20. Поступление питательных веществ в растение.

Корневая  система растений поглощает из почвы  как воду, так и питательные вещества. Оба эти процесса взаимосвязаны, но осуществляются на основе разных механизмов. Многочисленные исследования показали, что почти никогда раствор питательных солей не поступает в растение в неизменной концентрации. Из очень разбавленных растворов соли поглощаются быстрее, чем вода, и раствор становится еще более слабым. Наоборот, из концентр-х растворов растение берет больше воды, чем солей, и раствор становится еще более концентрированным.

Растения  поглощают вещества избирательно, в результате соотношение поглощенных веществ обычно оказывается иным, чем в питательном растворе. В тканях актинидии китайской концентрация фосфора в несколько тысяч раз, а калия и азота в десятки раз превышает содержание этого элемента в почвенном растворе. Эти данные свидетельствуют также о том, что поглощение веществ идет не только избирательно, но и против градиента концентраций.

Процесс поглощения веществ делят на два  этапа: поступление ионов в свободное  пространство корня; транспорт их в  протопласты клеток. При помещении корней растений на раствор катионного красителя, например метиленового синего, можно наблюдать, что в первые же 3 мин из раствора поглощается примерно половина того количества, которое поглотится за длительное время. Дальнейшее поглощение будет идти очень медленно (часами). Действие на корневую систему дыхательных ядов или пониженной температуры полностью снимает последующее медленное поглощение вещества из раствора. При переносе корней в воду или раствор соли наблюдается обратная картина: быстрое выделение красителя в первые не--сколько минут и последующий медленный его выход из ткани. Причем количественно выход красителя в раствор превышает ныход в воду. Первоначальное быстрое поглощение веществ осуществляется в клеточных стенках и является адсорбцией, а быстрое выделение — десорбцией. Больший выход красителя в раствор соли свидетельствует об обменном характере адсорбции. Та часть объема корня, где происходят процессы обменной адсорбции, получила название кажущегося свободного пространства (КСП). Термин «кажущееся» означает, что объем этого пространства зависит от объекта и природы растворенного вещества. КСП включает межмолекулярные пространства в толще клеточных стенок и на поверхности плазмалеммы и клеточных стенок и занимает 5—10 % объема корня.

Катионы и анионы поступают в клеточные  стенки ризодермы как непосредственно  из почвенного раствора, так и благодаря  контактному обмену с частицами  почвенного поглощающего комплекса. Оба  эти процесса связаны с обменом  катионов Н⁺ на катионы окружающей среды и НСОз или анионов органических кислот на анионы минеральных веществ.

Способность к обменной адсорбции определяется обменной емкостью корня. Она зависит  от химического состава корневых выделений и клеточных стенок и поддерживается транспортом веществ через цитоплазматическую мембрану и дальнейшим их перемещением внутрь корня. Именно мембранное строение клеток обеспечивает избирательность поглощения веществ растением. Поддержание структу-ры мембран, их обновление и функционирование активных механизмов транспорта ионов являются энергозависимыми процессами. Поэтому существует тесная связь поглотительной деятельности корня с дыханием.

При действии дыхательных ядов и низких температур происходит только первая фаза поглощения веществ — их проникновение в кажущееся свободное пространство, дальнейшее поступление веществ в протоплазму не наблюдается из-за ограниченности энергетических ресурсов клетки. Наиболее активно поглощают вещества клетки зоны растяжения и корневых волосков. Корневой волосок интенсивно поглощает ионы, пока он растет. Наличие большого количества точек роста в корневой системе обеспечивает ее высокую поглотительную активность.