Потребности растений в минеральных веществах

23.05.2014

Растение нуждается не только в свете, двуокиси углерода и воде: оно должно получать из окружающей среды также минеральные вещества и микроэлементы. Потребность растения в минеральных веществах сравнительно легко установить, применяя методы водной культуры, знакомые цветоводам, которые занимаются гидропонным выращиванием растений. Несколько более усложненный путь заключается в том, что растительный материал сжигают с доступом воздуха при высокой температуре и анализируют зольный остаток химическими методами.

Уже давно известно, что почти 97% живого вещества составляют совместно следующие химические элементы: углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), сера (S) и фосфор (P). Если сравнивать содержание этих элементов в организме и в неживой природе ( в земной коре ), то поражает их концентрирование в живой материи. В телах живых существ «биогенные» элементы присутствуют в 10 – 200-кратной концентрации. Названные шесть элементов (С, О, Н, N, S, Р) вместе с шестью следующими (Na, K, Ca, Fe, Mn и Cl) образуют почти 99,99% живой материи. В минимальном остатке содержатся многочисленные химические элементы, необходимые для «жизненного механизма», по – видимому, лишь в крайне ограниченных количествах, в виде следов. Эти элементы, очевидно, выполняют в «химической фабрике» клетки весьма специальные задачи.

Углерод растение получает из двуокиси углерода в процессе фотосинтеза; кислород оно добывает из воздуха (как мы помним, он происходит из воды в результате фотосинтетической деятельности многих миллионов поколений растений). Водород поступает из воды; использование молекулярного водорода в обмене веществ – явление довольно редкое, связанное с использованием особого фермента, гидрогеназы. Азот, серу и фосфор обитающие на суше растения находят в своем естественном субстрате, почве. Лишь немногие специализированные организмы могут усваивать атмосферный азот (N2). Азот присутствует в почве главным образом в виде ионов нитрата (NO3-) или аммония (NH4+), сера – в виде сульфат- иона (SO42-), а фосфор  -  в виде фосфат-иона (РО43-). Недостаточное снабжение одним из этих основных неорганических питательных веществ приводит к характерным явлениям недостаточности, по симптомам которых опытный специалист может определить во многих случаях, какого элемента не хватает больному растению. Значение различных минеральных веществ и микроэлементов для физиологии обмена веществ становится ясным из таблиц 1 и 2.  

Значение минеральных веществ (основных питательных элементов) для жизнедеятельности растений

Таблица 1


Элемент

Предпочтительная для усвоения форма

Применение в растении

Азот (N) NO3 – или
NH4 +
В восстановленной форме – важное строительное вещество для аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и других соединений
Сера (S) SO4 - - В восстановленной форме используется как строительное вещество ферментных белков, особенно SH – ферментов и жизненно важных кофакторов, например, тиаминпирофосфата; в окисленной форме – как «активный сульфат»
Фосфор (Р) РО4 - - - Строительное вещество для АТФ, сахарофосфатов, нуклеотидов, нуклеотидкоферментов (НАД, НАДФ и др.), нуклеозидфосфатсахаров (УДФ – глюкоза и др.), фосфатидов и других соединений
Калий (К) К+ Не имеет значения как строительное вещество; вызывает набухание протоплазмы; участвует в транспорте через мембраны; активирует некоторые ферменты
Кальций (Са) Са + + Строительное вещество для срединной пластинки (Са – пектаты); снижает оводненность протоплавмы; связывает оксалат (кристаллы оксалата кальция)

Железо (Fe)

 


Составная часть цитохромов, ферредоксина, ряда ферментов, леггемоглобина у бобовых

Значение микроэлементов для жизнедеятельности растений

Таблица 2

Элемент

Применение в растении

Магний (Mg) Служит центральным атомом в молекуле хлорофилла; участвует в реакциях с АТФ и в образовании функционально активных рибосом
Марганец (Mn) Активирует некоторые ферменты, участвует в фотосинтетическом выделении кислорода (невыясненным образом)
Медь (Сu) Является составной частью окислительных ферментов, например, лакказы, которая участвует в образовании лигнина, и цитохромоксидазы
Молибден (Мо) Является составной частью ферментов, участвующих в ассимиляции нитратов и связывании атмосферного азота
Кобальт (Со) Служит центральным атомом так называемого корринового кольца витамина B12, участвующего, например, в биосинтезе метионина, который своей стороны является важнейшим поставщиком метильных групп в обмене веществ

Натрий (Na)

Важен для транспорта веществ через мембраны; используется видами Halimone, так называемыми галофитами (солеросами) (невыясненным способом)

 

Азот в жизни растений

Азотный обмен растений характеризуется рядом особенностей. Одна из них проявляется в способности использовать неорганические соединения азота для своих потребностей, то есть ассимилировать нитраты (что свойственно всем растениям) и связывать молекулярный азот (свойственно сравнительно немногим видам). Вторая особенность – экономичность использования азота. Однажды усвоенный азот остается в теле растения. Он может повторно использоваться. Он запасается, перемещается и вновь употребляется. Третья способность, имеющая известное отношение ко второй, заключается в том, что азот включается в синтез многочисленных веществ, которые не являются первичными производными «машины жизни». Это побочные продукты, или продукты распада, отходы «химической фабрики», так сказать, стружки столярной мастерской, материал, который далее не употребляем. В этой области вторичных продуктов обмена азот включается в самые разнообразные и специфические соединения.

Отношение растений к азоту, предоставляемому им, не избирательно: они могут использовать для своего питания почти любые органические и неорганические соединения азота. Растения с легкостью усваивают аммонийный и нитратный азот, азот аминокислот и даже цианида. Последнее особенно удивительно: ведь цианид (синильная кислота) является в высшей степени ядовитым для животных и человека веществом, которое в самых малых количествах уже оказывает смертельное действие. Конечно, только экспериментатор «сбивает растения с толку», снабжая их цианидом в условиях опыта. В естественных условиях лишь немногие виды растений, которые образуют гликозиды синильной кислоты (например, амигдалин горького миндаля), а затем вновь разрушают их с  образованием синильной кислоты, используют способность ассимилировать синильную кислоту.

Главным источником связанного азота для питания растений являются нитраты. Нитраты всасываются корнями из почвы вместе с почвенной водой. В растении они должны быть восстановлены, чтобы их азот мог участвовать в образовании многообразных соединений, среди которых важнейшими являются нуклеиновые кислоты и белки. Азот присутствует в растительном организме почти исключительно в восстановленной форме, главным образом в виде аминогрупп аминокислот и белков. Крайне редки органические вещества растительного происхождения, содержащие окисленный азот.

Вернуться к статьям