Минеральное питание растений
Вода с растворёнными минеральными веществами поступает в органы растения из почвы - происходит минеральное питание. Воду растения поглощают с помощью корневых волосков, находящихся в зоне всасывания. Поэтому поступление веществ из почвы часто называют также корневым питанием. Этот процесс обеспечивает растение водой и минеральными веществами.
Растение может регулировать количество поступающих минеральных солей. Клетки эндодермы (внутреннего слоя коры корня) пропускают в центральный цилиндр те вещества, которые необходимы растению.
Растениям для роста и развития требуются разные минеральные вещества. Самые важные -азот, калий и фосфор. При недостатке хотя бы одного из этих элементов нарушаются все жизненные процессы. Например, при недостатке азота растение медленно растёт. Если не хватает калия, то замедляется деление и рост клеток, плохо развиваются корни. Недостаток фосфора нарушает обмен веществ и снижает урожайность.
Остальные минеральные вещества нужны в малых количествах, но также важны для растения. Например, недостаток железа вызывает пожелтение листьев, а недостаток магния замедляет выработку хлорофилла, листья становятся бледными, фотосинтез в них не происходит.
По внешнему виду растения можно предположить, есть ли дефицит минеральных веществ.
Рис. 1. Признаки минерального голодания растений
Избыток других веществ не заменяет недостающих. Это происходит потому, что питательные вещества выполняют в растениях различные функции. Известно, что азот увеличивает рост зелёных частей растений, фосфор ускоряет созревание плодов, а калий ускоряет поступление органических веществ к корням.
Поглощение и перемещение минеральных веществ растениями
У водорослей минеральные вещества поступают в клетки через поверхность тела.
В наземные части папоротников, голосеменных и цветковых растений растворы минеральных веществ поступают из корней, всасывающих их из почвы корневыми волосками.
Рис. 2. Корневые волоски
Перемещение минеральных веществ и воды в растении
Корневые волоски работают как маленькие насосы. Вещества, поступившие в корневой волосок, перемещаются в другие клетки всасывающей зоны корня, поступают в сосуды центрального цилиндра корня и по ним поднимаются вверх в стебли и листья.
Доказать, что поступление растворов минеральных веществ в наземную часть растения происходит по сосудам древесины, можно с помощью простого опыта.
Рис. 3. Изучение перемещения воды и минеральных веществ
Ветку дерева ставят в окрашенную чернилами воду. Через несколько часов отрезают часть стебля и разрезают его вдоль. На срезе видно, что чернилами окрашивается только слой древесины. Значит, раствор чернил поднимается вверх по сосудам, которые находятся в древесине.
Корневое давление
Процессы всасывания воды и её передвижения вверх по органам растений возможны благодаря действию корневого давления.
Можно провести опыт, который наглядно демонстрирует это действие.
Рис. 4. Наблюдение корневого давления
Обрезают стебель растения, оставив небольшой пенёк. На него одевают небольшой кусочек трубки из резины, в который вставляют стеклянную трубку. Через некоторое время из трубки начинает капать вода. Но это происходит только после полива тёплой водой. Если же для полива использовать холодную воду, то капли воды не появляются. Значит, корни не могут поглощать холодную воду.
Осмос
Впервые явление осмоса наблюдал француз Жан Нолле.
Осмос в переводе с греческого – толчок, давление. Осмос наблюдается, когда два раствора различной концентрации разделены полупроницаемой перегородкой – мембраной. В результате устанавливается направленный поток молекул воды в том направлении, где раствор более концентрированный.
С явлением осмоса мы сталкиваемся во время купания. Если нырнуть в пресноводный водоём, например в речку, и открыть глаза, то под веками испытаем неприятное чувство рези. Внутри клеток глаза концентрация растворённых веществ намного больше, чем в пресной воде, и вода начинает проникать внутрь клеток, болезненно растягивая их. Когда мы раскрываем глаза в солёной морской воде, то болевых ощущений не испытываем, так как концентрация соли в морской воде и клетках глаза сходная.
Чтобы разобраться, что такое осмос, надо представить его значение в окружающем мире, значение осмоса для живых организмов.
Например, на подоконнике стоит цветок в горшке, весело и упруго раскинул зелёные листочки, радостно алеет бутон. Красиво! Но забыли мы его полить. Что же случилось? Листочки начинают вянуть, бутон поник. Если мы не польём растение, оно погибнет. Почему же, имея рядом все необходимые вещества, кроме воды, растение не может существовать? И причём тут осмос?
Всё дело в том, что корни растений впитывают воду и пропускают её внутрь своих клеток, стенки которых являются своеобразной полупроницаемой мембраной. Она позволяет воде с мельчайшими, растворёнными в ней питательными веществами проникать внутрь клеток растений. Фильтрующая способность клеточной мембраны уникальна. Но откуда такая избирательность, и чем она регулируется? Наполненные водой клетки растений становятся упругими, за счёт осмотического давления, растение выпрямляется и радует глаз. Такое движение жидкости через мембрану клетки называется осмосом. Что же движет этой жидкостью?
В природе все системы стремятся к достижению равновесия, только тогда они будут устойчивыми и неизменными. Так, если соединить два раствора с разными концентрациями, система мгновенно отреагирует распределением концентрации по всему объёму раствора, а если растворы разделены между собой полупроницаемой перегородкой, мембраной, поры которой могут пропускать лишь молекулы растворителя, но не растворённых частиц, то этот процесс будет идти однонаправлено. То есть вода из раствора с меньшей концентрацией будет проходить в раствор с большей концентрацией, вплоть до выравнивания их численных значений.
