«Өсімдіктер физиологиясы»

Өсімдіктерді жасанды ортада өсіру әдісі

жүктеу/скачать 0,68 Mb. бет 28/37 Дата 18.11.2022 өлшемі 0,68 Mb. #158844 түрі Құрамы

Бұл бет үшін навигация:

• Өсімдік организміне қажетті элементтер
• Магний.
• Алмастырылмайтын элементтер
• Микроэлементтер
• Теңестірілген ерітінділер
• 2. Өсімдіктердің азотпен қоректену ерекшеліктері.
• 3. Өсімдіктерге қоректену заттарының түсуі.
• Топырақтағы суда ерімейтін тұздарды өсімдіктің сіңіруі
• Д.А.Сабинин мен И.И.Колосовтың зерттеу жұмыстары.

Өсімдіктерді жасанды ортада өсіру әдісі.Өсімдіктердің құрамына кіретін элементтер өсіп жетілуі үшін қаншалықты қажет екендігін анықтау үшін, сондай-ақ бұл элементтер өсімдіктердің құрамына кездейсоқ енбеді ме екен деген сұрауға жауап беру үшін. Өсімдіктерді жасанды ортада өсіру әдісін неміс физиологтары Кноп пен Ю.Сакс те жасап шығарған. Бұл әдістің мәні мынада: тәжірибе жүргізілетін өсімдіктер сосудтарда өсіріледі, оны вегетациялық сосудтар деп атайды. Сосудтың ішіне топырақ немесе таза жуылып, қыздырылған құм салынады немесе су құйылады. Оған қоректік ерітінді құйып, өсімдікті отырғызады. Кноп, Прянишников, Гельригель қоректік ерітінділері пайдалануға тиімді ерітінділер болып табылады. Кноптың 1 литр қоректік ерітіндісін даярлау үшін мынадай мөлшерде тұз алынады. Ca(NO3) – 1 г, MgSO4 – 0,25 г, KCl – 0,125 г, KH2PO4 – 0,25 г, FeCl3 - өте аз. Бұл құрамға кіретін жеті элемент - N, P, S, Ca, K, Mg және Fe қажетті элементтер болып саналады.Өсімдік организміне қажетті элементтер. Өсімдік ағзасында органикалық заттар түзілу үшін минералды элементтердің маңызы ерекше. Минералды элементтер өсімдік ағзасында зат алмасу процесін реттеп отырады. Өсімдік ағзасында әр түрлі минералды элемент бар. Олар алуан түрлі қызмет атқарады. Минералды элементтер комплексті түрде әсер етеді. Минералды элементтер өсімдіктердің тыныс алу, фотосинтез және өсу процестерін реттейді. Дақылдар ең алдымен тұқымдағы минералды элементтерді пайдаланады. Өсіп жетілгеннен кейін тамыр жүйелері топырақтағы минералды элементтерді сіңіреді.Енді минералды элементтердің физиологиялық роліне жеке-жеке қысқаша тоқталып өткен. Күкірт – ол цитоплазманың құрамына кіріп, амин қышқылдарының синтезделуін жылдамдатады. Мысалы, дистейінің цистин, метионин құрамында күкірт көп болады. Күкірт өсімдіктерге анион (SO-4) түрінде сіңіріледі. Өсімдіктер шірігенде күкірт қайтадан SO-4 қалпында топыраққа оралады.Фосфор - өсімдік фосфорды орта фосфор қышқылының асқын оксидінен (РО-4) сіңіреді. Фосфор нуклеин қышқылының құрамына кіреді, ол нуклеин қышқылының ақуыздармен қосылысын реттеп, нуклеопротеидтерді синтездейді. Ядро және ядрошықтар құрамында да нуклеопротеидтер болады. Тыныс алу және ашу процестерінде фосфордың атқаратын ролі орасын зор.Фосфор қышқылы өсімдіктер мен жануарлар клеткасындағы энергетикалық алмасудың қайнар көзі болып табылады.Металдардың өсімдік ағзасындағы ролін білу өте қиын. Ал метал болса ақуыздың құрамына кіріп, металлопротеидтерді синтездейтін белгілі.Калий. Калий қоректік минералды элементтердің ішіндегі негізгілерінің бірі. Оны қоректік заттардан шығарып тастаған кезде өсімдіктің өсуі мен дамуы тежеліп, ақуыздар мен көмірсулардың алмасуы баяулайды. Калий өсімдік ағзасында ион түрінде кездеседі. Ол цитоплазма коллоидтарының гидрофильдігін арттырады. Цитоплазманың колоидтары, гидрофильді болып келсе, зат алмасу процесі қарқынды өтеді.