Значение макро и микроэлементов в жизни растений

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат «Значение макро и микроэлементов в жизни растений»

Подготовлен ученицей 9 класса «А» МБОУ СОШ№210

(Информация взята из  ресурсов сети интернет стр.6)

Горлатых Алиной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Элементы, количество которых в растениях  составляет проценты или десятые доли процента, называют макроэлементами. К ним относят азот, фосфор, серу и катионы — калий, магний и кальций; железо занимает промежуточное положение между макро- и микроэлементами.

                                                        Азот. 

Азот хорошо усваивается  растением из солей азотной кислоты  и аммония. Он является одним из главнейших элементов корневого ‘питания, так  как входит в состав белков всех живых клеток. Сложная молекула белка, из которого построена протоплазма, содержит от 16 до 18% азота. Протоплазма представляет собой живое вещество, в ней совершается главнейший физиологический процесс — дыхательный обмен. Лишь вследствие деятельности протоплазмы в растении происходит сложный синтез органических веществ. Азот является составной частью нуклеиновых кислот, входящих в состав ядра и являющихся носителями наследственности. Значение азота для растительной клетки определяется еще тем, что он является неотъемлемой частью хлорофилла — зеленого пигмента растений, от присутствия которого зависит фотосинтез; он входит в состав ферментов, которые регулируют реакции обмена веществ, и ряда витаминов. Все формы азота в растении превращаются в аммиачные соединения, которые, вступая в реакцию с- органическими кислотами, образуют аминокислоты и амиды — аспарагин и глютамин. Аммиачный азот обычно не скапливается в растении в значительных количествах. Это наблюдается только при недостатке углеводов; в этих условиях растение не может его переработать в безвредные органические вещества — аспарагин и глютамин. Избыток аммиака в тканях зачастую приводит к их повреждению. Особенно с этим обстоятельством следует считаться при выращивании растений в теплице в зимнее время. Азот необходим овощным растениям в течение всей вегетации, так как они постоянно строят новые органы. Если растение испытывает недостаток в азоте, то это прежде всего сказывается на темпе роста. Новые побеги почти не образуются, размеры листьев уменьшаются. При отсутствии азота в старых листьях хлорофилл разрушается, вследствие -чего листья принимают бледно-зеленую окраску, а затем желтеют и отмирают. При сильном голодании начинают желтеть листья средних ярусов,а верхние листья принимают бледно-зеленую окраску. Бороться с этим явлением при выращивании растений без почвы довольно легко. Достаточно прибавить к питательному раствору азотнокислую соль, чтобы дней через 5—6 листья приняли темно-зеленую окраску и растение начало образовывать новые побеги.

                                                       Сера.

Сера усваивается растениями только в окисленной форме—в виде аниона SO4". В растении основная масса аниона сульфата восстанавливается до —SH и —S—S— групп. В виде таких группировок сера входит в состав некоторых аминокислот и белков. Сера входит также в состав ряда ферментов, в том числе ферментов, участвующих в процессе дыхания. Таким образом, соединения серы играют важную роль в процессах обмена веществ и энергии.

Часть серы находится в  клеточном соке в виде иона сульфата. При распаде серосодержащих соединений в ‘присутствии кислорода происходит окисление восстановленной серы до сульфата. При отмирании корня в условиях, когда ему не хватает кислорода, серосодержащие соединения распадаются с образованием сероводорода, который ядовит для корня. Это одна из причин быстрой гибели корневой системы при затоплении ее и недостатке кислорода. Недостаток серы в питательном растворе наблюдается редко. При недостатке серы, так же как и при недостатке азота, начинается разрушение хлорофилла, но первыми испытывают недостаток серы верхние листья.

                                                      Фосфор.

Фосфор усваивается растениями в окисленной форме в виде солей  фосфорной кислоты. Фосфор входит в  состав сложных белков — нуклеопротеидов, важнейших веществ ядра и плазмы. Фосфор входит также в состав фосфатидов и жироподобных веществ, играющих большую роль в образовании поверхностных мембран клетки, в состав ряда ферментов, многих физиологически активных соединений. Он играет огромную роль в процессах гликолиза и аэробного дыхания. Освобождающаяся в этих процессах энергия накапливается в виде богатых энергией фесфатных связей; эта энергия затем используется для синтеза самых различных веществ.

Фосфор принимает участие  и в таком важном процессе жизнедеятельности растений, как фотосинтез. Фосфорная кислота в растении не восстанавливается, а связывается с органическими веществами, образуя фосфорные эфиры. Если фосфор в окружающей среде содержится в изобилии, то он накапливается в клеточном соке в виде минеральных солей, которые являются запасным фондом фосфора. Благодаря буферным свойствам соли фосфорной кислоты регулируют также кислотность содержимого клетки, поддерживая ее на благоприятном уровне. Фосфор особенно необходим в ранние периоды жизни растений. При отсутствии фосфора в начале жизни и при последующей подкормке растения фосфорными солями листья растений некоторое время страдают из-за усиленного поступления фосфора и нарушенного

в связи с этим азотного обмена. Вот почему особенно необходимо с первых дней жизни обеспечить растению хорошее условие фосфорного питания.

Катионы

Калий, кальций и магний усваиваются из любых растворимых солей, анионы которых не обладают токсическим действием. Доступными они являются и находясь в ‘поглощенном состоянии, т. е. связанные с каким-нибудь нерастворимым веществом, обладающим ясно отраженными кислотными свойствами. Попав в растения, калий и кальций в своей массе не претерпевают никаких химических превращений, но они необходимы для питания. Их нельзя заменить другими элементами, как нельзя ничем заменить азот, фосфор и серу.

                                                          Калий.

Калий в растениях содержится в больших количествах, чем любой другой катион, особенно в их вегетативных частях. Основная масса калия сосредоточена в клеточном соке. В молодых клетках, богатых протоплазмой, значительная часть калия находится в адсорбированном состоянии. Калий оказывает большое влияние на коллоиды плазмы, он ‘повышает их гидро-фильность («разжижает» плазму). Калий является также катализатором ряда синтетических процессов: как правило, он катализирует синтезы высокомолекулярных веществ из более простых, способствует синтезу сахарозы, крахмала, жиров, белков. При недостатке калия процессы синтеза нарушаются, и в растении скапливаются глюкоза, аминокислоты и продукты распададругих высокомолекулярных соединений. При недостатке калия на нижних листьях появляется краевой запал — края листовой, пластинки отмирают, листья приобретают характерную куполообразную форму, на листьях появляются коричневые пятна. Образование коричневых пятен (некрозов) связано с нарушением азотного обмена и образованием в тканях трупного яда — путресцина.

                                                           Кальций.

Кальций поступает в растение в течение всей его> жизни. Часть  кальция находится в клеточном  соке. Этот кальций не принимает  активного участия в процессах  обмена веществ, он главным образом  обеспечивает нейтрализацию избыточно  образующихся органических кислот. Часть кальция сосредоточена в. плазме — здесь кальций играет роль антагониста калия, он оказывает на коллоиды плазмы действие, противоположное калию, а именно — понижает гидрофильность плазменных коллоидов,, повышает их вязкость. Для нормального хода жизненных процессов очень важно оптимальное соотношение калия и кальция в плазме, так как именно это соотношение обусловливает определенные коллоидные свойства плазмы. Кальций входит в состав ядерного вещества, а потому играет большую роль в процессах деления клетки. Велика роль кальция и в образовании клеточных оболочек, особенно в формировании стенок корневых волосков, куда он входит в виде пектата. При отсутствии кальция в питательном растворе очень быстро поражаются точки роста надземных частей и корня, так как кальций не передвигается из старых частей растения к молодым. Корни ослизняются, рост их почти прекращается или идет ненормально. В искусственной культуре на водопроводной воде обычно симптомы недостатка кальция не проявляются.

                                                       Магний.

Магний поступает в  растения в меньших количествах, чем калий и кальций. Тем не менее роль его в растении исключительна, так как магний входит в состав хлорофилла (Ую часть магния клетки входит в состав хлорофилла). Магний необходим также всем бесхлорофильным организмам, и его-роль не исчерпывается значением для процесса фотосинтеза. Магний является чрезвычайно важным и для дыхательного обмена, он катализирует целый ряд реакций образования богатых энергией фосфатных связей и их переноса. Так как богатые энергией фосфатные связи участвуют в самых различных синтезах, то без магния эти процессы не идут. При недостатке магния разрушается молекула хлорофилла, ‘причем жилки листьев остаются зелеными, а участки тканей, расположенные между жилками, бледнеют. Это явление называется пятнистым хлорозом и очень характерно для недостатка магния.

