При воздушном питании растений участвует вода

Биология жизни растений

Все сельскохозяйственные культуры питаются через корни и листья, так как они обитают одновременно в двух средах: корни — в почве, а стебли — в воздухе. Поэтому условно различают два типа питания — воздушное и почвенное (корневое).

Под воздушным питанием понимают поступление в листья и ассимиляцию ими углекислого газа из атмосферы, а также усвоение некоторых солей. Под почвенным питанием подразумевают усвоение корнями растений из почвы воды и различных ионов минеральных солей, а также некоторых органических веществ. Оба типа питания взаимосвязаны и не могут существовать раздельно, так как корни питают листья и стебли, которые, в свою очередь, питают корни. В листьях и корнях протекают многочисленные процессы, продуктами которых непрерывно обмениваются надземные и подземные органы растений.

При воздушном питании растения в первую очередь обогащаются углеродом, кислородом и водородом. В среднем растения содержат 45% углерода, 42% кислорода и 6,5% водорода. Эти три элемента — материальная основа сложнейшего биологического процесса — фотосинтеза.

Фотосинтез — единственный природный процесс связывания солнечной энергии. Благодаря ему из простых веществ — углекислого газа, воды и небольшого количества минеральных солей, не содержащих энергии и не способных при обычных условиях совершать химическую работу, создаются сложнейшие органические соединения, обладающие высокой потенциальной энергией. Они используются гетеротрофными организмами во всей сложной их жизнедеятельности. В процессе фотосинтеза создается до 90% сухого вещества растений.

В химическом отношении фотосинтез — это процесс взаимодействия углекислого газа и воды при участии хлорофилла. Поглощенная хлорофиллом световая энергия участвует в реакции, при которой водород воды восстанавливает углекислый газ. Процесс фотосинтеза состоит из реакций двух типов — фотолиза воды (разложение ее под действием света) и восстановления углекислого газа. Свет необходим лишь для первой реакции, а реакции восстановления СО2 — «темновые», т. е. идут без доступа света. В настоящее время считается, что первым продуктом фотосинтеза является фосфоглицериновая кислота, которая затем превращается в результате многих реакций в крахмал и другие углеводы.

Наряду с углеводами в процессе фотосинтеза образуются и другие соединения, в том числе аминокислоты. Результат первичной фотохимической реакции фотосинтеза — фосфорилирование аденизиндифосфорной кислоты с образованием адезинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота — основное соединение, в котором запасается и переносится энергия, необходимая для осуществления синтетических процессов в обмене веществ, а также для выполнения работы живыми организмами. Энергия, высвобождаемая АТФ, может переноситься почти без потерь на другие соединения или использоваться для синтеза белков нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, витаминов и многих других соединений.

В процессе фотосинтеза растения одновременно выделяют в атмосферу свобоодный кислород, незначительная часть которого используется на дыхание растений.

В результате дыхательных процессов в растительном организме возникает энергия, необходимая для поддержания жизненных процессов. Часть энергии запасается в АТФ и используется для последующих превращений веществ в «темновой» фазе фотосинтеза.

Углерод, кислород и водород — основные элементы при фотосинтезе углеводов и других более сложных органических продуктов для всех последующих биохимических и синтетических процессов. С участием кислорода и водорода осуществляются важнейшие окислительно-восстановительные энергетические процессы. Наряду с образованием органических веществ в растениях происходят процессы их распада, связанные с дыханием.

Дыхание — это совокупность реакций, приводящих к распаду органических веществ до более простых соединений. Эти реакции непосредственно связаны с процессом обмена веществ, происходящего в клетке. Дыхание осуществляется благодаря сахарам, а также белкам, органическим и жирным кислотам.

Источник

Дыхание растений. Воздушный режим питания

Всем растениям необходим воздух. В открытом грунте воздушная среда определяется рельефом, свойством почвы, наличием защитных полос и т д. В защищенном — подкормками диоксидом углерода (углекислым газом), проветриванием и т. д.

Дыхание растений

Интенсивность дыхания растений зависит от светового режима, водного режима, температурного режима и обеспечения питательными элементами. В процессах ассимиляции и дыхания растения поглощают из воздуха диоксид углерода и кислород. Особенно энергично дышат прорастающие семена. Взрослые растения дышат менее интенсивно, чем молодые Зимой дыхание резко замедляется и снижается до минимального уровня.

В процессе дыхания растений участвуют все их органы, в том числе и корни. Поэтому почву всегда поддерживают в рыхлом состоянии. При кислородном голодании растения ослабевают, заболевают и гибнут. Подобные явления наблюдаются при длительном затоплении их водой, образовании ледяной корки и т. д.

Дыхание растений сопровождается также выделением тепла. Особенно энергично оно выделяется при дыхании грибов и бактерий. На данном свойстве основано использование навоза в парниках в качестве биотоплива. Температура отдельных растений в процессе дыхания повышается на несколько градусов относительно температуры окружающего воздуха.

Для нормального развития растений необходим и диоксид углерода, составляющий 0,03% общего объема воздуха. Именно из диоксида углерода и воды в процессе фотосинтеза образуется органическое вещество. При обогащении диоксидом углерода воздушной среды, окружающей растение, усиливаются рост и продуктивность последнего, повышается устойчивость к различным болезням.

Источник

Роль воды в жизни растений

Состояние каждого живого организма напрямую зависит от правильности ухода за ним. Растения исключением не являются. Тепло, свет, воздух, питание – это основные условия для развития и роста зеленых представителей живого мира. Безусловно, важна и вода, ведь именно эта жидкость – источник жизни на нашей планете.

Роль воды в жизни растений

Растительный организм состоит из воды на 70-95 процентов от массы тела. Она является составной частью каждого его органа. Недостаток жидкости приводит к гибели растения.

Вода помогает выполнять 8 основных функций:

1. Производить транспортировку питательных веществ к тканям и органам при корневом и листовом питании.
2. Участвует в процессах фотосинтеза (вода, поглощенная из почвы, обеспечивает водород и кислород. Во время фотосинтеза, углерод и вода используются для синтеза пищи).
3. Помогает производить терморегулирование, направленное на поддержание постоянной температуры, препятствующей перегреву и разрушению белков.
4. Создаёт тургорное давление для обеспечения упругости листьев, стеблей.
5. Помогает прорастать семенам (растения необходимы питательные вещества, но, если они будут сухими, то семя не сможет его усвоить).
6. Служит средой обитания для некоторых видов.
7. У некоторых водных и околоводных растений, таких как элодеи, роголистник, валлиснерия перенос пыльцы осуществляется водой.
8. Многие растения расселяются с помощью воды (например, ивы размножаются вегетативным способом).

Даже самые стойкие растения, растущие в засушливых районах, должны регулярно получать воду. Недостаток жидкости или же полное ее отсутствие может привести к гибели организма.

Роль испарения воды

Вода из окружающей среды поступает через корни. Далее жидкость, содержащая минеральные и органические вещества, поступает по стеблю в листья. Биологически значимые элементы усваиваются, а после происходит отдача воды окружающей среде. Такое явление в биологии именуется испарением.

Испарение – необходимый процесс жизнедеятельности растительных организмов.

Жидкость, поступившая в листья, превращается в пар, в результате чего температура растения снижается. И чем крупнее лист, тем больше и быстрее испаряется влага.

В неблагоприятный период многие растения сбрасывают листья. Так деревья и кустарники спасают себя от обезвоживания, ведь количество испаряемой воды уменьшается.

Содержание воды в растениях

Молодые листья содержат в себе 90-95 % воды, тогда как одревесневшие органы получили всего 50 %. В листьях капусты содержится 90 % воды, в огурце – 96 %. Объем жидкости в созревших семенах составляет всего лишь 10-15 %.

Содержание жидкости зависит от:

1. возраста организма и его вида;
2. условий окружающей среды.

Вода необходима для прорастания семян. Без неё зародышевый стебелек не сможет разорвать семенную кожуру. Чтобы зародыш был живым, важно регулярно поливать семена.

Какие растительные организмы нуждаются в частом и обильном поливе

Часто поливают цветки, растущие в глиняных горшках. Пористая глина испаряет воду.

Чтобы количество влаги, испаряемой глиняным горшком, уменьшилось, перед посадкой посуду оставьте на некоторое время в воде.

Обильно поливают растения с тонкими стеблями, крупными или свисающими листьями, с хорошо развитой корневой системой. Цветущие и активно растущие организмы тоже нуждаются в частом поливе.

В теплое время года, когда температура высока, в комнате от солнца ярко, воздух сухой, полив тоже должен быть частым и обильным.

Какие растения можно поливать реже

Растения с небольшим количеством листьев, цветы с мясистыми стеблями и листьями, а также организмы, пострадавшие от болезней или вредителей, не требуют частого полива.

В дождливую погоду, когда влажность повышена, когда в комнате темно, можно поливать реже.

Растительные организмы, пересаженные в горшки большего объема тоже можно поливать не часто. Важен и материал посуды, например, частый полив не нужен растениям, развивающимся в пластиковых или металлических горшках.

Какой водой поливать растения

Выносливые растительные организмы поливать можно водой из-под крана, но таких организмов очень-очень мало, потому для полива предпочтительно использовать мягкую воду с низким содержанием солей.

Самый простой способ очистить воду от вредных веществ – это отстоять ее в течение 1-2 дней. Хлор за это время улетучится, а жидкость станет мягкой.

Горячая вода содержит в себе смягчители, потому она изначально мягкая, в ней меньше растворенных газов. Такая жидкость тоже подойдет для полива растений. Однако и ей нужно дать отстояться несколько дней.

Во многих домах есть фильтры для очистки воды, которая тоже подойдет для полива растений. Этот вариант нельзя назвать самым быстрым, но плюс все, же есть. В сравнении со стоимостью воды, приобретенной в цветочном магазине, затраты на фильтр будут более низкими.

Размороженная вода мягкая, потому и она пригодна для полива растений. Однако важно помнить, что замораживать ее нужно правильно. Лед образуется не сразу, постепенно. И воду, которая не успела замерзнуть, нужно успеть вылить. Именно в этой жидкости содержатся вредные вещества для растительных организмов. Для полива пригоден только растаявший лед.

Торф поглощает тяжелые металлы. Он подходит для очистки воды. Этот природный фильтр можно найти в любом цветочном магазине. К примеру, на 5 литров вы потратите примерно 50 г торфа.

Кипячение тоже смягчает воду, но при этом из жидкости испаряется весь кислород, необходимый для развития растительных организмов. Высокая температура убивает вредные и полезные для организмов вещества. Поэтому кипяченой водой не советуют поливать растения.

Какой должна быть температура воды для полива

Поливать цветы нужно водой комнатной температуры. Эксперты не советуют использовать прохладную воду. Например, тропические растения, привыкшие к теплу, от холода могут погибнуть.

Выводы и рекомендации

Роль воды для растительных организмов велика. С помощью неё они получают питательные вещества, осуществляют терморегулирование и фотосинтез. Не забывайте заботиться о растительных организмах, они лёгкие нашей планеты!

Источник

Влияние водного режима на минеральное питание растений, на тепловой и воздушный режимы и на реакцию почвы

Содержание воды в почве оказывает влияние на минеральное питание луговых растений и на тепловой и воздушный режимы почвы. Воздействие воды на минеральное питание луговых растений проявляется в следующем.

1. Поступающая в почву вода всегда содержит какое-то количество элементов минерального питания растений.

2. Вода растворяет содержащиеся в почве соли и тем самым обеспечивает доступность их для поглощения растениями. Иссушение почвы отрицательно влияет на луговые растения не только, а часто не столько из-за недостаточного обеспечения их водой, сколько в результате минерального голодания. При длительном отсутствии поступления воды в почву происходит иссушение почвы, начиная с поверхности вглубь. Поскольку основная масса поглощающих корней луговых трав сосредоточена в дернине, ее пересыхание ведет к резкому ухудшению обеспечения растений элементами минерального питания, в частности азотом. В опыте на лугу с травостоем из райграса многолетнего поверхностное внесение азота и NPK на пересохшую почву не дало положительных результатов, в то время как внесение их на глубину 45 см, где было достаточно воды, доступной для райграса, значительно повысило его урожай (Garwood, Williams, 1967).

3. Жизнедеятельность почвенных организмов, обеспечивающих минерализацию отмерших органов растений и животных, зависит от содержания в почве воды. Она возможна лишь при достаточной влажности почвы, но снижается с увеличением ее сверх определенного оптимального для данной почвы уровня из-за ухудшения условий аэрации. Это видно из результата вегетационного опыта по разложению целлюлозы в зависимости от содержания в почве воды и воздуха.

4. От содержания воды в почве зависит концентрация веществ в почвенном растворе. При увеличении концентрации в соответствии со снижением влажности почвы некоторые вещества оказывают на растения токсическое воздействие. Образование токсических веществ может происходить и в случае повышенного содержания воды в почве, поскольку создаются анаэробные условия. Примером могут быть сульфаты. Когда содержание токсических веществ небольшое, а влажность почвы достаточная, они безвредны для луговых растений. В анаэробных условиях, возникающих при полном насыщении почвы водой, в результате деятельности сульфатредуцирующих бактерий сульфаты восстанавливаются с образованием сероводорода, токсичного для большинства луговых трав. Лишь некоторые виды с хорошо выраженной аэренхимой (тростник, трезубка, камыш морской, триостренник морской) устойчивы к воздействию воды, насыщенной сероводородом (Куркин, 1976).

Вода существенно влияет на тепловой режим почвы. Поступающая на луга вода, если она теплее или холоднее почвы, соответствующим образом изменяет ее температуру. Близкое залегание холодных почвенно-грунтовых вод, как правило, снижает температуру вышерасположенного слоя почвы и косвенно отрицательно влияет на обеспечение растений элементами минерального питания из-за создания менее благоприятных условий для активности почвенных сапротрофов, обеспечивающих минерализацию отмерших растений. Кроме того, поскольку испарение воды с поверхности почвы сопряжено со значительной затратой тепла, температура почвы при прочих равных условиях снижается, когда происходит увеличение ее влажности. Сырые почвы всегда холоднее, чем сухие, а их низкая температура отрицательно влияет на развитие корневых систем и на их способность поглощать воду, а также элементы минерального питания. Вода, поступающая в виде снега, защищает растения и почву от воздействия низких зимних температур. Однако в ряде случаев, особенно при мощном

снеговом покрове, создаются условия для выпревания растений, для поражения их паразитными грибами, устойчивыми к низким температурам.

По-иному на растения воздействует вода, превращающаяся при замерзании в лед, когда образуются ледяные прослойки в почве или ледяная корка на ее поверхности. Образование ледяной корки происходит на многих типах лугов, где верхний горизонт почвы временами или постоянно поздней осенью или ранней весной насыщен водой, а также там, где вода застаивается тонким слоем на поверхности почвы (западинные, низинные и некоторые типы поемных лугов), если морозная погода наступает осенью до покрытия почвы снегом и ранней весной при заморозках после стаивания снега. Ледяная корка воздействует на растения непосредственно механическим путем, создавая неблагоприятный тепловой режим, влияя на состав почвенного воздуха. Все это особенно сильно проявляется при образовании достаточно мощной ледяной корки осенью в случае замерзания воды на поверхности почвы. Подземные органы луговых трав, оказавшиеся в окружении льда или замерзающей насыщенной водой почвы, испытывают значительное давление, возникающее из-за увеличения объема воды при ее превращении в лед. Это нередко сопровождается обрывом корней и «выпиранием» растений из почвы. Отдельные виды луговых растений обладают различной устойчивостью к такому воздействию, а в пределах вида устойчивость изменяется с возрастом особей, что связано с различиями в морфологии корневых систем и физико-механических свойств корней. Большое значение имеет крепкость корней и их способность к растягиванию.

Растения с развитой системой придаточных корней более устойчивы к механическому воздействию ледяной корки, чем растения со стержневой корневой системой или с незначительным числом придаточных корней. Молодые растения со слаборазвитой корневой системой больше подвержены «выпиранию» из почвы, чем взрослые. На лугах, вероятно, имеет значение степень пронизанности верхнего слоя почвы корнями (степень задернения): чем она больше, тем устойчивее растения к «выпиранию». Совокупное воздействие растений на среду создает лучшие условия для их произрастания при образовании ледяной корки.

Второй причиной отрицательного влияния льда на растения может быть то, что из-за его большей теплопроводности по сравнению с почвой температура среды, окружающей подземные органы растений, во всяком случае для некоторых видов, может снижаться до критических для них пределов. Степень повреждения растений зависит от мощности ледяной корки, температуры окружающей среды, длительности воздействия льда и, вероятно, от состояния растений. Можно предполагать, что образование ледяной корки поздней осенью, когда растения прошли период закалки, подготовились к зиме и находятся в состоянии покоя или полупокоя, менее вредно, чем ранней весной при переходе растений в активное состояние.

Третьей причиной гибели или повреждения растений при образовании ледяной корки может быть изменение состава почвенного воздуха (снижение в нем содержания кислорода, накопление углекислого газа) в результате прекращения газообмена с атмосферой из-за малой газопроницаемости льда. Судя по результатам опыта с озимой пшеницей, листья, полностью или частично остающиеся над притертой коркой, снижают ее губительное воздействие на растение, способствуя, по-видимому, газообмену между находящимися подо льдом частями растений и приземным слоем воздуха (Ракитина, 1967). Однако наблюдения в природе дают основание заключить, что, во всяком случае, некоторые виды могут успешно переносить перекрытие ледяной коркой даже при отсутствии у них в это время надземных побегов. То же установлено в вегетационных опытах, в которых лисохвост луговой, костер безостый и овсяница красная не реагировали отрицательно на покрытие ледяной коркой в течение 60 дней при отсутствии у них возвышающихся над ледяной коркой надземных органов, в то время как канареечник тростниковидный, мятлик луговой и ежа сборная проявили устойчивость к ледяной корке лишь при сохранении у них стерни, высотой 10 см, а овсяница луговая даже при наличии стерни реагировала на ледяную корку отрицательно (Freymann, 1969).

Очевидно, что отдельные виды луговых растений различаются по устойчивости к перекрытию ледяной коркой и что имеются какие-то условия, обеспечивающие возможность существования растений под газонепроницаемой ледяной коркой. К ним можно отнести: 1) способность растений запасать кислород в своих зимующих органах (надземных, подземных); 2) способность переходить в анабиотическое состояние или во всяком случае резко снижать потребление кислорода на дыхание; 3) содержание в почве под ледяной коркой достаточного количества воздуха, доступного для использования подземными органами растений.

На основании наблюдений, проведенных в пойме р. Оки, выделены 4 группы видов луговых трав по их устойчивости к ледяной корке: 1) неустойчивые (люцерна серповидная, борщевик сибирский, колокольчик скученный и др.); 2) малоустойчивые (костер безостый, чина луговая, клевер розовый и др.); 3) среднеустойчивые (мятлик узколистный, лютики едкий и золотистый и др.); 4) устойчивые (пырей ползучий, полевица гигантская, лисохвост луговой и др.) (Работнов, 1971). Образование ледяной корки приводит к увеличению конкурентной способности устойчивых к ней видов, к увеличению их участия в луговых травостоях. Воздействие ледяной корки — существенный экологический фактор для луговых растений, поскольку она или прослойки льда в почве часто образуются не только на лугах, привязанных к отрицательным элементам рельефа (западины, низины, поймы), но и в условиях равнинных и пологосклоновых местоположений.

В зависимости от регулярности образования ледяной корки, ее мощности, времени возникновения и длительности воздействия в луговых фитоценозах происходят то более, то менее значительные изменения. При образовании мощной ледяной корки происходят массовое отмирание особей некоторых видов, смена преобладающих растений, изменяется продуктивность. Иногда из-за разреживания травостоев создаются благоприятные условия для подсева. Там, где ледяная корка образуется достаточно регулярно, она — существенный фактор, определяющий состав сообществ. Есть основание предположить, что широкое распространение в поймах лугов с преобладанием в травостоях лисохвоста лугового обусловлено не только определенными режимами затопление полыми водами и отложения наилка, но и устойчивостью лисохвоста к ледяной корке. Несомненно, что ледяная корка оказывает воздействие помимо растений на другие группы организмов, входящих в состав луговых биогеоценозов.

Водный режим почвы тесно связан с ее воздушным режимом. Чем больше в почве воды, тем в большей степени она заполняет поры, тем меньше в почве воздуха. Поэтому для большинства видов растений наиболее благоприятно неполное насыщение почвы водой. Опытами в вегетационных сосудах с рядом видов злаков,, используемых в луговодстве, установлено, что оптимальное для них насыщение почвы водой составляет примерно 80% от предельной полевой влагоемкости. Так, в одном опыте содержание — воды, равное 85% от предельной полевой влагоемкости, было оптимальным для лисохвоста лугового, полевицы белой, овсяницы луговой, тимофеевки луговой, ежи сборной, райграса высокого, трищетинника желтоватого. По данным другого опыта оптимальным было следующее содержание воды (% от предельной полевой влагоемкости): для костра безостого — 80, для тимофеевки луговой — 60—100, для луговика дернистого — 120 (Шлыгина, 1928). Однако если вода, заполняющая поры в почве, содержит значительное количество растворенного в ней кислорода и осуществляется ее смена, что происходит при увлажнении почвы подвижными водами, то многие луговые травы, в том числе лисохвост луговой, канареечник тростниковидный и даже клевера луговой и ползучий, могут успешно произрастать при полном насыщении почвы водой.

С водным режимом тесно связаны реакция и содержание легкорастворимых солей в почве лугов. Почвенно-грунтовые и полые воды, содержащие растворенные основания и взвешенные частицы, могут обеспечить стабильность реакции почвы, восполнить вынос оснований с нисходящим током воды. Атмосферные воды на лугах с промывным типом водного режима, наоборот, могут способствовать выщелачиванию оснований, повышению кислотности почвы. Вымывание в местах с аридным климатом снижает содержание легкорастворихмых солей в почве. Близкое залегание соленосных: почвенно-грунтовых вод ведет к засолению почвы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник