агрохимия Р. ЕЛЕШЕВ

синтетикалық қызметі жөнінде өз концепциясын ұсынды. Бұл концепцияның негізгі желісіне мыналар жатады:

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

Тамырдың синтетикалық қызметі фотосинтез процесімен байланысты.

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

Өсімдік тамыры қоректік заттарды сіңіретін басты мүше. Әрбір өсімдіктің тамыр жүйесінің құрылысы, топырақта таралуы бірдей емес. Өсімдік тамыры бірнеше қызмет атқарады. Атап айтқанда, сыртқы ортадағы су мен қоректік заттарды сіңіреді, онда көптеген биосинтетикалық процестер өтеді және тірек қызметін атқарады.

Тамырдың негізгі үш аймағы болады:

1.Өсу немесе бөліну аймағы, ұзындығы 1,5 мм. Осы аймақта клеткалардың бөлінуі есебінен тамыр өседі.

2.Тамыр түкшелері немесе сору аймағы, ұзындығы 1-2 см.

3.Созылу аймағы.

Бөліну немесе созылу аймақтарына қарағанда қоректік, элементтерді тамыр түкшелері орналасқан аймақ клеткалары әлденеше рет қарқынды сіңіреді. Өсімдіктің тамыр жүйелері құрғақ массаға шаққанда оның топырақ бетіндегі мүшелерінен үлкен болады. Мысалы, тың және тыңайған жерлерде өсірілетін көпжылдық шөптердің тамыр жүйелерінің үлес салмағы жер бетіндегі өсімдік массасының 90%-ін құрайды. Сол сияқты жүгері егістігінде ол 16%, күздік бидайда 70%, жоңышқада-166% жетеді. Ал жантақ өсімдігінің тамыр жүйесінің ұзындығы 30 метрге дейін жетіп, оның жалпы салмағы жер бетіндегі массасынан 100 есе артық болады. Ауылшаруашылық дақылдарының тамыр жүйелері біршама көлемді жерлерді алып жатады. Атап айтқанда, күздік қара бидай тамырларының ұзындығы 6,4 м, түкшелерінің ұзындығы 1649,4 метрге, олардың беткі қабатының көлемі 503-767 см2 жетеді. Бір күздік қара бидай өсімдігі 4 айда 13 млн 800 мың дана тамыр

31

шығарады. Олардың жалпы ұзындығы 600 километрге, беткі жағының көлемі 240 шаршы метрге жетеді. Мақта тамыры 6 м, жаздық бидай тамыры 2 м, ал жоңышқа тамыры 18 м жетеді. Тамырдың ұзындығы көбінесе топырақтағы ылғал қорына байланысты болады. Мысалы, топырақта ылғал жеткілікті болған жағдайда жоңышқа тамыры 5 метр тереңдікке дейін, ал қуаңшылық болған кезде 20 м тереңдікке дейін бойлап өседі. Табиғатта тамырлардың терең бойлап кетуіне жол бермейтін және оларды топырақтың жоғарғы қабатында ғана өркен жаюға мәжбүр ететін факторлар болады. Бұған температурасы төмен және аэрациясы нашар, ыза сулардың жер бетіне жақын орналасуын жатқызуға болады. Өсімдіктің тамыр түкшелері тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетін ұлғайтады. Сондықтан да, тамыр түкшелері орналасқан аймақты тамырдың қоректік заттарды сіңіру аймағы деп атайды. Дегенмен, кейбір зерттеу жұмыстары қоректік заттарды сіңіруге тамыр түкшелері орналаспаған аймақ клеткалары да қатысатынын дәлелдеп отыр. Рассел мен Кларксон фосфор элементін арпа тамырының тамыр түкшелерінен 40 см қашығырақ орналасқан бөліктері де сіңіретінін анықтады. Сонымен қатар тамыр түкшелерінде арнайы сіңіру аймағы жоқ.

