Про те як живуть і харчуються рослини

Давно відомо, що без зеленого рослини не може бути життя на землі. Тільки воно здатне з простих сполук - солей, вуглекислоти повітря і води - створити необхідні для життя людини і тварин білки, жири і вуглеводи.
Про роль зеленої рослини на Землі К. А. Тімірязєв ​​говорив так: «Навряд чи який процес, що відбувається на поверхні землі, заслуговує в такій мірі загальної уваги, як той далеко ще не розгаданий процес, який відбувається в зеленому листі, коли на нього падає Промінь сонця. - це процес, від якого в кінцевій інстанції залежать усі прояви життя на нашій планеті, а отже, і добробут всього людства ».
Тімірязєв ​​закликав так вести господарство і вирощувати такі рясні врожаї, щоб енергія сонячного променя максимально використовувалася посівами рослин, а не губилася в світовому просторі, відбита від голої землі.
Ми знаємо, що рослині потрібні тепло, сонячне світло, волога, повітря з киснем і вуглекислотою і достатню кількість поживних речовин в грунті або в тому середовищі, де живе коріння.

Найбільше у владі людини вплинути на запас поживних речовин в грунті. Ми можемо визначити, які речовини є в грунті і в яких кількостях, а також що потрібно рослині.
Наші знання про роль харчування в житті рослин ґрунтуються на класичному вченні академіка Дмитра Миколайовича Прянишникова. Він відомий своїми дослідженнями по харчуванню рослин і удобрення не тільки у нас в країні, але і далеко за кордоном. Прянишников вивчав, які грунту наскільки родючі і чому, яке харчування і коли потрібно тому чи іншому рослині. З'ясував, що причиною низьких врожаїв часто буває недолік харчування. Значить, ці ґрунти треба удобрювати. Прянишников став одним з найактивніших пропагандистів і організаторів вітчизняної хімічної промисловості і прийомів правильного використання добрив. Він говорив: ". вивчення
взаємовідносин між рослиною, ґрунтом і добривами завжди було головним завданням агрохіміків ». Цей взаємозв'язок вчений образно представляв у вигляді трикутника, де в трьох вершинах кутів були: рослина - грунт - добриво.

Для нормального життя рослині потрібні багато елементів: одні в великих кількостях, інші в менших, а деякі і зовсім в малих дозах. Тому групу перших називають макроелементи. Групу друге - мікроелементи, а групу третє - субмікроелементи.
У самій рослині найбільше міститься вуглецю (близько 40%) і кисню (близько 37%), за якими слідують водень (6%), азот (1,5-6%) і так звані зольні елементи: фосфор, калій, кальцій, магній, сірка, хлор, натрій, жёлезо і кремній. Зольних елементів в рослині близько 2-6%.
Мікроелементи - бор, мідь, марганець, молібден, цинк та інші - містяться в сухій речовині рослин в тисячних частках відсотка. Субмікроелементи - кобальт, нікель, йод, миш'як і інші - знаходяться в набагато менших кількостях, в стотисячних і менш частках відсотка. Такі малі кількості цих речовин стимулюють багато важливих процесів в живій рослинній клітині. У великих же концентраціях вони шкідливі: спочатку викликають каліцтва, а потім отруєння і загибель рослини.

Основна маса рослини складається майже на 90% з вуглецю, кисню і водню. Зелений лист за допомогою сонячного променя з'єднує в своїх клітинах вуглекислоту повітря з водою і створює різні вуглеводи, починаючи з цукрів і крохмалю і закінчуючи клітковиною, яка становить основу клітинних стінок. Цей процес називається фотосинтезом. Слово це утворено з двох грецьких слів: фото - світло і синтез - з'єднання,
В процесі фотосинтезу беруть участь і багато інших елементів, з яких азот, фосфор і калій займають найважливіше місце.

