Фотосинтез
Воду и минеральные вещества растения получают с помощью корней. Листья обеспечивают органическое питание растений. В отличие от корней они находятся не в почве, а в воздушной среде, поэтому осуществляют не почвенное, а воздушное питание.
Из истории изучения воздушного питания растений
Знания о питании растений накапливались постепенно. Около 350 лет назад голландский ученый Ян Гельмонт впервые поставил опыт по изучению питания растений. В глиняном горшке с почвой он выращивал иву, добавляя туда только воду. Опадавшие листья ученый тщательно взвешивал.
Через пять лет масса ивы вместе с опавшими листьями увеличилась на 74,5 кг, а масса почвы уменьшилась всего на 57 г. На основании этого Гельмонт пришел к выводу, что все вещества в растении образуются не из почвы, а из воды.
Мнение о том, что растение увеличивается в размерах только за счет воды, сохранялось до конца XVIII века.
В 1771 г. английский химик Джозеф Пристли изучал углекислый газ, или, как он его называл, «испорченный воздух» и сделал замечательное открытие. Если зажечь свечу и накрыть оо стеклянным колпаком, то, немного погорев, она погаснет.
Мышь под таким колпаком начинает задыхаться. Однако если под колпак вместе с мышью поместить ветку мяты, то мышь не задыхается и продолжает жить.
Значит, растения «исправляют» воздух, испорченный дыханием животных, то есть превращают углекислый газ в кислород.
В 1862 г. немецкий ботаник Юлиус Сакс с помощью опытов доказал, что зеленые растения не только выделяют кислород, но и создают органические вещества, служащие пищей всем другим организмам.
Главное отличие зеленых растений от других живых организмов — наличие в их клетках хлоропластов, содержащих хлорофилл. Хлорофилл обладает свойством улавливать солнечные лучи, энергия которых необходима для создания органических вещсств.
Процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды с помощью солнечной энергии называется фотосинтезом (греч. рЬо1оз свет).
В процессе фотосинтеза образуются не только органические вещества — сахара, но и выделяется кислород.
Схематически процесс фотосинтеза можно изобразить так:
Вода поглощается корнями и по проводящей системе корней и стебля передвигается к листьям. Углекислый газ — составная часть воздуха. Он поступает в листья через открытые устьица. Поглощению углекислого газа способствует строение листа: плоская поверхность листовых пластинок, увеличивающая площадь соприкосновения с воздухом, и наличие большого числа устьиц в кожице.
Образующиеся в результате фотосинтеза сахара превращаются в крахмал. Крахмал это органическое вещество, которое не растворяется в воде. Кго легко обнаружить с помощью раствора йода.
Доказательства образования крахмала в листьях на свету
Докажем, что в зеленых листьях растений из углекислого газа и воды образуется крахмал. Для этого рассмотрим опыт, который в свое время был поставлен Юлиусом Саксом.
Комнатное растение (герань или примулу) выдерживают двое суток в темноте, чтобы весь крахмал израсходовался на процессы жизнедеятельности. Затем несколько листьев закрывают с двух сторон черной бумагой так, чтобы была прикрыта только их часть. Днем растение выставляют на свет, а ночью его дополнительно освещают с помощью настольной лампы.
Через сутки исследуемые листья срезают. Чтобы выяснить, в какой части листа образовался крахмал, листья кипятят в воле (чтобы набухли крахмальные зерна), а затем выдерживают в горячем спирте (хлорофилл при этом растворяется, и лист обесцвечивается).
Затем листья промывают в воде и действуют на них слабым раствором йода. Тс участки листьев, которые были на свету, приобретают от действия йода синюю окраску. Это означает, что крахмал образовался в клетках освещенной части листа.
Следовательно, фотосинтез происходит только на свету.
Доказательства необходимости углекислого газа для фотосинтеза
Чтобы доказать, что для образования крахмала в листьях необходим углекислый газ, комнатное растение также предварительно выдерживают в темноте. Затем один из листьев помещают в колбу с небольшим количеством известковой воды. Колбу закрывают ватным тампоном. Растение выставляют на свет.
Углекислый газ поглощается известковой водой, поэтому его в колбе не будет. Лист срезается, и так же, как в предыдущем опыте, исследуется на наличие крахмала. Он выдерживается в горячей воде и спирте, обрабатывается раствором йода. Однако в этом случае результат опыта будет иным: лист не окрашивается в синий цвет, т.к. крахмал в нем не содержится.
Следовательно, для образования крахмала, кроме света и воды, необходим углекислый газ.
Таким образом, мы ответили на вопрос, какую пищу получает растение из воздуха. Опыт показал, что это углекислый газ. Он необходим для образования органического вещества.
