Какие процессы осуществляют минеральное питание

Обновлено: 16.05.2024

Важнейшая часть растения скрыта от нашего взора под землей. Миллионы лет назад благодаря корням первые наземные растения смогли закрепиться в почве. Затем растения с помощью корней научились извлекать из почвы различные питательные вещества. Сегодня корни растений играют важную роль в жизни человека. Некоторые корни мы употребляем в пищу, другие используем для решения экологических проблем.

Режим обучения доступен только авторизованным пользователям

Возможности режима обучения:

просмотр истории в виде слайдов
возможность прослушивания озвучки по каждому слайду
возможность добавить свою, детскую озвучку
тесты для детей, чтобы закрепить материал
специально подобранные коллекции картинок и видео для улучшения восприятия
ссылки на дополнительные обучающие курсы

Озвучка доступна в режиме обучения

Строение корней

Видоизменения корней

Мангровые растения живут в заболоченных почвах, и их корням не хватает воздуха. У мангровых растений корни возвышаются над землей, выполняя функцию дыхания (такие корни ещё называют пневматофоры).

У баньяна корни свисают со стеблей. Если такой корень достигнет земли, то он создаст для дерева дополнительную опору.

Сократительные корни втягивают растение глубже в почву. Луковицы лилий каждый год углубляются в почву по мере развития новых сократительных корней. Луковицы продолжат опускаться до тех пор, пока не будет достигнута область с оптимальной температурой.

Корни и минеральное питание растений

Минеральное питание растений

Поглощение различных веществ из окружающей среды – главная задача любого живого организма. Часть поглощенных веществ используется в качестве строительного материала, другая часть – для производства энергии. Растения научились получать эти два ресурса в процессе фотосинтеза, в ходе которого они создают сахар. Однако на одном только сахаре растение не выживет. Ему необходимо также производить нуклеиновые кислоты (ДНК), белки, жиры и многие другие молекулы. Помимо углекислого газа и воды, требующихся для фотосинтеза, растения поглощают азот, кальций, фосфор и многие другие минеральные вещества. Но необходимые молекулы залегают глубоко в почве или находятся в малых концентрациях (количествах). Корни растения – это эффективная машина для поиска и сбора редких ресурсов.

Поглощение различных веществ растением

Из земли растения поглощают около 15 основных элементов. Азот(N), фосфор(P) и калий(К) требуются в больших количествах – это макроэлементы (от греч. макро – большой). Часто рост растения сдерживает именно недостаток макроэлементов в почве. Железо(Fe), цинк(Zn), и некоторые другие – это микроэлементы (от греч. микро – маленький). В растении они присутствуют в небольших количествах. Например, на один атом молибдена в растении приходится 60 миллионов атомов водорода.

Недостаток того или иного элемента приводит к порче органов и постепенному увяданию. При дефиците элемента проявляются разные симптомы. Например, увядание и пожелтение старых листьев говорит о недостатке азота или фосфора. Гибель молодых листьев указывает на дефицит железа или кальция. Избыток элементов в почве токсичен для растения и также приводит к увяданию. Откуда фермеры знают, сколько и в каких количествах вносить удобрения (смесь различных веществ)? В лаборатории ученые выращивали растения, убирая из питательной смеси по одному элементу. Затем они следили, как развивается растение и постепенно вносили недостающий элемент. Например, так было установлено, что для нормального роста томату необходима медь в количестве 0,002 миллиграмма на литр воды.

Важность почвы для растений Процесс формирования плодородной почвы занимает тысячи лет. Сперва происходит разрушение каменистых горных пород под действием ветра и дождя. Образовавшиеся мелкие частички (гравий, песок, глина) создают основу для почвы. Затем в почве появляются микроорганизмы. Они делают почву более плодородной, формируя гумус (органический компонент почвы). Самыми плодородными почвами считаются чернозёмы – доля в них гумуса составляет 10%. От состава и текстуры почвы зависит способность корней расти и поглощать вещества. Слишком плотная почва не даст корням нормально расти, а в слишком рыхлой минеральные вещества будут быстро вымываться. В свою очередь, корни растений играют важную роль в переносе глубоко залегающих веществ на поверхность, способствуя обогащению верхнего слоя почвы.

Эрозия – это процесс разрушения почвы под действием ветра и воды. В природе почва образуется быстрее, чем разрушается. Растения препятствуют эрозии, удерживая и скрепляя почву корнями. Однако чрезмерная эксплуатация человеком пахотных земель и вырубка лесов ускоряют эрозию почв. Деградация (разрушение) почв наблюдается во всём мире. В России около 80% сельскохозяйственных земель подвержены эрозии. Бедные гумусом почвы России вынуждают фермеров интенсивно использовать доступные пахотные угодья, что приводит к ускорению темпов эрозии. В результате истощительного землепользования ежегодно недобирается 30% урожая. Своевременные методы мелиорации (процедуры по улучшению плодородия почвы) трудозатратны, однако они способны повысить плодородие почвы на годы вперед.

Корни и минеральное питание растений

В позапрошлом веке ходили легенды о гигантском растении на острове Мадагаскар, которое питалось людьми. Растений-людоедов ученым обнаружить не удалось, однако некоторые растения с удовольствием питаются насекомыми. Хищные растения способны фотосинтезировать, но страдают от нехватки минеральных веществ на заболоченной почве. Поэтому в ходе эволюции их листья адаптировались к привлечению, захвату и перевариванию насекомых, мелких ящериц и лягушек. Из переваренных животных хищные растения получают необходимый азот, фосфор и некоторые другие элементы.

Необходимые для растений азот и фосфор всегда в дефиците. Их концентрация (количество) в почве невелика, что ограничивает рост растения. Содружество (ассоциация) растений с грибами позволяет решить эту проблему. Переплетаясь, корни растений и нити грибов образуют мицелий. Оба партнера получают выгоду от сожительства друг с другом – такие взаимовыгодные отношения называют симбиозом. Гриб лучше усваивает фосфор и азот, передавая их растению. Растение, в свою очередь, делится с грибом продуктами фотосинтеза – углеводами. Грибы также стимулируют рост и ветвление корней и защищают их от почвенных микробов. Около 80% растений вступают в симбиотические отношения с грибами.

Корни и их польза для человека В корнях многих растений запасаются продукты фотосинтеза. С древних времен человек приметил пользу и питательную ценность таких корней. Вам хорошо известны такие корнеплоды как репа, брюква, хрен, морковь и свёкла. Морковь особенно полезна, так как в ней содержится каротин. Каротин – красноватое вещество, которое является источником витамина А. Сахарная свёкла была выведена в 18 веке из обычного сорта свёклы. Селекционерам удалось увеличить количество сахара в свёкле с 2% до 20%. Сегодня 35% мирового сахара получают именно из сахарной свёклы. Интересно, что первым производство сахарной свёклы поддержал Наполеон. Таким образом он хотел положить конец монополии Англии, производившей сахар из тростника. Жители южных стран употребляют такие корнеплоды как маниока и батат (сладкий картофель). Батат является особенно питательным – он содержит 5% белков, богат витаминами A и D, а также железом, кальцием и другими минералами .

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Минеральное питание растений

Растения как живые организмы успешно растут и развиваются, если имеют все необходимые условия для жизни: свет, воду, воздух, пищу .

Пища нужна всем организмам, так как она – источник энергии.

Без притока энергии не могут осуществляться жизненно важные процессы в клетках, тканях и в организме в целом. Поэтому питание – необходимое условие для существования организма. Растительный организм с помощью корней и листьев добывает пищу в почвенной и наземной среде.

С помощью корней растение извлекает из почвы необходимые ему вещества – так осуществляется почвенное питание . В этом процессе особо важную роль играют корневые волоски в зоне всасывания . Вот почему почвенное питание еще называют корневым питанием . Корневое питание обеспечивает поступление в растение воды и минеральных солей.

Поглощение воды и минеральных веществ корнем (Интерактивный рисунок)

С помощью корневых волосков растение получает из почвы соли калия, кальция, фосфора, магния, соединения азота, серы и другие химические элементы. Минеральные вещества корневая система поглощает из почвы в виде растворов вместе с водой. Корневые волоски принимают непосредственное участие в их поглощении. При этом они работают как маленькие насосы. Вещества, поступившие в корневой волосок, перемещаются в другие клетки всасывающей зоны корня и затем поступают в клетки проводящей ткани – трахеиды и сосуды древесины . По ним они транспортируются в зону проведения корня и далее через стебель ко всем частям растения .

Механизм функционирования проводящих сосудов корня (Анимация)

Почвенное питание – это минеральное питание растений.

Во всасывающей зоне корня идет не только поглощение воды и солей. В этой части корня с участием поглощенных растворов минеральных солей и органических веществ, поступивших от листьев, активно идут сложные химические процессы обмена веществ и образования различных новых соединений. Здесь синтезируются сложные химические вещества, из которых строятся потом белки, витамины, ростовые вещества и др. Они необходимы для нормального роста и развития растения. Таким образом, корень не только всасывает из почвы воду с минеральными солями, но и участвует в образовании многих новых органических веществ.