Так явлением осмоса объясняется «оживление» увядших цветов в воде, прорастание растений сквозь асфальтовое покрытие дорог, набухание семян. Ведь вода поступает в растение или семя, так как в них более высокая концентрация растворов сахаров и солей.
Видоизменение корня
Услышав слово «корень», мы представляем себе что-то находящееся глубоко под землей, занимающееся всасыванием воды. Но это характерно далеко не для каждого растения. Есть корни, находящиеся в воздухе и способные к фотосинтезу. Бывают корни, создающие причудливые «юбки» вокруг деревьев. А случается и так, что растение вообще прекрасно обходится без корня.
Основная функция корня – всасывание воды и минеральных веществ.
На сухих полях длина корней пшеницы достигает 2,5 м, а на увлажненных – 0,5 м. Но они гораздо гуще. Основное условие – увлажненность почвы.
В тундре корни расположены у поверхности, а сами растения низкорослые. Это связано с низкой питательностью почвы и наличием вечной мерзлоты. Корни карликовой березы (рис. 5) достигают 20 см. Но при помещении растения в более благоприятные условия размеры корней увеличиваются.
Рис.
5. Береза карликовая
Пустынные растения имеют очень длинные корни, что связано с глубоким расположением грунтовых вод. Длина корней ежовника безлистного (рис.6) – 15 м. Растения без развитой корневой системы приспособлены к поглощению влаги из тумана с помощью стеблей и листьев.
Рис. 6. Ежовник безлистный
Редис, свекла (см. рис.7), репа, морковь запасают питательные вещества в увеличенных корнях. При накоплении в них запасных питательных веществ становятся мясистыми. Если эти образования съедобны для человека или животных, их называют корнеплодами.
Рис. 7 Свекла обыкновенная
В образовании корнеплодов принимают участие главный корень и нижние участки стебля.
Корневые клубни (см. рис. 8) появляются в результате утолщения боковых или придаточных корней. Развиты у георгин, чистяка, батата, маниоки.
Рис. 8. Корневые клубни батата
Втягивающие корни – корни, способные сильно укорачиваться. Они втягивают под землю луковицу лука, пролесок, тюльпанов, орхидей, шафрана. Корни имеют поперечные морщины.
У плющей развиваются корни-прицепки (рис. 9), которыми растение крепится к опоре (скале, стволу дерева).
Рис.
9. Корни-прицепки плюща
Корнеплоды и корневые клубни не следует путать с корневищами и настоящими клубнями. Корневища и клубни – видоизменения побегов, не имеющие отношения к корням.
Эпифиты – растения, живущие на поверхности других растений. Не являются паразитами, так как от растения-опоры не получают питательных или минеральных веществ. Пример – орхидеи (рис. 10). Они имеют воздушные корни, свободно свисающие вниз или участвующие в прикреплении к стволу. Могут фотосинтезировать, в этом случае имеют зеленый цвет. Некоторые орхидеи не имеют листьев (орхидея безлистная), весь фотосинтез осуществляется корнями.
Рис. 10. Орхидея
У некоторых эпифитов вообще нет корней – тилландсия луковичная (рис. 11).
Рис. 11. Тилландсия луковичная
Дыхательные корни (пневматофоры) – образуются у голосеменных и покрытосеменных растений, произрастающих на топкой почве (берега рек). Например, у ивы ломкой (рис. 12), мангр. Корни растут вертикально вверх, пока не достигают поверхности почвы. По межклетникам воздух перемещается к корням, находящимся глубже, – в условиях недостатка кислорода.
Рис. 12. Ива ломкая
Ходульные корни (рис. 13) – образуются на стволах и ветвях, служат подпорками. Характерны для тропических деревьев.
Рис. 13. Опорные корни
Досковидные корни (рис. 14) – вертикальные выросты корней, упирающиеся в ствол и поддерживающие его. Образуются у крупных деревьев. Высота корней достигает 9 м.
Рис. 15. Досковидные корни
Столбовидные корни – отрастают от горизонтальных ветвей дерева вниз, поддерживают крону дерева (рис. 16)
Рис. 16. Индийский баньян
Корни-присоски – корни растений-паразитов и полупаразитов – омела белая (рис. 17) – способны проникать в тело растения-хозяина.
Рис. 17. Омела белая
Омела имеет вечнозеленые, не опадающие на землю листья. Способна к фотосинтезу. Поэтому называется растением-полупаразитом. Ее корни получают воду и минеральные соли из растения-хозяина.
К полупаразитам относится погремок (рис. 18), марьянник луговой, очанка. Воду и минеральные вещества они получают из корней других растений, способны к фотосинтезу.
Рис. 18. Погремок
Знаете ли вы, что…
Из корнеплодов сахарной свеклы получают сахар.
Корневая система кукурузы разрастается в стороны от стебля почти на 2 метра, репчатого лука – на 60-70 см.
Основная масса корней большинства растений разрастается на глубине 15-18 см.
Корни моркови длиннее надземной части растения примерно в 7 раз.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Какие существуют видоизменения корней?
2. Назовите минимум 5 растений с видоизмененными корнями, произрастающих в вашей области. Охарактеризуйте эти видоизменения.
Настоящий материал опубликован пользователем Артеменко Людмила Васильевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
