Мінеральне живлення та грунт.

 

Живлення рослин включає поглинання із середовища всіх вихідних речовин, необхідних для процесів життєдіяльності, а також розподіл та використання їх в обміні речовин. При фотосинтезі рослинні організми синтезують органічні речовини, частина яких використовується для побудови самого організму, а частина витрачається як джерело енергії. До їх складу входять й інші хімічні елементи, які надходять в листок з грунту. Отже, ці хімічні елементи або мінеральні речовини, повинні бути взяті з грунту та доставлені в клітини, де вони будуть включені до органічних речовин.

Які ж речовини, крім вуглецю, водню та кисню, необхідні рослині? До середини ХІХ століття було встановлено, що це, в основному 10 елементів: до відомих трьох (водню, вуглецю та кисню) додаються калій, кальцій, магній, азот, фосфор, сірка та залізо. Вони отримали назву необхідних неорганічних поживних речовин. Сучасні дослідження показали, що до цих десяти елементів необхідно додати ще шість: марганець, цинк, мідь, хлор, молібден та бор.

Неорганічні речовини містяться в рослині в неоднакових кількостях. За цим показником їх ділять на дві великі групи: макроелементи та мікроелементи. Макроелементи потрібні у великих кількостях, а мікроелементи - в дуже малих. Слід відзначити, що різні рослини містять різну кількість одних і тих елементів. Наприклад, дводольним потрібно більше кальцію та бору, ніж однодольним.

Різна роль хімічних елементів і в метаболізмі рослинних організмів (див. таблицю 2).

Частина неорганічних речовин регулює надходження води в клітини, деякі входять до складу клітинних структур. Ряд елементів створюють особливе середовище для успішного протікання метаболічних процесів. Нестача неорганічних елементів викликає різноманітні порушення в будові та функціонуванні рослинних організмів.

Таблиця 2. Функції неорганічних елементів в рослинах.

 

Елемент	Звичайна концентрація в рослині	Головні функції
Вуглець	44%	Входить до складу органічних речовин
Кисень	44%	Входить до складу органічних речовин
Водень	6%	Входить до складу органічних речовин
Азот	1-4%	Входить до складу білку, хлорофілу, речовини ядра клітини
Калій	0,5-6%	Бере участь в синтезі білку, відкритті та закритті продихів
Кальцій	0,2-3,5%	Входить до складу клітинних оболонок, регулює проникність клітинних мембран
Фософор	0,1-0,8%	Входить до складу високоенергетичних сполук, компонент основної речовини ядра клітини - нуклеїнових кислот, клітинних мембран
Магній	0,1-0,8%	Входить до складу хлорофілу
Сірка	0,5-0,8%	Входить до складу багатьох білків
Залізо	дуже мало	Бере пігментів участь в синтезі хлорофілу та інших
Хлор	дуже мало	Необхідний в світлових реакціях фотосинтезу для утворення кисню
Мідь	дуже мало	Активізує хімічні процеси
Марганець	дуже мало	Активізує хімічні процеси
Цинк	дуже мало	Активізує багато процесів
Молібден	дуже мало	Бере участь в обміні нітратів
Бор	дуже мало	Впливає на використання кальцію, інші функції невідомі

 

Наземні рослини дістають розчинені у воді мінеральні речовини із грунту. Грунтом називають верхній родючий шар землі. Він складається переважно з твердих часток, що утворюються при руйнуванні материнської породи, яка лежить нижче. Якщо це граніт, то при повільному його руйнуванні утворюється пісок. Під дією сонця, вітру та води пісок перетирається, змивається у водойми, премішується з мулом і випадає в осад. Так протягом довгого відрізку часу утворюється осадові породи – глини.

При висиханні водойм, відступах та наступах моря, осадові породи виявлялися то на суші, то знов занурювалися у воду. При землетрусах вони могли завалюватися гірськими породами, а потім при повільній дії води знов вимиватися на поверхню. В Палеозої почали освоювати сушу живі організми. На верхньому шарі землі, що складався з піску та глини, стали поселятися бактерії, гриби, рослини та тварини. Їх відмерлі органічні рештки змішувалися з твердими частками землі, розкладалися, утворюючи мінеральні речовини. Так поступово йшло формування грунту, що складався з піску, глини, органічних та мінеральних речовин.

Головним доказом благополуччя рослин є, звичайно, вміст води в грунті. Вода може утримуватися грунтом або поміж її часток - в порах, або на поверхні самих часток. Чим дрібніші частки грунту, тим більше води він здатний утримати, тому що загальна площа поверхні і число пор дрібніших часток більша, ніж в однаковому об`ємі більш крупних часток (рис. 51). Глинисті грунти мають найменший розмір часток і здатні так міцно утримувати воду, що багатьом рослинам вона просто недоступна. Пісок, навпаки, складається з більш крупних часток, що віддають воду досить легко і для більшості рослин піщані грунти надмірно сухі. Найкращими вважаються грунти, що містять частки різних розмірів.

Рис. 51. Утримування води глинистими та піщаними грунтами. Більш світлим тоном показано утримування води на поверхні часток у вигляді плівки. Більш темним - вода, що міститься в порах.

Дуже цінним є органічний компонент грунту. Відмерлі листки, деревна потерть, гній діють як губка. Під час дощів вони набрякають, поглинаючи воду, а потім її повільно віддають. Таке періодичне стискання та набрякання органічних часток сприяє розрихленню грунту, полегшує проникнення в нього коренів. Органічні та мінеральні речовини грунту утворюють складний комплекс, який називається гумусом, або перегноєм. Гумус чорного кольору і має здатність утримувати воду і розчинені в ній мінеральні речовини. Чим більше гумусу в грунті, тим він більш родючий. Найродючіші багаті гумусами чорноземи, темні грунти заплавних луків, трав`янистих прерій Північної Америки, памп Південної Америки, саван Африки. Особливо родючі чорноземи на Україні. При вмілому господарюванні тут можна отримувати рекордні для Європи врожаї.

Гумус є джерелом мінеральних речовин для живлення рослин, але самі органічні речовини кореневою системою не поглинаються. Грунти населені також і живими організмами. Більшість з них складають групу редуцентів, обов`яз- кову для будь-якої екосистеми. Це бактерії, гриби, комахи та їх личинки, деякі ракоподібні, тощо.

Велике значення має вміст в грунті кисню, тому що він необхідний для дихання коренів. Дощові черви, комахи, риючі хребетні, прориваючи підземні ходи, розрихлюють грунт і сприяють створенню нормального повітряного режиму.

Однак в грунті можуть міститися непотрібні і навіть токсичні для рослин речовини. Наприклад, при використанні на добриво мулу очисних споруд рослини поглинають і шкідливі домішки. Стічні води наших міст також містять цілу низку токсичних елементів. Це свинець, хром, сурма, олово, кадмій, тощо. При використанні цих вод на добриво вміст отруйних речовин в рослинах може стати небезпечним для людини та тварин.