Магний. Магний элементі хлорофилдің ең басты бөлігінің бірі болып табылады. Ол ақуыз алмасуында да магний өте үлкен қызмет атқарады. Темір. Темірсіз хлорофилл синтезделмейді. Бірақ темір хлорофилдің құрамына кірмейді. Ол биокатализаторлық роль атқарады. Темір жетіспегенде өсімдікте бірнеше өзгеріс пайда болады. Мұндай жағдайда өсімдіктің жапырақтары не сарғаяды немесе ағарып кетеді. Бұл құбылысты хлороз деп атайды.Кальций. Кальцийсіз өсімдіктер өспейді де, дамымайды да. Сонымен бірге кальций пектин заттарының синтезделуіне әсер етеді. Кальций пектиннің құрамына кіреді. Пектин заты клеткалар қабықшасындағы пектин заттарында кездеседі. Кальцийсіз клеткаларда плазмолиз құбылысы болмайды. Кальций цитоплазма тұтқырлығын күшейтеді, яғни өсімдіктердің құрғақшылыққа төзімділігін арттырады. Сонымен минералды элементтар – энергия қоры болып табылады. Өсімдік клеткаларына сіңірілген минералды элементтер зарядталған ион түрінде кездеседі. Цитоплазма коллоидтарына цитоплазмаға электролиттер күшті әсер етеді.Алмастырылмайтын элементтер. Өсімдіктің өсуіне қажетті элементтерге калий, кальций, магний, темір т.б. жатады. Бұлардың әрқайсысын басқа элементтермен алмастыра алмаймыз. Калийдің орнына мысалы, натрийді, магнийді кальциймен алмастыруға болмайды. Өсімдіктер минералды элементтерді белгілі қосылыстардан сіңіреді.Микроэлементтер. Өсімдіктердің өсуі мен дамуына әсіресе 6 микроэлемент қажет. Оларды өсімдік өте аз мөлшерде пайдаланады. Сондықтан да бұларды микроэлементтер деп атайды. Микроэлементтерге бор, мыс, кобальт, марганец, молибден, мырыш жатады микроэлементтер өсімдіктердің өсуі үшін өте қажет. Мысалы, өсімдікке бор немесе мырыш жетіспейтін болса, оның өсуі баяулайды. Ал кейде микроэлементтер жетіспегендіктен өсімдіктер ауырады, оның түсімі күрт төмендейді.Кейбір өсімдіктің қалыпты өсуіне мышьяк, иод, фтор, никель, кобальт қажет. Өсімдіктердің қарқынды өсуіне галийде әсер етеді. Галий әсіресе саңырауқұлақтарға қажет. Алюминий папоротниктердің өсуін жеделдетеді. Дегенмен, өсімдіктерге микроэлементтердің қандай мөлшерде қажет екені ғылыми толық дәлелденген жоқ. Ең негізгісі – микроэлементтер өсімдіктің өсіп дамуына және түсімін арттыруға үлкен әсер етеді. Біріншіден, микроэлементтер өсімдіктерде физиологиялық және биохимиялық процестердің өтуіне өте жәрдемдеседі. Екіншіден, микроэлементтер өсімдіктер организмінде комплексті қосылыс түзіп, физиологиялық және биохимиялық процестердің тез өтуіне мүмкіндік тудырады. Үшіншіден, микроэлементтер ерітінділерде иондардың тепе-теңдігін сақтауға әсер етеді. Төртіншіден, өсімдіктердегі зат алмасу процесін қарқынды жүргізеді.Теңестірілген ерітінділер. Топырақ ылғалында бірнеше тұз ерітінділері болады. Ондай ерітінділер тамырды қоршап тұрады. Тұздардың концентрациясы әртүрлі болып, өсімдікке де әртүрлі әсер етеді. Ерітінділер құрамы жағынан теңестірілуі тиіс, яғни аниондар мен катиондардың саны бірдей болуы керек. Егер өсімдікті тек қана хлорлы натрий (NaCl) ерітіндісімен үнемі қоректендіре берсе, өсімдік өспейді уланады. Хлорлы натрийді көп мөлшерде малға берсе, мал организмі уланып, ауруға шалдығады. Егер хлорлы натрий еріген суға екі валентті элементтер (мысалы, кальций) тұзы ерітіндісін қосқанда хлорлы натрийдің улылығы жойылады.