Организмы, самостоятельно создающие органические вещества для построения своего тела, называются автотрофамн (греч. autos — сам, trofe — пища).
Доказательства образования кислорода в процессе фотосинтеза
Чтобы доказать, что при фотосинтезе растения во внешнюю среду выделяют кислород, рассмотрим опыт с водным растением элодеей. Побеги элодеи опускают в сосуд с водой и сверху накрывают воронкой. На конец воронки надевают пробирку с водой. Растение выставляют на свет на двое-трое суток.
На свету элодея выделяет пузырьки газа. Они скапливаются в верхней части пробирки, вытесняя воду. Для того чтобы выяснить, какой это газ, пробирку аккуратно снимают и вносят в нее тлеющую лучинку. Лучинка ярко вспыхивает. Это значит, что в колбе накопился газ, поддерживающий горение кислород.
Космическая роль растений
Растения, содержащие хлорофилл, способны усваивать солнечную энергию. Поэтому К.А. Тимирязев назвал их роль на Земле космической. Часть энергии Солнца, запасенная в органическом веществе, может долго сохраняться.
Каменный уголь, торф, нефть образованы веществами, которые в далекие геологические времена были созданы зелеными растениями и вобрали в себя энергию Солнца.
Сжигая природные горючие материалы, человек освобождает энергию, запасенную миллионы лет назад зелеными растениями.
Источник: http://ebiology.ru/fotosintez/
Урок№ 14. Лабораторная работа. Определение образования органического вещества в листьях растений в процессе фотосинтеза
Тип урока – комплексное применение ЗУН учащихся
Метод обучения – основаны на самостоятельном проведении учащимися экспериментов, исследований и выдвижение гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор необходимых приборов и материалов самими учащимися.
Формы организации деятельности учащихся
| Форма организации работы | Особенности,признаки | В каком случае выбираем ту или иную форму на теоретическом обучении | В каком случае выбираем ту или иную форму на практическому обучении |
| Парная | Когда преподаватель организует выполнение работы парами: сильный учащийся – слабый учащийся. Или два равных по успеваемости. | 1.В ходе актуализации опорных знаний, когда предстоящая работа требует серьезного предварительного осмысления. Пары учащихся обсуждают предстоящее задание.2.В ходе лабораторно-практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.Во время проведения итогов возможна организация взаимной оценки работ. | 1.В ходе вводного инструктажа, когда предстоящая практическая работа требует серьезного осмысления, пары учащихся обсуждают предстоящее задание.2.В ходе практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.3.В ходе заключительного инструктажа возможна организация оценки работы |
Аутэкология— раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы (растения, животные, грибы, бактерии).
Задача аутэкологии — выявление физиологических, морфологических и других приспособлений (адаптаций) видов к различным экологическим условиям: режиму увлажнения, высоким и низким температурам, засолению почвы и т.д.
В последние годы у аутэкологии появилась новая задача — изучение механизмов реагирования организмов на различные антропогенные загрязнения: физические, химические и биологические.
Совокупность всех популяций разных видов, проживающих на одной территории, вместе с окружающей средой называется экологической системой или экосистемой, например, лес, озеро, луг. В. Н.
Сукачевым предложен термин биогеоценоз (жизнь; — Земля; — общий).
Биогеоценоз включает две компоненты: биотическую — сообщество живых организмов (биоценоз) и абиотическую — совокупность неживых факторов среды.
Живые организмы, входящие в состав биогеоценоза, не одинаковы с точки зрения ассимиляции ими вещества и энергии и разложения органических соединений. В экосистеме выделяют три группы организмов: продуцентов, консументов и деструкторов.
Продуценты — организмы, которые могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, среди них можно назвать растения (фотоавтотрофы), микроорганизмы (хемоавтотрофы
Косументы — организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). Выделяют консументы первого порядка — фитофаги, второго, третьего порядка — хищники.
Биодеструкторы — восстановители, организмы, которые разлагают сложные органические вещества до минеральных веществ. Это в основном бактерии, грибы, мелкие беспозвоночные.
Определение образования органического вещества в листьях растений в процессе фотосинтеза (по содержанию углерода)
Фотосинтез — основной процесс аккумуляции вещества и энергии на Земле, в результате которого из СО2 и Н2О образуются органические вещества (в данной формуле — глюкоза):
6СО2 + 6Н2О + энергия све^та —— С6,Н2О6 + 6О2 ^
Организмы-фото синтетики получили название продуцентов, в пищевых цепях экосистем они создают первичную органическую массу, кроме того фото синтетики выделяют кислород. Кислородная атмосфера создана при их участии, что привело к появлению аэробного дыхания живых организмов Земли.
Один из способов измерения интенсивности фотосинтеза заключается в определении образования органического вещества в растениях по содержанию углерода, который учитывается методом мокрого сжигания, разработанным И.В. Тюриным для почв и модифицированным для древесных растений Ф.З. Бородулиной (Баславская, Трубецкова, 1964; Практикум… 1972).
Во взятом образце листьев определяется содержание углерода, затем листья выдерживаются 2—3 ч и более на свету и снова определяется содержание углерода. Разница между вторым и первым определением, выраженная на единицу поверхности листа в единицу времени, показывает количество образовавшегося органического вещества.
В качестве индикатора применяют бесцветный раствор дифениламина, который при окислении переходит в дифенилбензидинвиолет сине-фиолетового цвета. Бихромат калия окисляет дифениламин, и смесь приобретает красно-бурую окраску. При титровании солью Мора шестивалентный хром восстанавливается в трехвалентный.
В результате цвет раствора переходит в синий, а к концу титрования — в сине-фиолетовый. Когда же хром будет оттитрован, последующее добавление соли Мора вызывает переход окисленной формы индикатора в восстановленную(бесцветную); появляется зеленая окраска, которую придают раствору ионы трехвалентного хрома.
Четкому переходу сине-фиолетовой окраски в зеленую мешают ионы трехвалентного железа, появляющиеся в процессе реакции.
Чтобы сделать более ясным конец реакции титрования, ее проводят в присутствии ортофосфорной кислоты, которая связывает ионы Реъ+ в бесцветный комплексный ион [Ре(Р04)2]3- и предохраняет дифениламин от окисления.
Цель работы: изучить образование органического вещества в листьях разных древесных растений.
Материалы и оборудование: конические колбы на 250 мл; термостойкие конические колбы на 100 мл; маленькие стеклянные воронки, используемые как обратные холодильники; бюретки; пробочное сверло или другое приспособление для выбивания дисков диаметром 1 см; мерный цилиндр; вегетирующие растения с симметричной широкой и тонкой листовой пластинкой (листья древесных растений).
Реактивы: 0,4 н. раствор бихромата калия (в разбавленной серной кислоте (1:1)); 0,2 н. раствор соли Мора; дифениламин; 85%-ная ортофосфорная кислота.
Ход работы. Лист вегетирующего растения разделите на две половинки вдоль главной жилки и на одной из них вырежьте пробочным сверлом 3 диска диаметром 1 см, поместите на дно конической термостойкой колбочки объемом 100 мл, куда налейте 10 мл 0,4 н. раствора К2Сг207.
Колбу закройте маленькой воронкой носиком вниз и поставьте на электроплитку с закрытой спиралью в вытяжной шкаф. Когда раствор закипит, добейтесь слабого кипения в течение 5 мин, иногда слегка взбалтывайте колбу круговым движением, чтобы диски были хорошо покрыты жидкостью.
По верху колбы (не закрывая горлышко) укрепите поясок из нескольких слоев плотной бумаги, который предотвратит ожог рук при помешивании содержимого колбы и при ее перестановке
Затем колбу снимите с нагрева, поставьте на керамическую плитку и охладите. Жидкость должна быть буроватого цвета. Если окраска ее зеленоватая, то это указывает на недостаточное количество бихромата калия, взятого для окисления органического вещества. В этом случае определение нужно повторить с большим количеством реактива или меньшим количеством высечек.
К охлажденному раствору небольшими порциями в несколько этапов прилейте 150 мл дистиллированной воды, затем эту жидкость постепенно перелейте в колбу на 250 мл, куда добавьте 3 мл 85%-ной ортофосфорной кислоты и 10 капель дифениламина. Взболтайте содержимое и оттитруйте 0,2 н. раствором соли Мора.
Схема записи результатов
| Объект | ||
| Время определения | Начало опыта | После двухчасового пребывания на свету |
| Взято К2Сг207 (мл) | конт. | |
| опыт | ||
| Расход соли Мора (мл) | конт. | |
| опыт | ||
| Площадь высечек (см2) | ||
| Кол-во углерода (мг/дм2) | ||
| Интенсивность фотосинтеза (мг углерода на дм2 в час) |
Контрольные вопросы
1.Что такое фотосинтез?
2.Какие организмы в сообществах осуществляют процесс фотосинтеза?
3.Какова функция фотосинтеза в круговоротах веществ в экосистемах?
4.Как называют организмы, способные к фотосинтезу, по их функциональной роли в сообществах?