Кларксон арпа өсімдігін тұздардың судағы ерітіндісінде өсіріп, ерітіндіні ұдайы араластырған. Арпа тамырында түкшелер пайда болмайды. Ал ерітіндідегі иондарды арпаның сіңіруі өте жоғары дәрежеде өтеді. 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. Қоректік заттарды пассивті жолмен сіңіруге диффузия құбылысын жатқызуға болады. Диффузиялық қозғалыстың арқасында еріген заттардың молекулалары мен иондары бүкіл көлем бойына біркелкі таралады. Егер олардың концентрациясы көлемнің бір бөлігінде төмен‚ ал екінші бөлігінде жоғары болса‚ молекулалардың диффузиялық қозғалысы иондардың концентрациясы аз бағытта басым болады. Сөйтіп, бұл қозғалыс заттардың әртүрлі бөліктеріндегі концентрациясы теңескенше жалғаса береді. Жүйенің жеке бөліктеріндегі

32

заттардың концентрация айырмашылығы концентра-ция градиенті деп аталады. Бұл жағдайда уақыт бірлігі ішінде, заттардың молекуласы мен иондары ерітіндінің концентрациясы төмен бағытына қарай қозғалады да, концентрация градиенті теңеседі. Концентрацияның бұл градиентін химиялық потенциал градиенті деп атайды. Диффузия жылдамдығы градиенттің шамасы-на‚ молекуланың мөлшері мен массасына‚ олардың химиялық табиғатына‚ ортаның тұтқырлығына‚ температураға‚ электростатистикалық күштерге байланысты. Зарядталған иондар диффузияланған кезде, олардың градиенті жүйеде электрохимиялық градиент туғызады. Электрохимиялық градиент мынадай жағдайда пайда болады: бір заттың анионы мен катионының диффузиясы бір-біріне әсер етуі мүмкін және олардың диффузиясының жылдамдығы түрліше болуы ықтимал. Осының салдарынан жүйеде электр зарядтары біркелкі таралмайды. Сонымен, клеткалардағы молекулалар мен иондардың қозғалуы химиялық потенциал градиенті мен электрлік потенциал градиентіне байланысты. Иондарды тасымалдайтын бұл күшті электрохимиялық қозғаушы күш дейді. Егер диффузия мембрана арқылы жүретін болса және анион мен катион мембранадан түрліше жылдамдықпен қозғалса, мембрана бетінде түрлі мөлшерде заряд жиналып, мембраналық электр потенциалын туғызады.

Сіңіру процесі заттардың клеткаға активті жолмен тасымалдануы арқылы да жүзеге асады. Активті тасымалдау клетканың тіршілік жағдайларына байланысты. Енді иондардың тамыр клеткасына қарай активті жолмен өтуінің кейбір ерекшеліктеріне тоқталайық. Плазмалеммадан тыс орналасқан клетка аралықтары және клетка қабықшасындағы фибрилла мен мицелла аралықтары біртұтас бос кеңістік түзеді. Оны апопласт деп атайды. Барлық клеткалардың апопластары өзара байланысып біртұтас жүйе құрайды. Сыртқы ортадағы иондар апопластқа диффузия немесе гидростатикалық қысым әсерінен қозғалатын су ағынымен бірге жылжиды. Апопластан өтетін су иондарды өзімен бірге әкетеді. Клетка қабықшасы теріс зарядты болғандықтан көптеген катиондарды адсорбциялайды‚ сөйтіп олардың концентрациясын 20-800 есе жоғарлатады. Иондар концентрациясының көтерілуі олардың одан ары жылжуын жеңілдетеді. Қабықшаға енген иондар апопласт жолына түседі

33

34

немесе плазмалемма арқылы өтіп, симпласт жолына енеді. Сонымен қатар, ерітінді қабықшаның тесіктері арқылы өтіп‚ плазмалеммамен тікелей жанасуы да мүмкін. Мұнда да иондар симпласт жолына өтеді. Симпласт деп өзара жалғасып жатқан цитоплазманың плазмадесма жіпшелерімен байланысуынан пайда болған торды айтады. Симпласт арқылы тасымалданған иондар метаболизмге қосылады және шоғырлана келе концентрациясы артады. Иондардың мембрана арқылы екі рет өтіп‚ тамырдың түкшелеріне шығуы екі түрлі насос күшімен жүреді. Бірінші насос тамырдың эпидермис клеткаларының плазмолем-масында орналасқан. Ол иондарды сыртқы ортадан тамыр клет-касына тасымалдайды. Екінші насос ксилемаға жанасып жатқан клеткалардың плазмолеммасында орналасады. Бұл насос иондарды ксилема түктеріне шығарады.

