Харчові потреби рослин

Мета навчання

Наприкінці цього розділу ви зможете:

  • Опишіть, як рослини отримують поживні речовини
  • Перелічіть елементи та сполуки, необхідні для правильного живлення рослин
  • Опишіть необхідну поживну речовину

Рослини - це унікальні організми, які можуть поглинати поживні речовини та воду через свою кореневу систему, а також вуглекислий газ з атмосфери. Якість ґрунту та клімат є основними чинниками розподілу та росту рослин. Поєднання поживних речовин, води та вуглекислого газу в грунті разом із сонячним світлом дозволяє рослинам рости.

Оскільки рослини потребують поживних речовин у вигляді таких елементів, як вуглець і калій, важливо розуміти хімічний склад рослин. Більшість об’єму рослинної клітини - вода; він зазвичай становить 80 - 90 відсотків загальної ваги рослини. Грунт є джерелом води для наземних рослин і може бути рясним джерелом води, навіть якщо вона здається сухою. Коріння рослин поглинають воду з ґрунту через кореневі волоски і транспортують її до листя через ксилему. Оскільки водяна пара втрачається з листя, процес транспірації та полярність молекул води (що дозволяє їм утворювати водневі зв’язки) забирає більше води з коренів вгору через рослину до листя ([посилання]). Рослинам потрібна вода для підтримки клітинної структури, метаболічних функцій, перенесення поживних речовин та фотосинтезу.


потреби

Клітини рослин потребують необхідних речовин, які разом називають поживними речовинами, для підтримки життя. Поживні речовини рослин можуть складатися як з органічних, так і з неорганічних сполук. Органічна сполука - це хімічна сполука, що містить вуглець, наприклад, діоксид вуглецю, отриманий з атмосфери. Вуглець, отриманий з атмосферного СО2, складає більшість сухої маси в більшості рослин. Неорганічна сполука не містить вуглецю і не входить до складу живого організму або не виробляється ним. Неорганічні речовини, які утворюють більшу частину ґрунтового розчину, зазвичай називають мінералами: ті, що потрібні рослинам, включають азот (N) і калій (K) для структури та регулювання.

Для забезпечення всіх своїх біохімічних потреб рослинам потрібно лише світло, вода та близько 20 елементів: ці 20 елементів називаються необхідними поживними речовинами ([посилання]). Щоб елемент розглядався як важливий, потрібні три критерії: 1) рослина не може завершити свій життєвий цикл без елемента; 2) жоден інший елемент не може виконувати функцію елемента; і 3) елемент безпосередньо бере участь у живленні рослин.

Основні елементи для росту рослин Макроелементи Мікроелементи
Вуглець (C) Залізо (Fe)
Водень (H) Марганець (Mn)
Кисень (O) Бор (B)
Азот (N) Молібден (Mo)
Фосфор (P) Мідь (Cu)
Калій (K) Цинк (Zn)
Кальцій (Ca) Хлор (Cl)
Магній (Mg) Нікель (Ni)
Сірка (S) Кобальт (Co)
Натрій (Na)
Кремній (Si)

Макроелементи та мікроелементи

Основні елементи можна розділити на дві групи: макроелементи та мікроелементи. Поживні речовини, необхідні рослинам у більшій кількості, називаються макроелементами. Близько половини основних елементів вважаються макроелементами: вуглець, водень, кисень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній і сірка. Перший із цих макроелементів, вуглець (С), необхідний для утворення вуглеводів, білків, нуклеїнових кислот та багатьох інших сполук; тому він присутній у всіх макромолекулах. У середньому суха маса (без води) клітини становить 50 відсотків вуглецю. Як показано в [посилання], вуглець є ключовою частиною рослинних біомолекул.


Наступним за поширеністю елементом у рослинних клітинах є азот (N); він входить до складу білків і нуклеїнових кислот. Азот також використовується для синтезу деяких вітамінів. Водень та кисень - макроелементи, які входять до складу багатьох органічних сполук, а також утворюють воду. Кисень необхідний для клітинного дихання; рослини використовують кисень для накопичення енергії у формі АТФ. Фосфор (P), інша макромолекула, необхідний для синтезу нуклеїнових кислот і фосфоліпідів. Як частина АТФ, фосфор дає змогу перетворювати енергію їжі в хімічну через окисне фосфорилювання. Подібним чином, світлова енергія перетворюється в хімічну енергію під час фотофосфорилювання при фотосинтезі та в хімічну енергію, що витягується під час дихання. Сірка входить до складу деяких амінокислот, таких як цистеїн та метіонін, і присутня в кількох коферментах. Сірка також відіграє роль у фотосинтезі як частина ланцюга переносу електронів, де градієнти водню відіграють ключову роль у перетворенні світлової енергії в АТФ. Калій (К) важливий завдяки своїй ролі в регулюванні розкриття та закриття устьиць. Як отвори для газообміну, продихи допомагають підтримувати здоровий водний баланс; іонний насос калію підтримує цей процес.

