Меню

Чем питаются растения из воздуха

Bio-Lessons

Образовательный сайт по биологии

Фотосинтез. Воздушное питание растений.

Фотосинтез. Воздушное питание растений.

Фотосинтез (от лат. “фото” -свет, “синтез” – соединение) – основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения извлекают энергию из солнечного света и создают органические вещества.

Как же осуществляется фотосинтез?

Через устьичные щели в лист поступает углекислый газ. При попадании солнечных лучей на поверхность листа в его хлоропластах происходит сложный процесс: из углекислого газа и воды, всасываемой корнями, образуется органическое вещество – сахар (глюкоза). При этом выделяется кислород. Частично он используется растениями для дыхания, а излишки поступают в воздух также через устьица. Сахар затем превращается в крахмал. Крахмал в воде не растворяется. Образование сахара на свету при участии воды и углекислого газа происходит только в хлоропластах и только за счет энергии солнечного света.

Следовательно, процесс образования в хлоропластах на свету органических веществ из воды и углекислого газа с выделением кислорода называется фотосинтезом (рис.1).

Рис.1 Процесс фотосинтеза

История открытия фотосинтеза

Первые опыты по изучению питания растений провел в 1630 г. голландский врач Ян Батист ван Гельмонт. Он доказал, что растения не получают органические вещества в готовом виде из почвы, а сами образуют их (рис.2)

Рис.2 Опыт Яна Батиста ван Гельмонта

А швейцарский естествоиспытатель Жан Сенебье доказал, что растения используют углекислый газ.

Русский ученый К. А. Тимирязев (1843-1920) впервые описал роль хлорофилла (пигмент, который находится в хлоропластах) в фотосинтезе. Он назвал фотосинтез космическим процессом. Растения используют космическую энергию Солнца. Жизнь как явление существует на нашей планете, только благодаря фотосинтезу, обеспечивающему питанием и кислородом все живое. Может, благодаря фотосинтезу наша планета единственная в Космосе, населенная живыми существами?

Опыт доказывающий образование крахмала в листьях

Доказать процесс образования крахмала в листьях можно путем постановки простого опыта (рис.3)

Рис.3 Образование крахмала в зеленых листьях на свету

Комнатное растение, желательно пеларгонию или примулу, хорошо поливают и ставят в темное место на 2-3 дня. За это время растением расходуется ранее образованный в листьях крахмал. Через 2—3 дня несколько листьев на растении закрывают с двух сторон черной бумагой так, чтобы часть поверхности листа оставалась открытой. Растение выставляют на свет.

Через сутки бумагу убирают, лист срывают, опускают его на одну минуту в кипяток, затем переносят в посуду с горячим спиртом, который в целях предосторожности подогревается на водяной бане. Обесцвеченный лист ополаскивают холодной водой и помещают в плоский сосуд. Расправленный лист заливают слабым раствором йода. Через 2—3 мин можно увидеть, что закрытая часть листа не изменила своего цвета, а та часть листа, на которую попадал свет, окрасилась в синий цвет.

Обработка йодом помогает обнаружить в клетках крахмал. Следовательно, крахмал образуется в листьях только на свету.

В ходе фотосинтеза растение использует углекислый газ и выделяет кислород, который поддерживает горение. Это можно подтвердить следующим опытом.

Следует взять две банки (0,8 л) из светлого стекла и поместить в каждую по 5-6 веточек традесканции. Чтобы растения не завяли, в банки наливают немного воды. Затем небольшие свечи, укрепленные на проволоке, зажигают, опускают в банки и закрывают их. Вскоре свечи погаснут, что указывает на отсутствие в банке кислорода и на увеличение содержания углекислого газа, образовавшегося в результате горения свеч. Свечи вынимают, закрывают обе банки стеклом и выставляют одну на свет, а другую – в темное место. На следующий день банки открывают и опять опускают туда на проволоке зажженные свечи. В банке, стоявшей на свету, свеча горит, а в банке, находившейся в темном месте, — гаснет (рис.4).

