Воздушное питание растений

Что такое воздушное питание растений

 

 

  Растениям, как и любым живым организмам, нужно питание. В зависимости от типа питания все растительные организмы делятся на гетеротрофные и автотрофные. Гетеротрофы питаются готовыми органическими соединениями. К ним относятся грибы и бесхлорофилльные растения. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать из неорганических соединений органические. К ним относятся водоросли и высшие зеленые растения.

 

Под питанием растительных организмов подразумевают процесс добывания ими питательных веществ, необходимых для их роста, развития и жизнедеятельности, из почвы, воды и воздуха.

 

Растения не могут существовать без воздуха, воды, света, минеральных веществ и энергии. Питание покрывает энергетические затраты организма, без него невозможно построение клеток тела растений.

 

Питание растений протекает совсем не так как у других живых организмов. Оно состоит из двух взаимозависимых процессов: минерального и воздушного питания. При минеральном питании происходит поглощение неорганических веществ (водных растворов минеральных солей) при помощи корневой системы из почвы.  Растение обеспечивается необходимыми  минеральными солями. Воздушное питание представляет собой синтез органических веществ из неорганических.

 

Основой воздушного питания растительных организмов является фотосинтез (от лат. «фото» — свет, «синтез» — соединение) – сложный процесс, при котором растениями извлекается энергия из солнечного света с дальнейшим синтезированием органических соединений. При  воздушном питании применяется вода, которая поступает в организм растения в ходе минерального питания, а также углекислый газ, поглощаемый из окружающей среды. Свое название воздушное питание получило благодаря тому, что наземные растения извлекают углекислоту из воздуха.

 

Углекислый газ попадает в лист через устьичные щели. После попадания лучей солнца на поверхность листа в его хлоропластах начинают происходить сложные процессы. Корнями растения всасываются вода и углекислый газ, из них вырабатывается особое  органическое вещество. Это сахар, или глюкоза.

Часть выделяемого кислорода расходуется растениями на дыхание, а излишки через устьица попадают в атмосферу. Далее из глюкозы образуется крахмал. Сахар вырабатывается на свету, в этом участвуют углекислый газ и вода. Сахар может образовываться только в хлоропластах листьев за счет солнечной энергии. Соответственно, фотосинтез является процессом образования в хлоропластах листа органических веществ из углекислого газа и воды, процесс сопровождается выделением кислорода.

 

Особенности воздушного питания растений

 

 

Фотосинтез — одна из важнейших способностей растительных организмов. Благодаря ему  в растительных организмах образуются органические веществ.

 

Воздушное питание и дыхание протекают параллельно. Растениями выделяется больше кислорода при питании, чем они потребляют при дыхании, и вырабатывается больше органических соединений, чем расщепляется в процессе дыхания.

 

Фотосинтез всегда поддерживает минеральное питание, то есть поглощение из почвы водных растворов и минеральных солей.

 

Растения получают углекислоту пассивным способом, то есть без затрат энергии. Поступление происходит путем диффузии.

 

 

Что обеспечивает воздушное питание растений

 

 

У растительных организмов оно зависит от различных факторов окружающей среды. Все факторы равнозначны, и не один из них не может заменить другой.

 

Для фотосинтеза, и особенно для его первой стадии, необходима солнечная энергия. Она преобразуется в энергию химических связей сахара, то есть органических веществ. В темноте растительные организмы способны только дышать, но не фотосинтезировать. Основной поставщик углекислого газа – это воздух.

 

Клетки зеленых частей растений содержат хлоропласты, в которых имеется хлорофилл особый зеленый пигмент. Хлорофилл поглощает и запасает энергию  лучей солнца.

 

Чтобы образовалась глюкоза и крахмал, растениям  нужен свет и углекислый газ, поступающий через устьица, а также вода, получаемая из почвы и проходящая по сосудам из корневой системы. Чем больше углекислого газа поглощается растительным организмом, тем интенсивнее протекает фотосинтез, тем выше урожайность.

