10. Минеральные компоненты биологических систем их значение в процессах жизнедеятельности. Минеральное питание растений.

В почве содержатся различные микроорганизмы: 1. Аммонификаторы – микроорганизмы, разлагающие азотные соединения с выделением аммиака 2. Азотфиксаторы – сзязывают молекулы азота 3. Нитрофикаторы – с использованием кислорода окисление аммиака до нитратов 4. Денитрификаторы – превращение нитратов в молекулу азота. Минеральные вещества необходимы для – построения цитоплазмы и клеточных органоидов, обмен веществ и энергией, катионы и анионы влияют на проницаемость клеточных мембран, с которыми связаны проницаемость и передвижение пит в-в. Для нормального развития растения необходимы 19 элементов. 1)Органогены, газы – С,Н,О,N 2) P,S,K.Ca,Mg,Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,B,Cl,Na,Si,Co. 3) другие вещества. Макроэлементы от 10^-1 до 10^-2 % N,P,Ca,S,Mg,Na,Al,Si,Fe. Микроэлементы – от 10^-5 до 10^{-3 %} Mn,B,Sr,Cu,Zn,Br,Mo,Co,F,Ni,Ba,J. Редкие и радиоактивные – от 10^-6 до 10^-12 мышьяк, германий, рубидий, золото, серебро, ртуть. Микроэлементы необходимы в малых количествах влияют на состав коллоидов цитоплазмы, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, входят в состав активных центров витаминов и фрментов, повышают устойчивость растений к болезням, могут образовывать хилатные структура – органо-мин комплексы. БОР– кристаллическое вещество имеет более 10 модификаций, получил в 1808 г. Гей-Люссак. В природе в виде боратов, бура, в растворе в виде аниона борной кислоты. Значение – влияет на скорость ферментативных реакций, через субстраты; необходим для синтеза биофлаваноидов (Биофлавоноиды – это растительные фенольные соединения, встречающиеся преимущественно в растениях желтых и бесцветных оттенков, растворимые в воде «спутники» витамина С. Биофлавоноиды помогают в усвоении витамина С и защищают этот витамин от окисления.); в комплексе с углеводами влияет на эластичность клеточной стенки; регулирует синтез НК особенно в точках роста. Особо требовательны бобовые. Лен, гречиха, табак, свекла без бора не растут. По потребности – высокая потребность – яблоня, груша, люцерна, клевер; средняя – табак, салат, морковь; малая – зерновые хлеба, фасоль, горох, соя. При отсутствии бора: отмирание точки роста, нарушение формирования репродуктивных органов, нарушение деятельности камбия. Заболевания – сердцевидное гниение свеклы, кофейное гниение красной капусты, бактериоз льна. Увеличение содержание бора с севера на юг, максимально в солончаках. Применяют борные микроудобрения «борный гумат». Марганец - участвует в реакциях окисления редукции азотного и углеродного обмена, влияет на содержание сахара в корнеплодах и белка в зерновых культурах и крахмала. Способствует повышению устойчивости к грибковым заболеваниям – бобовые, ячмень; лен, хлопок; картофель, сах свекла; озимая пшеница. Наиболее чувствительны к недостатку – клубника, персик, груша. При недостатке некроз и желтая пятнистость – картофель. ЦИНК – содержание влияет на фотосинтез, дыхание, биосинтез хлорофилла, на фосфорный, азотный и углеводный обмен. Повышает жаро и морозоустойчивость. Сильная потребность – цитрусовые, кукуруза, соя, гречиха. Средняя – томаты, огурцы. Малая – овес, ячмень, морковь. Заболевания – хлороз цинковый, цинковый некроз, хлороз-альбинос. Молибден – участвует в синтезе НК, регулирует фотосинтез и дыхание, участвует в связывании свободного азота. Сильная потребность – люцерна, фасоль. Внешние признаки недостатка – торможение роста, листья бледно-желтые, преждевременное отмирание. Хлороз, некроз, пятнистость. ЖЕЛЕЗО – влияет на образование хлорофилла. Бледность молодых листьев. Преждевременное опадание. МАКРОЭЛЕМЕНТЫ. ФОСФОР. Играет центральную роль в обмене веществ, в дыхании и в фотосинтезе. Способствует повышению зимнестойкости растений; ускоряет их развитие и созревание, стимулирует плодоношение, способствует нарастанию корневой системы. При недостатке наблюдается торможение развития, снижение урожайности, у листьев – серо-зеленая, пурпурная или красная окраска. Требовательны – капуста, огурцы, тыква. Нетребовательны – все остальные. КАЛИЙ - снижает вязкость цитоплазмы и повышает оводненность, поддерживает водный режим, увеличение засухо и морозоустойчивости, уменьшение заболеваний, участие в осмосе (открытие и закрытие устьиц). При избытке – угнетается развитие плодов, бутонов; при недостатке – запал листьев, обожженный вид, бронзовый налет. КАЛЬЦИЙ – повышает вязкость цитоплазмы, нормальное функционирование мембран, связующие звено между ДНК и белком. При недостатке – замедляют рост корней, отмирание верхних почек и побегов. СЕРА - нуждаются бобовые и картофель. Недостаток – мелкие, желтые листья ны вытянутом стебле. Дефицит наблюдается редко. УДОБРЕНИЯ – минеральные и органические вещества и материалы, которые могут быть использованы для улучшения свойств почвы и условий питания растения. Органические – навоз, жижа, птичий помет, хоз отходы, торф, компост. Зеленые удобрения – сидераты – запашка бобовых (N,P,Ca,K). Почти все мясные и рыбные отходы. Навоз – содержит все необходимые элементы, состав зависит от вида корма.прудовый и речной ил, промышленные отходы – компост, пудрет – остаток сточных канализац вод. Дефекат – отходы свекло-сахарного производства. Минеральные – азотные вносят весной – легко растворимы воде, вносят весной. Аммиачные NH3. Нитратные в окисленной форме в виде солей азотной кислоты (NaNo3)3 . Аммонийные. Аммонийно-нитратные. Амидные. Фосфорные с осени, плохо растворимы в воде, необходимо перекапать. Суперфосфат, суперфосфат двойной, фосфорит, преципитат, костная мука. Калийные – вносят овенью, перекапывают. Розоватого цвета. Сильвинит, сернокислый калий, хлористый калий, калийная селитра, древесная зола. бАКТЕРИАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ нитрагин – клубеньковые бактерии. Азотобактерин – перегнойно-почвенный и агар-агаровый. Фосфобактерии – обрабатывают семена. АМБ – аутохтомная микрофлора аммония.

11. водообмен растений. Значение воды в жизнедеятельности растения. Механизм передвижения воды по растению. Выделение воды растением. Особенности водообмена у растений разных экологических групп. Значение воды для растения:

1. Вода определяет структуру макромолекул и является составной частью цитоплазмы и органелл клеток. 2. При уменьшенном содержании воды изменение скорости химических реакций и к гибели. 3.гидротация клеточного содержимого. 4. Высокая растворительная способность. 5. Среда для протекания Б/Х реакций. 6. Вода обеспечивает различные типы движения. 7. Участие в терморегуляции растений. 8. Вода для прорастания пыльцы. Распределение воды в клетке. Содержание воды величина непостоянная. У разных видов, зависит от фазы роста, времени года, суток, временных факторов. В клетках и тканях – 2 формы – свободная и связанная. Связанная – внутри и между коллоидов; капиллярно-связанная – в клеточных стенках, сосудах проводящей системы; осмотически связанная. Свободная – в вакуолях, цитоплазме, оболочках. Вода, поглощенная клетками корня, под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации, а также силе корневого давления, передвигается до проводящих путей ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе передвигается не только по живым клеткам. Еще в 1932 г. немецкий физиолог Мюнх развил представление о существовании в корневой системе двух относительно не зависимых друг от друга объемов, по которым передвигается вода, - апопласта и симпласта. Апопласт – это свободное пространство корня, в которое входят межклетные промежутки, оболочки клеток, а также сосуды ксилемы. Симпласт – это совокупность протопластов всех клеток, отграниченных полупроницаемой мембраной. Благодаря многочисленным плазмодесмам, соединяющим между собой протопласт отдельных клеток, симпласт представляет единую систему. Апопласт, по-видимому, не непрерывен, а разделен на два объема. Первая часть апопласта расположена в коре корня до клеток эндодермы, вторая – по другую сторону клеток эндодермы, и включает в себя сосуды ксилемы. Клетки эндодермы благодаря пояскам Каспари представляют как бы барьер для передвижения воды по свободному пространству (межклетникам и клеточным оболочкам). Для того чтоб попасть в сосуды ксилемы, вода должна пройти через полупроницаемую мембрану и главным образом по апопласту и лишь частично по симпласту. Однако в клетках эндодермы передвижение воды идет, по-видимому, по симпласту. Движение по апопласту и симпласту – ближний транспорт. Далее вода поступает в сосуды ксилемы. Затем передвижение воды идет по сосудистой системе корня, стебля и листа– это дальний транспорт. Из сосудов стебля вода движется через черешок или листовое влагалище в лист. В листовой пластинке водопроводящие сосуды расположены в жилках. Жилки, постепенно разветвляясь, становятся более мелкими. Чем гуще сеть жилок, тем меньшее сопротивление встречает вода при передвижении к клеткам мезофилла листа. Иногда мелких ответвлений жилок листа так много, что они подводят воду почти к каждой клетке. Вся вода в клетке находится в равновесном состоянии. Иначе говоря, в смысле насыщенности водой, имеется равновесие между вакуолью, цитоплазмой и клеточной оболочкой, их водные потенциалы равны. Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту сосущей силы. Вся вода в растении представляет единую взаимосвязанную систему. Поскольку между молекулами воды имеются силы сцепления (когезия), вода поднимается на высоту значительно большую 10 м. сила сцепления увеличивается, так как молекулы воды обладают большим сродством друг к другу. Силы сцепления обладают и между водой и стенками сосудов. Степень натяжения водных нитей в сосудах зависит от соотношения процессов поглощения и испарения воды. Все это позволяет растительному организму поддерживать единую водную систему и не обязательно восполнять каждую каплю испаряемой воды. В том случае, если в отдельные членики сосудов попадает воздух, они, по-видимому, выключается из общего тока проведения воды. Таков путь передвижения воды по растению . Скорость перемещения воды по растению в течение суток изменяется. В дневные часы она на много больше. При этом разные виды растений различаются по скорости передвижения воды. Изменение температуры, введение метаболических ингибиторов не влияют на передвижение воды. Вместе с тем этот процесс, как и следовало ожидать, очень сильно зависит от скорости транспирации и от диаметра водопроводящих сосудов. В более широких сосудах вода встречает меньшее сопротивление. Однако надо учитывать, что в более широкие сосуды могут попасть пузырьки воздуха или произойти какие-либо иные нарушения тока воды. Корневое давление – это давление в проводящих сосудах корней, обеспечивающее наряду с транспирацией снабжение водой надземных органов. Оно возникает главным образом в результате повышения осмотического давления в сосудах корня (обычно 1-3 атмосферы) над осмотическим давлением почвенного раствора как следствие активного выделения клетками корня минеральных и органических веществ в сосуды. Обратному току жидкости из сосудов препятствует слой клеток эндодермы с опробковевшими (пропитанными суберином) оболочками. Транспира́ция — это испарение воды растением. Основным органом транспирации является лист. Вода испаряется с поверхности листьев через клеточные стенки эпидермальных клеток и покровные слои (кутикулярная транспирация) и через устьица (устьичная транспирация). Гуттация (от лат. gutta — капля) — процесс выведения воды в виде капель жидкости на поверхности растения. Слабая освещённость, высокая влажность способствуют гуттации. Гуттация весьма обычна у многих растений влажных тропических лесов и часто наблюдается на кончиках листьев молодых проростков. Происходит, когда корнями поглощается воды больше, чем испаряется листьями. Г. наблюдается большей частью ночью, рано утром или при помещении растений во влажную атмосферу; часто отмечается у молодых проростков, например злаков, развитие корневой системы у которых обгоняет развитие испаряющей поверхности листьев. Капельки воды выделяются через водяные устьица под воздействием корневого давления, с силой нагнетающего воду в стебли и листья. Г. - физиологический процесс, связанный с жизнедеятельностью растения: если проростки пшеницы поместить под колпак, внутри которого находятся пары хлороформа, то Г. прекращается. Выделения при Г. всегда содержат ряд минеральных веществ. Очевидно, Г. освобождает растение от избытка солей, главным образом кальция. Особенности водообмена у растений разных экологических групп. Делятся на 2 типа водные и наземные. Водные – гидратофиты – регулируют постоянство состава внутренней среды с помощью механизмов защиты от избыточного поступления воды. Водоросли – первичные. Вторичные – водные цветковые, элодея, калужница болотная, рогос, аир болотный. Наземные. Пойкилогидрические – количество воды зависит от влажности среды (мхи). Гомойгидрические – относительное постоянство воды в тканях, мало зависит от влажности ОС (папоротники, голосеменные, цветковые). Гигрофиты – влаголюбивые, отсутствуют приспособления ограничивающие расход воды, кутикула незначительна, большие устица (высокая транспирация), тропические. Ксерофиты – сухолюбивые, брусника, пырей. Мезофиты – умеренно увлажненные места, засуху переносят плохо, устьица на нижней стороне листа, луговые и лесные травы. Суккуленты – засухоустойчивы, в пустынях, верблюжья колючка.