Рис. 4 Образование кислорода на свету

Таким образом, вы снова убедились, что зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который поддерживает горение, только на свету, т. е. в процессе фотосинтеза. А при дыхании растения, как и все живые организмы, поглощают кислород, а выделяют углекислый газ.

Подводим итог

Фотосинтез – основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения с помощью хлорофилла извлекают энергию из солнечного света и с ее помощью создают органические вещества из углекислого газа и воды. Как побочный результат при фотосинтезе выделяется кислород.

Источник

Чем питаются растения? Виды растений и способы их питания

Чем питаются растения? Дело в том, что для нормального роста и развития этих организмов необходимы особые условия. Какие именно? Об этом вы узнаете из нашей статьи.

Что такое питание

Осуществление процесса обмена веществ является признаком всех живых организмов. Его составной частью и является питание. Его суть заключается в поступлении веществ к тканям и органам, их преобразовании и усвоении. Чем питаются растения? Подобно другим существам, им необходима энергия, заключенная в связях сложных химических соединений. Особенностью большинства растений является то, что все необходимые элементы они получают из воздуха и почвы. Для человека знания о значении питания для растений имеет огромное значение, поскольку позволяют значительно увеличить урожайность.

Способы питания организмов

По типу питания организмы можно объединить в две группы. Это авто- и гетеротрофы. Представители первых самостоятельно синтезируют органические вещества. К ним относятся растения и некоторые виды бактерий. Для создания органики автотрофы используют разные виды энергии. В зависимости от этого различают фото- и хемотрофы. Растения и сине-зеленые водоросли в ходе биосинтеза используют энергию солнечного излучения. Некоторые виды бактерий в ходе питания окисляют различные минеральные соединения. Они относятся к группе хемотрофов.

Животные, грибы и часть бактерий питаются уже готовыми органическими соединениями, поглощая их разными способами. Такие организмы называют гетеротрофами.

В природе существуют необычные виды растений. И способ их питания может изменяться в зависимости от условий окружающей среды. Это миксотрофы. Они способны к фотосинтезу, а при необходимости могут поглощать и готовую органику. Их примерами являются росянка и эвгленовые водоросли.

Читайте также:  Урок в 1 классе дикорастущие и культурные растения перспектива

Минеральное питание растений

Каждый огородник знает, что урожайность во многом определяется количеством влаги и плодородием почвы. Действительно, для роста растениям необходимы растворы минеральных солей, которые они поглощают при помощи корня. По элементам проводящей ткани они передвигаются по стеблю к листьям. Такой ток веществ называется восходящим. Это и есть почвенное питание растений.

Какие элементы являются самыми важными? Прежде всего это магний, кальций, фосфор, железо и сера. Это макроэлементы, которые необходимы растениям в больших количествах. Каждый из них незаменим. Не меньшее значение для развития корня и побега имеют микроэлементы. К ним относятся кобальт, медь, бор, цинк и молибден. В агротехнических целях эти компоненты вносятся в почву в качестве удобрений.

Особое значение для роста побега имеет азот. Если вы увидели, что листья и стебли растений на вашем участке начали желтеть и вянуть — это явный признак нехватки этого элемента. Достаточное количество азота содержит воздух. Он составляет практически 78% в этой газовой смеси. Но растения не способны усваивать атмосферный азот. Природными помощниками в этом вопросе являются нитрифицирующие бактерии. Они преобразуют атмосферный азот в растворимые соли. Их и поглощают растения из почвы вместе с водой. Человек вносит азот в виде различных удобрений — калийной селитры, карбамидов, сульфатов аммония. Добавлять в почву их необходимо весной, когда начинается формирование побега.

Эффективность минерального питания растений зависит от содержания в почве воды. Дело в том, что растения могут поглощать все необходимые им вещества только в растворенном виде. Поэтому в засушливой местности многие растения не выживают. Но чрезмерное увлажнение также не приносит пользы. Корни начинают загнивать и постепенно отмирают.

Важным компонентом почвы является воздух. Хорошая аэрация также является необходимым условием развития корня, а значит, и других частей растения. Рыхлению почвы способствует не только человек, но и ее обитатели. Дождевые черви и насекомые проделывают в ней многочисленные ходы. При этом они обогащают почву кислородом и перемещают органические вещества с ее поверхности вглубь.

Воздушное питание растений

Дыхание и фотосинтез являются противоположными процессами. Они являются жизненно необходимыми и в растении протекают одновременно. В чем суть воздушного питания растений? В листья поступает углекислый газ, который вступает в сложную многоступенчатую реакцию с другими неорганическими веществами. В результате образуется глюкоза, которую растения используют в качестве источника энергии. Этот процесс называется фотосинтезом.

Почвенное и воздушное питание растений тесно взаимосвязаны. Органика, которая образуется в листьях, поступает к подземным частям. И наоборот, водные растворы минеральных компонентов передвигаются из корня к побегу.

Что такое фотосинтез

Питание растений биология рассматривает в планетарном масштабе. В ходе фотосинтеза образуется не только моносахарид глюкоза, но и кислород. Этот газ необходим для дыхания не только животным, грибам и бактериям, но и самим растениям.

Процесс фотосинтеза происходит в два этапа: световой и темновой. Солнечная энергия поглощается зеленым пигментом хлорофиллом. В результате этого первоначально происходит фотолиз воды: под действием солнечного света она разлагается на кислород и водород. Далее осуществляется процесс восстановления углекислого газа. Для этого солнечный свет уже не нужен.

Необходимые условия

Чем питаются растения в ходе фотосинтеза? Этот процесс происходит в особых структурах клеток растений, которые называются пластидами хлоропластами. Они имеют зеленый цвет, обусловленный наличием красящих веществ — пигментов. Пластиды этого вида содержат хлорофилл.

Для протекания фотосинтеза необходимы вода и углекислый газ. Начинается химическая реакция только при наличии солнечного света. Углекислый газ проникает в растение через устьица листьев, а воду всасывают корни из почвы.

Насекомоядные

На примере этой группы организмов можно рассмотреть необычные способы питания растений. Этих представителей называют насекомоядными, или хищными. В природе их насчитывается более 600 тысяч видов.

Они имеют ловчие аппараты, с помощью которых охотятся на насекомых. При этом данные растения способны и к автотрофному питанию. Способность поглощать готовую органику делает их менее зависимыми от азота, содержащегося в почве.

Большинство хищных растений являются многолетними травами, иногда встречаются небольшие кустарники. Их типичными примерами являются росянка и пузырчатка. Самое крупное растение-хищник растет на территории Австралии. Это гигантский библис. Жертвами этого кустарника являются насекомые, ящерицы и даже лягушки.

Для охоты у них есть целый ряд приспособлений. Листья видоизменены в специальные ловчие органы. Они имеют железы, которые выделяют пищеварительные ферменты.

Паразитические виды

Для этих растений минеральное питание утратило свое значение. Они неспособны к фотосинтезу или осуществляют его частично. Паразитические виды питаются соками других растений. К примеру, заразиха получает вещества подсолнечника или тыквы.

Известным паразитом является повилика. Ее корень развивается лишь во время прорастания семени. Потом он засыхает, а стебель обвивает растение-хозяина. Повилика крепится к нему с помощью присосок, или гаусторий. Через них происходит всасывание всех (как минеральных, так и органических) веществ. Растения-паразиты приводят к массовой гибели многих культурных растений.

Систематики насчитывают более 4 тысяч видов паразитов. Среди них — представители семейств раффлезиевых. Это растение известно гигантскими размерами своего цветка, достигающего метра в диаметре. Само растение полностью погружено в побег и корень хозяина. Снаружи можно увидеть только цветки.

Еще одним примером паразитов является омела, которая относится к семейству санталовых. Она поселяется на тополях. Стоит сказать, что омела не утрачивает способности к фотосинтезу, однако водные растворы минералов получает с помощью гаусторий.

Полупаразиты

Как и омела, эта группа организмов обеспечивает себя органическими веществами в ходе фотосинтеза. А вот почвенное питание растений затруднено. Дело в том, что у полупаразитов плохо развиты подземные органы. Процесс затрудняется также отсутствием или недостаточным количеством корневых волосков. Для поглощения воды полупаразиты имеют видоизмененные органы. Это корневые присоски. Примерами растений с таким типом питания являются иван-да-марья и погремки.

Читайте также:  Сообщение на тему растения лилия

Вместо послесловия

Итак, в нашей статье мы разобрали, чем питаются растения. Большинство из них являются автотрофами. Это значит, что они осуществляют процесс фотосинтеза. В его ходе в хлоропластах из воды и углекислого газа образуется моносахарид глюкоза и кислород. Происходит это при наличии солнечного света. Среди растений встречаются и виды с гетеротрофным питанием. Они имеют ловчие аппараты, с помощью которых охотятся на мелких животных. Переваривание их происходит при помощи ферментов, которые выделяются специальными железами. Еще одной группой растений являются паразиты. Они частично или полностью утрачивают способность к фотосинтезу и питаются водными растворами других растений.

Источник

Как и что кушают растения. Питание растений.

Задумался о том чем же все таки питаються растения, ведь в них содержатся множество химических элементов и соединений. Хотя им для жизни требуются свет, воздух, вода и почва. Все остальное необходимое растение само синтезирует.

Синтез это процесс соединения или объединения ранее разрозненных вещей или понятий в целое или набор.

Везде растёт очень большое количество разнообразных видов растений, почвы не теряют свою плодородность и только накапливают её. Естественно, это не быстрый процесс, но за многие сотни лет смогли сформироваться чернозёмы с толщиной плодородного слоя больше метра. Это стало возможным благодаря микромиру находящемуся внутри почвы, в нём активно перерабатывают органику и минералы различные живые организмы. Покров из трав, деревьев и кустарников защищает почву от иссушения, создаёт благоприятные условия для жителей микромира, служит источником их питания.

Главный источник энергетической составляющей питания растений – это свет. Благодаря фотосинтезу растения могут синтезировать углеводороды из воды и углекислого газа. Энергия света в этом процессе запасается в виде химической связи углерода и водорода, а не нужный растениям кислород выделяется в атмосферу. Кроме углекислого газа растения получают из воздуха, также азот, воду, кислород и ещё ряд газообразных элементов. Это происходит через микропоры которыми покрыты зелёные части растений. Из почвы растения получают воду и различные химические элементы.

Хотяяяяя, есть ряд растений которым почва совсем не нужна, они получают весь необходимый им спектр элементов из воздуха.

Если разобрать растение на простейшие химические соединения, то получится что оно на 80-90% состоит из воды. Это важнейшее для растений, да и для всех остальных форм жизни химические соединение. Она задействована во всех органических процессах. Оставшуюся часть состава занимают различные минеральные соединения, которые растения получают из почвы в растворённом в воде виде. Сама по себе почва состоит из минеральной часть, мертвой органики и живых организмов — это различные микроорганизмы, грибы и насекомые.

Источник

Как питаются растения из воздуха

Углекислотные удобрения и урожай

У растений нет специального органа для питания. Они поглощают питательные вещества всеми своими органами: листьями, побегами, корнями и т.д. Поэтому у растений выделяют корневое питание (из почвы через корни) и воздушное (поглощение элементов питания из воздуха через листья и другие органы).

Эти две системы питания в растениях работают синхронно, комплексно и разделить их на две самостоятельные невозможно. Однако у каждой из них есть свои особенности и своя специализация. Воздух для растений должен быть не только чистым, но и вкусным.

Через листья растения усваивают солнечную энергию и поглощают углерод и кислород в виде углекислого газа — СО2, плюс небольшое количество минеральных элементов питания. Чем больше в воздухе углекислого газа, тем выше урожай.

Через корни, наоборот, больше поглощается воды и элементов минерального питания (N, P, K, Ca, Mg, S, микроэлементы и др.), плюс небольшое количество и углекислого газа.