Өсімдік қоректік элементтерді тамырдың топырақпен және топырақ ерітіндісімен тікелей жанасуының нәтижесінде сіңіреді. Қоректік зат тамыр арқылы адсорбциялық жолмен енеді. Тамыр клеткаларындағы ақуыз 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 ұлпаларындағы сумен әрекеттесіп, көмір қышқылын (Н2СО3) түзеді. Бұл қосылыстың диссоцациялануынан Н+ ионы топырақтағы катиондармен (K+, Ca2+, Mg2+, NH4+), HCO3- аниондармен (NO3- ‚ SO42-‚ PO43-) алмасады. Топырақ ерітіндісінен тамырға өткен иондар ішінара басқа қосылыстарға айналады немесе өзгеріссіз сабақтар мен жапырақтарға тарайды. Сонымен қатар‚ тамырдың өзі органикалық қышқылдар бөліп‚ олар да шамалы еритін қосылыстарды сіңіруге ықпал етеді. Н+ және HCO3- иондарының сіңірілуі жанасу арқылы да болады. Олар топырақтың қатты фазасында болатын иондармен тікелей алмаса алады.

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

35

2.3. Өсімдік тіршілігіндегі кейбір химиялық элементтердің физиологиялық рөлі

Егер қоғамнын, бүкіл даму тарихына тереңірек үңіліп, оның табиғаттың сұрапыл дүлей күшіне қарсы күресіне, экономикалық жағдайының өзгеруіне назар аударсақ, өсімдіктер дүниесі адамзаттың тіршілік тірегі, іргетасы екенін аңғарамыз.

Жасыл өсімдіктер - табиғи лаборатория, олар жер бетінде теңдесі жоқ химиялық процестерді жүзеге асырады, біздерді тағамдық азық-түлікпен қамтамасыз етеді. Олар топырақты желдің бүлдіруінен сақтап, планетамыздағы су айналымын реттейді, климатқа айтарлықтай ықпал жасайды.

Адам әдетте фотосинтез көмегімен өзіне киім-кешек, азықтүлік, дәрі-дәрмек, үй-жай, құрал-сайман жасайды. Адамға табиғаттың өзі берген керемет сыйы да міне, осында жатыр. Жер шарындағы тіршіліктің дамуы, таскөмір мен мүнай, газ, шымтезек және тағы басқа байлықтың пайда болуы фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілген дүние деп саналады. Олардың көмегімен ауадағы оттектің қоры бірқалыпты сақталады. Күн сәулесінің жарық энергиясы химиялық энергияға, бұл осының салдарынан гранулометриялық энергияға айналады. Сөйтіп, күрделі де ғажайып жұмыстар атқарылады. Жердегі көміртектің, азоттың, күкірттін, фосфордың және тағы басқа көптеген злементтердің өсімдіктерден жерге, жерден өсімдіктерге ауысып отыруы осы фотосинтездің көмегімен жүзеге асырылады. Тірі организмдердің тіршілігін басқаратын басты факторлар - су, ауа, қоректік заттар, тағы басқалар десек, бұлар да өсіп-даму процесіне үлкен ықпал жасайды.

Өсімдік тіршілігінің жекелеген факторлары өз алдына оқшау емес, бір-бірімен өзара тығыз байланысты. Оларды басқа ешнәрсемен ауыстыруға болмайтыны тұрғысынан алғанда бұл формалардың бәрі бірдей өте бағалы. Себебі өсімдік үздіксіз әрекет ететін факторлардың бүкіл комплексінің ықпалында болады. Жерді жаңартуда, ондағы заттар айналымын жақсартуда әр түрлі химиялық элементтер басты рөл атқарады.

Қандай болмасын тірі организмнің, соның ішінде өсімдіктің де қоректенуі арқылы өмір тіршілігі одан әрі жалғастырылатыны белгілі. Өсімдік неғұрлым жақсы қоректенетін болса соғұрлым тез өсіп жетілетін болады.

36

Организмдегі зат алмасу ерекшелігіне және соған орай пайда болатын заттардың түрлеріне қарай өсімдіктер минералдық заттарды қабылдауда өзіне тән талғампаздық қасиет байқатады. Соған байланысты ол өз денесінде жүретін биологиялық процестерге, тіршілік қажетіне сай минералдық заттарды ғана қабылдайды.

Өсімдіктердің негізгі тіршілік процесі фотосинтез екені белгілі, ал бұл процесс бір жағынан күн көзі жарығыньң қуатымен, екінші жағынан ауаның жер бетіндегі қабатына көмір қышқылының құйылуымен байланысты өтеді. Фотосинтез нәтижесінде ауадағы көмір қышқыл газы мен судың есебінен өсімдік бойында барлық органикалық заттардың 93,5 пайызы түзілсе, ал тек 6,5 пайызы ғана топырақтағы минералдық заттардың есебінен құралады. Бұршақ тұқымдас өсімдіктер өздерінің тамырларында түйнек бактериясы болуынан атмосферадан көмір қышқылынан басқа азотты да пайдаланады, ал белгілі жағдайларда топырақты азотпен қайта байытады.

Өсімдіктер қурап біткеннен кейін табиғаттағы қоян-қолтық араласуларда жаңадан тағы да пайда болған органикалық зат топыраққа барып түседі, онда микроорганизмдердің ықпалымен іріп-шіріген қалдықтардың көп бөліғі жоғарғы қабаттарға бекиді. Өсімдіктердің тек өздеріне ғана тән тамаша қасиеті бар. Олар өздерінің өсіп-жетілуі, өркендеуі үшін қажетті қоректік заттарды сайлап алып, топырақтың жоғарғы құрғақ қабаттарына жинап сақтай біледі.

Сөйтіп, жер бетіндегі өсімдіктердің тіршілік ету әрекеті нәтижесінде айналаны қоршаған атмосферада және жер қыртысының тау жыныстарында шашырап жататын қоректік элементтер үзбей жинақталады және олар өсімдік бойына сіңіріледі. Ал осыдан соң сан алуан микроорганизмдер дүниесі, олардағы әр түрлі органикалық заттар биохимиялық жолмен немесе басқа да процестердің барысында күрделі органикалық-минералдык кешен, яғни қарашірік түзеді.

Мысалы, өсімдіктердің жер бетіндегі бөлігінің қурап, топыраққа түсуінен топырақтың құнарлылығы артады немесе керісінше өсімдіктер қалың болып өскен кезде тамыры арқылы топырақ құрамындағы түрлі қоректік заттарды бойына мол сіңіріп, оны құнарсыздандырады. Өсімдіктің тамыры топыраққа терең бойлаған сайын жер қыртысына жік түсіріп бұзады, тарамдалған

37

тамырларымен шырмап, топырақ түйіршіктерін нығыздайды, өзара байланыстырады. Өсімдік белгілі дәрежеде физиологиялық қызмет атқара отырып, энергия жұмсайды. Ол энергияны өсімдік қоршаған ортадан, күн сәулесінен, әр түрлі минералдық, органикалық заттардан алады. Осы элементтердің біреуі өсімдікке жетіспесе, онда өсімдік жақсы өспейді, ауруларға ұшырайды, жөнді өнім бермейді, тіршілігін тоқтатып өліп калады.

Жоғары сапалы өнім алу үшін өсімдіктердің өсіп дамуының әрбір кезеңінде онда болатын ерекшеліктерді есепке ала отырып, қажетті қоректік заттармен тиісінше қамтамасыз етіп отыруды қажет етеді.

Өсімдікті аса құнды қоректі заттармен қамтамасыз ету үшін мынадай жағдайларды жете білген жөн. Біріншіден, өсімдіктің өсіпжетіліп дамуының әрбір кезеңінде оның қандай қоректік заттарды қажет ететінін жақсы білу керек, екіншіден, өсімдіктің кейпіне (сыртқы пішініне) қарап, қолда бар қоректік заттар оның қажетін өтей алатын немесе алмайтынын тез анықтап білген жөн, үшіншіден, өсімдіктің өнім құрауына қолайлы жағдай жасау үшін оған қажетті қоректік заттар жеткізіп беруге дер кезінде шара қолдану қажет.

Азот барлық өсімдіктер мен басқа да тірі организмдер клеткаларының негізі - ақуыздың құрамында үнемі болады. Азот фотосинтез жасауға қатысатын хлорофиллдің, протоплазма мен клеткалар ядросының аса маңызды бөлігі - нуклеин қышқылының құрамына кіреді. Өсімдіктің вегетативтік органдарындағы ақуызсыз органикалық азот мөлшері өсімдіктегі жалпы азот қорынан 20 - 25 пайыз артық болады. Өсімдік нашар қоректенсе, атап айтқанда онда фосфор жетіспесе, онда ақуызсыз азоттың қосындылар мөлшері едәуір көбейеді, мұның өзі өсімдіктің сапасына зиянын тигізеді. Өсімдіктер құрамына азоттың жиналуына бұршақты өсімдіктер едәуір дәрежелерде әсер етеді, өйткені бұршақты өсімдіктер (беде, бұршақ, соя және басқалары) түйнек бактериялары арқылы ауадағы бос азотты бойына сіңіреді.

Топырақта азот жеткіліксіз болса өсімдіктің өсуі бөгеледі, жапырағының жасыл болуы өзгереді, биохимиялық процестер жиынтығы бұзылады, егіннің өнімі күрт кемиді. Өсімдікке оның жетіспейтінін оп-оңай аңғаруға болады. Атап айтқанда хлорофилл немесе өсімдік жапырағының түсі сарғаяды. Өсімдік жапырағы сарғайып кеткен соң, ондағы азот мөлшерін қайтадан тиісті

38

мөлшерге жеткізуге мүмкіндік болмай қалады. Топырақтағы азот түрлі қоспа заттардың құрамында органикалық азот, аммиак тұздары және селитра түрінде болады. Органикалық азот шіріткіш бактериялардың әрекетінен минералдық заттарға (аммиак түздарына және селитра) айналған кезде ғана өсімдік оны бойына сіңіре алады.

Аммиак газ күйінде болса онда өсімдік денесін уландырады. Ол алдымен өсімдік тамырларында өзгеріске ұшырап, аспарагин дейтін усыз затқа айналады. Аспарагин ерітіндісі өсімдік бойымен жоғары көтеріліп, жапырақтарға келген соң күрделі ақуыз заттарын түзеді.

Фосфор жеткіліксіз болып, өсімдіктің азот корегі шамадан тыс көп болса, онда ол керісінше өсімдікке кері әсер етеді, яғни өсімдіктің пісуі кешеуілдейді және бәрі бір мезгілде тегіс піспейді, өсімдік масағы, жапырақтары жығыла бастайды, ауа райының қолайсыз жағдайына қарсыласуы кемиді. Оның үстіне, мысалы, күздік бидай қысқы суыққа төзімсіз болады. Қант қызылшасының қанттылығы азаяды.

Фосфор протоплазма мен клеткалар ядросының құрамына кіреді. Оның азоттан айырмашылығы ақуыздың құрамына тікелей кірмейді, бұл нуклеин қышқылының бір бөлігі болып саналады және жай ақуызға қосылып күрделі нуклеопротеид ақуызын түзілтуге ықпал етеді, биологиялық реакцияны тездететін көптеген ферменттердің құрамына кіреді, өсімдіктерде көмірсулардың пайда болуына қатысады.

Өсімдік организмінің тіршілік етуіне қоректік элементтердің бірде-біреуі фосфордай жан-жақты қатыса алмайды. Олардың қорегін реттей отырып, өсімдіктің өсіп даму қарқынын және өнімнің сапасын өзгертуге болады. Фосфордың кейбір органикалық қосылыстары өсімдік организмінде энергияны бір жерге жинақтайтын аккумулятор рөлін атқарады.

Күзде астық дақылдары егісіне сапалы фосфор тыңайтқышы еңгізілсе, олардың қысқы суыққа төзімділігі артады, өсімдік қынабының түсуі азаяды, сөйтіп, сабағының бойлап өсуіне жағдай жасалады.

Ақтөбе облысының шөлейт қуаң аймағында жүргізген зерттеу жұмыстары фосфор тыңайтқышы жаздық бидай мен арпаның қуаңшылыққа төзімділігін арттыратынын өсімдікке нәр беретін судың мөлшерін көбейтетінін көрсетті.

39

Күл элементтерінің ішінде фосфор ерекше орын алады. Әдетте күл элементтері астық дақылдарының сабанында, ал фосфор астықтың көбінесе дәнінде (тұқымында) болады. Азот сияқты, фосфор да өсімдіктің репродуктілік органдарына (жеміс салатын органдарына) жиналады, өйткені өсімдіктің репродуктілік органдарында органикалық заттар синтезделеді.

Өсімдік тіршілігінің бастапқы кезеңінде және өсімдік өсіп дами бастаған мерзімде фосфор тыңайтқышының үлкен маңызы бар. Фосфор тыңайтқышы өсімдіктің тамыр жүйесінің дамуын тездетеді. Өсімдіктің тамыр жүйелерінің дамуы арқасында өсімдік қоректік заттарды жақсырақ пайдаланады, ылғалды бойына көбірек сіңіреді, ал бұл өсімдіктің жер бетіне өсіп шыққан бөлшектерінің қаулап өсуіне қолайлы әсер етеді. Өсімдік фосфор жетіспей, зәрушілікке ұшыраса, онда өсімдіктің сабағы мен жапырағының өсуі тоқтайды, тұқым құрамайды. Сонымен бірге өсімдіктің жапырақтарының шеткі жиектері ширатылады, жапырақтарда күрең теңбілдер пайда болады, зақымдалған жерлерінің ұлпалары түсе бастайды.

Фосфорды өсімдік топырақтан фосфат күйінде қабылдайды. Ал ол өсімдік денесінде пайда болатын эфирдің және басқа да органикалық қосындылардың, кейбір ферменттердің, нуклеопротеидтердің және т. б. құрамына енеді.

Калий де өсімдіктер тіршілігінде аса маңызды физиологиялық рөл атқарады. Ол өсімдіктердің жас, балғын органдарында, протоплазмаға бай клеткаларында, әсіресе өсімдіктердің ұрығында, жеміс түзілетін органдарында көп кездеседі. Ал өсімдіктердің жоғарыда аталған бөліктерінде заттар күштірек алмасады, клеткалар түзіледі, өсуі де жоғары қарқынды болады.

Оның өсімдік ұлпаларының қандай қосылысқа жататыны жөнінде әр түрлі пікірлер бар. Кейбір ғалымдар барлық калий өсімдікте жанама түрде болады десе, енді біреулері - калий кешенді қосылыстың құрамды бөлігі болып саналады деп тұжырым жасайды. Калий болғанда да калийдің өсімдіктер тіршілігінде атқаратын физиологиялық қызметі әлі де егжей-тегжейлі анықталып біткен жоқ. Жоғары дәрежелі өсімдіктер қоректерінің ішінде ешқандай калий болмаса, өсімдік құрып кетеді немесе өте болымсыз вегетагивтік өнім береді. Калий жетіспесе плазма коллоидтарының ылғалды сақтап тұру қабілеті кемиді. Өсімдіктер жазғы

40