Магній (Mg) і кальцій (Ca) також є важливими макроелементами. Роль кальцію подвійна: регулювати транспорт поживних речовин і підтримувати багато ферментних функцій. Магній важливий для процесу фотосинтезу. Ці мінерали, разом з мікроелементами, які описані нижче, також сприяють іонному балансу рослини.

Окрім макроелементів, організми потребують різних елементів у невеликій кількості. Ці мікроелементи, або мікроелементи, присутні у дуже малих кількостях. Вони включають бор (B), хлор (Cl), марганець (Mn), залізо (Fe), цинк (Zn), мідь (Cu), молібден (Mo), нікель (Ni), кремній (Si) та натрій ( Na).

Дефіцит будь-якого з цих поживних речовин, зокрема макроелементів, може негативно вплинути на ріст рослин ([посилання]. Залежно від конкретного поживного речовини, недолік може спричинити затримку росту, повільний ріст або хлороз (пожовтіння листя). Можливий дефіцит в листках, що мають ознаки загибелі клітин.


Відвідайте цей веб-сайт, щоб взяти участь в інтерактивному експерименті з дефіциту поживних речовин у рослинах. Ви можете регулювати кількість N, P, K, Ca, Mg та Fe, яку отримують рослини. . . і подивіться, що станеться.


Гідропоніка

Гідропоніка - це спосіб вирощування рослин у водно-живильному розчині замість ґрунту. З моменту свого появи гідропоніка переросла в процес, який дослідники часто використовують. Вчені, які зацікавлені у вивченні дефіциту поживних речовин у рослинах, можуть використовувати гідропоніку для вивчення впливу різних комбінацій поживних речовин у суворо контрольованих умовах. Гідропоніка також розробилася як спосіб вирощування квітів, овочів та інших культур у тепличних умовах. Ви можете знайти продукти, вирощені на гідропоні, у своєму місцевому продуктовому магазині. Сьогодні на вашому ринку багато салатів та помідорів вирощують за гідропонікою.

Рослини можуть поглинати неорганічні поживні речовини та воду через свою кореневу систему, а вуглекислий газ - із навколишнього середовища. Поєднання органічних сполук разом з водою, вуглекислим газом та сонячним світлом виробляють енергію, яка дозволяє рослинам рости. Неорганічні сполуки утворюють більшу частину ґрунтового розчину. Рослини отримують доступ до води через грунт. Вода поглинається коренем рослини, транспортує поживні речовини по всій рослині та підтримує структуру рослини. Незамінні елементи є необхідними елементами для росту рослин. Вони поділяються на макроелементи та мікроелементи. Макроелементами, які потрібні рослинам, є вуглець, азот, водень, кисень, фосфор, калій, кальцій, магній і сірка. До важливих мікроелементів належать залізо, марганець, бор, молібден, мідь, цинк, хлор, нікель, кобальт, кремній та натрій.

Щоб елемент розглядався як суттєвий, повинні відповідати всі наступні критерії, крім:

  1. Жоден інший елемент не може виконувати функцію.
  2. Елемент бере безпосередню участь у живленні рослин.
  3. Елемент неорганічний.
  4. Рослина не може завершити свій життєвий цикл без елемента.

Поживною речовиною, яка входить до складу вуглеводів, білків та нуклеїнових кислот і яка утворює біомолекули, є ________.

  1. азоту
  2. вуглець
  3. магнію
  4. залізо

Більшість ________ необхідні для функціонування ферментів.

  1. мікроелементи
  2. макроелементи
  3. біомолекули
  4. необхідні поживні речовини

Яке основне джерело води для наземних рослин?

  1. дощ
  2. ґрунт
  3. біомолекули
  4. необхідні поживні речовини

Проблеми з типом рослин є наслідком дефіциту азоту та кальцію?

Нестача цих поживних речовин може спричинити затримку росту, повільний ріст та хлороз.

Що показав експеримент ван Гельмонта?

ван Гельмонт показав, що рослини не споживають грунт, що правильно. Він також вважав, що ріст рослин і збільшення ваги є наслідком споживання води, висновок, який з тих пір був спростований.

Перелічіть два основні макроелементи та два основні поживні речовини.

Відповіді можуть бути різними. До основних макроелементів належать вуглець, водень, кисень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній і сірка. До основних мікроелементів належать залізо, марганець, бор, молібден, мідь, цинк, хлор, нікель, кобальт, натрій та кремній.

Глосарій

Ліцензія

Біологія від OpenStaxCollege ліцензована за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International, за винятком випадків, коли зазначено інше.