Поступление питательных веществ в растения. Строение корневой системы. Поступление иона в свободное пространство корня.

 

Растения поглощают питательные вещества почвы с помощью корневой системы. Корни растений сильно разветвлены, проникают в почву на глубину 1,5-2 м, у некоторых растений 5-10 м. В ширину распространяется на 30-65см.

 

Каждый корень можно разделить на 3 основные зоны:

 

1)    Роста и растяжения1,5 мм

 

2)    Всасывания 1-2 см

 

3)    Боковых корней

 

 

Зона роста и растяжения. При делении клеток апикальной меристемы расположенной в этой зоне происходит рост корня.

 

Зона всасывания (корневых волосков) – зона активного поглощения, наружные клетки которой образуют выросты – корневые волоски. Диаметром 5-72 мкм, длиной 80-1500 мкм.

 

Зона боковых корней (проводящая) – покрыта пробковой тканью.

 

 

Наличие большого количества корневых волосков 200-500 шт/мм2 в соответствующей зоне определяет исключительно тесный контакт корневой системы с почвой. 

 

Корневой волосок существует не долго, от 1 до нескольких суток, после их отмирания интенсивность поглощения питательных веществ на данном участке корня резко снижается. По мере нарастания корня происходит перемещение зоны активного поглощения  в почве, и растение получает возможность получать новое количество элементов питания. Наблюдается хемотропизм,  т.е. корень растет в сторону большей концентрации питательных веществ.

 

 

В поступлении питательных веществ можно выделить этапы:

 

1) поступление иона в кажущееся свободное пространство корня

 

2) преодоление мембранного барьера

 

3) транспорт иона по тканям растения

 

 

Поступление иона в кажущееся свободное пространство корня

 

Питательные вещества могут вступать в контакт с поверхностью корня по 3-м механизмам:

 

1.   корневой перехват (к соприкосновению с питательным веществом приводит рост корней)

 

2. массовый поток (растения поглощают воду, вызывая движение к корню почвенного раствора содержащего питательные вещества)

 

3. диффузия (потребляя элементы питания растения, уменьшают их концентрацию у поверхности корней, это дает возможность перемещения питательных веществ по градиенту концентрации)

 

            Вклад каждого из этих механизмов зависит от интенсивности поглощения веществ корнем и от обеспеченности элементом почвы. Катионы и анионы элементов питания поступая к поверхности корня обменно адсорбируются в «кажущемся свободном» пространстве – апопласте, образованном клеточными стенками и межклетником и составляющее 5-10% растительных тканей. Благодаря апопласту корни растения также как и почвенные коллоиды облают емкостью поглощения.

 

 

            В процессе дыхания корневой системы выделяется СО2,  который взаимодействуя с Н2О образует Н2СО3 частично диссациирующего на Н+ и НСО3- . Эти ионы адсорбируются  в апопласте и составляют постоянно возобновляемый обменный фонд клеток корня. При контакте корня с почвенным раствором и коллоидными частицами происходит обмен Н+ на катион NH4+,K+ и др.,  НСО3- меняется на NO3-,Cl- и др.

 

Поглощение элементов питания свободным пространством корня может осуществляться не только обменно на Н+ и НСО3- но и на ионы органических и минеральных соединений выделяемых корнем.

 

            Ионы элементов питания, адсорбированные в апопласте удерживаются силами электростатического притяжения и могут вытесняться другими ионами в окружающий раствор.

 

            Таким образом, поглощение питательных веществ свободным пространством – это предварительный этап поступления их в клетку.