Фотосинтез,
Основыфотосинтеза
Фотосинтез у растений | самое простое объяснение
Механизмфотосинтеза
Ресурсы:
ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ Н.А. Иванова, Т. В. Сторчак, Э.Р. Юмагулова
(Учебно-методическое пособие)
Сайт YouTube: /
Хостинг презентаций
–
Источник: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/urok_14_laboratornaya_rabota_opredelenie_obrazov_055603.html
Урок по теме «Фотосинтез. Образование органических веществ в листьях»
Фотосинтез как процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды, Слайд 4-5
К. А. Тимирязев раскрыл космическую роль зелёных растений, изучил механизм протекания фотосинтеза.
Слайд 6: Взаимосвязь почвенного и воздушного питания растений: из почвы растения получают воду и минеральные соли, а что же растения получают в процессе воздушного питания?
Слайд 7-8 Как же происходит воздушное питание? Ученые выяснили, что при воздушном питании в зеленых листьях растений образуется крахмал.
Давай-ка мы с тобой откроем дверь в нашу воображаемую лабораторию и проведем опыт, чтобы узнать, как это происходит. Возьмем два небольших растения герани.
- Одно растение поставим на полку в шкаф и закроем дверцу, чтобы оно постояло 2-3 дня без света.
- На нескольких листьев второго растения наложим сверху заранее приготовленные трафареты из плотной бумаги. На них можно вырезать фигурки или буквы. Трафареты аккуратно закрепим на листьях и поставим растение обратно на подоконник.
- Через три дня вынимаем растение номер один из шкафа, растение номер два снимаем с подоконника, берем ножницы.
- Аккуратно срезаем лист с первого растения.
- Теперь снимаем трафареты с листьев второго растения и срезаем этот лист.
- Опускаем листья в стакан с кипятком. После этого переносим пинцетом листья в плошки со спиртом.
- Спирт окрашивается в зеленоватый цвет, а листья теряют свою окраску.
Зеленый пигмент (красящее вещество) хлоропластов – хлорофилл – растворяется в спирте.Ты помнишь, что образуется в листьях? Конечно, крахмал. Как нам его обнаружить? Крахмал дает синюю окраску, если на него капнуть йодом.
- Берем листья пинцетом и погружаем их в слабый раствор йода, который мы заранее приготовили. Что мы с тобой видим? Правильно.
Мы видим чудесное превращение! Первый лист окрашивается в цвет раствора. А вот второй – синеет на глазах! Причем, синеет тот рисунок на листе, который находился на свету (то есть прорези в трафарете).
Крахмал выдал себя в этом “следственном эксперименте” – он посинел!
Слайд 9 Где же в листьях образуется крахмал?Если рассмотреть в микроскоп тонкий срез окрашенного листа, то видно, что посинели хлоропласты.
Вывод: Крахмал образуется именно в хлоропластах, под действием света.
Для образования крахмала в хлоропластах зеленых листьев необходим углекислый газ. Чтобы доказать это, проведем еще один опыт.
Слайд 10-11 Опыты Пристли с мышью, доказывающие поглощение углекислого газа и выделение кислорода.
Кроме углекислого газа для образования крахмала нужна вода.
Слайд 12-13 Фотосинтез – фотос – свет, синтезис – соединение
(греч.)Зарисовать схему фотосинтеза, записать в тетрадь определение этого процесса УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ + ВОДА = ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА + КИСЛОРОД
Фотосинтез – это процесс, протекающий в зелёных листьях растений на свету, при котором из углекислого газа и воды образуются органические вещества и кислород.
Слайд 14-15 Превращение веществ в растении:
- Крахмал, образовавшись в клетках листа, здесь же превращается в сахар.
- Раствор сахара по ситовидным трубкам луба передается от листьев ко всем частям растения.
- Затем из сахара и минеральных солей растение создает необходимые ему белки, жиры и другие вещества.
Слайд 16 Понятие об автотрофах и гетеротрофах – составление схемы в тетради
Источник: http://bio.na5bal.ru/biolog/1789/index.html
Органические вещества растительной клетки, доказательства их наличия в растении
Сохрани ссылку в одной из сетей:
Тема: Органические вещества растительной клетки, доказательства их наличия в растении.
Выполнил: Тимофеев Алексей Михайлович.
Группа: 1-2КЮ
Преподаватель: Винник Валерия Константиновна.
Содержание.
1.Определение органическим веществам.
2.История появления.
3.Их классификация.
4.Структурный анализ.
5.Рассмотрение на практике.
6.Заключение.
1.Определение органическим веществам.органические вещества — класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).
Органические вещества (соединения) клетки – химические соединения, в состав которых входят атомы углерода (белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и др. соединения, которых нет в неживой природе).
Разные типы клеток содержат разные количества органических соединений.Растительные клетки – больше углеводов.
Животные клетки – больше белков.
2.История появления.
Название органические вещества появилось на ранней стадии развития химии во время господства виталистических воззрений, продолжавших традицию Аристотеля и Плиния Старшего о разделении мира на живое и неживое.
Вещества при этом разделялись на минеральные — принадлежащие царству минералов, и органические — принадлежащие царствам животных и растений.
Считалось, что для синтеза органических веществ необходима особая «жизненная сила» присущая только живому, и поэтому синтез органических веществ из неорганических невозможен.
Это представление было опровергнуто Фридрихом Вёлером в 1828 году путём синтеза «органической» мочевины из «минерального» цианата аммония, однако деление веществ на органические и неорганические сохранилось в химической терминологии и по сей день.
3.Их классификация.Основные классы органических соединений биологического происхождения — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты — содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор.
Именно поэтому «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу — несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода могут быть практически любые элементы.БелкиАминокислоты — структурные компоненты белков.
Белки, или протеины — это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.Липиды — это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях. Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам.
Нуклеиновые кислоты — фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации.Углеводы
Само название «углеводы» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих вешеств в том же соотношении, что и в молекуле воды. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы.
4.Структурный анализ.Структурный анализ органических веществ.В настоящее время существует несколько методов характеристики органических соединений.
Кристаллография (рентгеноструктурный анализ) — наиболее точный метод, требующий, однако, наличия высококачественного кристалла достаточного размера для получения высокого разрешения. Поэтому пока этот метод не используется слишком часто.
Элементный анализ — деструктивный метод, использующийся для количественного определения содержания элементов в молекуле вещества.Инфракрасная спектроскопия- используется главным образом для доказательства наличия (или отсутствия) определенных функциональных групп.
Масс-спектрометрия-используется для определения молекулярных масс веществ и способов их фрагментации.
5.Рассмотрение на практике.Органические соединения присутствуют практически во всех растениях.Они существенно различаются по содержанию основных органических компонентов: углеводов, жиров, белков.
Вегетативные части растений – древесина, соломина, стебли, листья – содержат небольшое количество белка и жиров и высокий уровень нерастворимых, трудно разлагаемых полисахаридов: целлюлозы, гемицеллюпозы, а также полимера – лигнина. Вегетативные части растений обычно используют в качестве основы субстрата.
Генеративные части растений – плоды, семена – содержат много белка и жиров, высокий уровень легко доступных углеводов (крахмал, моносахара, дисахариды) и низкий уровень трудно доступных полимеров – целлюлозы, гемицеллюпозы и лигнина. Генеративные части используют в качестве питательных белково-жировых добавок.
Все это растения получают при питании,которое делится на воздушное и корневое.При воздушном питании растения поглощают из атмосферы диоксид углерода для образования органического вещества в процессе фотосинтеза. Среднее содержание диоксида углерода в воздухе обычно составляет около 0.03%. В приземном слое его может быть больше.
Увеличения диоксида углерода в приземном слое воздуха достигают путем внесения в почву органических удобрений. Микроорганизмы в почве перерабатывая эти удобрения выделяют диоксид углерода. Его повышенное содержание в приземном слое воздуха усиливает фотосинтез и заметно повышает урожай.
При корневом питании воду и все необходимые элементы минерального питания растения поглощают из почвы с помощью корневой системы. Из воды, являющейся источником водорода, а также диоксида углерода воздуха растения создают углеводы (сахар, крахмал и клетчатку), на долю которых приходится до 90% всех сухих органических веществ растений.
Для образования белков растениям необходимы еще азот, сера фосфор. Большую роль в обмене веществ растений играют также калий, кальций, бор, цинк, медь, молибден, иод, кобальт, которые принято называть микроэлементами.
Недостаток в почве хотя бы одного из элементов питания ухудшат рост и развитие растений и понижает их продуктивность
Вывод:
Следовательно,органические вещества присутствуют в клетках растений,и играют важную роль развитии.
Источники информации.
ru.wikipedia.orgwww.krugosvet.ru
Источник: http://works.doklad.ru/view/AjAbUR6QGeA.html
Питание растений
В растениях обнаружено более 70 химических элементов, при этом достоверно установлено, что 17 из них абсолютно необходимы для нормального роста, развития и плодоношения.
Первые три элемента: водород (H), кислород (O), углерод (C), растения берут из воздуха и воды.
Другие 14 элементов: азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), хлор (Cl), магний (Mg), сера (S), железо (Fe), марганец (Mn), цинк (Zn), медь (Cu), бор(B), молибден (Mo), кобальт (Co) растения берут из почвы.
Химические элементы, находящиеся в почве принято разделять на две группы обусловленные количеством потребления их растениями.
- Макроэлементы: азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg) и сера (S).
- Микроэлементы: железо (Fe), хлор (Cl), марганец (Mn), цинк (Zn), медь (Cu), бор(B), молибден (Mo), кобальт (Co).
Железо и хлор по количествам, поглощаемым растениями, занимают промежуточное положение между макро- и микроэлементами, однако их чаще относят к микроэлементам.
Микроэлементы потребляются растениями в количествах несколько тысяч раз меньших, чем макроэлементы, отсюда и их название.
Азот входит в состав белков, хлорофилла и является основой всех жизненных процессов. Растениям требуется довольно много азота. Каждая клетка должна в изобилии получать азотные соединения. Азот в растениях очень подвижен и способен быстро перемещаться в то место где в его присутствии возникает необходимость.
Как правило, это верхние части растений, где происходит наиболее интенсивный рост.
Визуально это перемещение можно наблюдать при недостаточном снабжении растения азотом, при котором нижние самые старые листья начинают равномерно окрашиваться в жёлтый цвет, а впоследствии отмирают, что и свидетельствует о перемещении из них азота в верхние части растения.
Фосфор, как и азот необходим для роста всех частей растения. Он входит в состав хромосом, находящихся в ядрах клеток. Именно хромосомы ответственны за деление клеток их рост и передачу наследственности. Фосфор способствует прорастанию семени, стимулирует формирование корня и рост растения на ранних стадиях развития.
Подсчитано, что 50% всего необходимого фосфора растение поглощает к тому времени, когда оно достигает всего лишь 20% своей высоты. Это говорит о необходимости контроля поступления фосфора при выращивании рассады.
Если она не получит фосфор в достаточном количестве, то растениям будет нанесён ущерб, который почти невозможно устранить впоследствии даже если рассада при пересадке попадёт в плодородную почву не имеющую недостатка в фосфоре.
Калий (K) также как и азот требуется растениям непрерывно и в больших количествах. Потребность в калии возрастает пропорционально росту культуры, поэтому снабжение этим элементом должно быть обильным в период наиболее интенсивного роста. Калий не входит в состав органических веществ, но играет важную роль в их образовании.
Многосторонние функции калия в растениях находят своё выражение в том, что он повышает устойчивость растений к болезням, увеличивает холодостойкость, препятствует полеганию злаковых культур, улучшает вкусовые качества форму и цвет овощей. Как и азот, калий интенсивно перемещается по растению и присутствует во всех его частях.
Калий может поглощаться в несколько избыточном количестве, что не вредит растениям.
Кальций (Ca) – необходимый элемент питания, который поглощается растениями в количестве, часто превосходящем количество фосфора, но меньше чем азота или калия. Он участвует в создании важного соединения пектата, межклеточного вещества которое скрепляет клетки между собой и способствует их удержанию вместе.
Кальций улучшает растворимость многих соединений, в почве делая их доступными для растений, стимулирует активность клубеньковых бактерий, которые фиксируют свободный азот из воздуха.
Принято считать, что кальций имеет прямое отношение к развитию корневой системы, так как корни не способны расти в поисках кальция, а должны с ним иметь непосредственный контакт.
Хлор (Cl) может накапливаться в растениях в значительном количестве, так как существует множество источников поступления его в растения. Поэтому длительное время, проводя исследования, на него обращали внимание как на элемент, присутствие которого в больших количествах нежелательно для растений. И это действительно так.
Некоторые овощные культуры плохо переносят даже умеренное количество хлора поступающего в растения. Это в свою очередь побудило некоторых производителей сложных удобрительных смесей подчёркивать в аннотациях, что их удобрения не содержат в своём составе хлор.
Однако некоторое время спустя было доказано, что растения без хлора не могут существовать, и он приобрёл статус абсолютно необходимого элемента в питании растений.
Углерод – это краеугольный камень строительной структуры растений. Он входит в состав всех жизненно важных для растений соединений. Растения получают его из углекислого газа атмосферы. Под действием солнечной энергии на зёрна хлорофилла в клетках, растения строят свои удивительные структуры основой которых, всегда является углерод.
Магний (Mg) является строительным материалом для зелёного пигмента растений – хлорофилла, играет важную роль в фотосинтезе, переносе энергии в виде сахара. В растении магний также как азот и калий постоянно находится в движении, перемещаясь из тканей старых листьев в молодые, где происходит интенсивный рост. Красота зелёного мира растительности обязана магнию.
Сера (S) входит в состав белков, некоторых растительных масел и витаминов, участвует в белковом обмене, в реакциях окисления и восстановления и многих других, жизненно важных реакциях в растениях. Сера потребляется растениями в тех же количествах что и фосфор. Быстро распространяется внутри растения.
Железо (Fe) необходимо для образования хлорофилла, для нормального протекания окислительных процессов и дыхания растений. Рассматривая функции железа в растениях можно выделить присущее ему свойство каталитического ускорения образования хлорофилла что отличает его от других элементов участвующих в том же процессе.
