ТРАНСПОРТНЫЕ ПУТИ В РАСТЕНИИ.

ТРАНСПОРТНЫЕ ПУТИ В РАСТЕНИИ. ПОЧВА. ЭЛЕМЕНТЫ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ

Восходящий и нисходящий ток. В результате фотосинтеза, с одной стороны, и поступления через корень воды с растворенными в ней питательными веществами - с другой, создаются как бы два полюса концентраций различных веществ двустороннего

73

Рис. 58. Главные транспортные пути транспирационного - восходящего тока (стрелка со светлым наконечником) и потока ассимилятов - нисходящего тока (стрелка с темным наконечником): 1 - корень; 2 - ось побега; 3 - ситовидная трубка; 4 - проводящий пучок; 5 - лист; 6 - плод; 7 - сосуд; 8 - флоэма; 9 - ксилема

транспорта: транспирационный, или восходящий, ток, при котором от корня по стеблю к листьям и другим органам растения идут растворы с минеральными веществами, и нисходящий, или ток ассимилятов, когда из листьев по побегу к корню, а также к цветкам и плодам передвигаются полученные в результате фотосинтеза органические вещества (рис. 58). Восходящий ток осуществляется по ксилеме, нисходящий - по флоэме.

Вода с растворенными в ней питательными веществами поступает из почвы через корневые волоски. Внутрь корня и вверх по стеблю эти вещества передвигаются по сосудам ксилемы в результате осмотического, или корневого, давления. Суть его заключается в том, что внутри корневого волоска концентрация органических и минеральных веществ выше, чем в почве, окружающая среда по отношению к клеточному соку корневых волосков представляет собой гипотонический раствор, и, всасывая воду, клетка волоска разбавляет концентрацию клеточного сока. Как только клеточный сок за счет поступившего из почвы раствора в корневой волосок станет гипотоническим по отношению к глубже расположенным клеткам коры, вода с растворенными минеральными веществами проникает в кору и далее до сосудов ксилемы. За счет транспирации листьев вода с растворенными питательными веществами по сосудам ксилемы поднимается вверх по побегу. Несмотря на то что вода уходит из корневого волоска, концентрация органических веществ в нем увеличивается за счет нисходящего тока ассимилятов, что способствует дальнейшему поглощению воды из почвы.

Таким образом, продвижению воды с растворенными в ней солями способствуют сосущая сила корневых волосков, корневое давление, сила сцепления между молекулами воды и стенками сосудов, а также сосущая сила листьев, которые постоянно испаряют воду, притягивая ее из корней.

Почва - основная питательная среда для растений. Она обеспечивает растениям физическую опору, снабжает их необходимыми

74

минеральными веществами и водой, а также создает подходящую газовую среду для корневых систем.

Почва - рыхлый поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием, это особое природное тело и среда жизни для многих организмов, т.е. это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. Почвы возникают в результате выветривания и почвообразования. Выветривание - процесс разрушения поверхностных горных пород. Различают физическое, химическое и биологическое выветривание. В почвообразовании преобладает биологический фактор - взаимодействие растений, животных, грибов и бактерий. В результате их жизнедеятельности образуется гумус, или перегной, - основа почвенного плодородия. Гумус почвы содержит важнейшие для растений питательные вещества и их элементы: азот, фосфор, серу, калий и др. Химический состав гумуса сложен, он состоит из фенолов и органических кислот, которые окрашивают его в темный цвет. На количество гумуса влияют климатические условия. Больше всего его в черноземах - 9-12% (иногда до 30 %). Сложный комплекс органических веществ гумуса находится в тесном взаимодействии друг с другом и минеральными соединениями почвы.

В зависимости от происхождения, абсолютного и относительного возраста, климатических и других условий формируются разные типы почв. Почвы обладают целым рядом свойств. Например, механический состав материнской породы определяет физические свойства почвы (плотность, объемная масса, пористость, удельная поверхность), а химический состав - ее химические свойства. Почве свойственны структурность, т.е. способность распадаться на составляющие ее агрегаты; физико-механические свойства (пластичность, липкость, усадка, набухание, связность, спелость); водные свойства (влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность, испаряющая способность). Почва аккумулирует тепло.

Почвы разнятся по морфологическим признакам: общему строению почвенного профиля, мощности профиля, окраске, механическому составу, структурности, сложению, наличию новообразований и включений. Плодородие и окультуренность почвы - также немаловажные ее характеристики. Почва - самая богатая жизнью среда. Только в верхнем десятисантиметровом слое почвы на 1 га луга содержится 200 ц и более корней, а урожай трав составляет всего 20 - 30 ц/га, т.е. травы в 10 раз меньше, чем массы корней в почвенных горизонтах. Обитающие в почве животные также способствуют повышению ее плодородия. Например, дождевые черви перерабатывают почву, пропуская ее через свой кишечник. В почве число червей доходит до 5 млн на 1 га. Дождевые черви дренируют почву, улучшая водо- и газообмен, способствуя проникновению вглубь почвенных бактерий и грибов. В почве содержится

75

достаточное количество воды с растворенными в ней солями. Только одно растение, например кукурузы, за вегетационный сезон испаряет до 200 кг воды. Корневая система растений постоянно всасывает из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами. Эти минеральные вещества входят в состав растения.

Элементы минерального питания растений можно определить при помощи химического анализа. Для этого растение высушивают, освобождают от воды, а затем сжигают. Органические вещества при сжигании сгорают, часть их переходит в газообразные продукты: азот, кислород, углерод, водород - и улетучивается. Оставшаяся зола составляет примерно 5 % от сухой массы растения. В золе содержатся калий, фосфор, кальций, сера, магний и др.

У растений разных видов и произрастающих на разных типах почвы содержание тех или иных элементов неодинаково. По преобладанию того или иного элемента в сухой массе растения можно косвенно определить тип почвы. Некоторые растения являются индикаторами почвы. Например, дубы, липы - кальциелюбы. Так, в золе коры дуба содержится до 90 % кальция. Концентрация тех или иных элементов в растении может меняться с возрастом.

Среди макроэлементов главнейшую роль играют азот, фосфор, калий, а также сера, кальций, магний. При их недостатке в почву вносят удобрения.

Микроэлементы необходимы растению для его нормального развития, они биологически активны. В результате отсутствия того или иного микроэлемента возникают разнообразные нарушения в росте и развитии, снижается их устойчивость к неблагоприятным воздействиям среды, заболеваниям и вредителям. Например, молибден усиливает поступление в растение кальция и на кислых почвах вместо внесения в почву 1 - 2 т извести можно ограничиться небольшим количеством молибдена, чтобы получить тот же эффект. При отсутствии марганца у плодовых растений развивается заболевание хлороз.

Потребность растения в питательных веществах можно установить, выращивая его на питательных растворах известного состава. Этот метод получил название метода водных культур, или гидропоники. По методу водных культур растение содержат в заранее известном водном растворе минеральных солей. Изменяя состав солей, можно узнать, какую роль выполняет в жизни растений тот или иной элемент. Например, при отсутствии азота и фосфора у растения приостанавливается рост, так как без этих элементов прекращается биосинтез белков, а белки представлены главным образом в таких важных частях клетки, как ядро, цитоплазма и пластиды. Второй способ - выращивание растений по методу песчаных культур. В этом случае их содержат в промытом кварцевом песке, а в качестве питания используют водные растворы минеральных солей.

76

При выращивании культурных растений почва со временем истощается. Чтобы этого не происходило, необходимо вносить удобрения. Наиболее интенсивно растения выводят из почвы азот, фосфор и калий. Для восстановления плодородия в почву вносят минеральные и органические удобрения, в состав которых входят эти элементы. Из натуральных органических удобрений используют навоз, который кроме азота, фосфора и калия содержит большое количество органических веществ и микроорганизмов. Это удобрение улучшает также структуру почвы, повышает ее плодородие. Однако в навозе много семян сорняков, поэтому для небольших участков применяют концентрированный, очищенный от сорняков навоз. В настоящее время существует огромное многообразие удобрений. Их используют как в жидком, так и твердом виде.