 
  Растения из тайланда
• 
  Лечебное комнатное растение
• 
  Травянистыми растениями являются
• 
  Растение по гороскопу
• 
  Адаптация примеры растений
• 
  Ткани цветковых растений
• 
  Споровые растения презентация
• 
  Период вегетации растений
• 
  Презентация культурные растения
• 
  Растения в турции