Теория поглощения элементов питания растений

Теория поглощения элементов питания

Обмен веществ между растением и окружающей средой осуществляется через поверхностно расположенные клетки корневой системы и надземных органов. Как известно, клеточные стенки растений легкопроницаемы (радиус ионов минеральных солей 0,4— 0,6 нм, а средний радиус каналов в клеточной стенке 5—20 нм), и если бы они являлись единственным барьером между корнем растения и наружным питательным раствором, то происходило бы простое выравнивание концентрации ионов вследствие диффузии. Однако в растительных организмах питательные элементы, как правило, находятся в значительно более высоких концентрациях, чем в окружающем их питательном растворе. Более того, поступление отдельных элементов и их концентрирование осуществляются различно и не соответствуют соотношению концентраций элементов в питательном растворе. Это происходит благодаря плазмалемме, которая предотвращает потерю веществ, накопленных клеткой путем диффузии, одновременно обеспечивая проникновение воды и элементов минерального питания.
Поступление веществ против градиента концентрации требует затраты энергии.
Как отмечено выше, существует ряд теорий поступления элементов в клетку. Однако сложный и многогранный процесс поступления элементов питания в корневую систему растений нельзя объяснить какой-то одной гипотезой или теорией. Вероятно, у растений имеется несколько поглотительных механизмов, постоянно меняющееся сочетание которых обусловливает течение всего процесса, причем один механизм дополняет другой.
К настоящему времени утвердилось представление о том, что транспорт элементов питания в клетку обеспечивается двумя автономными механизмами — пассивным током веществ по электрохимическому градиенту и их активным переносом против электрохимического градиента. Так как ионы несут электрический заряд, то их распределение между клеткой и средой определяется как разностью электрических потенциалов, так и разностью концентраций. Суммарно эти две величины принято обозначать как электрохимический градиент.
Соотношение различных механизмов транспорта элементов питания может изменяться в онтогенезе растений и зависит от многих условий. Так, например, роль пассивного поступления ионов увеличивается при повышении внешней концентрации солей (что возможно в условиях засоления или при локальном внесении удобрений).
Считается, что передвижение ионов по градиенту электрохимических потенциалов, определяемых зарядом ионов и разностью концентраций, пассивно, а против него — активно.

Copyright © 2011-2022 Все права защищены.

Источник

Механизм поглощения минеральных веществ растением

Адсорбция ионов – это их поглощение поверхностью цитоплазматической мембраны и стенками поглощающих корней.

Пиноцитоз – заглатывание капель питательного раствора плазмолеммой при поглощении веществ корнем растения.

Для удовлетворения своих потребностей в питании растения развивают мощную корневую систему с массой поглощающих корневых окончаний, которые входят в контакт с большими объемами почвы.

Поглощение корнями элементов из почвы распадается на две фазы:

1.Начальная фаза, связана с адсорбцией ионов поверхностью цитоплазматической мембраны и стенками поглощающих корней. Адсорбция ионов проходит очень быстро, иногда мгновенно и не зависит от внешних факторов. Она носит обменный характер. Выделяемый при дыхании углекислый газ на внешней стороне плазмолеммы, взаимодействуя с водой, дает неустойчивую угольную кислоту, которая распадается на катион водорода Н+ и НСО3-. На образующиеся ионы обмениваются ионы почвенного раствора того же знака. Адсорбция ионов – это физико-химический процесс, зависящий от обменной емкости клеток корня.

СО 2 + Н2О — Н2СО3 Н2СО3 — Н+ + НСО3 —

СО2 + Н2О — Н+ + НСО3 — К+ — почвенная частица

2.Фаза проникновения ионов через наружную мембрану в цитоплазму. Поступление ионов в клетки корней растений происходит избирательно, так как испытывает сильное сопротивление плазмолеммы. Различают активный и пассивный транспорт веществ через мембраны.

А) Пассивное проникновение ионов через плазмолемму осуществляется с помощью медленного процесса диффузии по градиенту концентрации без затраты энергии. Ионы передвигаются через липиды мембран, растворяясь в них, или через специальные гидрофильные канальца в мембранах.

Б) Активный транспорт требует затраты энергии в форме АТФ. Существует несколько теорий, объясняющих механизм активного поглощения элементов минерального питания корневыми системами растений: (1) с помощью мембранных переносчиков и (2) электрохимическая теория ионного транспорта.

Особый механизм поглощения веществ корнем растения является пиноцитоз – заглатывание капель питательного раствора плазмолеммой. Различают две разновидности пиноцитоза: (1) цитоплазматическая мембрана втягивается внутрь клетки, образуя узкий канал, от конца которого отшнуровываются маленькие пузырьки с захваченными ионами; (2) цитоплазматическая мембрана прогибается, затем образуется пиноцитозный пузырек, в котором находится капля питательного раствора.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

10.Этапы поглощения элементов питания растениями.

Обмен в-в между растением и окр средой осущ через поверхностно расположенные клетки корн системы и надземных органов. Транспорт элементов питания в клетку обесп 2 автономными механизмами-пассивным током в-в и активным переносом против электрохим градиента. Ионы движутся через клет оболочку к плазмалемме в результате процесса диффузии. Диффузия-это передвижение молекул газов, жидкостей или растворенного в-ва по градиенту концентр. Своб пространство-эточасть общего объема тканей корн системы, в к-рую ионы поступают и из к-рой выделяются вследствие диффузии. Этапы пост. 1. Обогащение ионами своб пространства апопласта за счет обменной адсобции, диффузии, пассивной физ-хим адсорбции.2.преодоление ионами мембранного барьера и их переход в симпласт.3.Радиальное передвижение ионов по тканям корня и сосудисто-волокнистым пучкам.4.включение ионов в метаболизм.5.Вертикальное передвижение ионов по стеблям, черешкам и жилкам листьев.6.Поступление в фотосинтезир клетки, утилизация и реутилизация, отток.7. Транспорт ассимилятов и ионов вниз по флоэме в корни.

11.Влияние условий внешней среды на поглощение элементов питания растениями.

Поглощение пит в-в раст-ми зав-т от биол особенностей раст, почвы (органич и минералогический состав, t, гран состав, влажность, аэрация, реакции почв р-ра, освещенность итд) Концентр пит р-ра. При недостаточной конц пит р-ра раст хуже растут и страдают от недостатка элементов минер питания. Повыш конц пит р-ра также неблагопр действует на рост и может вызвать угнетение раст-й. Опт конц-ия пит р-ра, т.е. та при к-рой в данных усл-х обеспечивается наибольшая продукт-ть раст, сильно варьирует и постоянно изменяется в различные периоды онтогенеза для одного вида и сорта раст. Минер элементы активно поступают в раст только при опред конц пит в-в в почв р-ре. Лучше усваиваются ионы элементов пит из р-ра умеренно повыш концен, а Н2О лучше поглощ корн системой, расположенной в неудобренной зоне. Повыш конц солей в р-ре увелич его осмот давл и затрудняет пост в раст Н2О и пит –в-в. Соотношение макро- и микроэлементов в пит среде и их погл рас-ми-13 вопрос. Влажность почвы. Содержание дост колич-ва влаги в почве явл необходимым условием для норм развития раст и оказывает большое влияние на пост в них элементов пит-ия. Факторы определяющие влияние влажн: 1.улучшение общего физиол сост раст-ия 2. Улучшение развития и расположения корней при норм содержании влаги в почве и увеличение в связи с этим общей погл способности. 3.универсальность Н2О как среды диффузии ионов из почв р-ра и ппк к корневым волоскам раст. Отриц влияние избыточной влажности почвы на погл элементов питания может проявиться в одностороннем повышении доступности некорот ионов, (закистных солей Fe и Mn, накопление к-рых в раст достигает токсичного уровня). Аэрация и питания раст. Содержание О₂ и СО2 в среде, окружающей корни, сильно варьирует. В частично анаэробных условиях ухудшается снабжение поглощающих клеток кислородом и повыш содер-ие СО2. Установлены влияние аэрации на поглощение раст-ми различных элементов пит-ия и неодинаковая чувст-ность к условиям аэрации при погл-нии элементов пит-ия, а именно KТепло и пит раст. Для больш раст t_опт=15-30. Для хорошего роста корней tg почвы д.б. несколько ниже чем t воздуха для роста надзем части. При пониж t ухудш использование раст NPK. В усл опт-го минер пит-ия t=5-6 явл критической для поступ осн-х элементов мин-го пит-ия раст. Свет. Раст усиленно поглошает элем мин.пит-ия при первых лучах солнца. В случае затенения снижается интен фотосинтеза, и поглощ пит в-в корнями. Влияние света на погл элем пит выражается в том, что в процессе фотосинтеза раст создает в-ва, необх для дальн-ших метаболических р-ций погл-х ионов. Реакция среды оказывает косв и прямое влияние на раст. при косв возд р-ция среды влияет не на само раст а на усл-я от к-рых зависит норм состояние. В кислой среде увелич колич доступных для раст форм Fe, Mn,Co,Cuи уменьш кол-во доступных форм N,P,Mo. Раст легче переносят неблагопр р-цию среды на почвах, имеющих высокие емкость погл-ния и буферность.

12.Значение концентрации солей и соотношение ионов в р-ре для питания раст. Уравновешенный пит р-р. Антогонизм и синергизм ионов.

Конц. солей и соотношение ионов явл важным фактором для пит раст. При недост концен пит р-ра раст страдают от нехватки эл-тов мин питания и хуже растут. Повыш конц пит р-ра также неблагопр действует на рост и может вызвать угнетение раст. Каждому виду раст необходимо опр соотн пит эле-тов, изменяющееся в теч вегетации. Физиологически уровновешенным наз-ют р-р, в котором отдельные элем-ты пит-ия нах-ся в таких соотношениях, при к-рых происходит наиболее эффективное их исп-ние раст-ем. В ф.у. р-ре все пит-ые соли, необх для норм роста и развития раст-ия, должны находиться в опт конц и соотношении. Синергизм-это увеличение колич-ва эле-та, нах-щегося в недост конц, способствует поглощению других элементов (Нр: S-Mn, Ca-Co), а избыток какого-либо элемента препят-ет поступ других элементов-антагонизм. (нр: Fe-Ca, Al-Na). В поглощ необх элементов мин питания сущ-ет тесная связь. Отклонение конц одного элемента от опт-го в субстрате ведет к изменению поглощения раст-ем др элементов питания. При значит отклонениях конц от оптимума относительное содер-ние др-х элементов увеличивается. В то же время абс величина их поступления уменьшается вследствие резкого замедления прироста массы раст.

Источник