Бірнеше қосындыдан даярланған ерітінділер өсімдіктер үшін улы болмайды. Мұндай ерітінділерді теңестірілген ерітінділер деп атайды. Бірнеше тұздардың қосындысында да иондар біріне-бірі кері әсер етеді, оны иондар антагонизмі деп атайды. Сондықтан өсімдікті суда өсіргенде иондар концентрациясы біріне-бірі антагонизмді болып келуі тиіс.2. Өсімдіктердің азотпен қоректену ерекшеліктері. Азот қосылыстары өсімдік клеткаларының шамалы мөлшерін құрайтын болса да, олардың маңызы зор. Азот ақуыздар, ферменттер, амин қышқылдары, амидтер, алкалоидтер, гормондар, нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді. Азотты заттар негізінен өсімдіктердің жапырағында көбірек жиналады. Физиологиялық активтілігі қарқынды өтетін клеткаларда азот көбірек болады. Мысалы, қарағаш және шаған камбий клеткаларының құрғақ салмағының 30 проценті азот, ал ксилема клеткаларының тек қана 5 проценті азот үлесіне келеді. Сол себептен азот жетіспеушілігі өсу процестерін тежейді. Ұрық пен дәндерде де көп мөлшерде азот жиналады, демек бұл жердегі азот қоректік заттардың құрамына кіреді.Өсімдіктер сіңірілген азоттық көп мөлшері ақуыз пен хлорофилл синтезіне жұмсалады. Азот жетіспеушілік кезінде өсімдік жапырақтары сарғайып, ондағы хлорофилл азаяды. Хлоропластардың саны өспейді, мұның бәрі фотосоинтезді тежеуге, соңынан мүлде тоқтауға әкеп соғады. Өсімдіктер топырақтың аммоний және нитрат тұздарын қабылдайды. Органикалық азотты қосылыстардың көпшілігін өсімдік сіңіре алмайды. Ж.Буссенго көрсеткендей, молекулалық азот атмосфера құрамында мол болғанымен, өсімдіктерге сіңірілмейді. Атақты совет ғалымы Д.Н.Прянишников шәкірттерімен бірге жүргізген сапалы тәжірибелерінде өсімдіктердің азот пен қоректенудегі негізгі мәселелерін зерттеді. Ол тәжірибелерде өсімдікке аммоний және нитрат тұздардың жарамдылығы, азотты тұздар сіңірілгенде құбылыстарға ұшырауы, ол құбылыстардағы аспарагин мен гмотаминнің ролі анықталды. Аммоний және нитрат тұздары өсімдіктің тамырына бірдей, жылдам сіңірілетін болып шықты. Аммоний тез арада басқа заттармен қосылып, амин қышқылдарын түзетіндігі анықталды. Д.Н.Прянишниковтың зерттеулерінен шыққан екінші бір маңызды қорытынды: аспарагин мен гмотаминнің азот алмасуындағы ролі анықталды. Өсімдікте ақуыз ыдырау және қайта синтезделу кезеңдерінде көптеген мөлшерде аспарагин немесе гмотамин жинақталады. Сондықтан бұл екі амид өсімдіктің ақуыз метоболизмінде, азоттың айналымы процесінде, азотты сапалы түрде реттеуші жинақтаушы, сақтаушы ролін атқарады деп көрсетті Д.Н.Прянишников.Азот атмосферада мол болғанымен, өсімдіктер үнемі азотқа мұқтаж болады. Ж.Буссенго (1838) көрсеткендей, атмосферадағы молекулалық азотты өсімдіктер сіңірмейді. Сонымен қатар кейбір микроорганизмдер атмосфера азотын сіңіруге қабілетті. Бұл микроорганизмдер арқылы молекулалық атмосфера азоты тұздар қосылысына айналып, өсімдіктердің қоректенуіне жарамды болып шығады. Мұндай микробтарды азотфиксаторлар деп атайды. Олар екі топқа бөлінеді: еркін қозғалатын азотфиксаторлар және симбионттар. Мұның бірінші тобына С.Н.Виноградский ашқан клостридиум, М.Бейеринк ашқан азотобактериясы және носток сияқты көк-жасыл балдырлар жатады.Азотфикасаторлардың негізгі ролін симбионттар атқарады. Оған түйнек бактериялары жатады. Түйнек бактериялары негізінен бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырына қоныстанады, оның үстіне бұршақ тұқымдастардың әрбір түріне бейімделген түйнек бактериялары болады. Түйнек бактериялары көптеген мөлшердегі азотты бойына сіңіреді, азоттың мұндай мөлшері бактериялардың өздеріне ғана емес, сондай-ақ өсімдікке де жеткілікті болады. Осының арқасында бұршақ тұқымдас өсімдіктер топырақты азотқа байытып, оның құрылымын жақсартады.