У растений существует два вида питания — почвенное, или корневое, и воздушное. Оба они одинаково важны и дополняют друг друга. Воздушное питание, или фотосинтез, подробно описан в другой статье, а здесь мы разберем, как осуществляется почвенное питание растения.
Особенно важны для растения макроэлементы — четыре металла — кальций, магний, калий и железо, — и три неметалла — азот, фосфор и сера. Недостаток этих химических элементов в почве сразу отражается на состоянии растения. Так, при дефиците азота, у растений мельчают и желтеют листья, растения плохо развиваются. Недостаток калия приводит к снижению урожайности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды. Дефицит магния ухудшает процессы фотосинтеза в хлоропластах и т.д.
В меньших количествах, но также необходимы растению и микроэлементы — марганец, цинк, бор, кобальт, никель, хлор, кремний, молибден и др.
Минеральные вещества могут всасываться корнями только в виде водного раствора их солей. Вот почему вода является необходимым условием существования растений. Во-первых, она — растворитель, а во-вторых — транспортное средство для минералов.
Мембраны клеток всасывающей зоны корня, корневых волосков, являются полупроницаемыми, они свободно пропускают молекулы воды, но плохо проницаемы для солей, которые попадают внутрь клеток в основном с помощью активного транспорта, при помощи белков-переносчиков, встроенных в мембраны клеток. Соответственно, процесс этот требует много энергии, поэтому в клетках всасывающей зоны много митохондрий.
Вода же всасывается пассивно, при помощи физического явления — осмоса. Более концентрированный раствор солей внутри клетки притягивает молекулы воды, заставляя ее входить в клетку. Этот процесс одностороннего прохождения растворов через полупроницаемую мембрану и называется осмосом.
Конечно, клетки корня не могут растягиваться бесконечно, и поэтому они с силой выталкивают воду с растворенными минеральными веществами дальше, вглубь корня, где она попадает в сосуды и трахеиды — проводящие ткани растения. По ним растворы поднимаются по стеблю к другим частям растения. Давление, оказываемое на растворы при их транспорте наверх по сосудам, называется корневым давлением. Конечно, одного корневого давления недостаточно, чтобы поднять раствор, например, по стволу высокого дерева. Поэтому у корневого давления есть помощник — сосущая сила листьев, обусловленная испарением листьями воды.
По мере роста растений почва, на которой они растут, истощается. Особенно, если это культурные растения, и сбор урожая мешает естественному частичному возврату минеральных веществ в почву с листьями и плодами. Поэтому в сельском хозяйстве принято регулярно вносить удобрения и минеральные подкормки. Тут, однако, нужно помнить, что избыток макро и микроэлементов может повредить растению и даже сделать его ядовитым.
Если у вас не открываются игры или тренажёры, читайте здесь .
§ 14. Почвенное питание растений
Вспомните
По способу питания все организмы делят на автотрофные и гетеротрофные (от греч. аутос — сам, гетерос — иной, другой, тпрофе — пища). Гетеротрофные организмы используют для питания готовые органические вещества. К этой группе относятся все животные и человек, грибы, большинство бактерий и некоторые растения (заразиха, Петров крест).
Автотрофные организмы образуют органические вещества из неорганических с использованием энергии света. Растения справедливо называют уникальной фабрикой органических веществ. Ежегодно они создают сотни миллиардов тонн органических веществ, которыми питаются все другие организмы, в том числе и человек.
Большинству растений свойственно почвенное (корневое) и воздушное (фотосинтез) питание. Водоросли, а также некоторые водные растения усваивают питательные вещества всей поверхностью тела. Растения осуществляют почвенное питание с помощью корней.
В корне от верхушки до основания выделяют четыре зоны: деления, растяжения (роста), поглощения (всасывания), проведения (рис. 38).
В почвенном питании растений важную роль выполняет зона всасывания, в которой располагаются корневые волоски (см. рис. 38).
На 1мм 2 поверхности корня может располагаться от 200 до 400 корневых волосков. За счет огромного числа корневых волосков всасывающая поверхность корня возрастает примерно в 18 раз. На рисунке видно, что корневой волосок — одна сильно вытянутая клетка длиной 1—2 мм. Корневые волоски недолговечны и постоянно обновляются. Они покрыты слизью и тесно соприкасаются с частицами почвы (рис. 39). Благодаря этому облегчается всасывание воды с растворенными веществами.
Рис. 39. Срез корня в зоне всасывания
Корневые волоски поглощают из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами, которые поступают в соседние клетки, а затем в сосуды корня. По сосудам под давлением водный раствор поднимается в другие органы растения. Это давление называют корневым давлением.
Читайте также: Периоды эмиграции лейкоцитов в воспаленную ткань
Ответьте на вопросы
- Чем отличается питание растений от питания животных?
- Какой участок корня осуществляет всасывание водного раствора из почвы?
- Что такое почвенное питание растений?
Новые понятия
Автотрофные и гетеротрофные организмы. Почвенное питание растений.
Подумайте!
Как отразится на растении недостаток минеральных веществ в почве?
Моя лаборатория
Наблюдать корневое давление вы сможете, если у комнатного растения бальзамина срежете стебель на высоте 10 см и на пенек наденете короткую резиновую трубку, которая соединит пенек со стеклянной трубкой (рис. 40). Почву в горшке следует полить теплой водой, после чего вода начнет подниматься по трубке и вытекать из нее. Подумайте, что изменится, если почву полить холодной водой.
Рис. 40. Схема опыта: поглощение воды корнем
Чтобы узнать, какие минеральные вещества растения поглощают из почвы, в одном сосуде готовят питательный раствор, содержащий в небольших количествах все необходимые растению минеральные соли. В другой сосуд наливают раствор, исключив из него калий, в третий — исключив азот, в четвертый — железо, в пятый — кальций, в шестой — фосфор. В сосуды помещают одинаковые растения и наблюдают за их развитием, отмечая, как изменится высота и окраска растений во всех сосудах.
Эти опыты позволили установить, что растения хорошо развиваются лишь в том случае, если в растворе содержатся в достаточном количестве все минеральные соли.
Другими опытами было доказано, что из химических элементов растению больше всего необходимы азот, калий и фосфор.
По окраске, форме, размерам растения можно определить, каких веществ ему не хватает. Так, при недостатке азота растение становится бледно-зеленым. При нехватке фосфора у картофеля желтеют и отмирают ткани по краям листьев. Признаком недостатка калия служит появление на листья бурых пятен.
Удобрения. За лето растения используют много минеральных веществ. Например, пшеница на площади 1 га поглощает из почвы более 40 кг азота, 20 кг фосфора, 25 кг калия. Поэтому следует систематически восполнять запасы минеральных веществ в почве, вносить их своевременно и строго по нормам.
Удобрения разделяют на минеральные и органические.
В последнее время при выращивании растений применяют микроудобрения. Они необходимы растениям в очень небольших количествах. При этом значение микроудобрений велико. Они повышают устойчивость растений к болезням, неблагоприятным условиям окружающей среды.
Восполняя недостаток тех или иных веществ в почве, нужно помнить, что вносить удобрения следует строго по норме, так как их излишек может повредить растениям, вызвать угнетение роста, развития, снизить урожай. Так, при избытке азота растения сильно вытягиваются в длину. В клубнях картофеля снижается содержание крахмала, в листьях капусты — сахара. Из-за этого картофель и капуста плохо хранятся, быстро гниют. Избыток азотных удобрений ведет к перенасыщению растений нитратами — вредными для здоровья веществами.
Избыточное внесение удобрений вредит окружающей среде. Они вымываются дождями из почвы и стекают в водоемы. Это способствует бурному развитию цианобактерий, вызывающих «цветение» воды и приводящих к гибели рыбы.
Какие ткани растения участвуют в почвенном питании
Ткань — группа клеток, структурно и функционально взаимосвязанных друг с другом, сходных по происхождению, строению и выполняющих определенные функции в организме.
Ткани возникли у высших растений в связи с выходом на сушу и наибольшей специализации достигли упокрытосеменных, у которых их выделяют до 80 видов. Важнейшие ткани растений:
Ткани могут быть простыми и сложными. Простые ткани состоят из одного вида клеток (например, колленхима, меристема), а сложные — из различных по строению клеток, выполняющих кроме основных и дополнительные функции (эпидерма, ксилема, флоэма и др.).
Образовательные ткани , или меристемы , являются эмбриональными тканями. Благодаря ним долго сохраняющейся способности к делению (некоторые клетки делятся в течение всей жизни) меристемы участвуют в образовании всех постоянных тканей и тем самым формируют растение, а также определяют его длительный рост.
Клетки образовательной ткани тонкостенные, многогранные, плотно сомкнутые, с густой цитоплазмой, с крупным ядром и очень мелкими вакуолями. Они способны делиться в разных направлениях.
Читайте также: Изделия из набивной ткани
По происхождению меристемы бывают первичные и вторичные. Первичная меристема составляет зародыш семени, а у взрослого растения сохраняется на кончике корней и верхушках побегов, что делает возможным их нарастание в длину. Дальнейшее разрастание корня и стебля по диаметру (вторичный рост) обеспечивается вторичными меристемами — камбием и феллоге-ном. По расположению в теле растения различают верхушечные (апикальные), боковые (латеральные), вставочные (интеркаляр-ные) и раневые (травматические) меристемы.
Покровные ткани располагаются на поверхности всех органов растения. Они выполняют главным образом защитную функцию — защищают растения от механических повреждений, проникновения микроорганизмов, резких колебаний температуры, излишнего испарения и т. п. В зависимости от происхождения различают три группы покровных тканей —эпидермис, перидерму и корку.
Эпидермис (эпидерма, кожица) — первичная покровная ткань, расположенная на поверхности листьев и молодых зеленых побегов (рис. 8.1). Она состоит из одного слоя живых, плотно сомкнутых клеток, не имеющих хлоропластов. Оболочки клеток обычно извилистые, что обусловливает их прочное смыкание. Наружная поверхность клеток этой ткани часто одета кутикулой или восковым налетом, что является дополнительным защитным приспособлением. В эпидерме листьев и зеленых стеблей имеются устьица, которые регулируют транспирацию и газообмен растения.
Перидерма — вторичная покровная ткань стеблей и корней, сменяющая эпидермис у многолетних (реже однолетних) растений (рис. 8.2.). Ее образование связано с деятельностью вторичной меристемы —феллогена (пробкового камбия), клетки которого делятся и дифференцируются в центробежном направлении (наружу) в пробку (феллему), а в центростремительном, (внутрь) — в слой живых паренхимных клеток (феллодерму). Пробка, феллоген и феллодерма составляют перидерму.
Рис. 8.1. Эпидерма листа различных растений: а— хлорофитум; 6 — плющ обыкновенный: в — герань душистая; г — шелковица белая; 1— клетки эпидермы; 2 — замыкающие клетки устьиц; 3 — устьичная щель.
Рис 8.2. Перидерма стебля бузины (а — поперечный разрез побега, б — чечевички): I— выполняющая ткань; 2 — остатки эпидермы; 3 — пробка (феллема); 4 — феллоген; 5 — феллодерма.
Клетки пробки пропитаны жироподобным веществом — суберином —и не пропускают воду и воздух, поэтому содержимое клетки отмирает и она заполняется воздухом. Многослойная пробка образует своеобразный чехол стебля, надежно предохраняющий растение от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Для газообмена и транспирации живых тканей, лежащих под пробкой, в последней имеются особые образования — чечевички; это разрывы в пробке, заполненные рыхло расположенными клетками.
Корка образуется у деревьев и кустарников на смену пробке. В более глубоко лежащих тканях коры закладываются новые участки феллогена, формирующие новые слои пробки. Вследствие этого наружные ткани изолируются от центральной части стебля, деформируются и отмирают, На поверхности стебля постепенно образуется комплекс мертвых тканей, состоящий из нескольких слоев пробки и отмерших участков коры. Толстая корка служит более надежной защитой для растения, чем пробка.
Проводящие ткани обеспечивают передвижение воды и растворенных в ней питательных веществ по растению. Различают два вида проводящей ткани — ксилему (древесину) и флоэму (луб).
Ксилема —это главная водопроводящая ткань высших сосудистых растений, обеспечивающая передвижение воды с растворенными в ней минеральными веществами от корней к листьям и другим частям растения (восходящий ток). Она также выполняет опорную функцию. В состав ксилемы входят трахеиды и трахеи (сосуды) (рис. 8.3), древесинная паренхима и механическая ткань.
Трахеиды представляют собой узкие, сильно вытянутые в длину мертвые клетки с заостренными концами и одревесневшими оболочками. Проникновение растворов из одной трахеиды в другую происходит путем фильтрации через поры — углубления, затянутые мембраной. Жидкость по трахеидам протекает медленно, так как поровая мембрана препятствует движению воды. Трахеиды встречаются у всех высших растений, а у большинства хвощей, плаунов, папоротников и голосеменных служат единственным проводящим элементом ксилемы. У покрытосеменных растений наряду с трахеидами имеются сосуды.
Рис 8.3. Элементы ксилемы (а) и флоэмы (6): 1—5 — кольчатая, спиральная, лестничная и пористая (4, 5) трахеи соответственно; 6 — коль чатая и пористая трахеиды; 7 — ситовидная трубка с клеткой-спутницей.
Трахеи (сосуды) —это полые трубки, состоящие из отдельных члеников, расположенных друг над другом. В члениках на поперечных стенках образуются сквозные отверстия — перфорации, или эти стенки полностью разрушаются, благодаря чему скорость тока растворов по сосудам многократно увеличивается. Оболочки сосудов пропитываются лигнином и придают стеблю дополнительную прочность. В зависимости от характера утолщения оболочек различают трахеи кольчатые, спиральные, лестничные и др. (см. рис. 8.3).
Читайте также: Поделки из вырезанной ткани
Флоэма проводит органические вещества, синтезированные в листьях, ко всем органам растения (нисходящий ток). Как и ксилема, она является сложной тканью и состоит из ситовидных трубок с клетками-спутницами (см. рис. 8.3), паренхимы и механической ткани. Ситовидные трубки образованы живыми клетками, расположенными одна над другой. Их поперечные стенки пронизаны мелкими отверстиями, образующими как бы сито. Клетки ситовидных трубок лишены ядер, но содержат в центральной части цитоплазму, тяжи которой через сквозные отверстия в поперечных перегородках проходят в соседние клетки. Ситовидные трубки, как и сосуды, тянутся по всей длине растения. Клетки-спутницы соединены с члениками ситовидных трубок многочисленными плазмодесмами и, по-видимому, выполняют часть функций, утраченных ситовидными трубками (синтез ферментов, образование АТФ).
Ксилема и флоэма находятся в тесном взаимодействии друг с другом и образуют в органах растения особые комплексные группы — проводящие пучки.
Механические ткани обеспечивают прочность органов растений. Они составляют каркас, поддерживающий все органы растений, противодействуя их излому, сжатию, разрыву. Основными характеристиками строения механических тканей, обеспечивающими их прочность и упругость, являются мощное утолщение и одревеснение их оболочек, тесное смыкание между клетками, отсутствие перфораций в клеточных стенках.
Механические ткани наиболее развиты в стебле, где они представлены лубяными и древесинными волокнами. В корнях механическая ткань сосредоточена в центре органа.
В зависимости от формы клеток, их строения, физиологического состояния и способа утолщения клеточных оболочек различают два вида механической ткани: колленхиму и склеренхиму, (рис. 8.4).
Рис. 8.4. Механические ткани: а — уголковая колленхима; 6— склеренхима; в -— склереиды из плодов алычи: 1 — цитоплазма, 2— утолщенная клеточная стенка, 3 — поровые канальцы.
Колленхима представлена живыми паренхимными клетками с неравномерно утолщенными оболочками, делающими их особенно хорошо приспособленными для укрепления молодых растущих органов. Будучи первичными, клетки колленхимы легко растягиваются и практически не мешают удлинению той части растения, в которой находятся. Обычно колленхима располагается отдельными тяжами или непрерывным цилиндром под эпидермой молодого стебля и черешков листьев, а также окаймляет жилки в листьях двудольных. Иногда колленхима содержит хлоропласты.
Склеренхима состоит из вытянутых клеток с равномерно утолщенными, часто одревесневшими оболочками, содержимое которых отмирает на ранних стадиях. Оболочки склеренхимных клеток обладают высокой прочностью, близкой к прочности стали. Эта ткань широко представлена в вегетативных органах наземных растений и составляет их осевую опору.
Различают два типа склеренхимных клеток: волокна и склереиды. Волокна — это длинные тонкие клетки, обычно собранные в тяжи или пучки (например, лубяные или древесинные волокна). Склереиды — это округлые мертвые клетки с очень толстыми одревесневшими оболочками. Ими образованы семенная кожура, скорлупа орехов, косточки вишни, сливы, абрикоса; они придают мякоти груш характерный крупчатый характер.
Основная ткань , или паренхима , состоит из живых, обычно тонкостенных клеток, которые составляют основу органов (откуда и название ткани). В ней размещены механические, проводящие и другие постоянные ткани. Основная ткань выполняет ряд функций, в связи с чем различают ассимиляционную (хлоренхиму), запасающую, воздухоносную (аэренхиму) и водоносную паренхиму (рис. 8.5).
Рис 8.5. Паренхимные ткани: 1—3 — хлорофиллоносная (столбчатая, губчатая и складчатая соответственно); 4—запасающая (клетки с зернами крахмала); 5 — воздухоносная, или аэренхима.
Клетки ассимиляционной ткани содержат хлоропласты и выполняют функцию фотосинтеза. Основная масса этой ткани сосредоточена в листьях, меньшая часть — в молодых зеленых стеблях.
В клетках запасающей паренхимы откладываются белки, углеводы и другие вещества. Она хорошо развита в стеблях древесных растений, в корнеплодах, клубнях, луковицах, плодах и семенах. У растений пустынных местообитаний (кактусы) и солончаков в стеблях и листьях имеется водоносная паренхима, служащая для накопления воды (например, у крупных экземпляров кактусов из рода карнегия в тканях содержится до 2—3 тыс. л воды). У водных и болотных растений развивается особый тип основной ткани — воздухоносная паренхима, или аэренхима . Клетки аэренхимы образуют крупные воздухоносные межклетники, по которым воздух доставляется к тем частям растения, связь которых с атмосферой затруднена
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом