Фотосинтез – Питание виноградного растения

ПИТАНИЕ ВИНОГРАДНОГО РАСТЕНИЯ

ПИТАНИЕ ВИНОГРАДНОГО РАСТЕНИЯ, процесс поглощения и усвоения виноградным растением питательных веществ. Состоит из ассимиляции и диссимиляции. Интенсивность и направленность этих процессов зависят от возраста и фазы развития растения. Основные органы питания винограда — листья и корни. Ведущая функция листового аппарата — ассимиляция углерода, фотосинтез; корневой системы — снабжение растения водой и ассимиляция элементов минерального питания. Определенную роль в процессе фотосинтеза играют зеленые нелистовые органы — молодые побеги и ягоды. На каждом этапе роста и развития виноградной лозы существует определенная группа листьев, отличающихся наиболее высокой фотосинтетической активностью. В начале вегетации — это нижние листья, к середине лета и во 2-й половине вегетации большая роль в питании виноградной лозы и накоплении сахаров в ягодах приходится на листья средней и верхней зон побега. Наибольшая интенсивность процессов ассимиляции у винограда наблюдается в середине лета. На интенсивность фотосинтеза значит, влияние оказывают экологические факторы и агротехнические приемы. Оптимальная температура для фотосинтеза листьев винограда — 25—28°С. Понижение влажности воздуха ниже 40% приводит к значит, спаду интенсивности фотосинтеза. Усиление света выше 20—30 klx не вызывает реципрокного усиления интенсивности фотосинтеза. Световое насыщение фотосинтеза у винограда достигается при 35—45 klx. С увеличением концентрации С02 от 0,03 до 3% фотосинтез значительно возрастает. Ухудшение водоснабжения снижает уровень овод-ненности ассимилирующих тканей и вызывает депрессию фотосинтеза. Из агротехнич. приемов положительное влияние на интенсивность фотосинтеза оказывает обломка побегов, прореживание листьев, прищипывание зеленых побегов, пасынкование и, особенно, внесение оптимальных доз органических и минеральных удобрений, орошение виноградников. Орошение при 70—80% полной полевой влагоемкости в первые 8—10 дней повышает интенсивность фотосинтеза в 2—4 раза. В засушливые годы при недостатке влаги ассимиляционная деятельность листьев уменьшается даже при оптимальной температуре и хорошем освещении, что приводит к снижению сахаристости ягод и сусла. На интенсивность фотосинтеза подавляюще влияет кольцевание. Виноград характеризуется относительно низким дыхательным коэффициентом. В процессе дыхания винограда образуется значит, количество органических кислот. На интенсивность дыхания и соотношение активности отдельных групп дыхательных ферментов большое влияние оказывают температура, физиологически влажность тканей, влажность почвы и воздуха и др. Важную роль в жизни виноградного растения играет минеральное питание. При минеральном питании макро- и микроудобрениями активизируются процессы синтеза хлорофилла, повышается ассимиляция С02 и транспорт ассимилянтов, усиливается рост ассимиляционной поверхности и ягод.

Условия минерального питания в значительной степени зависят от типа, подтипа и разновидности почвы, ее физических, химических, физико-химических свойств, водного и воздушного режимов. Для эффективного использования питательных веществ существенное значение имеет распространение корней виноградного растения в почве. В зависимости от почвенных условий корневая система винограда может с различной интенсивностью разрастаться вглубь и в стороны, образуя на концах основных корней большое количество мелких питающих корешков, расходящихся в разных направлениях. Корневые разветвления винограда снабжены многочисленными корневыми волосками, главная функция которых — поглощение из почвы питательных элементов и воды. Поглощение минеральных веществ корнями происходит в процессе адсорбционного обмена между почвенным раствором и корневыми выделениями, возникающего вследствие поглотительной способности клеток тканей корешков. При этом решающая роль принадлежит дыханию клеток как основному источнику энергии в поглотительной деятельности корня. Корни виноградного растения поглощают из почвы необходимые для питания минеральные элементы: азот, фосфор, калий, магний, кальций, железо, серу, а также микроэлементы: бор, марганец, цинк, молибден, медь, хлор и некоторые органических вещества, например, гуминовую кислоту в ионодисперсном состоянии. В тканях корней происходят сложные биохимических процессы с превращением поглощенных из почвы неорганич. соединений в органические. Например, поступающие в корни азотистые соединения превращаются с участием органических кетокислот в аминокислоты, которые используются на создание белковых веществ. Часть нитратов и сульфатов, поглощаемых корнями, транспортируется в листья, где на свету восстанавливаются за счет восстановителя, генерируемого в процессе фотосинтеза, и используется для синтеза аминокислот и белков. Формирование молодых побегов и почек, их рост и биологически свойства в значит, степени связаны с биосинтетической активностью корневой системы. Жизнедеятельность корней винограда взаимосвязана с физиологически функциями надземной части растения. Взаимосвязь листового аппарата и корневой системы осуществляется на основе трофических, гормональных и биоэлектрических механизмов. Механизм поглощения ионов солей и механизм поглощения клеткой воды совершенно различны, поэтому непосредственная зависимость между этими двумя процессами отсутствует. Виноградное растение весьма требовательно к содержанию в почве питательных веществ. Произрастая на одном месте десятки лет, оно выносит из почвы большое количество азота, фосфора, калия и др. элементов, идущих на построение тканей растения, образование различных органов — листьев, побегов, почек, корней, и органов плодоношения. Размеры биологически выноса, т.е. количество питательных веществ, которое требуется растениям в период вегетации, значительно колеблются в зависимости от сортовых особенностей, величины урожая, почвенно-климатических условий, уровня агротехники и др. Химический состав виноградной лозы служит показателем биологически реакции на условия питания, следовательно, вынос элементов питания будет в значит, степени меняться под влиянием многих обстоятельств.

Характер и ритм поступления питательных веществ по отдельным фазам вегетации следующий: интенсивность поступления питательных веществ резко возрастает во время цветения; вторым периодом большого потребления азота, фосфора, калия является время от цветения до созревания урожая; третьим — время от начала созревания до уборки урожая. В этот период особенно много потребляется калия. Динамика изменения содержания макро- и микроэлементов в течение вегетации различна для разных органов. Так, содержание в листьях азота и фосфора уменьшается на протяжении вегетационного периода в 2,5 раза, калия — в 3, 2 раза. Содержание кальция и магния увеличивается до трех раз, железа — до 2,5 раз. При удобрении виноградников необходимо исходить из правильного сочетания питательных элементов с учетом сортовых особенностей, а также руководствоваться данными поступления из почвы питательных элементов (их соотношение в период вегетации меняется). Определение размеров общего биологически выноса дает объективное представление о потребности виноградного растения в элементах питания. Содержание минеральных элементов в листьях винограда или др. тканях определяется в основном методом листовой диагностики. См. также Голодание виноградного растения, Диагностика питания винограда, Подкормка.

Лит.. Колесник Л. В. Винотадарство. — К., 1968; Корнейчук
Д. В., Плакида Е. К. Удобрение виноградников. — 2-е изд. — Москва,
1975; Физиология винограда и основы его возделывания: В 3-х т. / Под
ред. К. Стоева. — София, 1981. — Т. 1; Арутюнян А. С. Удобрение
виноградников. — 2-е изд. — Москва, 1983.

ВедаМост

Pages

среда, 19 июня 2013 г.

Фотосинтез, или листовое питание растений

В атмосфере земли углекислого газа – СО2 очень немного – всего 0.03%. В сухом атмосферном воздухе при стандартном барометрическом давлении (760 мм. рт. ст.) его парциальное давление составляет всего 0.2 мм. рт. ст. (0.03% от 760). Но и этого очень незначительного количества вполне достаточно, чтобы он стал значимым для растений. Почему? Ввиду своих феноменальных свойств и способности растворения в воде.