Процессы поглощения и преобразования растворенных минеральных веществ интенсивнее идут в дневные часы. Особенно активно эти процессы происходят в период цветения растений.

В естественном растительном покрове поглощенные растениями минеральные вещества частично возвращаются в почву с опавшими листьями, ветками, хвоей, цветками, отмершими корневыми волосками. Но после уборки урожая сельскохозяйственных растений поглощенные корнем минеральные вещества не возвращаются в почву. Так, вынос только кальция из почвы с 1 т урожая пшеницы составляет 10 кг, свеклы – 40 кг, а капусты – 60 кг.

Чтобы предотвратить истощение почвы и собирать большие урожаи, на поля вносят удобрения . Их разделяют на органические и минеральные.

К минеральным удобрениям относятся и микроэлементы , которые потребляются растением в чрезвычайно малом количестве. Однако микроэлементы (медь, бор, молибден, марганец) не менее важны для жизнедеятельности растений. Они участвуют в обменных процессах организма, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям окружающей среды.

Микроэлементы – группа незаменимых минеральных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность растительных организмов.

Удобрения вносят в почву в разное время: до посева, одновременно с ним или после посева в виде подкормки . При внесении удобрений следует соблюдать нормы, так как их избыток снижает урожайность. Удобрения восстанавливают плодородие почвы и улучшают минеральное питание растений.

Корень – это специализированный орган минерального питания растений. Растение поглощает много минеральных веществ. В почву для сохранения плодородия и нормального роста и развития растений вносят органические и минеральные удобрения.

С помощью корня растение прочно крепится в почве, поглощает из нее воду и растворенные в ней минеральные вещества, необходимые для его роста и развития. Также в корне накаливается запас питательных веществ.

№ 2. Что такое корневой волосок? Какую функцию он выполняет?

Корневой волосок – это удлинённая клетка кожицы корня, которая находится в зоне всасывания. Он отвечает за высасывание воды и питательных веществ из почвы.

№ 3. Какие минеральные вещества вам известны?

Мне известны такие минеральные вещества: кальций, фосфор, калий, натрий, сера, железо, йод, фтор.

Стр. 85. Вопросы

№ 1. Какие вещества необходимы для минерального питания растения?

Для минерального питания растения необходимы такие вещества, как: азот, калий, фосфор, цинк и т.д.

№ 2. Как растения поглощают питательные вещества?

Высшие растения поглощают питательные вещества с водой из почвы с помощью корней и корневых волосков. Водные растения для усвоения питательных веществ используют поверхность своего тела.

№ 3. Что такое корневое давление?

Корневое давление – это активная подача воды корнем вверх по проводящим сосудам стебля, которая обусловлена поглотительной деятельностью корневой системы.

№ 4. Почему растения не рекомендуется поливать холодной водой?

Потому что холодная вода хуже поглощается корнями растения.

№ 5. Какие виды удобрений вы знаете?

Мне известны органические и минеральные удобрения, которые используются для подкормки почвы под растениями. Органические удобрения являются отмершими частицами растений или животных или отходами их жизнедеятельности.

Минеральные удобрения – это неорганические соединения, которые содержат в своем составе необходимые для питания растений элементы в виде разных соединений, например, калий, фосфор или азот.

№ 6. Какое влияние на рост и развитие растений оказывают азот, калий, фосфор?

Азот благотворно влияет на рост растений, фосфор способствует быстрому созреванию плодов. Калий оказывает воздействие на полноценный отток органических веществ от листьев растения к корням.

№ 7. Что такое подкормка?

Подкормка – это внесение удобрений (минеральных и органических) в почву для улучшения состояния растений, ускорения их роста и созревания плодов.

Стр. 86. Подумайте

№ 1. Правильно ли поступают люди, убирая осенью опавшую листву с газонов в скверах и парках населённых пунктов?

С одной стороны правильно, ведь опавшая листва – это органическое вещество, которое со временем перегнивает, в нем размножаются бактерии. Но, с другой стороны, она является природным удобрением для почвы, способствует питанию растений.

№ 2. С чем связаны особенности строения клетки корневого волоска?

Корневой волосок представляет собой наружный длинный вырост, состоящий из клеток корня, покрытый слизью. Такая особенность строения позволяет ему проникать глубоко в почву, тесно соприкасаясь с ее частицами и тем самым обеспечивать максимальное всасывание воды и питательных веществ для растения.

