ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ
процесс поглощения
и усвоения растениями из окружающей среды химия, элементов, необходимых
для их жизни; заключается в перемещении веществ из среды в цитоплазму растит.
клеток и их химич. превращении в соединения, свойственные данному виду
растений. Поглощение и усвоение питат. веществ (анаболизм) вместе с их
распадом и выделением (катаболизм) составляют обмен веществ (метаболизм)
- основу жизнедеятельности организма.
В составе растений обнаружены почти все
Потребность растит. организма в различных
Типы питания. В зависимости от источника
Благодаря П. р. осуществляется большой
Рис. 1. Биогеохимический круговорот
В процессе фотосинтеза растения не только
Рис. 2. Круговорот веществ в растении.
Превращения питат. веществ происходят в
Роль питания. П. р. обеспечивает веществами
Создание наилучших условий почвенного П.
Лит.: Тимирязев К. А., Жизнь растений,
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я
существующие на Земле химич. элементы. Однако для П. р. необходимы лишь
следующие: углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р),
сера (S), калий (К), кальций (Са), магний (Mg), железо (Fe) и микроэлементы:
бор
(В), марганец (Mn), цинк (Рb), медь (Сu), молибден (Мо) и др. Элементы
питания поглощаются из воздуха - в форме углекислого газа (СО
Фотосинтез)
и
почвенное, или корневое, питание (см. Минеральное питание растений).
Низшие
растения (бактерии, грибы, водоросли) поглощают СО
элементах неодинакова; наибольшая - в кислороде и водороде. Это объясняется
тем, что живое растение на 80-90% состоит из воды, т. е. из кислорода и
водорода в отношении 8:1. Кроме того, растение расходует за свою жизнь
в процессе транспирации в сотни раз больше воды, чем его собственная
масса (для предотвращения перегрева). Основу сухого вещества растения наряду
с углеродом (45%) составляют также кислород (42%) и водород (6-7%). На
долю элементов минерального питания, среди к-рых преобладают азот и калий,
приходится всего 5-7% сухого вещества растения. Ни один элемент питания
не может быть заменён другим (т. н. принцип незаменимости питательных элементов).
Отсутствие или большой недостаток любого из них неизбежно приводит к прекращению
роста и к гибели растения. Каждый из элементов выполняет в растит. тканях
свою уникальную функцию, неразрывно связанную со всеми др. отправлениями
организма. Так, углерод вместе с водородом и кислородом составляет основу
всех молекул органич. соединений (см. Биогенные элементы). Вещества,
состоящие только из этих трёх элементов (углеводы),- гл. субстрат дыхания.
Из
полимерных углеводов состоят также оболочки растит. клеток. Каждый вид
и даже сорт растений поглощает преим. те элементы, к-рые в наибольших количествах
нужны для свойственного ему обмена веществ. Поэтому, напр., содержание
калия в растениях обычно в десятки раз превышает содержание натрия, хотя
в почвах отношение между этими элементами обратное. Нек-рые виды растений
способны накапливать в своих тканях редкие элементы (напр., лантан), чем
пользуются при геологич. разведке (см. Индикаторные растения).
поглощаемого углерода различают неск. типов П. р. Часть низших растений
(все грибы и б. ч. бактерий) может использовать углерод только из органич.
соединений, в к-рых он содержится в восстановленной форме. При окислении
таких соединений в процессе дыхания освобождается запасённая в них химич.
энергия, к-рая затем может расходоваться на различные эндергонические (т.
е. требующие затрат энергии) процессы: синтез более сложных соединений,
передвижение веществ в растении и др. Питание этого типа наз. гетеротрофным,
а растения, потребляющие органич. источники углерода,- гетеротрофными (см.
Гетеротрофные
организмы); питание за счёт мёртвых органич. остатков наз. сапрофитным,
а растения, питающиеся мёртвыми органич. остатками,-
сапрофитами. Этот
тип питания свойствен всем гнилостным грибам и бактериям. Гетеротрофы,
живущие за счёт органич. соединений др. живых организмов, называются паразитами.
К
ним относятся все грибы и бактерии - возбудители болезней животных и растений,
а также нек-рые высшие растения, напр. заразиха, высасывающая с помощью
спец. присосок соки др. растений. Паразитич. П. р. отличается от симбиоза,
при
к-ром происходит постоянный обмен продуктами жизнедеятельности, полезный
для обоих партнёров. Симбиотич. П. р. наблюдается, напр., у азотфиксирующих
бактерий, поселяющихся в клубеньках на корнях бобовых растений (см. Азотфиксация),
у
шляпочных грибов, гифы к-рых проникают в корневые ткани древесных растений
(см. Микориза),
а также у лишайников, представляющих собой группу
грибов, находящихся в постоянном сожительстве с водорослями. Большая часть
растений способна усваивать углерод из углекислого газа, восстанавливая
его до органич. соединений. Этот тип питания наз. автотрофным (см. Автотрофные
организмы). Он свойствен всем высшим зелёным растениям, а также водорослям,
нек-рым бактериям. Восстановление СО
либо за счёт окисления восстановленных соединений, поглощаемых из внешней
среды (хемосинтетики).