Азот і зольні елементи мають надзвичайно велике значення в житті рослини. Часом вони визначають урожай.
Основна маса рослини складається з здерев'янілих в різному ступені стінок клітин. Це як би «кістяк» рослини. ВНІТ і складаються головним чином з вуглецю, кисню і водню. Всі найважливіші життєві процеси відбуваються всередині живих клітин. Однак не всі клітини однаково активні. Найактивніша творче життя йде в наймолодших, ніжних клітинах. З чим же це пов'язано? Виявляється, з багатством цих клітин білками і ферментами особливими сполуками білкової природи. Ці складні сполуки здатні посилювати синтез речовин в живій клітині.
Людина давно шукав пояснення надзвичайній властивості всякої живої клітини: без високих температур в сотні і тисячі градусів, без підвищення тиску в кілька атмосфер (ніж зазвичай користуються на хімічних заводах при синтезах значно більш простих речовин) утворювати складні і різноманітні з'єднання. Це приписувалося особливої ​​«життєву силу», «божественному» походженням всього живого. Спроби передових вчених в колишні часи знайти пояснення синтезу за допомогою методів хімії та фізики переслідувалися церквою, а дослідники оголошувалися поза законом.

Тепер, коли вченим відомий метод мічених атомів, є електронний мікроскоп і інші точні прилади і методи дослідження, з'явилася можливість не тільки пояснити, а й опанувати процесами синтезу - вдалося отримати деякі органічні сполуки штучно.
Особливо важливими в житті і особливо складними, а тому ще до кінця нерозгаданими виявилися білки і багато білкові речовини живої клітини. У природі білок утворюється перш за все в зеленому листі, вірніше, в зеленій клітці. Білки складаються з вуглеводів (особливих з'єднань вуглецю, водню і кисню) і азоту. Але багато, і до того ж найактивніші, білки містять ще й фосфор. В інших є також сірка та інші елементи. Без фосфору сильно ускладнюється і навіть припиняється утворення нових білкових молекул.
Щоб лист добре працював, щоб він накопичував якомога більше білка і інших речовин, він повинен бути зеленим. Іншими словами, лист повинен містити багато зеленої речовини - хлорофілу. До складу хлорофілу, крім інших речовин, входять азот і магній. При нестачі цих двох елементів в листі мало утворюється хлорофілу. Калій потрібен рослині для активізації багатьох процесів. Недолік будь-якого з цих елементів порушує нормальне життя рослини.

Як же рослина задовольняє свою потребу в поживних елементах?
Вуглець і кисень воно отримує з повітря при фотосинтезі в зелених частинах свого тіла. Водень і частина кисню надходять з водою через коріння і значно менше через листя. Через коріння надходять також азот і зольні елементи. Частина їх може проникнути і через листя.

Зольні речовини знаходяться тільки в грунті; азот ж і в грунті і в повітрі. У повітрі його більше, ніж всіх інших газів. Він є головною складовою частиною повітря: 75% ваги повітря припадає на частку газоподібного азоту. Але вільний азот повітря рослина не здатна засвоювати. Воно може поглинати азот тільки в вигляді солей. Цей океан азоту повітря лише в малій частці використовується рослинами, коли під час грози він зв'язується в аміак або оксиди азоту. З дощовими краплями ці сполуки падають на землю і поглинаються корінням рослин. На заводах штучні азотні добрива виробляють теж з повітря, використовуючи електроенергію.
Велику допомогу рослинам в збагаченні грунту азотом за рахунок атмосферного азоту надають особливі грунтові бактерії, які так і називаються «азотофіксаторів» (фіксувати - тобто закріплювати). Для їхнього життя потрібні органічні речовини і некйслая середовищам грунту, досить багата киснем. Ці бактерії живуть у верхніх шарах грунту, більш багатих на органічні речовини, або поблизу рослин, або навіть на коренях їх, наприклад на коренях бобових.