Эта реакция обратима. Она может быть смещена вправо или влево в зависимости от концентрации углекислого газа. Если содержание СО2 достаточно продолжительное время остается стабильным, то в такой воде устанавливается углекислотно-известковое равновесие: новых гидрокарбонатных ионов не образуется. Если тем или иным способом убрать СО2 из равновесной системы, то она сдвинется влево, и из раствора, содержащего гидрокарбонаты выпадет в виде осадка практически нерастворимый карбонат кальция. Так происходит, например, при кипячении воды (это известный способ снижения карбонатной жесткости, то есть концентрации в воде Ca ( HCO 3)2 и Mg ( HCO 3)2). Этот же процесс наблюдается и при простом отстаивании артезианской воды, которая под землёй находилась при повышенном давлении, и там в ней растворилось много углекислоты. Оказавшись на поверхности, где парциальное давление СО2 мало, эта вода отдает лишний углекислый газ в атмосферу до тех пор пока не придет с ней в равновесие*. При этом в ней появляется беловатая муть, состоящая из частичек известняка. Поэтому, при поливе «дождеванием» холодной колодезной, тем более артезианской водой с больших глубин, на листьях растений выпадает белый известковый налет в виде «следов» от высыхания капель воды.

То есть, усвоение корнями растений растворенного в воде СО2 давно доказанный и неоспоримый факт.

Это основные моменты по теме и по свойствам углекислого газа. Кому этого покажется мало, могут сами поискать в Сети ответы на все свои вопросы, по тем основным моментам, которые обозначены в статье.

И т.д. и т.д. Многие выводы уже были обозначены в процессе изложения, повторять их не имеет смысла.

И последнее. Я никого ни в чем не пытаюсь убеждать. Я всего лишь поделился с вами своим видением иной реальности. Реальности, в которой я живу, и в которой живут и процветают мои растения.

Что такое фотосинтез? История открытия процесса, фазы фотосинтеза и его значение.

Оглянитесь вокруг! Пожалуй, в каждом доме есть хотя бы одно зеленое растение, а за окном несколько деревьев или кустарников. Благодаря сложному химическом процессу происходящего в них фотосинтеза стало возможно зарождение жизни на Земле и существование человека. Разберем историю его открытия, суть процесса и реакции, которые протекают в разных фазах.

История открытия фотосинтеза

В настоящее время школьники впервые знакомятся со сложными процессами фотосинтеза уже в 6 классе.

Но еще 300-400 лет назад ответ на вопрос «откуда растения берут питательные вещества для строительства своих клеток?» занимал умы ученых во всем мире.

Первым и очевидным ответом было предположение, что из земли. Однако, в далеком 1600 году фламандский ученый Ян Батист ван Гельмонт решил проверить влияние почвы на рост растений и провел уникальный в своей простоте опыт. Естествоиспытатель взял веточку ивы и бочку с почвой. Предварительно их взвесил. А затем посадил отросток ивы в бочку с почвой.

Долгие пять лет ван Гельмонт поливал молодое деревце лишь дождевой водой. А через пять лет выкопал деревце, и вновь взвесил отдельно деревце и отдельно почву. Каково же было его удивление, когда весы показали, что деревце увеличило свой вес практически в тридцать раз, и совсем не походило на тот скромный прутик, что был посажен в кадку. А вес почвы уменьшился всего на 56 граммов.

Ученый сделал вывод. что почва практически не дает строительного материала растениям, а все необходимые вещества растение получает из воды.

После ван Гельмонта различные ученые повторили его опыт, и сложилась так называемая «водная теория питания растений».

Одним из тех, кто попытался возразить этой теории был М.В. Ломоносов. И строил он свои возражения на том, что на пустых, скудных северных землях с редкими дождями растут высокие, мощные деревья. Михаил Васильевич предположил, что часть питательных веществ растения впитывают через листья, но доказать свою теорию экспериментально он не смог.

И как часто бывает в науке, помог его величество случай.

Однажды нерадивая мышь, решившая поживиться церковными запасами, случайно перевернула банку и оказалась в ловушке. И через некоторое время погибла. К нашей удаче, эту мышь в банке обнаружил Джозеф Пристли, который был не просто священником, а по совместительству ученым-химиком, и очень интересовался химией газов и способами очистки испорченного воздуха. И тут церковным мышам не повезло. Они стали участницами различных опытов английского ученого.

Джозеф Пристли ставил под одну банку горящую свечу, а в другую сажал мышь. Свеча тухла, грызун погибал.

В наше время его самого зоозащитники посадили бы в банку, но в далеком 1771 году ученому никто не помешал продолжить свои опыты. Пристли посадил мышь в банку, где до этого потухла свеча. Животное погибло еще быстрее.

И тогда Пристли сделал вывод, что раз все живое на Земле до сих пор не погибло, Бог (мы же помним, что Пристли был священником), придумал некий процесс, чтобы воздух вновь был пригоден для жизни. И скорее всего, основная роль в нем принадлежит растениям.

Чтобы доказать это, ученый взял воздух из банки где погибла мышь, и разделил его на две части. В одну банку он поставил мяту в горшочке. А другая банка ждала своего часа. Через 8 дней растение не только не погибло, а даже выпустило несколько новых побегов. И он опять посадил грызунов в банки. В той, где росла мята — мышь была бодра и закусывала листиками. А в той, где мяты не было — практически моментально лежала дохлая мышиная тушка.

Опыты Пристли вдохновили ученых, и во всем мире начали отлавливать мелких грызунов и пытаться повторить его эксперименты.

Но мы же помним, что Пристли был священником и весь день, до вечерней службы мог заниматься исследованиями.

А Карл Шееле, аптекарь из Швейцарии, экспериментировал в домашней лаборатории в свободное от работы время, т.е. по ночам, и мыши дохли у него независимо от присутствия мяты в банке. В результате его экспериментов получалось, что растения не улучшают воздух, а делают его непригодным для жизни. И Шееле обвинил Пристли в обмане научной общественности. Пристли не уступил, и в результате противостояния ученых было установлено, что для восстановления воздуха растениям необходим солнечный свет.

Именно эти опыты положили начало изучению фотосинтеза.

Исследование фотосинтеза стремительно продолжалось. Уже в 1782 году, спустя всего лишь 11 лет после исследований Пристли, швейцарский ботаник Жан Сенебье доказал, что органоиды растений разлагают углекислый газ в присутствии солнечного света. И практически еще сто лет провальных и удачных экспериментов понадобилась ученым разных специальностей, чтобы в 1864 году немецкий ученый Юлиус Сакс смог доказать, что растения потребляют углекислый газ и выделяют кислород в соотношении 1:1.

Значение фотосинтеза для жизни на Земле

И теперь становится понятна важность процесса фотосинтеза для жизни на земле. Именно благодаря этому сложному химическом процессу стало возможно зарождение жизни на земле и существование человека.

Кто-то может возразить, что на Земле есть места, где не растут ни деревья ни кустарники, например, пустыни или Арктические льды. Ученые доказали, что доля кислорода, выделяемого зеленой массой лесов, кустарников и трав — т. е. растений, что обитают на поверхности суши, составляет всего около 20% газообмена, а 80% кислорода приходится на мельчайшие морские и океанские водоросли, которые потоками воздуха переносятся по всей планете, позволяя дышать животным в экстремальных, практически лишенных растительности регионах нашей удивительной планеты.

Благодаря фотосинтезу вокруг нашей планеты сформировался защитный озоновый экран, защищающий все живое на земле от космической и солнечной радиации, и живые организмы смогли выйти на сушу из глубин океана.

Подробнее о «великой кислородной революции» можно прочитать в учебнике «Биология 10-11 классы» под редакцией А.А. Каменского на портале LECTA.

