Növények víz és ásványi anyag felvétele
A növekvő növényi szövetek 80-95 %-a víz. A növényi magvak a legszárazabbak, bennük 5-15% víz van.
A víz jelentősége a növények életében: Tápanyagfelvételkor: víz oldószer, szerkezeti anyag, szállító közeg; Fotoszintézisben: fotoszintetikus oxigén, redukáló hidrogén; Hőszabályozás: a párologtatás hőt von el a növénytől.
A vízfelvétel helye néhány kivételtől eltekintve a gyökér, mégpedig annak felszívási zónája. A vízfelvételt jelentősen fokozzák a felszívási zónában a gyökérszőrök, mert óriásira növelik a bőrszövet felületét.
A felvett víz a gyökér bőrszöveti sejtjeiből átpréselődik az alapszöveti sejtekbe, majd onnan a szállítószövet farészébe. A vékony vízszállító csövekben folyamatos vízáramlás indul meg a szár felé. A vízoszlop folyamatosságát a farészben a vízmolekulákat összetartó erőkön kívül az is segíti, hogy a víz erősen tapad a vízszállító csövek falára.
A vízfelvétellel kapcsolatos fizikai jelenségek: Duzzadás: a duzzadásra képes növényi részek pl.: magvak keményítőszemcsei vízburkot vonnak maguk köré, térfogatuk növekszik, a mag duzzad;
Diffúzió: különböző anyagok részecskéinek egymás közé hatolása a hőmozgás hatására; az anyagszállítás legegyszerűbb módja; a sejthártyán a valódi oldatok részecskéi áthatolnak, kiegyenlítődésre törekszenek.
Ozmózis: két különböző, de azonos oldószerű folyadék félig áteresztő hártyán keresztül érintkezik egymással, a kevésbé tömény oldatból az oldószer a hártyán keresztül benyomul a töményebb oldatba és felhígítja azt.
a töményebb oldat fizikai nyomása nő, amikor a fizikai nyomás annyira megnő, hogy egyensúlyt tud tartani a koncentrációkülönbség miatti oldószer beáramlással, dinamikus egyensúly alakul ki; az ekkor mérhető nyomás az ozmózisnyomás;
Turgor: az ozmózisnyomás nyomást gyakorol a sejthártyára, illetve a sejtfalra, ugyanakkor a sejthártya, illetve a sejtfal is a plazmára; ez a kétirányú nyomás a turgor, mely kialakítja az élőlények, a növények rugalmas és szilárd tartását.
A víz mozgása a növényekben: A szállítás ozmotikusan történik, sejtről sejtre: Gyökérnyomás: a gyökér felszívó tevékenysége következtében keletkező hatóerő a vizet és a benne oldott sókat az edénynyalábokba préseli és a levélzet irányába nyomja. Szívóerő: a párologtatás okozta szívóhatás a hajtás edénynyalábjaiban;
Leadás: Párologtatással: a párolgás aktív folyamat, amelyben a növény a vizet levélfonákjainak gázcserenyílásain keresztül, légnemű halmazállapotban eltávolítja.
Megfelelő vízellátottságú növényekben napfényes időben a levelek gázcsere nyílásai nyitottak. A levél sejt közötti járataiból, a járatokkal érintkező sejtek felszínéről folyamatosan párolog a víz, ami a mélyebben fekvő sejtrétegekből pótlódik.
Guttációval: a levegő nagy páratartalma esetén a növény nem tud párologtatni; ilyenkor a víz a gyökérnyomás hatására cseppfolyós halmazállapotban távozik a levélfelületről (könnyezés). A plazmolízis: a sejtek vízveszteségének következménye lehet: a plazmatömlő leválik a sejtfalról.
Növények ásványi anyag felvétele A tápanyagok olyan elemek, amelyeket a növény elsősorban szervetlen ionok alakjában a talajból vesz fel.
A növények életfolyamataihoz a szénen, hidrogénen és oxigénen kívül szükség van még nitrogénre, kénre, foszforra, kalciumra, káliumra és magnéziumra, de kisebb mennyiségben a periódusos rendszer számos más elemére is.
Ezeket a növények a talajból veszik fel, és beépítik szervezetükbe. A növényi szervezet számára szükséges ásványi elemek tehát tápanyagok. A zöld növények számára nélkülözhetetlen tápanyagok kizárólag szervetlen anyagok.
Az ionok formájában rendelkezésre álló tápanyagokat a növényi gyökerek a talajban növekedve, a vízfelvétel folyamatához kapcsoltan felveszik, akkumulálják és elszállítják a hajtásba. A tápanyagok a felvétel után a gyökérből a növény különböző részeibe szállítódnak, ahol számos biológiai feladatot látnak el Az ionok felvételét elősegítik a gyökerekkel szimbiózisban élő mikorrhiza gombák.
A növények által felvett ásványi elemek, ionok a talajoldatból származnak, amely általában nagyon híg.
A talajokban a növények által felvehető tápelemek különböző koncentrációban fordulnak elő, és a növények között is jelentős különbségek vannak a tápanyag igény tekintetében.
A gyökerek hossztengelye mentén megkülönböztetjük a felvételi zónát, amelyre a gyökérszőrök sokasága jellemző. Itt történik a víz- és tápanyagfelvétel túlnyomó része. A gyökér növekedése során újabb és újabb talajzónákkal érintkezik, amelynek következtében új tápanyagforrásokhoz juthat.
A növények által legnagyobb mennyiségben felvett tápelem a nitrogén, (N) az összes anion, ill. kation mintegy 70%- át, a növény szárazanyagának 2-5%-át teszi ki. Fontos strukturális elem, alkotórésze az aminosavaknak, nukleinsavaknak, klorofilloknak, speciális növényi anyagoknak.
Felvétele történhet NO 3-, (nitrát ion) NH 4+ (ammónium ion) és szerves formában is CH 4 N 2 O (karbamid). Hiányában gátolt a növekedés, a túltáplálás szivacsos szövetek képződéséhez, gabonaféléknél, pl. szármegdőléshez vezet.
Ha a nitrogén elégtelen mennyiségben fordul elő a növényben, akkor a protoplazma és a sejtmagfehérjék képzése, s ezzel együtt a növény növekedése is észrevehetően lelassul.
Kálium A második legnagyobb mennyiségben szükséges elem. K + formában veszik fel a növények. A kálium számos enzimet aktivál, befolyásolja a hidratációt, és fontos szerepet tölt be a jeltovábbításban Számos anyagcsere- és élettani folyamat alapul a kielégítő kálium ellátáson.
Foszfor Felvett formáját befolyásolja a ph: savas körülmények között H 2 PO 4, semleges és lúgos közegből HPO 4 2- forma a jellemző
Gyorsan beépül szerves kötésekbe, majd nukleinsavak, foszfolipidek szintetizálódnak belőle. Ugyanakkor szervetlen foszfát csoportként (P i ) is fontos szerepet tölt be: az ATP molekulában makroerg kötéseket hoz létre, míg egyes enzimek szabályozásában a foszforilációnak van jelentősége.
Liebig minimum törvénye Megállapította, hogy minden tápelemnek optimális mértékben kell a növény rendelkezésére állnia ahhoz, hogy a növény optimálisan fejlődjön. Hiába jut hozzá a növény az összes tápelemhez, mert ha, mondjuk a kalcium nem elegendő a talajban akkor a növény sárgulni fog, és végül elpusztul.
Justus von Liebig német mezőgazdasági vegyész 1837