Пов'язаний бактеріями азот бобова рослина використовує для харчування, а саме постачає бактерії органічної їжею.
Коли відмирає бобова рослина, в грунті виявляється більше азоту, який потім використовується іншими, небобових рослинами. Ось чому після посіву бобових грунт стає плодороднее. Чим краще розвинені бобові і чим довше вони живуть, тим багатшими їх залишки азотом. Тому багаторічні бобові трави - конюшина, люцерна - як азотособірателі корисніше однорічних: гороху, вики, сочевиці та інших. Однак не слід думати, що накопиченого таким чином азоту в грунті досить для отримання високого врожаю усіх інших культур. У грунт необхідно вносити добрива: органічні і мінеральні; правда, після посіву бобових їх доза може бути знижена.
Зольні речовини в грунт потрапляють з материнської породи; вони є і в мінералах, що входять до складу грунту. Але рослина може поглинати тільки розчинені солі. Тому йому доступні тільки ті сполуки, які перейшли в грунтовий розчин. Вода перша розчиняє мінеральні сполуки грунту. Однак далеко не всі вони розчинні у чистій воді. Воді допомагають кислоти, які утворилися при розкладанні органічної речовини або виділилися з живих коренів. Крім того, вуглекислота, виділена при диханні коренів і всього живого в грунті, а також солі ґрунтового розчину теж впливають на важкорозчинні речовини.
В результаті рослина має тією чи іншою кількістю поживних зольних речовин, наявних в грунтовому розчині.

Склад і кількість зольних елементів буде різним у різних грунтах. Це залежить насамперед від того, які материнські породи склали грунт, наскільки багаті грунту зольними елементами і як доступні вони рослинам.
У незайманому лісі або в цілинного степу, де ні дерева, ні трави людина не використовує, рослини порівняно довго можуть бути забезпечені запасами їжі. Якщо ж людина бере з лісу, з луки або поля дрова, сіно, зерно, солому, овочі, плоди, то разом з урожаєм він забирає з грунту і більшу частину взятих рослиною поживних речовин.
Тому грунт необхідно удобрювати. Чим довше користувалися землею, чим вище був урожай, тим сильніше потрібно удобрювати грунт.

Розрізняються рослини також і по своїй здатності засвоювати поживні речовини грунту. Не всі рослини можуть засвоювати наявні в грунті важкорозчинні сполуки, наприклад фосфорит. Це під силу лише тим, у яких є кислі виділення коренів, - люпину і гречці. Кислоти їх коренів частково розчиняють фос ^ форіти, і тоді фосфор, що міститься в ньому, засвоюється рослинами.

Озиме жито краще, ніж пшениця, може використовувати фосфор з фосфорита. А льон, навпаки, погано використовує фосфорити. Якщо в господарстві збираються сіяти льон, то фосфорит вносять за 2-3 роки до його посіву. Найкраще перед посівом льону сіяти конюшина, який добре підготує грунт для льону, збагативши її фосфором фосфорита і азотом (як бобова багаторічна рослина).

На життя рослини, крім зовнішніх умов - клімату, світла, тепла, вітру, опадів, повітря і грунту, - діють і внутрішні властивості, біологічні, - це біохімічні, біофізичні та інші процеси, які відбуваються всередині клітин; під їх впливом рослини розвиваються.
Одні рослини за рік можуть зрости в кілька метрів, інші - лише на кілька сантиметрів. Порівняйте коноплю з какойнибудь багаторічною травою. є
рослини, що дають насіння в рік посіву: яра пшениця, овес, ячмінь, гречка, горох. Є такі, що насіння дають лише на другий рік життя: коренеплоди, капуста і багато багаторічні трави. Ягідники або дерева дають плоди через багато років після посіву.
Розрізняються рослини також і за своїми здібностями розмножуватися: одні добре проростають з насіння, інші - з бульб, живців і т. Д.
Ці особливості рослин також необхідно враховувати, перш ніж вирішувати, скільки і яких добрив треба вносити під посів.
Необхідно також пам'ятати, що молоде рослина, більш доросле і зовсім доросле, созревающее, вимагає неоднакового харчування. Молоде створює нові клітини, з них - тканини і органи. На все це витрачається багато поживних речовин. Тому воно повинно мати їх в достатній кількості, але не в надлишку - рослина дуже чутливо до високої концентрації солей навколо коренів. Доросла рослина в значній мірі використовує, перерозподіляючи між органами, поглинені раніше речовини. Але їх може бути недостатньо для хорошого врожаю. Тому добрива потрібні рослині і в дорослому стані, але в інших кількостях і в іншому складі.

Зростання ярої пшениці та її коренів в залежності від якості ґрунту: а - пшениця на щільною, тяжелосуглинистой, бідному ґрунті; б - пшениця на тому ж грунті, але добре унавоженной; в - пшениця на бідній, але більш пухкої, супіщаних грунтах; г - пшениця на багатій і пухкому грунті.

Для рослини дуже важливо мати добре розвинені коріння, тоді воно краще використовує поживні речовини грунту. На ріст коренів в першу чергу впливає щільність грунту: чим щільніше грунт, тим гірше розвиваються коріння, проникаючи лише в верхній горизонт. На малюнку під літерою «а» показана яра пшениця, яка виросла на щільному глинистому мелковспаханной грунті: коренів трохи і вони розмістилися в самому верхньому шарі. Погано ростуть і стебла і листя: утворилося лише по одному колосу. Під літерою «б» показано розвиток тієї ж пшениці на ділянці з-під купи гною: коріння не пройшли глибоко изза щільності ґрунту, але рясне харчування допомогло зростанню густий, хоча і дрібної, кореневої системи і великого числа високих стебел, добре обліствленних і з великою кількістю класів . Багато глибше проникли коріння на третьому ділянці того ж поля, де грунт був не дуже щільна ( «в»), але бідна. Коріння охопили більшу частину ґрунту, тому пшениця тут дещо краще росла, ніж на першій ділянці. Найкращого зростання пшениця досягла на четвертому ділянці того ж поля ( «г»), розташованому нижче, куди дощами за багато років були знесені піщані частини грунт і живильні речовини з підвищених ділянок поля. Тут коріння змогли проникнути глибоко в грунт, добре розрослися і дали достатньо їжі надземним частинам пшениці: на рослині утворилося багато великих класів.

Подивимося, що ж відбувається з солями після того, як вони надійдуть в рослину.
Ось солі проникли в клітини кореня. Вони просуваються у верхні частини рослини головним чином по судинах. Судини стебел, стовбурів, черешків - це трубчасті освіти, які розгалужуються в гілках, черешках листя, а в листі - до тонких жилок. Їх можна добре бачити, якщо розірвати поперек черешок листа подорожника: білі тяжі на кшталт товстих ниток і будуть судини, або, як їх ще називають, судинні пучки. На всьому шляху проходження солі змінюються, вступають в реакцію взаємодії з вуглеводами і іншими речовинами живої клітини. Менш зміненими вони будуть в тих частинах, які розташовані ближче до коріння. Найбільш активні перетворення відбуваються в зелених частинах, особливо в листі. Тут рідко зустрічаються прості сполуки у вигляді тих солей, що надійшли в корені з грунту, а переважають складні органічні сполуки.
Цікаво, що в наймолодші і найактивніші тканини, де відбувається новоутворення клітин, надходять змінені сполуки солей, перетворені в листі в напівпродукти. З них тканини з найменшою витратою енергії будують молекули білків, необхідні для утворення нових клітин наймолодших органів - нирок, бутонів, квіток.
Перетворення речовин в рослині залежать від багатьох умов. Наприклад, посуха затримує не тільки надходження, а й перетворення і пересування надійшли речовин всередині рослини.
Тривала дощова, похмура і холодна погода, з малою кількістю сонячних днів, значно уповільнює фотосинтез, а недолік вуглеводів гальмує всі інші процеси, і, отже, розвиток рослин погіршується.