К сожалению, в настоящее время кислород потребляют не только живые существа, но и промышленность. Уничтожаются тропические леса, загрязняются океаны, что приводит к снижению газообмена и увеличению дефицита кислорода.

Определение и формула фотосинтеза

Определение и формула фотосинтеза

Слово фотосинтез состоит из двух частей: фото — «свет» и синтез — «соединение», «создание». Если подходить к определению упрощенно, то фотосинтез — это превращение энергии света в энергию сложных химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов. У зеленых растений фотосинтез происходит в хлоропластах.

Схема фотосинтеза, на первый взгляд, проста:

Вода + квант света + углекислый газ → кислород + углевод

или (на языке формул):

Если копнуть поглубже и посмотреть на лист в электронный микроскоп, выяснится удивительная вещь: вода и углекислый газ ни в одной из структурных частей листа непосредственно друг с другом не взаимодействуют.

Фазы фотосинтеза

К фотосинтезу способны не только растения, но и многие одноклеточные животные благодаря специальным органоидам, которые называются хлоропласты.

Хлоропласты — это пластиды зеленого цвета фотосинтезирующих эукариот. В состав хлоропластов входят:

1. две мембраны;
2. стопки гранов;
3. диски тилакоидов;
4. строма — внутреннее вещество хлоропласта;
5. люмен — внутреннее вещество тилакоида.

Сложный процесс фотосинтеза состоит из двух фаз: световой и темновой. Как понятно из названия, световая (светозависимая) фаза происходит с участием квантов света. Название темновая фаза вовсе не означает, что процесс происходит в темноте. Более точное определение — светонезависимая. Т.е. для реакций, происходящих в этой этой фазе, свет не нужен, а протекает она одновременно со световой, только в других отделах хлоропласта.

Многие делают ошибку, говоря, что в процессе фотосинтеза происходит производство растениями такого необходимого человечеству кислорода. На самом деле фотосинтез — это синтез углеводов (например, глюкозы), а кислород — лишь побочный продукт реакции.

Световая фаза фотосинтеза

Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах тилакоидов. Фотон света, попадая на хлорофилл, возбуждает его и происходит выделение электронов и скопление отрицательно заряженных электронов на мембране. После того, как хлорофилл потерял все свои электроны, квант света продолжает воздействовать на воду, вызывая фотолиз Н₂О.

Положительно заряженные протоны водорода накапливаются на внутренней мембране тилакоида.

Получается такой бутерброд: с одной стороны отрицательно заряженные электроны хлорофилла, с другой – положительно заряженные протоны водорода, а между ними – внутренняя мембрана тилакоида.

Гидроксильные ионы идут на производство кислорода:

Когда количество протонов водорода и электронов достигает максимума, запускается специальный переносчик — АТФ-синтаза. АТФ-синтаза выталкивает протоны водорода в строму, где их подхватывает специальный переносчик никотинамиддинуклеотидфосфат или сокращенно НАДФ. НАДФ — специфический переносчик протонов водорода в реакциях углеводов.

Прохождение протонов водорода через АТФ-синтазу сопровождается синтезом молекул АТФ из АДФ и фосфата или фотофосфорилированием, в отличие от окислительного фосфорилирования.

На этом световая фаза фотосинтеза заканчивается, а НАДФН+ и АТФ переходят в темновую фазу.

Повторим ключевые процессы световой фазы фотосинтеза:

1. Фотон попадает на хлорофилл с выделением электронов.
2. Фотолиз воды.
3. Выделение кислорода.
4. Накопление НАДФН+.
5. Накопление АТФ.

У некоторых растений фотосинтез идет по упрощенному варианту, который называется «циклическое фосфорилирование» и разбирается этот процесс в учебнике «Биология 10-11 классы» под редакцией А. А. Каменского на портале LECTA.

Источники:

http://sortov.net/info/pitanie-vinogradnogo-rasteniya.html
http://vedamost-zemledelie.blogspot.com/2013/06/blog-post_2585.html
http://rosuchebnik.ru/material/fotosintez/