 

В сухом веществе растения содержится 45 % углерода, 5 % золы и ее составляющих и 1,5 %  азота. Соответственно, потребность растительных организмов в углероде превышает потребность в остальных питательных элементах.

 

Фотосинтез всегда поддерживает корневое питание – он невозможен без поглощения из почвы воды и солей.

 

Температура воздуха тоже влияет на питание. При температуре выше +45С фотосинтез прекращается. Наиболее интенсивно фотосинтез протекает при температуре +25С.

 

На интенсивность воздушного питания негативным образом влияет загрязненность воздуха, а выхлопные газы приводят к закупорке устьиц.

 

Роль воздушного питания в жизни растений

 

 

Растения могут выделять кислород только на свету, в ходе фотосинтеза. Выделяемый кислород поступает в атмосферу и используется всеми живыми существами для дыхания. Ежегодно растениями на нашей планете выделяется до 400 млрд тонн кислорода.

Зеленые растения благодаря воздушному питанию играют очень важную роль в жизни нашей планеты. Благодаря фотосинтезу растительные организмы обеспечивают энергией не только себя, но и другие живые организмы, такие как грибы, животные. Клетками растений используются как питательные вещества органические соединения, которые образуются при фотосинтезе. При воздушном питании осуществляется обмен веществ между растениями и окружающей средой.

 

Глюкоза, являясь высокоэнергетическим веществом, может сразу же использоваться для жизнедеятельности растения (дыхания, построения клеток). В зависимости от потребностей растительных организмов она откладывается про запас в виде крахмала или сахаристых соков. Глюкоза может перерабатываться в белки, жиры и некоторые органические соединения.

 

В ходе фотосинтеза запасается энергия солнечного света, доступная и для остальных организмов.

 

Основная масса органических веществ, образуемых при воздушном дыхании растений, употребляется в пищу гетеротрофами. Эти организмы, в свою очередь, поглощают кислород, а выделяют в атмосферу углекислый газ. Происходит круговорот газов в природе.

 

 

Какие органы участвуют в воздушном питании растений

 

 

  У растительных организмов нет специальных органов для питания. В фотосинтезе  участвуют листья, устьица и хлорофиллоносная ткань.

 

В процессе эволюции образовался лист – специализированный и наиболее подходящий для воздушного питания орган. Лист обладает большой поверхностью, соприкасающейся с воздушной средой и солнечным светом. Это обеспечивает плоская форма листовых пластинок.

 

В мякоти листа есть многочисленные мелкие органоиды клетки — хлоропласты с хлорофиллом. Он выполняет важную функцию в фотосинтезе и окрашивает листья в зеленый цвет. Хлорофилл поглощает солнечную энергию, передавая ее другим системам хлоропласта, преобразующим ее в энергию химических связей и синтезирующим органические вещества.

 

Благодаря своему строению лист приспособлен к воздушному питанию намного лучше, чем остальные органы растительного организма. В хлоропластах концентрируются минеральные элементы в больших количествах. Это азот, железо, калий, магний, кальций, цинк, медь. В хлоропластах также содержится немало ферментов.

 

Кожица листьев состоит из прозрачных клеток, хорошо пропускающих солнечный свет. Главными воротами для углекислого газа являются устьица. Содержащие хлоропласты клетки расположены парами и могут менять свою форму. Они то отдаляются друг от друга, то приближаются друг к другу. При отдалении между клетками образуется щель, а при сближении она исчезает. Эти клетки называют замыкающими, а щель между ними — устьичной. Воздух проникает через устьичные щели к внутренним клеткам листа.  Газообразные вещества и пары воды выходят из листа наружу также через устьичные щели.

 

 

Процессы, происходящие при воздушном питании растений

 

 

В ходе воздушного питания  синтезируются органические вещества, которые в дальнейшем используются как источник энергии и как материал для синтеза других органических соединений.

 

Весь сложный многоэтапный процесс воздушного питания бесперебойно протекает в хлоропластах, в это же время листья потребляют солнечную энергию. В цитоплазму поступают продукты фотосинтеза, образовавшиеся в хлоропластах. Там под воздействием ферментов они превращаются в сахара, поступающие из листьев по ситовидным трубкам луба к корням, цветкам, почкам и другим органам растения. Большая часть сахаров передвигается вниз к корням по стеблю, где органические вещества и минеральные соли участвуют в процессе образования откладываемых про запас жиров и белков.

 

Обязательным условием протекания фотосинтеза является участие энергии солнечного света. Этот этап называется световым. На нем  осуществляется реакция разложения воды и выделяется кислород в воздух, образуются богатые энергией соединения и восстановленные продукты. Далее эти соединения принимают участие в синтезе углеводов и прочих органических соединений из углерода на темновой стадии. Этот этап воздушного питания называют темновым, так как все его процессы  проходят без участия солнечного света.

Из простых углеводов при помощи дальнейших превращений образуются более сложные углеводы и органические соединения, не содержащие азота и обогащенные энергией. В состав растительных организмов входят разнообразные органические вещества, на образование которых необходимы затраты энергии при фотосинтезе и ее выделение в процессе дыхания.

 

Регулирование воздушного питания растений

 

 

В процессе питания происходит обмен веществ между растительными организмами и окружающей средой. Под ним подразумевается переход веществ из почвенной и воздушной среды в состав растительных тканей, в состав сложных органических соединений, которые синтезируются растениями, а также выведение ряда веществ из растения.

 

Обеспечение растительных организмов диоксидом углерода, которые осуществляется листьями в процессе воздушного питания, происходит более равномерно по сравнению с корневым питанием. Для воздушного питания необходимы тепло, свет, вода, минеральные элементы.

 

Почти все растения чувствительны и положительно отзываются на рост содержания углекислого газа в окружающей атмосфере как минимум в 10-15 раз по сравнению с его содержанием в воздухе.

Внесение удобрений оказывает воздействие на воздушное питание растительных организмов.

 

Важно не только обеспечить растения водой и минеральным питанием, но и создать благоприятные условия для усвоения углерода в ходе воздушного питания. Один из главных источников углекислого газа — почва. В ней он образуется в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.

Они разлагают органические вещества, тем самым непрерывно обогащают слой надземного воздуха. Этому способствует рыхление почвы и внесение органических и неорганических удобрений. Благодаря рыхлению почвы увеличивается приток кислорода к корням растений и микроорганизмам, что приводит к увеличению выделения углекислого газа из почвы.

 

Не менее важен водный режим, влияющий на поступление и расход воды листьями в процессе транспирации. Недостаточное количество влаги приводит к закрытию устьиц. Это снижает транспирацию и интенсивность фотосинтеза.

 

Примеры воздушного питания растений

 

 

Растительные организмы под воздействием солнечного света в ходе воздушного питания синтезируют органические вещества из воды, простых минеральных солей и углекислоты. Эти вещества обеспечивают пищей людей и животных.

 

В процессе фотосинтеза растения в дневное время выделяют значительно больше кислорода, которым дышат все живые существа на нашей планете. Жизнь на Земле обусловлена работой и жизнедеятельностью растительных организмов.

 

Растения через листья получают более 95% углекислого газа и усваивают золу и азот из водных растворов путем некорневого питания. Они поглощают элементы питания через листья из воздуха.

 

Фотосинтез – единственный в мире природный процесс связывания солнечной энергии, благодаря которому из простых веществ, не содержащих энергии и не способных совершать химическую работу в обычных условиях, могут создаваться сложнейшие органические соединения, обладающие энергией и используемые в жизнедеятельности гетеротрофных организмов.

 

Воздушное питание часто называют невидимым, а бесцветный углекислый газ называют невидимым удобрением.