                                                       Железо.

Железо поглощается из раствора как в виде растворенных солей, так и в виде комплексных и органических соединений. Содержание его в растениях невелико, обычно оно составляет сотые доли процента. В растительных тканях железо-

частично переходит в  органические соединения. Ион железа способен легко переходить из окисной формы в закисную, и обратно. В силу этого, находясь в составе ферментов, он принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах. Железо, в частности, входит в состав дыхательных ферментов (цитохрома, цитохромоксидазьв, каталазы и пероксидазы).

В состав молекулы хлорофилла железо не входит, но принимает деятельное участие в его образовании. При недостатке железа развивается хлороз — хлорофилл не образуется, листья принимают характерную желтую окраску. Поскольку подвижность железа в растительных тканях очень мала, железо, находящееся в старых листьях, не может быть использовано молодыми листьями. Этим объясняется, ‘почему хлороз всегда начинается с молодых листьев.

При недостатке железа изменяется не только окраска молодых листьев, но и фотосинтез; рост растений замедляется. Необходимо поэтому при появлении первых ‘признаков хлороза принимать меры к его устранению. Если прибавить железо в питательный раствор не позднее чем через пять дней после начала заболевания, то окраска листьев восстанавливается. Более поздние меры не приносят желаемого эффекта .

 Микроэлементы

Кроме основных элементов, для роста растений необходим целый ряд так называемых микроэлементов. Они находятся в  растении в ничтожных количествах, составляя тысячные доли процента его  сырого веса. Микроэлементы усваиваются  только при низких концентрациях  соответствующих солей. При увеличении дозы они становятся уже ядовитыми для растения. С этим обстоятельством приходится особенно считаться при выращивании растений без почвы. Микроэлементы не играют роли в осмотических свойствах клеточного сока, не могут участвовать в структурообразовании протоплазмы. Их количество слишком ничтожно для выполнения подобных функций. Роль их в жизни растений, подобно витаминам, связана с деятельностью ферментов.

                                                           Бор.

Из микроэлементов особо  важен бор. Для того- чтобы растение нормально развивалось, его необходимо постоянно снабжать бором, так как он слабо ‘передвигается по растению. При отсутствии бора приостанавливается рост корней и наземной части. Точки роста отмирают, так как клетки молодой растущей ткани — меристемы перестают делиться. Внешние признаки недостатка бора схожи с недостатком кальция, так как метаболизм этого элемента тесно связан с бором. Бор принимает уча-спи1 п процессе прорастания пыльцы и росте завязи, поэтому при недостатке его резко снижается семенная продукция растений.Бор играет большую роль в передвижении сахаров; ряд борорганических соединений является активаторами роста.

Медь. Значительная доля меди сосредоточена в хлоропластах. По-видимому, медь катализирует какие-то реакции  в фотосинтезе. При недостатке меди хлоропласты оказываются недолговечными, медь, видимо, препятствует разрушению хлорофилла. Медь входит в состав ряда окислительных ферментов (полифенолксидаза, тирозиназа и др.). Медь играет большую роль и в белковом обмене.

                                                         Цинк.

Цинк входит в состав важного  фермента — карбоангидразы. Кроме  того, цинк участвует в синтезе  аминокислоты триптофана, являющегося  предшественником ростовых веществ (ауксинов) в растении.

                                                     Марганец.

Он очень важен для  растения, так как катализирует реакции карбоксилирования и играет важную роль в фотосинтезе и дыхании. Органические и неорганические соединения марганца встречаются во всех частях растения. Преимущественно он скапливается в листьях и в точках роста — в молодой растущей ткани, где наблюдается наибольшая физиологическая активность. Хотя марганец не входит в молекулу окислительных ферментов, его наличие способствует окислительным превращениям.

Присутствие марганца в питательном  растворе повышает дыхание корней, при этом заметно увеличивается  усвоение нитратного азота. Особенно характерным свойством марганца является его способность окислять соединения железа. При недостатке марганца железо накапливается в закисной форме и, являясь ядовитым, отравляет растительную ткань. Наоборот, при большом количестве марганца все железо превращается в окисную форму. Из этого следует, что железо и марганец должны находиться в питательном растворе в определенном соотношении, а именно: железа дается в четыре раза больше, чем марганца. Такое соотношение является наиболее выгодным для растения.