Cerințe nutriționale ale plantelor; Biologie
obiective de invatare
Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți putea:
- Descrieți modul în care plantele obțin nutrienți
- Enumerați elementele și compușii necesari pentru o nutriție adecvată a plantelor
- Descrieți un nutrient esențial
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.
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 și 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 către frunze ([link]). Plantele au nevoie de apă pentru a susține structura celulară, pentru funcțiile metabolice, pentru a transporta substanțele nutritive și pentru fotosinteză.
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 soluției solului, sunt denumite în mod obișnuit minerale: cele necesare plantelor includ azot (N) și potasiu (K) pentru structură și reglare.
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 ([link]). Pentru ca un element să fie considerat esențial, sunt necesare trei criterii: 1) o plantă nu își poate finaliza ciclul de viață fără element; 2) niciun alt element nu poate îndeplini funcția elementului; și 3) elementul este direct implicat în nutriția plantelor.
| Carbon (C) | Fier (Fe) |
| Hidrogen (H) | Mangan (Mn) |
| Oxigen (O) | Bor (B) |
| Azot (N) | Molibden (Mo) |
| Fosfor (P) | Cupru (Cu) |
| Potasiu (K) | Zinc (Zn) |
| Calciu (Ca) | Clor (Cl) |
| Magneziu (Mg) | Nichel (Ni) |
| Sulf (S) | Cobalt (Co) |
| Sodiu (Na) | |
| Siliciu (Si) |
Macronutrienți și micronutrienți
Elementele esențiale pot fi împărțite în două grupe: 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; de aceea este prezent în toate macromoleculele. În medie, greutatea uscată (cu excepția apei) a unei celule este de 50% carbon. După cum se arată în [link], carbonul este o parte cheie a biomoleculelor vegetale.
Următorul element cel mai abundent 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. La fel, energia luminii este transformată în energie chimică în timpul fotofosforilării în fotosinteză și în energie 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, unde gradienții de hidrogen joacă un rol cheie 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.