биогеохимич. круговорот веществ в природе (рис. 1). Автотрофные
(гл. обр. зелёные, или фотосинтезирующие) растения дают начало этому круговороту,
удаляя из атмосферы СО
разлагая мёртвые органич. остатки до исходных минеральных веществ.
веществ в природе.
поглощают вещества, но и накапливают энергию. Один из первичных продуктов
фотосинтеза - сахара. При соединении 6 грамм-молекул СО
энергии
солнечного света, которая и запасается в химических связях сахара. Вместе
с молекулами сахара эта запасённая химич. энергия может затем переместиться
в другие, нефотосинтезирующие части растений, напр. в корень. Здесь в процессе
дыхания она может освобождаться для синтеза более сложных соединений и
для др. процессов жизнедеятельности растительных клеток. Хотя в фотосинтезе
непосредственно участвуют только СО
продуктов необходимы все др. элементы П. р., в каких бы ничтожных количествах
они не содержались в растении.
различных органах и тканях и связаны друг с другом в непрерывный круговорот
веществ в растит. организме (рис. 2). В листьях в процессе фотосинтеза
из СО
форма транспортировки углевода. Из фотосинтезирующих клеток листа сахароза
поступает в спец. транспортную систему - ситовидные трубки флоэмы, обеспечивающие
нисходящее перемещение веществ сначала по листовым жилкам, а затем по проводящим
пучкам стебля в корень. Здесь ассимиляты покидают ситовидные трубки и распространяются
по тканям корня. Навстречу притекающим из листьев ассимилятам движутся
вода и ионы минеральных солей, к-рые сначала связываются поверхностью корневых
клеток, а затем через клеточную мембрану проникают внутрь клеток. При этом
одни элементы (калий, натрий, в значит. степени кальций, магний и др.)
поступают в пасоку и подаются в надземные органы в неизменном состоянии.
Другие (напр., азот), встречаясь с центробежным потоком ассимилятов, вступают
с ним во взаимодействие, включаясь В состав органич. соединений (аминокислот
и амидов), и в таком изменённом виде поступают в пасоку. Наконец, третьи
(такие, как фосфор), проходя через ткани корня, также включаются в органич.
соединения (нуклеотиды, фосфорные эфиры Сахаров), но затем, снова отщепляясь,
поступают в пасоку гл. обр. в виде свободных ионов. Так или иначе элементы
корневого П. р. вместе с водой поступают в сосуды ксилемы - вторую
транспортную систему растения, обеспечивающую восходящее перемещение веществ
в надземные органы. Движение воды и растворённых в ней веществ по сосудам
происходит за счёт корневого давления и транспирации. В листе эти вещества
из сосудов проникают в фотосинтезирующие клетки, где происходит их вторичное
взаимодействие с ассимилятами. При этом образуются разнообразнейшие органич.
и органо-минеральные соединения, из к-рых после ряда усложнений развиваются
новые органы растения.
и энергией след. процессы: поддержание жизнедеятельности (возмещение убыли
питательных веществ при дыхании и выделении в наружную среду; см. Корневые
выделения), рост органов, отложение веществ в запас и, наконец, воспроизведение
потомства (образование плодов и семян). При недостаточном П. р. питательными
веществами обеспечиваются в первую очередь процессы, связанные с жизнедеятельностью
и воспроизведением потомства. При умеренном недостатке П. р. рост молодых
частей растения (верхних листьев, корневых окончаний) ещё продолжается
за счёт реутилизации, т. е. повторного использования питательных элементов
путём их оттока из более старых листьев. При резком недостатке П. р. рост
прекращается, и все питательные ресурсы направляются на гл. функцию растит.
организма - воспроизведение потомства. В этих условиях ячмень, напр., имеет
Выс.всего 4-5 см, но образует 2-3 вполне нормальные зерновки. Избыток
тех или иных элементов П. р. так же вреден, как и их недостаток.
р. путём орошения и внесения удобрений - наиболее эффективное средство
управления урожаем с.-х. растений. В закрытом грунте (парники, теплицы
) можно регулировать также воздушное П. р.- путём изменения содержания
СО
Создание оптимального комплекса условий для П. р.- главная задача растениеводства.
На решение этой задачи направлены мероприятия по мелиорации засоленных
почв (удаление вредного для П. р. избытка солей), агротехнич. приёмы обработки
почвы (создание условий плотности и аэрации, облегчающих П. р.), борьба
с сорняками (конкурирующими с культурными растениями за элементы П. р.)
и др.
Избр. соч., т. 3, М., 1949; Сабинин Д. А.. Физиологические основы питания
растений, М., 1965; Максимов n. a., Как живёт растение, 4 изд., [М., 1966].
Д.
Б. Вахмистров.