10. Корневое питание растений. Поступление питательных веществ (формы соединений: катионы и анионы, их антагонизм и синергизм; избирательная способность растений).
Основной зоной поглощения питательных веществ, снабжающей и надземные органы растения, является зона растяжения клеток и зона корневых волосков. Подсчеты показывают, что на 1 мм2 поверхности корня развивается от 200 до 400 корневых волосков. Таким образом, корневые волоски увеличивают поверхность корня в сотни раз. Они обладают и повышенной способностью к поглощению. 1
Однако некоторое количество ионов, и особенно Са2+ все же поступает из этой зоны в надземные органы растений. Вместе с тем поглощенные в зоне растяжения и зоне корневых волосков ионы, наряду со снабжением надземных органов, могут транспортироваться и вниз по корню. Выше зоны корневых волосков расположена зона ветвления корня. В этой зоне поверхность покрыта слоем пробки и в поглощении питательных солей практически не участвует. Различные зоны корня поглощают разные минеральные элементы. Показано, что Са2+ поступает только в апикальные зоны, К+, NH4+, фосфаты абсорбируются всей корневой системой. Однако для кукурузы установлено, что наибольшая скорость аккумуляции К+ и N03- наблюдается в зоне растяжения, a NH4+ быстрее абсорбируется в апексах.
Поступление питательных солей в корневую систему носит частично активный характер, связанный с метаболизмом. Об этом свидетельствуют следующие особенности поступления: способность растений к избирательному концентрированию веществ; относительная независимость поступления воды и солей; зависимость от дыхания и фотосинтеза; ускорение процесса под влиянием температуры и света. Необходимо учитывать, что часто трудно провести границу между пассивным (не связанным с затратой энергии) и активным (связанным с затратой энергии) поступлением.
Корни поглощают вещества из почвенного раствора (водная фаза) и при контакте с частицами ППК — почвенного поглощающего комплекса (твердая фаза почвы). ППК — это мелкодисперсная коллоидная часть почвы, смесь минеральных (алюмосиликатных) и органических (гуминовых) соединений. Большая часть коллоидов почвы заряжена отрицательно, на их поверхности в адсорбированном (поглощенном) состоянии находятся катионы. Некоторая часть коллоидов почвы в определенных условиях может быть заряжена положительно, поэтому на них в поглощенном адсорбированном состоянии будут находиться анионы. Обменные катионы и анионы — один из важнейших источников питания для растений. Катионы и анионы, находящиеся в поглощенном состоянии на частицах почвенного поглощающего комплекса, могут обмениваться на ионы, адсорбированные на поверхности клеток корня. Так может осуществляться поступление катионов К+, Са2+, Na+ в обмен на протоны, а также анионов N03-, Р043- и других в обмен на НС03- или анионы органических кислот. Особенно эффективно идет поглощение при контактном обмене, при котором происходит обмен ионами без перехода их в раствор. Поглощенные ионы адсорбируются на поверхности клеточных оболочек ризодермы. Из адсорбированного состояния ионы могут по коре корня передвигаться двумя путями: по апопласту и симпласту. При поступлении в симпласт ионы проникают через мембрану и далее передвигаются по плазмодесмам к сосудам ксилемы. Однако такие большие молекулы как белки не могут преодолеть пространство в плазмодесмах, поэтому имеются специальные механизмы. Поступление ионов через мембрану происходит с помощью переносчиков как пассивно, по градиенту электрохимического потенциала, так и активно, с использованием метаболической энергии.
Антагонизм – это конкуренция между ионами одного заряда при поступлении в растение. Антагонизм присущ почвенным растворам на кислых и щелочных почвах. На нейтральных почвах антагонизм ионов играет положительную роль , так как право выбора поглощения анионов и катионов остается за растениями.
Синергизм – когда один ион способствует лучшему поглощению другого, например, Са и К; Cl и NO3. 2
В настоящее время накоплено много примеров антагонизма и синергизма ионов. Так, явление антагонизма было установлено между Fe и Са, Al и Na, Fe и Zn, Mn и Zn, Сu и Zn, Zn и Fe, Mn, Сu, Мо. В свою очередь, явление синергизма было установлено между S и Mn, Zn, Сu и Со, В, Zn, Со, Мо и Mn, Мо и Сu, Сu и Mn, Са и Со. Таким образом, одни и те же ионы могут действовать как положительно, так и отрицательно на поглощение других. При этом направленность действия в зависимости от условий может изменяться. Явление антагонизма и синергизма в поглощении макро- и микроэлементов может определяться реакцией среды, уровнем содержания в среде и в растении других элементов минерального питания, их соотношениями, видом растений, температурой внешней среды и другими факторами. В зависимости от перечисленных условий антагонизм и синергизм могут переходить один в другой. Между элементами наблюдаются сложные взаимоотношения. Так, стронций и марганец вытесняют кальций. Усвоение кальция и фосфора улучшает поступление в растения кобальта и марганца. Никель вытесняет кальций и фосфор. Кобальт увеличивает усвоение кальция. Алюминий вызывает сильный дисбаланс макро- и микроэлементов. Избыток алюминия снижает содержание в тканях растений кальция и марганца. В поглощении необходимых Эл-ов минерального питания существует тесная взаимосвязь. Отклонение концентрации одного элемента на 30-100% от оптимального его содержания в субстрате ведет к изменению поглощения растением других элементов питания. Причем увеличение количества элемента, находящегося в недостаточной концентрации, способствует поглощению других элементов (синергизм), а избыток какого-либо элемента препятствует поступлению других элементов (антагонизм). Многочисленные данные о поглощении элементов минерального питания растениями позволяют заключить, что процесс питания зависит от уровня обеспеченности всеми элементами. Как правило, повышение концентрации в среде какого-либо элемента вызывает не только увеличение содержания его в растениях, но и содержание других элементов.
Сущность избирательного поглощения: вещества, которые необходимы растению, быстро переходят в органические соединения и поэтому концентрация этого элемента в свободном пространстве в ткани растения всегда невысокая. Макроэлементы (N, Р, К) постоянно поглощаются в большом количестве. Они имеют строгое применение, локализацию и дозировку при различных биохимических процессах, обеспечивающих нормальное функционирование растений. Таким образом возможна замена 1из элементов другим. Объясняется это различной физиологической нагрузкой каждого элемента. Этим же обусловлена и роль избирательно поглощающего ионы органа у корня, т.е. при любой концентрации ионов, при любом их количественном составе в почве, растение всегда поглощает только те ионы и в том количестве, которые ему необходимы для нормального функционирования всех органов. Способность клетки к избирательному поглощению определяет плазмолемма (мембрана), которая представляет собой фосфолипидный слой с молекулами белков. Белковые молекулы обладают избирательной способностью переноса определенных ионов.
Источник
Корневое питание растений
Учебник: Пономарёва И.Н., Корнилова О.А., Кучменко В.С. Биология: Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники:Учебник для 6 класса общеобразовательной школы.-М.:Вентана – Графф, 2011 г
Основная цель: Познакомить с понятием корневое питание
- Сформировать понятие о корневом питании, удобрениях, восходящем токе
- Обеспечить условия для воспитания положительного интереса к предмету,
- Способствовать овладению необходимыми навыками самостоятельной учебной деятельности
- Обеспечить высокую творческую активность при выполнении заданий
- Создать на уроке условия, обеспечивающие воспитание аккуратности и внимательности.Способствовать развитию умений, учащихся обобщать полученные знания, проводить анализ, синтез, сравнения, делать необходимые выводы
Тип урока изучения нового материала
Вид урока беседа с презентацией,
- Организационный момент (2 минуты)
- Актуализация знаний о типах корневых систем, видах корней, функциях корней (5 минут)
- Изучение новой темы (30 минут)
- Закрепление: выполнение тестового задания (5 минут)
- Домашнее задание (2 минуты)
Материальное оснащение. Компьютер, мультимедийный проектор, экран
Структура урока
1. Организационный момент
2. Приветствие класса.
3. Проверка домашнего задания.
На наших последних уроках мы вели разговор о корне. Изучили его внешнее и внутреннее строение. Давайте вспомним что такое корень? (вегететивный орган растения)
Как называется совокупность всех корней растения (корневая система)
Слайд 4. Как называются типы корневых систем, представленные на экране? (стержневая и мочковатая)
Для каких растений характерен стержневой тип корневой системы? (для двудольных растений)
Какие виды корней вам известны? (главный, придаточные и боковые)
Слайд 5. Внимание на экран, что обозначено на рисунке цифрами?
- Закрепляет растение в почве
- Запасающая
- Вегетативное размножение
- Питательная
Более подробно мы сегодня будем знакомится с последней функцией корня.
4. Изучение нового материала
Слайд 7. Тема урока: Корневое питание растений (записывают в тетрадь)
Питание это одно из важнейших свойств живых организмов.
Процесс питания подразумевает поглощение питательных веществ. Давайте подумаем, что для растения является питательными веществами? (вода и минеральные соли или вещества)
Какие органы поглощают воду и минеральные вещества? (корни)
С помощью корней растения извлекают из почвы необходимое ему вещество – воду с растворенными в ней минеральными веществами- почвенный раствор.
Сам корень представляет собой как бы ряд последовательных станций которые транспортируют воду к наземным частям растений. У этих станций есть свои названия.
Давайте прочитаем их. Внимание на экран. Слайд 8. Трахеиды, корневой волосок, сосуды древесины, зона проведения, стебель, всасывающая зона, начиная с корневых волосков.
Я попрошу вас с помощью страницы 97 – 98 учебника расставить эти станции в нужном порядке начиная с корневых волосков. (Работают 5 – 7 минут)
Итак проверим, что у вас получилось?
Внимание на экран. Слайд 9.
Пунктом отправления для воды служит корневой волосок. Из него вода поступает в зону всасывания корня, затем по сосудам и трахеидам древесины поступает в проводящую зону корня, а потом только в стебель. Таким образом вода в корне передвигается снизу-вверх. Поэтому, поглощение, проведение минеральных веществ и воды в растении получило название восходящий ток.
Слайд 10. Доказать наличие этого тока можно, срезав стебель комнатного растения и надев на пенек короткую резиновую трубку, из которой через некоторое время начнет сочиться вода. Возникает вопрос, а почему минеральные вещества всё-таки движутся вверх вопреки законам земного притяжения?
Явление, которое заставляет двигаться вещества в одном направлении в растении получило название корневое давление. Слайд 11 (определение в тетрадь записывают)
Слайд 12. Доказательством наличия корневого давления служит природное явление которое называется гуттация или плач растений. Известно, что при высокой влажности воздуха и чрезмерной увлажненности почвы на листьях растений появляются капельки воды.
Слайд 13. Фото гуттации растений
Слайд 14. Откуда растения берут воду и питательные вещества? (из почвы)
Слайд 15. А что такое почва? (это верхний плодородный слой Земли)
Слайд 16. Откуда в почве вода?(осадки, человек поливает растения, грунтовые или подземные воды)
Слайд 17. Откуда в почве питательные вещества? (питательные вещества в почве могут накапливаться в результате разложения листового опада, деятельности животных (например, дождевых червей), а также человек может повышать плодородие почвы внося удобрения)
Слайд 18. Внесение удобрений называется подкормкой.
Давайте познакомимся какие удобрения существуют.
Слайд 19. Я попрошу с помощью учебника заполнить схему которая представлена у меня на экране. Страницы в учебнике 98 – 99. (Работают 10 минут) Схему переносят к себе в тетрадь.
Слайд 20. Все удобрения делятся на минеральные и органические. Органические удобрения — это торф, навоз и перегной. Минеральные удобрения делятся на 2 группы: микроудобрения и макроудобрения. К макроудобрениям относят азотные, фосфорные и калийные. А к микроудобрениям относят удобрения, содержащие бор, медь, молибден.
От чего зависит потребность растения в минеральных веществах?
(От его вида, возраста, быстроты роста, характера погоды, времени суток и свойств почвы.)
Вывод: растение в процессе корневого питания поглощает много минеральных веществ. В почву для сохранения плодородия и нормального роста, и развития растений вносят органические и минеральные удобрения.
5. Закрепление.
- Выполнение теста Слайд 21 – 23.
- Обмен листочками с соседом. Взаимопроверка. Слайд 24.
- Выставление оценок за урок.
6. Домашнее задание
Слайд 25. Домашнее задание
Источник