Plantele își îndeplinesc nevoile nutriționale de creștere prin absorbția nutrienților solului, a apei și a dioxidului de carbon, pe lângă lumina soarelui necesară.

obiective de invatare

Descrieți cum sunt îndeplinite cerințele nutriționale ale plantelor

Chei de luat masa

Puncte cheie

  • Nutrienții și apa sunt absorbite prin sistemul radicular al plantelor.
  • Dioxidul de carbon este absorbit prin frunze.
  • De la răsad până la plantă matură, există o dinamică complexă între plante și mediul lor (sol și atmosferă).

Termeni cheie

  • germina: să încolțească sau să producă muguri
  • fotosinteză: procesul prin care plantele și alți fotoautotrofi generează carbohidrați și oxigen din dioxid de carbon, apă și energie luminoasă în cloroplaste
  • nutrient: o sursă de hrană, cum ar fi hrana, care poate fi metabolizată de un organism pentru a da energie și a construi țesuturi

Introducere

Plantele sunt organisme unice care pot absorbi nutrienții și apa prin sistemul lor radicular, precum și dioxidul de carbon din atmosferă. Calitatea solului și clima sunt principalii factori determinanți ai distribuției și creșterii plantelor. Combinația de nutrienți ai solului, apă și dioxid de carbon, împreună cu lumina soarelui, permite plantelor să crească. Pentru a deveni plante mature, fructifere, trebuie îndeplinite multe cerințe, iar evenimentele trebuie coordonate.

Luați, de exemplu, familia de plante Cucurbitaceae care au fost cultivate pentru prima dată în Mesoamerica, deși mai multe specii sunt originare din America de Nord. Familia include multe specii comestibile, cum ar fi dovleacul și dovleacul, precum și tărtele necomestibile. În primul rând, semințele trebuie să germineze în condiții potrivite în sol; prin urmare, temperatura, umiditatea și calitatea solului sunt factori importanți care joacă un rol în germinare și dezvoltarea răsadurilor. Calitatea solului și clima sunt semnificative pentru distribuția și creșterea plantelor. În al doilea rând, răsadul tânăr va crește în cele din urmă într-o plantă matură, cu rădăcinile care absorb substanțele nutritive și apa din sol. În același timp, părțile supraterane ale plantei vor absorbi dioxidul de carbon din atmosferă și vor folosi energia din lumina soarelui pentru a produce compuși organici prin fotosinteză. În cele din urmă, fructul este crescut și maturat și ciclul începe din nou cu noile semințe.

biologiei

Exemple de plante fructifere: Pentru ca acest (a) răsad de dovlecei (Cucurbita maxima) să se dezvolte într-o plantă matură care poartă fructele sale (b), trebuie îndeplinite numeroase cerințe nutriționale.

Există o dinamică complexă între plante și soluri care determină în cele din urmă rezultatul și viabilitatea vieții plantelor. Următoarele secțiuni ale acestui capitol vor discuta mai multe detalii despre necesitățile nutriționale ale plantelor.

Compoziția chimică a plantelor

Plantele sunt compuse din apă, substanțe organice care conțin carbon și substanțe anorganice care nu conțin carbon, precum potasiu și azot.

obiective de invatare

Descrieți compoziția chimică a plantelor

Chei de luat masa

Puncte cheie

  • Apa cuprinde un procent mare din greutatea totală a unei plante și este utilizată pentru a sprijini structura celulară, pentru funcțiile metabolice, pentru a transporta substanțele nutritive și pentru fotosinteză.
  • Apa este absorbită din sol prin fire de rădăcină și este transportată către restul plantei prin xilem.
  • Mulți nutrienți organici și anorganici esențiali sunt necesari pentru a susține viața plantelor.

Termeni cheie

  • organic: referitoare la compușii carbonului, referitoare la produsele naturale
  • anorganic: referitoare la un compus care nu conține carbon
  • xilem: un țesut vascular în plantele terestre responsabile în principal de distribuția apei și a mineralelor absorbite de rădăcini; de asemenea, componenta primară a lemnului
  • transpiratie: pierderea apei prin evaporare la plantele terestre, în special prin stomate; însoțită de o absorbție corespunzătoare din rădăcini

Compoziția chimică a plantelor

Apă

Absorbția apei de către rădăcini: Apa este absorbită prin părul rădăcinii și se deplasează în sus xilem la frunze.

Deoarece plantele necesită substanțe nutritive sub formă de elemente precum carbonul și potasiul, este important să înțelegem compoziția chimică a plantelor. Majoritatea volumului dintr-o celulă vegetală este apă; cuprinde de obicei 80-90% din greutatea totală a plantei. Solul este sursa de apă pentru plantele terestre. Poate fi o sursă abundentă de apă chiar dacă pare uscată. Rădăcinile plantelor absorb apa din sol prin firele de păr și o transportă până la frunze prin xilem. Pe măsură ce vaporii de apă se pierd din frunze, procesul de transpirație și polaritatea moleculelor de apă (care le permite să formeze legături de hidrogen) atrage mai multă apă din rădăcini în sus prin plantă până la frunze. Plantele au nevoie de apă pentru a susține structura celulară, pentru funcțiile metabolice, pentru a transporta substanțele nutritive și pentru fotosinteză.

Nutrienți

Celulele vegetale au nevoie de substanțe esențiale, denumite în mod colectiv nutrienți, pentru a susține viața. Nutrienții plantelor pot fi compuși fie din compuși organici, fie din compuși anorganici. Un compus organic este un compus chimic care conține carbon, cum ar fi dioxidul de carbon obținut din atmosferă. Carbonul obținut din CO2 atmosferic compune majoritatea masei uscate în majoritatea plantelor. Un compus anorganic nu conține carbon și nu face parte sau este produs de un organism viu. Substanțele anorganice (care formează majoritatea substanței solului) sunt denumite în mod obișnuit minerale: cele necesare plantelor includ azot (N) și potasiu (K), pentru structură și reglare.

Nutrienți esențiali pentru plante

Aproximativ 20 de macronutrienți și micronutrienți sunt considerați nutrienți esențiali pentru a susține toate nevoile biochimice ale plantelor.

obiective de invatare

Distingeți printre nutrienții esențiali pentru plante

Chei de luat masa

Puncte cheie

  • Un element este esențial dacă o plantă nu își poate completa ciclul de viață fără ea, dacă niciun alt element nu poate îndeplini aceeași funcție și dacă este direct implicată în nutriție.
  • Un nutrient esențial cerut de plante în cantități mari se numește macronutrienți, în timp ce unul necesar în cantități foarte mici este denumit micronutrienți.
  • Lipsa sau aportul inadecvat de substanțe nutritive afectează în mod negativ creșterea plantelor, ducând la creștere sternă, creștere lentă, cloroză sau moarte celulară.
  • Aproximativ jumătate din substanțele nutritive esențiale sunt micronutrienți precum bor, clor, mangan, fier, zinc, cupru, molibden, nichel, siliciu și sodiu.

Termeni cheie

  • micronutrient: un mineral, vitamină sau altă substanță esențială, chiar și în cantități foarte mici, pentru creștere sau metabolism
  • cloroză: o îngălbenire a țesutului vegetal datorită pierderii sau absenței clorofilei
  • macronutrient: oricare dintre elementele cerute în cantități mari de toate viețuitoarele

Nutrienți esențiali

Plantele necesită doar lumină, apă și aproximativ 20 de elemente pentru a-și susține toate nevoile biochimice. Aceste 20 de elemente sunt numite substanțe nutritive esențiale. Pentru ca un element să fie considerat esențial, sunt necesare trei criterii:

  1. o plantă nu își poate completa ciclul de viață fără element
  2. niciun alt element nu poate îndeplini funcția elementului
  3. elementul este direct implicat în nutriția plantelor

Macronutrienți și micronutrienți

Elementele esențiale pot fi împărțite în macronutrienți și micronutrienți. Nutrienții pe care plantele le necesită în cantități mai mari se numesc macronutrienți. Aproximativ jumătate din elementele esențiale sunt considerate macronutrienți: carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor, potasiu, calciu, magneziu și sulf. Primul dintre acești macronutrienți, carbonul (C), este necesar pentru a forma carbohidrați, proteine, acizi nucleici și mulți alți compuși; este, prin urmare, prezent în toate macromoleculele. În medie, greutatea uscată (cu excepția apei) a unei celule este de 50% carbon, ceea ce o face o parte cheie a biomoleculelor vegetale.

Elemente esențiale cerute de plante: Pentru ca un element să fie considerat esențial, o plantă nu își poate completa ciclul de viață fără element, niciun alt element nu poate îndeplini funcția elementului, iar elementul este direct implicat în nutriția plantelor.

Următorul cel mai abundent element din celulele vegetale este azotul (N); face parte din proteine ​​și acizi nucleici. Azotul este, de asemenea, utilizat în sinteza unor vitamine. Hidrogenul și oxigenul sunt macronutrienți care fac parte din mulți compuși organici și formează, de asemenea, apă. Oxigenul este necesar pentru respirația celulară; plantele folosesc oxigenul pentru a stoca energia sub formă de ATP. Fosforul (P), o altă macromoleculă, este necesar pentru a sintetiza acizi nucleici și fosfolipide. Ca parte a ATP, fosforul permite transformarea energiei alimentare în energie chimică prin fosforilare oxidativă. Energia luminii este transformată în energie chimică în timpul fotofosforilării în fotosinteză; și în energia chimică care trebuie extrasă în timpul respirației. Sulful face parte din anumiți aminoacizi, cum ar fi cisteina și metionina, și este prezent în mai multe coenzime. Sulful joacă, de asemenea, un rol în fotosinteză, ca parte a lanțului de transport al electronilor, în care gradienții de hidrogen sunt esențiali în conversia energiei luminoase în ATP. Potasiul (K) este important datorită rolului său în reglarea deschiderii și închiderii stomatale. Ca deschideri pentru schimbul de gaze, stomatele ajută la menținerea unui echilibru hidric sănătos; o pompă de ioni de potasiu susține acest proces.

Magneziul (Mg) și calciul (Ca) sunt, de asemenea, importante macronutrienți. Rolul calciului este dublu: să regleze transportul nutrienților și să susțină multe funcții enzimatice. Magneziul este important pentru procesul fotosintetic. Aceste minerale, împreună cu micronutrienții, contribuie, de asemenea, la echilibrul ionic al plantei.

Deficiențele în oricare dintre acești nutrienți, în special în macronutrienți, pot afecta negativ creșterea plantelor. În funcție de substanța nutritivă specifică, o lipsă poate provoca o creștere scăzută, o creștere lentă sau cloroză. Deficiențe extreme pot duce la frunze care prezintă semne de moarte celulară.

Deficiența de nutrienți la plante: Deficitul de nutrienți este evident în simptomele acestor plante. Această (a) roșie de struguri suferă de putregai de capăt înflorit cauzat de deficit de calciu. Îngălbenirea acestui (b) Frangula alnus rezultă din deficiența de magneziu. Magneziul inadecvat duce, de asemenea, la (c) cloroză intervențională, văzută aici într-o frunză de gumă dulce. Această (d) palmă este afectată de deficit de potasiu.