5)Қоректену - өсімдік тіршілігінің ең маңызды факторларының бірі.Өсімдік қоектенуі түрлері,олардың мәні.

Өсімдіктің сыртқы ортамен зат алмасуын оның қоректенуі дейді. Өсімдік қоректік заттарды жапырақтары және тамырлары арқылы қабылдайды. Осыған орай оның қоректенуінің екі түрі: ауа арқылы және тамыр арқылы қоректенуі болады. Өсімдік ауа арқылы қоректенуде өзінің жасыл жапырақтарының көмегімен, атмосфера- дағы көмірқышқыл газын ассимиляциялайды. Ал, тамыр арқылы қоректенуде топырақтағы суды, минералдық тұздардың иондарын және өте аз мөлшерде органикалық қосылыстарды сіңіреді. Соңғы жылдардағы зерттеулер органикалық заттар өсімдіктің тамырында түзіле бастайтындығын дәлелдеп отыр. Сондықтан өсімдіктің осы екі қоректену түрі бір-бірімен тығыз байланысты.

. Өсімдіктердің ауа арқылы қоректенуі Өсімдік күн энергиясын жапырақтағы хлорофилл пигментінің қатысуымен сіңіріп, оны химиялық энергияға айналдырады. 28 Нәтижесінде азотсыз органикалық зат (глюкоза) және оттек пайда болады. Жалпы алғанда фотосинтез реакциясының жиынтық теңдеуін былайша өрнектейді:

6CO2 + 6H 2O + 674* ,4 187кДж → С 6H12 O6 + 6O2 Өсімдік фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілген оттектің шамалы бөлігін тыныс алуға пайдаланады, ал көбі атмосфераға ұшып кетеді. Глюкоза күрделі көмірсулар мен ақуыз, май, органи- калық қышқылдардың синтезделуіне қатысады. Фотосинтетикалық аппараттың қызметі өсімдік түріне, жапырақ жасына, күн сәулесінің құрамына, өсімдіктің азот элементімен қоректену деңгейіне және т.б. жағдайларға байланысты. Егіншілік мәдениетін көтеруде фотосин- тез процесінің мүмкіншілігін толық, әрі үнемді пайдаланудың ма- ңызы үлкен. Өсімдікке жарықтың түсу дәрежесі фотосинтез про- цесінде аса маңызды рөл атқарады. Орташа есеппен жапырақ өзіне түсетін күн сәулесі спектрінің көрінетін бөлігіндегі энергияның 80- 90% -ын және жарықтың жалпы энергиясының 50%-ын сіңіреді. Бұл сіңірілген энергияның 90%-ы траспирацияға және жапырақты қыздыруға, ал небәрі 1-5%-ын фотосинтез процесіне жұмсалады. Фотосинтезге хлорофилл сіңіретін қызыл және күлгін - көк сәулелер пайдаланылады. Бүл сәулелерді физиологиялық активті (белсенді) радиация-ФАР деп атайды. Жарық сапасы фотосинтездің қарқы- нына ғана емес, сондай-ақ түзілетін өнімнің химиялық табиғатына да әсер етеді. Фотосинтез процесіне әсер ететін факторлар: 1. Көмірқышқыл газының концентрациясы. Мұнда қажетті кө- мірқышқыл газының ең төменгі концентрациясы 0,008% - 0,01% дейінгі аралықта болады. Жеке өсімдіктерді көмірқышқыл газымен қанықтыру концентрациясы 0,06%-тен 0,4%-ке дейін өзгеріп отыра- ды. Алайда көмірқышқыл газ мөлшерін қолдан арттыру өсімдіктер- ге қолайлы әсер етеді.

2. Температураның фотосинтезге әсері фотохимиялық және биохимиялық реакциялардың болуына байланысты. Фотосинтездің биохимиялық реакциялары, 25°-35° дейінгі аралықта Вант-Гофф за- ңына бағынады. Бұл аралықта температураның әрбір 10 градусқа жоғарлауы реакцияның өтуін 2-3 есе тездетеді. Ал температураның бұл шектен артуы, керісінше, фотосинтез процесін тежейді. 29

З. Фотосинтез үшін су реакцияға тікелей қатысушы ретінде және жанама фактор түрінде керек. Фотосинтез кезінде су құрамындағы сутек тотығады да, көмірқышқыл газын тотықсыз- дандыруға пайдаланылады. Клетканың сумен қамтамасыз етілуі фотосинтезге қатысатын ферменттік жүйенің белсенділігіне де өзгеріс еңгізеді. Су тапшылығының 40-60% -ке жетуі фотосинтез процесінің толық тоқтауына себепші болады.

4. Өсімдіктің минералдық заттармен қоректену жағдайы да фотосинтездің өтуіне жан-жақты әсер етеді. Мысалы, магний хло- рофилл молекуласының кұрамды бөлігі ретінде оның синтезделуіне қатысады. Азот хлорофилл молекуласын құруда қажет. Калий мен фосфор фотосинтез процесінің қарқынын арттырады. Жалпы өсімдік құрамындағы заттарды талдағанда олардың 90- 95%-ті фотосинтез процесінің арқасында түзілетіні анықталды. Демек, өсімдікте фотосинтез неғұрлым қарқынды өтетін болса, түсім соғұрлым жоғары болады.

Өсімдіктің ауа арқылы қоректенуі оның тамырмен қорек- тенуімен тығыз байланысты. Соның арқасында табиғатта ұдайы ауа алмасуы болып тұрады. Оны мына жағдаймен түсіндіруге болады. Жер бетінде жылына 400 млрд. тонна органикалық заттар түзіледі. Ол үшін өсімдіктер 170 млрд. тонна көмірқышқыл газын сіңіреді. Егер атмосферадағы көмірқышқыл газы жылма-жыл толықтырыл- маса, оның қоры небәрі 4 жыл ішінде таусылған болар еді. Осыған орай өсімдіктерге қажетті көмірқышқыл газының қорын көбейту маңызды мәселе. Бұлардың негізгілері өсімдік пен жан-жануар қалдықтарының шіріндісі болады. Мұнда атмосфераға көп мөлшер- де көмірқышқыл газы бөлінеді. Топыраққа органикалық тыңайт- қыш ендіру, жасыл тыңайтқышты тиімді қолдану, топырақ өңдеу жүйесін ұқыпты жүргізу, микробиологиялық процестің жедел жүруі де атмосферадағы көмірқышқыл газының қорының молаюына маңызды рөл атқарады

Өсімдіктің тамыр арқылы қоректенуі - өсімдіктің тамырларымен топырақтан су және қоректік заттарды сіңіру.

Өсімдіктің қоректік заттарды сіңіруі туралы бірнеше теориялар бар:

1. диффузиялық-осмостық: Дютроше (1837), Сакс (1867), Пфеффер (1886), Де-Фриз (1885, 1889), Майер (1898);

2. липоидтық: Овертон (1897);

3. ультрафильтрациялық: Траубе (1867), Руланд (1919), Драверт (1941);

4. адсорбциялық: Дево (XX ғ. басы).

Диффузиялық-осмостық теория. Өсімдіктің минералдық заттарды тамыры арқылы пайдаланылатыны жөнінде алғашқы деректер Дютроштың 1837 жылғы зерттеу жұмыстарында кездеседі. Ол өсімдік клеткаларының қоректік элементтерді қабылдауын диффузия құбылысымен, топырақтағы иондардың қозғалысын концентрациясы жоғары ерітіндіден концентрациясы төмен ерітіндіге жылжуымен түсіндірді. Ал шын мәнінде өсімдік тамырлары шырынының концентрациясы қоршаған ортадағы топырақ ерітінділерінен көп жоғары болады.

Диффузиялық-осмостық теорияны жақтаушылар Де Фриз, Пфеффер, Майер және басқа ғалымдар болған. Осы теория бойынша өсімдіктің тамыры қоректік заттарды сумен бірге сорады, ал су өнебойы буланады. Сонымен өсімдіктің қоректік заттарды сіңіруі транспирация қарқынына тікелей тәуелді. Шын мәнінде өсімдіктің қоректік заттарды қабылдауын тек қана бұл теориямен түсіндіру дұрыс емес.

Липоидтық теория. CIC ғасырдың аяғында (1897) Овертон өсімдіктің қоректенуі жөнінде өзінің липоидтық теориясын ұсынды. Бұл теория бойынша өсімдік клеткасына заттардың енуі цитоплазма жарғақшаларының (мембраналарының) липидтік компонентерінде еру нәтижесінде жүреді. Липоидтық теорияның диффузиялық–осмостық теориядан

айырмашылығы еріген заттарды жекелеп пайдалануы, химиялық реакция арқылы цитоплазманың сыртқы қабатында жүреді деп түсіндіруінде.

Ультрафильтрациялық теория. Ультрафильтрациялық теорияны ашқан Траубе мен Руланд цитоплазма қабықшасы арқылы қоректік заттардың клеткаға енуі оның (цитоплазма қабықшасы) тесіктерінің көлемі мен сол заттардың молекулаларының мөлшеріне байланысты деп дәлелдеді. Өсімдіктің амин қышқылдарын, фитин және кейбір жоғары молекулалы органикалық заттарды сіңіруін бұл теориямен түсіндіру мүмкін емес.