Стр. 86. Задания

№ 1. Возьмите два одинаковых растения колеуса средних размеров. Поставьте их в светлое тёплое место и три дня не поливайте. Затем регулярно поливайте: первое растение — ежедневно утром и вечером, расходуя на каждый полив по 50 мл воды, второе растение — три раза в неделю (понедельник, среда, пятница), расходуя на каждый полив по 200 мл воды. Опыт проводите в течение месяца. Результаты наблюдений записывайте в тетрадь. Сравните результаты наблюдений и сделайте вывод.

Так как опыт был проведен зимой, то в результате второе растение развивалось лучше, чем первое, потому что в этот период колеус не нуждается в обильном поливе. Трехразового полива было вполне достаточно для полноценного роста растения.

Я думаю, что, если бы опыт проводился летом, когда колеусу необходим обильный полив, то лучше выросло бы первое растение.

№ 2. Для подготовки к изучению прорастания семян в стакан из тонкого прозрачного стекла поместите промокательную бумагу так, чтобы она плотно прилегла к стенкам стакана. На дно стакана налейте немного воды. Между стеклом и промокательной бумагой поместите зерновки пшеницы, ржи, ячменя или овса и наблюдайте за их прорастанием. В другой стакан положите семена фасоли или гороха также для наблюдения за прорастанием. В третий стакан поместите семена фасоли или гороха, отделив у них одну семядолю. Следите, чтобы семена не высохли. Установите, когда они набухнут. Проследите, когда у проростков появятся корни, сколько их разовьётся через некоторое время, как происходят рост и дальнейшее развитие проростков. Свои наблюдения запишите.

Под минеральным питанием растений понимается поглощение ими воды из окружающей среды, веществ органического и неорганического типа.

Ученые в свое время изучили золу из-под растительности и нашли в образовавшейся массе большое количество очень редких химических компонентов. Этот факт доказывает, что отдельно взятые вещества нужны зеленым насаждениям и накапливаются в них.

Важные элементы

Существует перечень веществ, которые являются жизненно необходимыми, и они обязательно присутствуют в растениях. К ним относятся кальций, калий, железо, магний, фосфор, сера. Для разных представителей флоры такие элементы обозначены индивидуальными пропорциями. С помощью корневой системы из грунта осуществляется забор воды вместе с растворенными в ней минеральными солями. Подобный процесс называется почвенным питанием растений. По схеме на уроках биологии можно увидеть, что каждому химическому веществу отведена отдельная роль:

Компоненты на основе азота обеспечивают нормальный и своевременный рост.
Недостаток азота затормаживает развитие растений, способствует появлению пожелтевших и мелких листьев.
Благодаря калию происходит отток от листков к корневой системе органических веществ. Элемент обеспечивает защиту от токсинов и всевозможных солей. В большом объеме скапливается в клубнях, семенах и молодых органах в процессе жизни растения.
В случае нехватки калия замедляется растяжение и деление клеток, кончик корня может погибнуть. Посветлевшие листья покрываются дырами, края их желтеют.
Фосфор, который поступает в растения, представлен фосфатами или солями на основе фосфорной кислоты. Он необходим для быстрого созревания плодов. При недостатке замедляется обмен веществ, отмирают отдельные участки листков.
Сера поступает в растения в виде солей серной кислоты, она присутствует в эфирных маслах и белках. Явными признаками ее дефицита выступает желтизна молодых побегов.
Немаловажное значение магния заключается в его присутствии в хлорофилле. Это фотосинтезирующий пигмент, придающий хлоропластам зеленый оттенок. Недостаток элемента сопровождается осветлением листьев, на которых прожилки становятся неестественно темными.
Железо необходимо для дыхания растений. Его наличие в малом количестве ведет к пожелтению и побелению листьев.

Список необходимых для нормального развития веществ можно дополнить йодом, фтором, марганцем, кобальтом, цинком. Они стимулируют правильный рост растений. Процессы жизнедеятельности нарушаются или приостанавливаются в случае отсутствия хотя бы одного из этих компонентов.

Принцип поглощения полезных веществ

Если рассматривать водоросли, то они способны усваивать необходимые элементы всей поверхностью. В отличие от них высшие растения питаются нужными веществами через корневую систему. При этом зона всасывания по длине варьируется от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. На поверхности присутствует покровная ткань в виде кожицы, оснащенной тонкими волосками.

Именно через такие отростки осуществляется минеральное питание растений. Значение воды в этом процессе не менее важно. Численность волосков велика, благодаря чему повышается всасываемость корневой поверхности. Подобную функцию выполняют листья при воздушном питании представителей флоры.

Следует рассказать, в чем заключается особенность волосков. Они покрываются слизью, способны тесно контактировать с твердыми частицами грунта и без труда проникать между ними. С помощью вязкого вещества быстро растворяются минеральные элементы, после чего поглощаются корневищем.

Волоски на нижней подземной части растения проникают вглубь почвы, максимально плотно соприкасаясь с ее частицами и впитывая влагу, насыщенную минеральными полезными веществами. Далее от корневого отростка жидкость проникает в соседние клетки и сосуды, от которых под определенным давлением поступает в верхние органы.

Существует корневое давление, оно представлено силой, с которой осуществляется одностороннее перемещение воды по направлению к побегам. При высоком показателе такого значения жидкость поднимается выше. За корневым давлением можно проследить на практике. Стебель срезается на высоте примерно 10 см, на оставшийся отрезок надевается плотно прилегающая трубка из резины, заведенная в стеклянную емкость. Подробнее такой процесс уместно описать в реферате или докладе к уроку биологии.

После полива горшочной почвы теплая вода через срез поступает в трубку и емкость. Если используется слишком холодная жидкость, отдача сока будет в меньшем количестве. Из этого следует, что поглощение влаги из почвы корневой системой зависит от температурного значения поступающей воды. Подобный процесс легко пронаблюдать в природных условиях. Пасока или сок выделяется при разрезании древесины, корней или стебля у живого растения.

В весеннее время, когда на деревьях еще не появились листья, в стволах начинается активное сокодвижение. Из обломанной ветки или нарушенного ствола выделяется пасока. Она отличается сладковатым приятным вкусом, содержит витамины, сахара, питательные вещества в растворенном виде. Такая жидкость обеспечивает нормальный весенний рост, набухание и развертывание почек.

Например, всем известно о пользе березового сока, который заготавливается в промышленных масштабах в лесных зонах, отведенных под вырубку.

Управление впитыванием

Растение нормально развивается и функционирует, когда корневая система имеет возможность из окружающей среды потреблять нужные питательные элементы. Большое значение имеет состояние почвы — верхнего пласта земли. Этот слой отвечает за:

обеспечение растений водой и полезными компонентами;
плодородие;
создание необходимых условий для нормальной жизнедеятельности.

Такие факторы влияют на урожайность культур, возделываемых человеком. В естественных условиях необходимые вещества в почву поступают из перегнивших растений и животных, опавшей листвы. С сельскохозяйственными насаждениями дела обстоят иначе.

С целью восполнения нужных компонентов с/х угодья обрабатываются специальными удобрениями, разделенными на 2 группы.

Органические вещества представлены следующими составами:

птичий помет или навоз, образующийся в процессе жизнедеятельности различных животных;
торф или перегной — это отмершие частички растительного или животного происхождения.

Если рассматривать навоз, его не рекомендуется вносить в почву в свежем виде. Он отличен по составу, в нем могут присутствовать непереработанные растительные семена, болезнетворные микробы, гельминты. В отстоявшемся виде навоз является доступным и полезным веществом для удобрения почвы разных типов.

Не менее эффективным органическим удобрением выступает птичий помет. Практика показывает, что самый насыщенный химический состав представлен голубиными и куриными отходами жизнедеятельности. При смешивании всевозможных веществ органического происхождения получается компост. Он используется на приусадебных участках, в сельском хозяйстве.

Минеральные удобрения создаются человеком и не вырабатываются в природных условиях. Они бывают калийными, фосфорными, азотными. На практике часто задействуются микроудобрения, изготовленные на основе меди, бора, кобальта, цинка. Такие составы удобны в применении, но следует понимать, что ни одно химическое соединение по эффективности не сравнится с природными компонентами.

Удобрения помещаются в почву в разные периоды года, все зависит от потребностей растения в определенное время, а также от его вида. Навоз вводится в землю при осенних работах, когда до высадки семян еще далеко. Минеральные составы вносятся одновременно с посевным материалом или непосредственно перед его закладкой. Они необходимы во время роста растений и представлены эффективными подкормками.

Для каждого периода роста и развития предназначено определенное минеральное питание растений, в 6 классе эта тема изучается более подробно, подготавливаются соответствующие конспекты. Важно придерживаться дозирования веществ, их избыток негативно скажется на результате.

Полученная таким способом продукция может нести угрозу для человека. Правильное использование удобрений даст возможность собрать достойный урожай.

Читайте также: