содержание химических элементов в растениях. сро жумагул дильназ. Содержание химических элементов в растениях и их роль в жизнедеятельности живых организмах
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
«Казахский Национальный женский педагогический университет» НАО Институт Естествознание, Кафедра Химия  СРО Тема: Содержание химических элементов в растениях и их роль в жизнедеятельности живых организмах Выполнила: Жұмағұл Д.Ж. Проверила: Изтелеу Б.М. Алматы, 2022 Содержание I Введение II Основная часть 2.1 Химические элементы, необходимые растениям 2.2 Роль макроэлементов в жизни растений 2.3 Роль микро- и ультрамикроэлементов в жизни растений III Заключение IV Использованные литературы I Введение Химический состав растений — комплекс химических соединений, из которых состоят органы растения, включающий белки, жиры, углеводы, зольные (минеральные) элементы и воду. Все эти вещества растения синтезируют и используют в процессе своей жизнедеятельности. Содержание химических веществ в растении и отдельных его органах зависит от генетических особенностей, специфики их функций, процессов биосинтеза, физиологического состояния органов и тканей. Сухое вещество растений состоит из 90-95% органических соединений и 5-10% минеральных солей. К основным органическим веществам относятся белки и иные азотистые соединения (аминокислоты, пептиды), жиры (липиды, масла), углеводы (крахмал, сахара, глюкоза, фруктоза, целлюлоза, лигнин, клетчатка, пектиновые вещества). Минеральные соли представлены неорганическими соединения кальция, фосфора, калия, магния, серы и других. На долю азота и зольных элементов, поглощаемых из почвы, приходится 6-10% сухого вещества. Химический состав растений представлен более 70 химическими элементами, наибольшая массовая доля приходится на кислород, углерод и водород. Из диоксида углерода и воды в растениях в процессе фотосинтеза образуются безазотистые органические соединения. На долю углерода, кислорода, водорода и азота приходится 95% сухой массы растений (углерод 45%, кислород 42, водород 6,5, азот 1,5%), эти четыре химических элемента называются органогенными[1]. Таблица 1. Среднее содержание химических элементов в растениях (по Виноградову), %  II Основная часть 2.1 Химические элементы, необходимые растениям Растениям необходимо согласно современным данным 20 элементов и 12 относятся к условно необходимым: Необходимые (биогенные, или биофильные): водород, натрий, калий, медь, магний, кальций, цинк, бор, углерод, азот, фосфор, ванадий, кислород, сера, молибден, хлор, йод, марганец, железо, кобальт. Условно необходимые: литий, серебро, стронций, кадмий, алюминий, кремний, титан, свинец, хром, селен, фтор, никель[1]. Таблица 2. Содержание основных элементов минерального питания в сухом веществе типичного растения (Смирнов, Муравин) К необходимым относятся элементы, участвующие в жизненных процессах растений, и которые не могут быть заменены другими. К условно необходимым относятся те, которые по данным исследований могут иметь положительное действие на развитие некоторых растений[1]. Макроэлементы — элементы, содержание которых в растительном организме составляет от сотых долей до целых процентов. Микроэлементы — элементы, содержание которых выражается тысячными и стотысячными долями процентов. Эффективность некоторых микроэлементов зависит от природно-климатических условий. Например, положительное действие цинка, марганца и железа наблюдается на нейтральных почвах степной зоны, особенно на карбонатных чернозёмах, тогда как на дерново-подзолистых почвах растения часто страдают от их избытка. В лесостепной и степной зонах редко наблюдается прибавка урожая от применения медных микроудобрений, за исключением кукурузы в некоторых случаях. Напротив, на осушенных болотных торфяных почвах медь в качестве микроудобрения является необходимым условием получения высоких урожаев зерновых культур. Ультрамикроэлементы — элементы, содержание которых составляет менее стотысячной доли процента. К ультрамикроэлементам относятся золото, серебро, хром, никель, вольфрам, бром, уран, рубидий, цезий и другие. Физиологическое значение этих элементов в жизни растений мало изучено. Деление на макро-, микро- и ультрамикроэлементы условно. Например, железо, по содержанию в растениях относится к макроэлементам, но по выполняемым функциям — к микроэлементам. Содержание микроэлементов в различных органах растений подчиняется определенным закономерностям. Так, марганец и молибден, чаще, в больших количествах содержатся в листьях, тогда как цинк, бор, кобальт, медь при достаточной обеспеченности накапливаются как в вегетативных, так и генеративных органах. Для зерновых культур характерно более высокое содержание бора в зерне, а для бобовых — в вегетативных органах. Разные биологические группы растений различаются по требованиям к оптимальным концентрациям микроэлементов. Так, кукуруза и табак испытывают большую потребность в цинке, зерновые культуры — в марганце и молибдене[3]. 2.2 Роль макроэлементов в жизни растений Азот. Входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов.Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других азотистых органических соединений в растениях и, следовательно, ростовые процессы. Недостаток азота особенно резко сказывается на росте вегетативных органов. Слабое формирование фотосинтезирующего листового и стеблевого аппарата вследствие дефицита азота, в свою очередь, ограничивает образование органов плодоношения и ведет к снижению урожая и уменьшению количества белка в продукции. Фосфор. Играет исключительно важную роль в процессах обмена энергии в растительных организмах. Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, выделяемая при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей у так называемых макроэргических соединений, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, поглощения питательных веществ из почвы, синтеза органических соединений, их транспорта. При недостатке фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях. Калий. Участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в растениях, обусловливает водоудерживающую способность клеток и тканей, влияет на устойчивость растений к неблагоприятным условиям внешней среды и поражаемость культур болезнями. Кальций. Играет важную роль в фотосинтезе и передвижении углеводов, в процессах усвоения азота растениями. Он участвует в формировании клеточных оболочек, обусловливает обводненность и поддержание структуры клеточных органелл. Магний. Входит в состав хлорофилла, участвует в передвижении фосфора в растениях и углеводном обмене, влияет на активность окислительно-восстановительных процессов. Магний входит также в состав основного фосфорсодержащего запасного органического соединения — фитина. Сера. Имеет важное значение в жизни растений. Основное количество ее в растениях находится в составе белков (сера входит в состав аминокислот цистеина, цистина и метионина) и других органических соединений — ферментов, витаминов, горчичных и чесночных масел. Сера принимает участие в азотном, углеводном обмене растений и процессе дыхания, синтезе жиров. Больше серы содержат растения из семейства бобовых и крестоцветных, а также картофель. Железо. Входит в состав окислительно-восстановительных ферментов растений и участвует в синтезе хлорофилла, процессах дыхания и обмена веществ[4]. 2.3 Роль микро- и ультрамикроэлементов в жизни растенийХимические элементы в растительном организме распределены неравномерно. Например, самые высокие концентрации микроэлементов свойственны листьям и хвое. Это связано с основными функциями листа зеленого растения – фотосинтезом, транспирацией и синтезом разнообразных органических соединений. Распределение минеральных элементов в травянистой растительности более или менее равномерно. Повышенное количество марганца, меди, молибдена, бора часто наблюдается в репродуктивных органах и плодах. Бор. Оказывает большое влияние на углеводный, белковый и нуклеиновый обмен, ряд других биохимических процессов в растениях. При его недостатке нарушаются синтез и особенно передвижение углеводов, формирование репродуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. Марганец. Входит в состав окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в процессах дыхания, фотосинтеза, углеводного и азотного обмена растений. Он играет важную роль в усвоении нитратного и аммонийного азота растениями. Наиболее чувствительны к недостатку марганца и требовательны к его наличию в доступной форме в почве свекла и другие корнеплоды, картофель, злаковые, а также яблоня, черешня и малина. Медь. Также входит в состав целого ряда окислительно-восстановительных ферментов и принимает участие в процессах фотосинтеза, углеводного и белкового обмена. Недостаток доступной растениям меди на осушенных торфянисто-болотных почвах с нейтральной или щелочной реакцией вызывает «болезнь обработки», или «белую чуму», у зерновых культур. Заболевание начинается с внезапного побеления и засыхания кончиков листьев. Пораженные растения совсем или частично не образуют колосьев или метелок, а образующиеся соцветия бесплодны либо слабо озернены. При недостатке меди резко снижается урожай зерна, а при остром медном голодании наблюдается полное отсутствие плодоношения Цинк. Оказывает многостороннее действие на обмен энергии и веществ в растениях, что обусловлено его участием в составе ряда ферментов и в синтезе ростовых веществ — ауксинов. При недостатке цинка резко тормозится рост растений, нарушается фотосинтез, процессы фосфорилирования, синтез углеводов и белков, обмен фенольных соединений. Хлор. Необходим растениям в небольшом количестве, он совместно со щелочными и щелочноземельными ионами положительно влияет на обводненность тканей и набухаемость протоплазмы клеток. Кремний. Относится к элементам, которые условно необходимы растениям. Он откладывается в клетках в аморфной форме (в виде опала) и связывается в растительном организме в силикатгалактозный комплекс и таким образом влияет на обмен веществ, укрепляет стенки клеток, нормализует поступление и распределение в растении марганца, устраняя его токсическое действие при избыточном содержании. Титан. Входит в состав ферментов, которые активизируют метаболические процессы в растении в период его роста и развития, интенсифицируют фотосинтез и впитывание питательных веществ из почвы. Главное значение титана в жизни растений – стимуляция процесса опыления, оплодотворения и завязи плодов, ускорение их роста, и как следствие — начала уборки урожая. Укрепляет иммунную систему растений – повышается устойчивость к грибковым и бактериальным заболеваниям. Кобальт. Микроэлемент, необходимый для биологической фиксации молекулярного азота и являющийся компонентом витамина B12. Недостаток кобальта (внешние признаки сходны с симптомами азотного голодания) может проявляться прежде всего у бобовых культур. При низком содержании кобальта в кормах у животных развивается анемия, резко снижается аппетит и падает продуктивность. Молибден почти повсеместно оказывает положительное влияние на урожай бобовых культур, что связано с его участием в физиолого-биохимических процессах фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями. Однако эффективность молибдена в различных почвенно-климатических условиях различна, что объясняется различным содержанием его подвижных форм в почвах[5]. III Заключение Химические элементы, поглощаемые растениями из почвы в разных количествах, играют вполне определенную биохимическую и физиологическую роль и ответственны за синтез тех или иных веществ в растительном организме. Итак, в растениях обнаружено более 70 химических элементов. Очевидно, что более точные и совершенные методы анализа позволят расширить круг элементов, входящих в состав растений. Ученым предстоит раскрыть физиологическую и биохимическую роль многих химических элементов, которые растения поглощают из почвы и накапливают в своем организме, в том числе и редкоземельных. Изучение питательных веществ и их влияния на рост, развитие и продуктивность растений вплотную подводит нас к регулированию процессов жизнедеятельности растений, что имеет решающее значение для растениеводства. Жизнь и здоровье растений зависят не только от абсолютного содержания различных элементов в почве, но и от их соотношения и степени доступности. Поэтому далеко не все почвы, богатые валовыми запасами питательных элементов, в состоянии полностью удовлетворить пищевые запросы растений. Для успешного питания растений немаловажное значение имеет соотношение доступных элементов в почве, так как поступление одного элемента в растительный организм зависит от концентрации другого. Если увеличение количества одного элемента тормозит поступление другого, отмечается антагонизм, если увеличение активизирует накопление другого элемента – синергизм. Создание оптимального режима минерального питания растений требует одновременного учета комплекса необходимых макро- и микроэлементов и многообразия факторов, влияющих на усвоение их растениями. Растительность принимает самое активное участие в процессах миграции и трансформации химических соединений на поверхности Земли. Интенсивность биогенной миграции химических элементов определяется химическим составом растений. Изучение элементного состава растений необходимо для более полной характеристики распределения химических элементов в природных и антропогенных ландшафтах, поскольку растения являются важнейшим звеном биологического круговорота веществ. С практической точки зрения сведения о химическом составе растений необходимы для сбалансированного питания человека и животных[6]. IV Использованные литературы Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил. Виноградов А. П., Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах, 2 изд., М., 1957; Шоу Д. М., с 141-145 Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высш. шк., 1989. 464 с. Протасова Н.А. Микроэлементы: Биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных // Там же. № 12. С. 32–37. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высш. шк., 1998. 413 с https://agromage.com › stat_id |