Адсорбциялық теория. CC ғасырдың басында Дево өте сұйық ерітіндідегі катиондардың өсімдік клеткасымен жылдам байланысатынын анықтады. Бұл жағдай адсорбция теориясының пайда болуы мен дамуына әсерін тигізді. Дево өсімдік клеткасына енген катион эквивалентті мөлшерде оның құрамындағы басқа катиондарды ығыстратынын атап көрсетті. Бұл құбылыстың өзі ерітінді концентрациясы мен уақытқа байланысты өтеді.

1921-1928 жылдары Д.А. Сабинин клетканың заттарды бойына сіңіру адсорбция реакциясы арқылы өтетіндігін анықтады. Д.А. Сабинин өсімдіктің қоректенуі жеке мүшелердің пайда болуы мен дамуының арасында байланыс бар екенін көрсетті. Д.А. Сабинин пікірі бойынша қоректік заттардың сіңірілуі олардың өсімдіктегі айналымының бір буыны болып табылады. Өсімдіктің заттарды сіңіруі оның жер бетіндегі мүшелерінің қызметіне, зат алмасудың қарқынына, ассимиляттардың тамырға жылжуына, тыныс алу процесінің деңгейіне байланысты.

Өсімдіктің тамыр арқылы қоректенуі - өсімдіктің тамырларымен топырақтан су және қоректік заттарды минералды тұздардың ионы түрінде (анион және катион) және кейбір органикалық қосылыстар (амин қышқылдары, қанттар, қантфосфаттар т.б.) күйінде сіңіру.

Өсімдіктер иондарды топырақ ерітіндісінен ғана емес, топырақ коллоидтарымен сіңірілген иондарды да сіңіреді.

Сонымен қатар, тамырдың өзі органикалық қышқылдар бөліп, олар да шамалы еритін қосылыстарды сіңіруге ықпал етеді.

Тамыр - өсімдіктің арнаулы құрамдас бөлігі.

Өсімдік тамыры қоректік заттарды сіңіретін басты мүше. Әрбір өсімдіктің тамыр жүйесінің құрылысы, топырақта таралуы бірдей емес. Өсімдік тамыры бірнеше қызмет атқарады.

Тамырдың негізгі функциялары (қызметі): өсімдікті жер бетінде тұрақты түрде орналастыру (тірек); қоректік заттарды, суды сіңіру; алғашқы қабылдау; зат алмасуына (метаболизмге) қатысу; тарату; тасымалдау; синтетикалық (физиологиялық белсенді заттар, аминқышқылдары және белоктар түзілуі).

1940 жылы Д.А. Сабинин тамыр арқылы өтетін заттардың өзгеруі туралы және синтетикалық қызметі жөнінде өз концепциясын ұсынды. Бұл концепцияның негізгі желісіне мыналар жатады:

1. Тамыр минералдық элементтерді сіңірумен қатар, оларды толық немесе жартылай басқа қосылыстарға айналдырып, өсімдіктің жер бетіндегі мүшелеріне ауыстырады.

2. Тамырдың синтетикалық қызметі фотосинтез процесімен байланысты.

3. Тамыр өсімдіктің жер бетіндегі мүшелеріне, оларды су және минералдық элементтермен қамтамасыз ету арқылы әсер етумен қатар зат алмасудың арнайы реакцияларынан түзілетін фитогормондар арқылы да әсер етеді. Мұнда цитокининдер мен гиббереллиндерді атауға болады.

Цитокининдер жапырақтардың метаболизм құбылысын қарқындатады және олардың қартаюын кешіктіреді. Гиббереллиндер өсімдік сабағының өсуін жақсартады.

Тамырдың негізгі үш аймағы болады: бөліну аймағы (меристема); созылу аймағы; тамыр түкшелерінің аймағы.

Бөліну және созылу аймақтарына қарағанда, қоректік элементтерді тамыр түкшелері орналасқан аймақ клеткалары әлденеше рет қарқынды сіңіреді.

Өсімдіктің тамыр түкшелері тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетін ұлғайтады. Сондықтан да тамыр түкшелері орналасқан аймақты тамырдың қоректік заттарды сіңіру аймағы деп атайды.

Дегенмен тамыр түкшелері қоректік заттарды жақсы сіңіреді және өздерінің өткізгіш жүйелері арқылы өсімдіктің жер бетіндегі мүшелерін қоректік заттармен қамтамасыз етеді. Ал созылу және бөліну аймақтарында өткізгіш жүйе жоқ. Бұл аймақтар сіңірген қоректік заттарды өздері пайдаланады.

Өсімдіктің қоректік заттарды сіңіруі жұмсалатын энергия түріне қарай активті және пассивті болып бөлінеді.

Пассивті жолмен сіңіруге диффузия, осмос құбылыстары жатады. Қоректік элементтердің енуі диффузия немесе осмос арқылы транспирация кезінде өтеді. Пассивті жолмен сіңіруі электрохимиялық градиент бойынша жүреді, яғни заттардың молекулалары мен иондары ерітіндінің концентрациясы төмен бағытына қарай қозғалады. Иондардың электр заряды болғандақтан, олардың клетка және орта арасындағы бөлінуі электрлік потенциал айырмашылығы мен концентрация айырмашылығына байланысты. Осы екі шаманың қосындысы электрохимиялық градиент болып саналады.

Өсімдіктің қоректік заттарды активті жолмен сіңіруі шешуші рөл атқарады. Бұны тамыр жүйесінің қоректік заттарды талғап сіңіруі дәлелдейді. Өйткені өсімдіктің тамыр жүйесі сыртқы ортадан барлық элементтерді емес, қажеттілерін сіңіреді. Активті жолмен сіңіруді қоректік элементтердің енуінің және олардың жылжуының жылдамдығы көрсетіп отыр. Мысалы, таңбалы көміртек көмегімен 14С көмірқышқылының тамырдан жапыраққа 10-15 мин ішінде жылжуы анықталған.

Активті жолмен сіңіруі электрохимиялық градиентке қарсы жүреді.

Клетка иондарын пайдалануда талғампаздығы, олардың ішкі қабатында концентрациясының өсуі, тамыр клеткаларының химиялық қасиеттері жақын иондарды сіңіргенде бәсекелестігін тасымалдау теориясы түсіндіреді. Бұл теория бойынша иондар мембраналар кедергілерінен өтерде бос күйінде емес, тасымалдаушы молекулалар комплексімен өтеді. Ал мембрананың ішкі жағында комплекстер иондарға ыдырайды (диссоцияланады). Бұл босаған иондар тасымалдаушы заттардың көмегімен басқа заттармен әрекеттеседі.

Симпорт – электрохимиялық градиент бойынша клетка ішіне протон Н+ мен басқа қосымша заттың (аминқышқылы, қант, фосфор т.б) белсенді сорылуы.

Антипорт – клеткадан протонның Н+ шығарылуы және электробейтараптығын сақтау үшін сол зарядпен ионды, мысалы К+ клетка ішіне кіргізу.

И.И. Мечников лейкоциттардың бактерияларды «жұтатындығын» дәлелдеді. Кейін көптеген клеткалар өзінің құрамына қоршаған ортада қалқып жүрген қатты бөлшектерді және тамшыларды бойына сіңіретіндігі анықталды.

Пиноцитоз – қоршаған ортада қалқып жүрген сұйықтық тамшыларын клетканың өз бойына «жұтып алу» (сіңіру) құбылысы.

Фагоцитоз – қоршаған ортада қалқып жүрген қатты бөлшектерді клетканың өз бойына «жұтып алу» (сіңіру) құбылысы.

Сіңірілген заттар әуелі клетка мембранасының сыртқы қабатында адсорбцияланып, одан әрі қарай ішіне кіріп созылып түйіседі. Мұнда олар пиноцитарлық көпіршіктер пайда болып клетканың ішкі бөлімінде қозғалыстарда болады.

Өсімдік қоректік элементтерді тамырдың топырақпен және топырақ ерітіндісімен тікелей жанасуы арқылы сіңіреді. Қоректік зат тамыр арқылы адсорбциялық жолмен енеді. Тамыр клеткаларындағы белок құрамында негіздік және қышқылдық топтардың болуынан протоплазма бетінде оң және теріс зарядты учаскелер болады. Демек протоплазма қоректік заттан бір мезгілде түрлі катиондар мен аниондарды адсорбциялайды. Мұнда өсімдік тамыры тыныс алған кезде пайда болған көмірқышқыл газы өсімдік тканьдарындағы сумен әрекеттеседі де, көмір қышқылы (H2CO3) түзеледі. Бұл қосылыс диссоциациялануынан Н+ ионы топырақтағы катиондармен (K+, Ca2+, Mg2+, NH4-), HCO3- аниондармен (NO3-, SO42-, PO43-) алмасады. Топырақ ерітіндісінен тамырға өткен иондар басқа қосылыстарға айналады немесе өзгеріссіз сабақтар мен жапырақтарға тарайды.

Кез келген өсімдік қоректік элементтерді пайдаланғанда өзінің биологиялық ерекшеліктеріне қарай талғампаздық танытады.

Тамыр жүйесінің талғампаздығын тұздардың физиологиялық реакциясы дәлелдейді. Өсімдік өзінің өсіп-даму кезеңдерінде иондарды талғап сіңіреді. Сөйтіп тұздардың физиологиялық реакциясы өзгереді. Топырақ құрамындағы өсімдік пайдаланбаған аниондар мен катиондар оның ерітіндісінің реакциясын қышқылдық немесе сілтілік жаққа қарай ауыстырады.