Марганец (Mn) также как и железо участвует в синтезе хлорофилла. Самая высокая концентрация марганца наблюдается в тех тканях растения, которые содержат хлорофилл.
Медь (Cu) в растениях выполняет много функций. Её действие сложно и многообразно. Все исследования показывают, что медь имеет значение для расщепления белков в процессах роста растений. Замечено так же что концентрация меди в корнях выше, чем в листьях и в других тканях. Это даёт основание предположить важную роль меди в обмене веществ корневой системы растения.
Цинк (Zn) необходим для образования органических веществ, называемых ауксинами, которые вызывают удлинение стеблей и представляют собой стимуляторы роста растений.
Бор (B) в растениях воздействует на процессы цветения и плодоношения, прорастания пыльцы и деления клеток, на азотный обмен, на углеводный обмен, на активное поглощение солей, передвижение и деятельность гормонов, метаболизм пектиновых веществ, на водный обмен и на функции воды в растениях.
Бор малоподвижен в растениях и практически не переходит из старых тканей во вновь образующиеся ткани. Если бор хорошо доступен, многие виды растений будут поглощать его гораздо в больших количествах, чем необходимо. Как правило, растения хорошо выносят широкий диапазон концентраций многих элементов питания, но это не относится к бору.
Грань между недостатком и избытком бора очень узкая, и любой избыток бора токсичен.
Молибден (Mo) играет очень важную роль в процессах превращения одних форм азота в другие. Он входит в состав ферментов, превращающих нитраты в аммиак, который затем используется на построение белков. Если растения не получают молибден в достаточных количествах то это приводит к нарушению азотного обмена и в растениях накапливается большое количество нитратов.
Как видно из описания функций химических элементов ни один из них не встраивается в структуру растения, а лишь является строительным материалом, который растения берут из почвы или воздуха. Последние проявляют определённую избирательность, потребляя элементы по мере надобности, даже если все элементы находятся в почве с некоторым избытком.
Следует понимать, что ни один из выше перечисленных элементов не может быть заменён каким-либо другим. Это означает, что растение не сможет существовать при полном отсутствии либо острой нехватке хотя бы одного из семнадцати абсолютно необходимых элементов.
Иногда овощеводы концентрируют своё внимание исключительно на основных элементах питания, подкармливая растения мочевиной, суперфосфатом, хлористым калием, или комплексными удобрениями.
Так поступая, они закладывают проблему, которая через годы обязательно проявится в виде дефицита нескольких абсолютно необходимых элементов питания. Что приведёт к отрицательным последствиям. В первые годы такой практики урожаи будут высокими.
Однако почва уже начнёт постепенно истощаться по остальным питательным элементам, баланс питательных веществ нарушается, овощи обогащаются нитратами, и наконец, вслед за резким ухудшением качества, начинается снижение урожаев.
Именно такая практика использования только основных элементов и её отрицательные последствия отвращают многих от минеральных удобрений, хотя очевидно, что проблема заложена не в удобрениях, а в способах их применения.
Правильное питание растений – основное условие получения высокого и качественного урожая.
Источник: http://www.RusAgroWeb.ru/ovoshevodstvo/usloviya-vyrashchivaniya-ovoshchej/pitanie-rastenij.html
База рефератов
Питание растений
Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением.
Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор.
Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо.
В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.
Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:
1) ультрамикроэлементы – серебро, радий, ртуть, кадмий и т. д. (миллионные доли процента);
2) микроэлементы – медь, бор, цинк, марганец, кобальт, молибден, и другие, потребляемые в малых количествах (от стотысячных до тысячных долей процента);
3) макроэлементы – фосфор, азот, кальций, калий, сера, железо, магний, потребляемые в относительно больших количествах (от сотых долей процента до нескольких процентов).
Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания.
При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений.
Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы.
Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.
Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах.
Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ.
Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.
Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна.
Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений.
Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.
Магний – элемент, включающийся в состав хлорофилла растений. При недостатке этого элемента листья приобретают хрупкость, становятся “мраморными”. Магний создает нейтральную реакцию почв, а также помогает устранить вредное действие избыточного количества извести.
Калий требуется растениям для разнообразных физиологических процессов, протекающих в них. Этот элемент отвечает за развитие корневой “системы. Его наличие делает корневые системы растений более морозоустойчивыми. Как правило, калия содержится в почве от 1 до 2,5 процента.
В очень тяжелых и средних почвах калий содержится в поглощенном виде. Это основной источник питания растений калием. Особенно нужны калийные удобрения для легких, подзолистых и торфяных почв. При калийном голодании больше всего страдают верхние листья растений.
Они осветляются, по краям желтеют, а зелеными остаются только участки листа, окружающие сосуды.
Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.
Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.
Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.
Цинк нормализует дыхание растений.
Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.
Молибден, присутствующий в почвах в микроскопических количествах отвечает за нормализацию функций пластид.
Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.
Промышленность выпускает таблетки микроудобрений марки «2А». Они весят 0,36-0,4 г и содержат: бора – 20 мг, меди -5 мг, молибдена – 0,4 мг, остальное – биологически активные вещества (БАВ).
Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.
Высшие растения являются автотрофными организмами, т.
е они сами синтезируют органические вещества за счет минеральных соединений, в то время как для животных и подавляющего большинства микроорганизмов характерен гетеротрофный тип питания — использование органических веществ, ранее синтезированных другими организмами.
Накопление сухого вещества растений происходит благодаря усвоению углекислого газа через листья (так называемое «воздушное питание»), а воды, азота и зольных элементов — из почвы через корни («корневое питание»).
Воздушное питание
Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды.
На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.
При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
6 СО2+6Н2О+ 2874 кДж С6 Н12 O6 +6 O2
Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения.
Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена — синтеза и разложения — углеводов.
На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении — в процессе дыхания — ранее образованных органических соединений.
Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2.
(до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО2. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.
Корневое питание
Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы растений в виде ионов (анионов и катионов).
Так, азот может поглощаться в виде аниона NO3 и катиона NH4+ (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера — в виде анионов фосфорной и серной кислот — Н2РО4- и SO42- , калий, кальций, магний, натрий, железо — в виде катионов К+ , Са2+ , Mg2+ , Fe2+ , а микроэлементы — в виде соответствующих анионов или катионов.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.
Корневая система растений и ее поглотительная способность
Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Для примера достаточно сравнить известные всем слаборазвитые корешки салата с корневой системой капусты, картофеля или томатов, сопоставить объемы почвы, которые охватывают корни таких корнеплодов, как редис и сахарная свекла.
Активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение элементов минерального питания из почвы, представлена молодыми растущими корешками. По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и теряет способность к поглощению питательных веществ.
Рост корня происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона делящихся меристематических клеток.
Выше ее находится зона растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы — нисходящей части сосудисто-проводящей системы растений, по которой происходит передвижение органически веществ из надземных органов в корень.
На расстоянии 1—3 мм от кончика растущего корня находится зона образования корневых волосков, В этой зоне завершается формирование и восходящей части проводящей системы — ксилемы, по которой осуществляется передвижение воды (а также части поглощенных ионов и синтезированных в корнях органических соединений) от корня в надземную часть растений.
Корневые волоски представляют собой топкие выросты наружных клеток с диаметром 5—72 мкм и длиной от 80 до 1500 мкм. Число корневых волосков достигает несколько сотен на каждый миллиметр поверхности корня в этой зоне.
За счет образования корневых волосков резко, в десятки раз, возрастает деятельная, способная к поглощению питательных веществ поверхность корневой системы, находящаяся в контакте с почвой. Влияние корневой системы распространяется на большой объем почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых волосков.
Старые корневые волоски (продолжительность жизни каждого корневого волоска составляет несколько суток) отмирают, а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего корешка. На том участке корня, где корневые волоски отмерли, кожица пробковеет, поступление воды и поглощение питательных веществ из почвы через нее ограничивается.
Скорость роста корней у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20 мм, а поглощенные почвой ионы —-до 2—8 мм. По мере нарастания корня происходит, следовательно, непрерывное пространственное перемещение зоны активного поглощения в почве.
При этом наблюдается явление хемотропизма, сущность которого заключается в том, что корневая система растений усиленно растет в направлении расположения доступных питательных веществ (положительный хемотропизм) либо ее рост тормозится в зоне высокой, неблагоприятной для растений концентрации солей (отрицательный хемотропизм).
Недостаток элементов питания растений в доступной форме вызывает, как правило, образование относительно большей массы корней, чем при высоком уровне минерального питания. Наиболее интенсивно поглощение ионов осуществляется в зоне образования корневых волосков, и поступившие ионы передвигаются отсюда в надземные органы растений. Необходимо отметить, что корень является не только органом поглощения, но и синтеза отдельных органических соединений, в том числе аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также частично транспортируются в надземные органы.
Поглощение питательных веществ растениями через корни
За счет сосущей силы, возникающей при испарении влаги через устьица листьев, и нагнетающего действия корней находящиеся в почвенном растворе ионы минеральных солей вместе стоком воды могут поступать сначала в полые межклетники и поры клеточных оболочек молодых корешков, а затем транспортировать
Источник: http://uchi.ucoz.ru/load/baza_referatov/biologija/pitanie_rastenij/25-1-0-3985
Загрузка...
