Живлення рослин
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Живлення рослин

Живлення рослин, процес поглинання і засвоєння рослинами з довкілля хімічних елементів, необхідних для їх життя; полягає в переміщенні речовин з середовища в цитоплазму рослинних кліток і їх хімічному перетворенні на з'єднання, властиві даному вигляду рослин. Поглинання і засвоєння живильних речовин (анаболізм) разом з їх розпадом і виділенням (катаболізм) складають обмін речовин (метаболізм) — основу життєдіяльності організму.

загрузка...

  У складі рослин виявлені майже всі хімічні елементи, що існують на Землі. Проте для П. р. необхідні лише наступні: вуглець (С), кисень (О), водень (Н), азот (N), фосфор (Р), сірка (S), калій (К), кальцій (Ca), магній (Mg), залізо (Fe) і мікроелементи : бор (В), марганець (Mn), цинк (Pb), мідь (Cu), молібден (Мо) і ін. Елементи живлення поглинаються з повітря — у формі вуглекислого газу (Co 2 ) і з грунту — у формі води (H 2 O) і іонів мінеральних солей. У вищих наземних рослин розрізняють повітря, або аркушеве, живлення (див. Фотосинтез ) і грунтове, або кореневе, живлення (див. Мінеральне живлення рослин ) . Нижчі рослини (бактерії, гриби, водорості) поглинають Co 2 , H 2 O і солі всією поверхнею тіла.

  Потреба рослинного організму в різних елементах неоднакова; найбільша — в кисні і водні. Це пояснюється тим, що жива рослина на 80—90% складається з води, тобто з кисню і водню відносно 8: 1. Крім того, рослина витрачає за своє життя в процесі транспірування в сотні разів більше води, чим його власна маса (для запобігання перегріву). Основу сухої речовини рослини поряд з вуглецем (45%) складають також кисень (42%) і водень (6—7%). На долю елементів мінерального живлення, серед яких переважають азот і калій, доводиться всього 5—7% сухої речовини рослини. Жоден елемент живлення не може бути замінений іншим (так званий принцип незамінності живильних елементів). Відсутність або великий недолік будь-який з них неминуче приводить до припинення зростання і до загибелі рослини. Кожен з елементів виконує в рослинних тканинах свою унікальну функцію, нерозривно пов'язану зі всіма ін. відправленнями організму. Так, вуглець разом з воднем і киснем складає основу всіх молекул органічних сполук (див. Біогенні елементи ) . Речовини що складаються лише з цих трьох елементів (вуглеводи), — головний субстрат дихання . З полімерних вуглеводів полягають також оболонки рослинних кліток. Кожен вид і навіть сорт рослин поглинає переважно ті елементи, які в найбільших кількостях потрібні для властивого йому обміну речовин. Тому, наприклад, вміст калія в рослинах зазвичай в десятки разів перевищує вміст натрію, хоча в грунтах відношення між цими елементами зворотне. Деякі види рослин здатні нагромаджувати в своїх тканинах рідкі елементи (наприклад, лантан), чим користуються при геологічній розвідці (див. Індикаторні рослини ) .

  Типи живлення. Залежно від джерела вуглецю, що поглинається, розрізняють декілька типів П. р. Частина нижчих рослин (всі гриби і велика частина бактерій) може використовувати вуглець лише з органічних сполук, в яких він міститься у відновленій формі. При окисленні таких з'єднань в процесі дихання звільняється запасена в них хімічна енергія, яка потім може витрачатися на різні ендергонічеськие (тобто енергії, що вимагають витрат) процеси: синтез складніших з'єднань, пересування речовин в рослині і ін. Живлення цього типа називається гетеротрофним, а рослини, споживаючі органічні джерела вуглецю, - гетеротрофними (див. Гетеротрофні організми ) ; живлення за рахунок мертвих органічних залишків називається сапрофітним, а рослини, що харчуються мертвими органічними залишками, - сапрофітами . Цей тип живлення властивий всім гнильним грибам і бактеріям. Гетеротрофи, що живуть за рахунок органічних сполук ін. живих організмів, називаються паразитами . До них відносяться всі гриби і бактерії — збудники хвороб тварин і рослин, а також деякі вищі рослини, наприклад вовчок, що висмоктує за допомогою спеціальних присосків соки ін. рослин. Паразитичне П. р. відрізняється від симбіозу, при якому відбувається постійний обмін продуктами життєдіяльності корисний для обох партнерів. Симбіотичний П. р. спостерігається, наприклад, у азотфіксуючих бактерій, поселяющихся в бульбах на корінні бобових рослин (див. Азотфіксация ) , в капелюшних грибів, гіфи яких проникають в кореневі тканини деревних рослин (див. Мікориза ) , а також в лишайників, що є групою грибів що знаходяться в постійному співжитті з водоростями. Велика частина рослин здатна засвоювати вуглець з вуглекислого газу, відновлюючи його до органічних сполук. Цей тип живлення називається автотрофним (див. Автотрофні організми ) . Він властивий всім вищим зеленим рослинам, а також водоростям, деяким бактеріям. Відновлення Co 2 до органічних сполук вимагає витрат енергії або за рахунок сонячного світла (фотосинтетики), що поглинається, або за рахунок окислення відновлених з'єднань, що поглинаються із зовнішнього середовища (хемосинтетіки).

  Завдяки П. р. здійснюється великий біогеохімічний круговорот речовин в природі ( мал. 1 ). Автотрофні (головним чином зелені, або що фотосинтезують) рослини дають початок цьому круговороту, видаляючи з атмосфери Co 2 і створюючи багаті хімічною енергією органічні речовини. Гетеротрофні рослини (головним чином сапрофіти) замикають цей круговорот, розкладаючи мертві органічні залишки до вихідних мінеральних речовин.

  В процесі фотосинтезу рослини не лише поглинають речовини, але і нагромаджують енергію. Один з первинних продуктів фотосинтезу — цукру. При з'єднанні 6 грам-молекул Co 2 і такої ж кількості H 2 O утворюється 1 грам-молекула глюкози (180 г ) . Цей процес відбувається з поглинанням 674 ккал (1 ккал = 4,19 кдж ) енергії сонячного світла, яка і запасається в хімічних зв'язках цукру. Разом з молекулами цукру ця запасена хімічна енергія може потім переміститися в інших, нефотосинтезуючі частини рослин, наприклад в корінь. Тут в процесі дихання вона може звільнятися для синтезу складніших з'єднань і для ін. процесів життєдіяльності рослинних кліток. Хоча у фотосинтезі безпосередньо беруть участь лише Co 2 і H 2 O, для його здійснення і особливо для подальших перетворень його первинних продуктів необхідні всі ін. елементи П. р., в яких би нікчемних кількостях вони не містилися в рослині.

  Перетворення живильних речовин відбуваються в різних органах і тканинах і зв'язані один з одним в безперервний круговорот речовин в рослинному організмі ( мал. 2 ). У листі в процесі фотосинтезу з Co 2 повітря і поступає з кореня H 2 O утворюються первинні органічні продукти (асиміляти). Один з них — сахароза — універсальна форма транспортування вуглеводу. З фотосинтезуючих кліток аркуша сахароза поступає в спеціальну транспортну систему — ситовідниє трубки флоеми, що забезпечують низхідне переміщення речовин спочатку по листових жилках, а потім по провідних пучках стебла в корінь. Тут асиміляти покидають ситовідниє трубки і поширюються по тканинах кореня. Назустріч асимілятам, що притікають з листя, рухаються вода і іони мінеральних солей, які спочатку зв'язуються поверхнею кореневих кліток, а потім через клітинну мембрану проникають всередину кліток. При цьому одні елементи (калій натрій, в значній мірі кальцій, магній і ін.) поступають в пасоку і подаються в надземні органи в незмінному стані. Інші (наприклад, азот), зустрічаючись з відцентровим потоком асимілятів, вступають з ним у взаємодію, включаючись до складу органічних сполук (амінокислот і амідов), і в такому зміненому вигляді поступають в пасоку. Нарешті, треті (такі, як фосфор), проходячи через тканини кореня, також включаються в органічні сполуки (нуклеотиди, фосфорні ефіри цукрів), але потім, знову відщеплюючись, поступають в пасоку головним чином у вигляді вільних іонів. Так або інакше елементи кореневого П. р. разом з водою поступають в судини ксилема другу транспортну систему рослини, що забезпечує висхідне переміщення речовин в надземні органи. Рух води і розчинених в ній речовин по судинах відбувається за рахунок кореневого тиску і транспірування. У аркуші ці речовини з судин проникають у фотосинтезуючі клітки, де відбувається їх вторинна взаємодія з асимілятами. При цьому утворюються всілякі органічні і органо-мінеральні сполуки, з яких після ряду ускладнень розвиваються нові органи рослини.

  Роль живлення. П. р. забезпечує речовинами і енергією наступні процеси: підтримка життєдіяльності (відшкодування убули живильних речовин при диханні і виділенні в зовнішнє середовище), зростання органів, відкладення речовин в запас і, нарешті, відтворення потомства (утворення плодів і насіння). При недостатньому П. р. живильними речовинами забезпечуються в першу чергу процеси, пов'язані з життєдіяльністю і відтворенням потомства. При помірному недоліку П. р. зростання молодих частин рослини (верхнього листя, кореневих закінчень) ще продовжується за рахунок реутилізації, тобто повторного використання живильних елементів шляхом їх відтоку із старішого листя. При різкому недоліку П. р. зростання припиняється, і всі живильні ресурси прямують на головну функцію рослинного організму — відтворення потомства. У цих умовах ячмінь, наприклад, має висоту всього 4—5 см, але утворює 2—3 сповна нормальні зернівки. Надлишок тих або інших елементів П. р. так само шкідливий, як і їх недолік.

  Створення найкращих умов грунтового П. р. шляхом зрошування і внесення добрив — найбільш ефективний засіб управління урожаєм з.-х.(сільськогосподарський) рослин. У закритому грунті (парники, теплиці) можна регулювати також повітря П. р.— шляхом зміни вмісту Co 2 в повітрі і додаткового освітлення (див. Светокультура рослин). Створення оптимального комплексу умов для П. р.— головне завдання рослинництва. На рішення цієї задачі направлені заходи по меліорації засолених грунтів (видалення шкідливого для П. р. надлишку солей), агротехнічні прийоми обробки грунту (створення умов щільності і аерації, що полегшують П. р.), боротьба з бур'янами (що конкурують з культурними рослинами за елементи П. р.) і ін.

  Літ.: Тімірязев До. А., Життя рослин, Ізбр. соч.(вигадування), т. 3, М., 1949; Сабінін Д. А.. Фізіологічні основи живлення рослин, М., 1965; Максимов Н. А., Як живе рослина, 4 видавництва [М., 1966].

  Д. Би. Вахмістрів.

 

 

Мал. 2. Круговорот речовин в рослині.

Мал. 1. Біогеохімічний круговорот речовин в природі.