Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
При наличии в ризосфере микроорганизмов в пасоке к корнях обнаруживается большое количество органических соединений азота и фосфора. При этом продукты жизнедеятельности микроорганизмов, выделяющиеся в ризосферу, способствуют не только поглотительной деятельности корневой системы, но и синтетической. Микроорганизмы образуют соединения (витамины и др.), которые могут активизировать рост корней и надземных органов, процессы обмена, дыхания, биосинтез аминокислот и т. д. Бактерии, дрожжи, грибы не только синтезируют необходимые для своей жизнедеятельности витамины, но и выделяют их в окружающую среду. Это одно из звеньев сложных, взаимосвязей между высшими и низшими растениями.
В некоторых почвах обнаружено значительное содержание-витаминов, Тиамина особенно много в почвах, в которых находится азотобактер, синтезирующий и в больших количествах выделяющий его в почву. Как выяснилось, в 1 кг навоза содержится 0,13 мг тиамина. Синтез фотохимических пигментов также связан с реакциями, осуществляющимися в корневых системах. Корневая система влияет на активность ферментов, например каталазы и цитохромоксидазы, в листьях. В свою очередь, деятельность корневой системы зависит от надземных органов — листьев, где синтезируются различные пластические и биологически активные вещества.
В жизни растений важная роль принадлежит транспорту ионов. Ионные градиенты, ионные потоки, деятельность ионных насосов в большой мере определяют минеральное питание и
обмен веществ. Ионный транспорт важен и для обмена энергией, который происходит с помощью окислительно-восстановительных реакций. В таких реакциях одно вещество (субстрат) окисляется (теряет протоны н электрон), а другое (акцептор) восстанавливается. Энергия, заключенная в химических связях молекул субстрата, освобождается и может быть использована для эидергоническнх реакций через посредство АТФ.
Наконец, ионный транспорт играет важную роль в информационном обмене. Усиление или ослабление фотосинтеза вызывает соответствующее изменение, потребления солей п воды из почвы корневой системой растений. Растение, как известно, обитает в двух средах — корни в почве, а побег в воздухе. Органы, ткани и клетки получают и передают информацию об изменении окружающих условий другим органам, тканям и клеткам. Передача такой информации может осуществляться по симпласту биотоками, возникновение которых связано с распределением катионов и анионов в клетках (Д, Б. Вахмистров, Л. Кларксон).
АНТАГОНИЗМ ИОНОВ
И УРАВНОВЕШЕННЫЕ РАСТВОРЫ.
СИНЕРГИЗМ И АДДИТИВНОСТЬ
Установлено, что одно- (К'1' и Na+) и двухвалентные катионы (Са2+) вызывают различное и даже противоположное физиологическое действие на цитоплазму (об этом свидетельствует разная форма плазмолиза). Ионы калия и натрия способствуют большей обводненности цитоплазмы (колпачковый плазмолиз), а катионы кальция делают цитоплазму более вязкой, 'менее проницаемой (судорожный плазмолиз). Чистые соли металлов, не содержащие примесей, всегда влияют на организм растения и животного токсически. Так, еще в конце прошлого века была установлена токсичность раствора хорошо очищенной соли NaCl, концентрация которой соответствовала концентрации морской воды. Достаточно было добавить незначительное количество солей Са и Mg, чтобы обезвредить действие NaCl. Так, в чистом растворе хлорида натрия из оплодотворенных яиц морских ежей не развивалось ни одного зародыша; при добавлении 1 см3 сильно разбавленного раствора CaSO-t развивалось 3% зародышей, 2 см3 — 20%, 5 см:! — 75%. Хорошо очищенный раствор кальциевой соли также был ядовитым. Токсичность ее можно снять добавлением солей натрия.
Явление антагонизма ионов можно наблюдать при развитии корневой системы растений, выращиваемых в следующих растворах (0,12 п.): 1) NaCl + KCl + CaCls; 2) NaCl + CaCl2; 3) СаС12;
4) NaCl.
Проростки пшеницы или ячменя, появившиеся в этих растворах, различны: в первых двух растворах корневая системы будет нормальной, а во вторых двух она почти не развивается. Этот опыт наглядно иллюстрирует явление антагонизма ионов, который - в большей мере наблюдается между одно- и двухвалентными катионами. В явлениях антагонизма действие ионов зависит от их валентности. Установлено, что чем выше валентность данного иона, тем в меньшей концентрации проявляется его антагонистическое действие.
Растворы, в которых токсического действия солей нет, называются физиологически уравновешенн ы м и; в них комбинации различных концентраций отдельных ионов находятся в таких соотношениях, при которых растения будут лучше развиваться. Природным уравновешенным раствором является морская вода, она очень близка по своему составу к крови и лимфе животных.
Чем же объясняется антагонистическое действие солей в водном растворе? Как известно, соль диссоциирует на электрически заряженные ионы (катионы и анионы); антагонистическое действие солей обусловливается влиянием ионов на физико-химические свойства цитоплазмы. Очевидно, здесь прежде всего имеет значение противоположное влияние разных ионов иа коагуляцию коллоидов и иа степень их обводненности. Установлено, что белки, находясь в изоэлектрической точке, имеют минимальную адсорбирующую силу и способность к набуханию, что обусловливается поглощением различных катионов. У большинства растительных белков изоэлектрическая точка находится при pH около 7; если реакция смещена в щелочную сторону, тойоны водорода и двухвалентный катион кальция снижают набухание белков; наоборот, ионы ОН-, К+ и Na+ в этих условиях усиливают набухание коллоидов.