Воздушное питание — весьма сложный процесс. Сначала на свету (световая фаза) зеленый пигмент листьев, хлорофилл, поглощает кванты световой энергии солнца, под влиянием которых происходит деформация в его молекуле двойных связей с перемещением электронов и появлением двух свободных валентностей. Возникает активная форма хлорофилла. При взаимодействии этого хлорофилла с двумя молекулами воды, от которой отнимаются два атома водорода, выделяется в атмосферу кислород. В этом проявляется одно из основных величественных значений зеленой растительности — обогащение ею воздуха нашей планеты кислородом.

Затем из СО2 и воды образуется первичный органический продукт — глюкоза. Углеводы — наиболее распространенный продукт фотосинтеза, они являются продуктом воздушного (углекислотного) питания растений. Но наряду с ними в зеленых листьях образуются аминокислоты и белки, а также жиры и другие сложные органические вещества в соответствии с природой каждого растения.

Процесс воздушного питания идёт быстро. Благодаря методу меченых атомов выяснилось, что уже через 5-10 секунд после начала освещения в зеленых листьях появляются разнообразные органические вещества, причем ассортимент их зависит как от природы самого растения, его возраста, так и от условий внешней среды. Воздушное питание идёт более интенсивно при оптимальной температуре, влажности, хорошем корневом питании минеральными элементами, хорошей освещенности и высоком содержании СО2 в воздухе.

Достойны внимания данные о том, что в хлоропластах концентрируются минеральные элементы в больших количествах: в этих органеллах содержится (в % от общего наличия в листе) азота и магния — до 75, железа — более 80, цинка — около 70, кальция — две трети, калия и меди — не менее половины. В хлоропластах имеется также много и ферментов. Это подчеркивает важную роль указанных веществ в ходе воздушного питания растений.

Следует подчеркнуть и высокую работоспособность хлорофилла, хотя содержание его составляет лишь 1-3 г на 1 кг свежих листьев. Свет, прошедший сквозь толщину одного листа, благодаря высокой дисперсности хлорофилла, теряет от 75 до 90% своей интенсивности и, следовательно, становится уже заведомо недостаточным для нормального фотосинтеза в нижних листьях. Дисперсность зернышек хлорофилла столь велика, что суммарная их поверхность в одном листе может в 200 раз превышать площадь самой листовой пластинки.

Читайте также:  Растения нарисовать дети 5 лет

Интенсивность фотосинтеза (под которой условились понимать количество углекислоты, ассимилируемое 1 м² листьев за 1 час) у многих культур при нормальных условиях составляет в пересчете на глюкозу 1-2 г, а в среднем около 1,3 г за 1 час. Однако в летний день на протяжении одного часа каждый грамм хлорофилла участвует в ассимиляции 5 г СО2. За световые часы лист в этот период ежедневно накапливает до 25% от своего веса новых органических веществ. Воздушное питание (углекислотное) часто называют невидимым, а углекислоту — невидимым удобрением, так как она бесцветна.

Воздушное питание проходит оптимально, если концентрация СО2 в воздухе превышает 0,03% (от объема). Повышение содержания СО2 в 30 раз (до 1%) и даже более резко усиливает ассимиляцию углекислоты растением. В условиях теплиц при наиболее благоприятном режиме освещения, температуры, влажности и питательных веществ скороспелые сорта томатов созревают за 60 суток, позволяя получать до 4-6 урожаев в год. Если концентрация СО2 падает до 0,01%, воздушное питание приостанавливается.

Углекислотные удобрения

Навоз и другие органические удобрения являются для растений не только источником минеральных питательных веществ, но и углекислоты. Под влиянием микроорганизмов эти удобрения, разлагаясь в почве, выделяют много углекислоты, которая насыщает почвенный воздух и приземный слой атмосферы, в результате улучшается воздушное питание растений. Чем выше дозы внесенного в почву навоза, торфа или компостов, тем больше углекислоты образуется при их разложении и тем благоприятнее условия воздушного питания растений.

В период максимального развития вегетативной массы, в том числе листьев, увеличение содержания углекислоты в надпочвенном воздухе — существенный фактор получения высоких урожаев сельскохозяйственных (особенно овощных) культур. При внесении в почву 5-8 кг/м² навоза в период его интенсивного разложения количество ежедневно выделяемой на 1м² углекислоты по сравнению с неудобренным участком возрастает на 30-40 г. Этого количества СО2 вполне достаточно для создания высокого урожая картофеля и овощных культур 4-5 кг с 1м² (ежедневное потребление — 20-30 г углекислоты).

В защищенном грунте повысить урожай и содержание углекислого газа в воздухе теплиц можно путём внесения органических удобрений, использования биотоплива или путём специального сбраживания растительных остатков (сена, сорных растений и т.д.) в бочке или иной ёмкости. Растительные остатки заливают водой 1:1 и оставляют на 2-3 недели в теплице для брожения и выделения углекислоты в атмосферу теплицы. Перебродившую массу можно использовать для подкормки пропашных культур. В междурядиях делают бороздки, куда и разливают остатки, затем закрывают их почвой. Используются в качестве углекислотных удобрений также «сухой лёд» (раскладывают кусками в свободных местах) или применяют специальные горелки, выделяющие углекислый газ.

Роль воздушного питания достаточно высока. В целом оно обеспечивает создание 80-90% всего урожая, полученного на садовом участке. Это значит, что из 100 кг урожая овощей, ягод или цветов за счёт воздушного питания создаётся до 90 кг урожая. Поэтому хорошее снабжение растений углекислотой — одна из основных задач садовода и овощевода.

Элементы минерального питания частично могут поступать и через листья, например, аммиак и окислы серы из воздуха, а также некоторые соли, содержащиеся в дождевой воде, в том числе и микроэлементы. Сельскохозяйственные растения способны усваивать эти соединения клетками листьев или стеблей. Наличие в воздухе окислов серы бывает заметным и даже значительным только в индустриальных районах. В других районах только газообразными источниками серы нельзя покрыть всю потребность в ней растения. С осадками приносятся и микроэлементы, однако в заметном количестве лишь в приморских областях. Это йод, бор и др.

В связи с этими фактами одно время много преувеличенных надежд возлагалось на внекорневое питание растений слабыми растворами солей путем опрыскивания листвы. Полагали, что при таком методе применения удобрений можно избежать закрепления фосфатов некоторыми почвенными минералами аммония и калия (как это неизбежно бывает в почвенных условиях) и вымывания селитры и других солей.

Главное же, предполагали, что внекорневым питанием можно сильно влиять на воздушное питание. Однако оказалось, что большинство минеральных соединений, даже в слабых концентрациях, вызывают ожоги листьев. Поэтому из азотных удобрений для опрыскивания лучше подходят лишь слабые растворы мочевины. С фосфорными и калийными солями дело обстоит совсем плохо. Кроме этого выяснилось, что только внекорневым питанием невозможно добиться нормального роста культур. И, несмотря на то, что листья способны усваивать многие соли при опрыскивании, этот прием решает лишь вспомогательные задачи и является дополнительным к обычному питанию через корни. Очевидно, высшие растения приспособились, выработали в ходе эволюции на протяжении многих десятков миллионов лет раздельное питание — воздушное и корневое.

Таким образом, понятие о внекорневом питании вскоре превратилось лишь в рекомендацию внекорневых подкормок на крайний случай и при этом больше всего для микроэлементов. Действительно, этих веществ приходится вносить сравнительно немного, поэтому и технически такую подкормку провести легче. Для макроэлементов же потребовалось бы несколько подкормок (одной- двух явно недостаточно), что связано с риском нанести вред (ожоги) и большим расходом воды, времени и средств.

В результате всестороннего изучения агрохимики пришли к выводу, что большинство культурных растений лучше всего поглощают питательные вещества корнями, они хорошо растут на плодородных почвах и дают высокие урожаи при слабокислой реакции среды (рН около 6,5). Но о корневом питании расскажем в другой статье. Желаю успехов!

Г. Васяев, доцент,
главный специалист Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии

Источник