Поглощение воды, углекислого газа и минеральных веществ растениями

Экспертиза РАН

Проводится экспертиза
Российской Академией Наук

Подробнее

Экспертиза РАН

Проводится экспертиз
Российской Академией Наук

Подробнее

Материал ОГЭ/ЕГЭ

База знаний для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ, проверенная Российской Академией наук

Подробнее

Материал ОГЭ/ЕГЭ

База знаний для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ, проверенная Российской Академией наук

Подробнее

Поглоще́ние воды́, углеки́слого га́за и минера́льных веще́ств расте́ниями — совокупность процессов, посредством которых растения получают необходимые вещества из окружающей среды для обеспечения своей жизнедеятельности и роста. Эти процессы включают в себя всасывание воды и минеральных солей из почвы с помощью корневой системы, а также поглощение углекислого газа из атмосферы через листья.

Вода и минеральные вещества

Поглощение воды

Вода является основным компонентом растений и участвует во всех физиологических процессах. Поглощение воды растениями происходит через корни — главным образом, в зоне корневых волосков. Корневые волоски — это тонкие выросты клеток эпидермиса, которые увеличивают площадь поверхности корня и способствуют всасыванию воды.

Механизм поглощения воды основан на осмосе: вода перемещается из почвы (с более высокой концентрацией воды) в клетки корня (с более низкой концентрацией воды) через полупроницаемую мембрану. Это создает корневое давление, способствующее передвижению воды вверх по растению.

Поглощение минеральных веществ

Минеральные вещества необходимы растениям для синтеза органических соединений и обеспечения нормального роста и развития. Они поглощаются из почвенного раствора в виде ионов через корневую систему. Всасывание минеральных ионов может происходить путем активного транспорта — с затратой энергии АТФ, поскольку концентрация некоторых ионов внутри корня выше, чем в почве.

Основные минеральные элементы, необходимые растениям:

• Макроэлементы: азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg), сера (S).
• Микроэлементы: железо (Fe), бор (B), марганец (Mn), цинк (Zn), медь (Cu), молибден (Mo), хлор (Cl).

Недостаток или избыток минеральных веществ может привести к нарушению процессов жизнедеятельности растений, что проявляется в замедлении роста, изменении окраски листьев и других симптомах.

Углекислый газ и фотосинтез

Упрощенное уравнение фотосинтеза: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Растения поглощают углекислый газ (CO₂) из атмосферы через специальные отверстия в листьях — устьица. CO₂ является одним из основных компонентов процесса фотосинтеза, в ходе которого растения с помощью энергии солнечного света синтезируют органические вещества из неорганических.

Процесс фотосинтеза можно выразить суммарным уравнением:

$6CO_{2}+6H_{2}O\xrightarrow {\text{свет}} C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}$

Где CO₂ и вода (H₂O) используются для синтеза глюкозы (C₆H₁₂O₆), а побочным продуктом является кислород (O₂), выделяемый в атмосферу.

Фотосинтез происходит в хлоропластах — органеллах клеток зеленых частей растений, содержащих пигмент хлорофилл, который поглощает световую энергию.

Физиологические процессы и адаптация растений

Растения обладают рядом физиологических механизмов, позволяющих им эффективно поглощать воду, минеральные вещества и углекислый газ, а также адаптироваться к меняющимся условиям окружающей среды.

Транспирация

Транспирация — это процесс испарения воды через устьица листьев. Она создает силу всасывания, способствующую передвижению воды и растворенных в ней минеральных веществ из корней к листьям по сосудам ксилемы.

Регуляция водного баланса

Растения способны регулировать поглощение и потерю воды. Например, при недостатке воды в почве устьица могут закрываться, уменьшая транспирацию, но это также снижает поглощение CO₂ и замедляет фотосинтез.

Адаптации корневой системы

У растений, растущих в различных условиях, корневая система может адаптироваться по-разному:

• В засушливых условиях корни могут глубоко проникать в почву в поисках влаги.
• В заболоченных местах корни могут развиваться горизонтально или образовывать дыхательные корни для доступа к кислороду.

Симбиоз с микроорганизмами

Некоторые растения вступают в симбиотические отношения с грибами (микориза) или бактериями (азотфиксирующие клубеньковые бактерии), что помогает им эффективнее поглощать минеральные вещества, такие как фосфор или азот.

Заключение

Поглощение воды, углекислого газа и минеральных веществ — жизненно важные процессы, обеспечивающие рост, развитие и выживание растений. Понимание этих процессов и механизмов адаптации растений к различным условиям окружающей среды имеет большое значение для сельского хозяйства и экологии.

Примечания

Литература

• Биология. 9 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк; под ред. В. В. Пасечника. — 4-е изд., стер. — Москва: Просвещение, 2018.
• Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате / В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов. — 2-е изд., стер. — Москва: Просвещение, 2022.
• Биология. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник и др.; под ред. В. В. Пасечника. — М.: Просвещение, 2019 (Линия жизни).
• Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник и др.; под ред. В. В. Пасечника. — М.: Просвещение, 2019 (Линия жизни).
• Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1 / А. В. Теремов, Р. А. Петросова. — М.: Мнемозина, 2018.
• Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2 / А. В. Теремов, Р. А. Петросова. — М.: Мнемозина, 2018.