Бұршақ тұқымдастар ғана емес, басқа да 8 тұқымдасқа жататын 65 түрлі өсімдіктің тамырында түйнек өсіп, оның азот сіңіру қабілеті байқалған, оларға шырғанақ, түйетабан, қайың, қандыағаш, жиде, балауыз, қара жеміс жатады. Осылардың ішінде қандыағаш ерекше азот сіңіруші роль атқарады. Алайда өсімдіктерді азотпен қамтамасыз ету үшін азотты сіңірудің аталған бұл түрлері жеткіліксіз. Табиғатта азоттың босап шығуы арқылы өтетін шіру және жану процестері үздіксіз өтіп жатады. Сондықтан егістікті азотпен жеткілікті қамтамасыз ету үшін оларға минералдық азотты тыңайтқыштар мен көң шашады.3. Өсімдіктерге қоректену заттарының түсуі. Минералды элементтер өсімдік тамырларына үш жолымен: 1) алмасу адсорбциясы; 2) тамырлар және топырақтағы микроорганизмдері бөліп шығарған заттарының күрделі минералды қосылыстарды ерітуі нәтижесінде және 3) жанаспалы алмасумен сіңіріледі. Тамырға минералды элементтердің сіңірілуі - өте күрделі физиологиялық және биохимиялық процесс. Тамырға минералды элементтердің сіңірілуі тамыр жүйелерінің әрекетшілдігіне және минералды элементтердің валенттілігіне байланысты болады. Өсімдік тамырлары, басқа мүшелерге қарағанда, өте қарқынды тыныс алады. Өсімдіктің тамырлары топырақтың бөлшектерімен соншалықты тығыз байланысады, тіпті тамырларды топырақтан жұлып алу өте қиын. Тамырлар мен топырақтың бір-біріне өте тығыз бірігуі топырақтағы минералды элементтердің аниондары мен катиондарының тез сіңіруіне мүмкіндік тұғызады. Ал тамырлар өздерінен көмір қышқылының аниондары мен катиондарына бөліп шығарады. Тамырдағы катиондар (Н+) топырақтағы минералды тұздардың катиондарымен, мысалы KNO3 тұзының К+ катионымен орын алмастырады. Сол сияқты тамыр анионы НСО-3 топырақтағы NO3 анионмен орын алмасады. Сөйтіп минералды элементтер тамырдың сыртқы бетіне жинала бастайды да, тамыр клеткаларының коллоидтарын ісіндіреді. Ісінген коллоидтарда электростатистикалық күш пайда болады. Осы күштің әсерімен минералды элементтер тамырдың ішкі жағына өтеді. Сөйтіп, десорбция процесі арқылы минералды элементтер тамырға сіңіріледі. Тамырға қабылданған минералды элементтер электростатикалық күшпен бір клеткадан екінші клеткаға өтеді. Өсімдіктің сабақтарына кейінен жапырақтарына барады. Бұл кезде тамырлар минералды элементтермен бірге суды да сіңіреді. Тамыр минералды элементтерді сумен бірге сіңіреді деген де пікір бар. Кейінгі зерттеулер минералды элементтер тамырға басқадай заңдылықпен, ал су басқаша жолмен сіңірілетінін көрсетті. Дегенмен, транспирация процесі қарқынды өткенде минералдық элементтердің тамырларға мол жиналатыны байқалды.Қорытып айтқанда, минералды элементтер адсорбция процесі нәтижесінде сіңіріледі. Минералды элементтердің өсімдік ағзасында қозғалуы су режимімен байланысты болады.Топырақтағы суда ерімейтін тұздарды өсімдіктің сіңіруі. Өсімдік тамырларынан бөлініп шыққан органикалық қосылыстар (көмір қышқылы, алма, лимон, янтарь, шарап қышқылдары) топырақтағы суда ерімейтін минералды қосылыстарды ерітеді. Сондықтан суда ерімейтін қосылыстардағы элементтерді өсімдіктер оңай сіңіреді. Мынадай мысалға көңіл аударайық: қынаның тастарда өсе беретіні белгілі, тастарда өскен қыналардың орнын қарайтын болсақ, тастардың беті бұжыр – бұжыр болып кеткенін көреміз. Себебі тастағы минералды элементтермен қоректену үшін қыналар өздерінен органикалық қосылыстарды бөліп шығарады. Өсімдік организмінен органикалық қышқылдардың бөлініп шығуы физиологиялық қажеттілік болып есептеледі. Өсімдік тамырлары органикалық қышқылдар бөліп шығаратынын И.С.Шулов (1915) тәжірибе жасап байқаған болатын. Бұл тәжірибе Д.Н.Прянишниковтің зертханасында жүргізілді. Ондай органикалық қосылыстарды бактериялар қоректік зат ретінде пайдаланады екен. Сондықтан өсімдіктің тамырлары айналасында бактериялар көп өседі. Д.Н.Прянишников еруі қиын әртүрлі фосфор қышқылы тыңайтқыштарды (тотас шлагы, сүйек ұны, суперфосфат, преципитат) пайдалану әдісін тауып өндіріске ұсынды.Топырақ бактериялары да ерімейтін тұздарды ерітуге көмектеседі. Өсімдіктер минералды элементтерді тек топырақтағы ерітінділерден ғана сіңірмей, топырақта ерімейтін қосылыстардан да қабылдай алады. Д.А.Сабинин мен И.И.Колосовтың зерттеу жұмыстары. Тамырлардың су және минералды элементтер сіңіретін беткі аумағын анықтау өсімдік физиологиясындағы маңызды мәселенің біреуі болып табылады. Тамыр әртүрлі көлемде өсіп дамиды. Д.И.Сабинин мен И.И.Колосов (1937) тамырдың су сіңіретін беткі көлемін анықтауды ұсынды. Олар тамыр көлемін анықтау үшін тағы пішінді шыны түтік алып, түтікке су құйды да өсімдік тамырын малды, сонда су мөлшері ұлғайды. Су көлемі тамырдың сіңіру аумағын білдіреді. Оны текше сантиметрмен есептейді. Бұл кезде тамырдың барлық көлемі есепке алынады.Тамырдың минералды элементтерді сіңіруі сыртқы ортаға және өсімдіктердің физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты. Жас тамыр минералды заттарды қарқынды сіңіреді де ересек тамырлар баяу қабылдайды. Тамыр клеткалары неғұрлым ірі болатын болса, оның соғұрлым минералды элементтерді мол сіңіретінін көрсетеді. Д.А.Сабинин заттардың сіңірілуі олардың өсімдіктердегі айналымының бір буыны болып табылатындығын көрсетіп берді. Заттардың сіңірілуі өсімдіктердің жер бетіндегі мүшелерінің қызметіне, зат алмасуының қарқынына, тамырларға ассимиляттардың ағып келу дәрежесіне және тыныс алу процесінің деңгейіне байланысты, - деп санады Д.А.Сабинин. Бұл түсініктер заттардың клеткаға активті және пассивті, метаболизм және метаболизмнен тыс жолмен енуі жайындағы осы заманғы ұғымдардың негізі болды. Клетка сыртындағы және клетка ішіндегі заттар концентрациясының градиенті заттардың клеткаға пассивті енуінің негізі болып табылады. Диффузия мен осмос заттардың клеткаға пассивті енуінің қозғаушы күші болып саналады. Ал заттардың клеткаға активті жолмен енуі метаболизм жолы деп аталады.Өсімдіктерде сіңірудің екі механизмі де бір мезгілде жүзеге асырылады. Сіңірілетін минералдық заттар адсорбциялық немесе химиялық байланыс арқылы онымен алуан түрлі қосылыс түзеді. Цитоплазма құрамының күрделілігі, оның өзгергіштігі, онда жаңа заттардың түзілуі, оның қозғалуы тыныс алу процесімен тығыз байланысты. Тыныс алудың ролі мынада: ол цитоплазманы құрайтын аралық өнімдерді және цитоплазманың құрылымы мен зат алмасуын қамтамасыз ететін энергияны беріп тұрады.Мембрананың бетінде зат алмасу процесінің барысында түзілетін әртүрлі тасымалдаушы акцепторлар клеткаға өтетін минералдық заттарды байланыстырады. Өсімдіктің таңдап сіңірушілік қабілеті болады, мұндай заттар ретінде ақуыз пермеаза ғана емес, сондай-ақ басқа заттар да тасымалдаушылар бола алады. №9 ДӘРІС жүктеу/скачать 0,68 Mb. Достарыңызбен бөлісу: