Глава 7. Минеральное питание

Кроме воды, поглощаемой из почвы, и органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза, зеленому растению необходимо множество минеральных веществ. В клетке эти вещества выполняют целый ряд структурных функций, а также вовлекаются в действие специфических ферментов, регулирующих важные аспекты метаболизма клетки. Все минеральные элементы, за исключением одного, азота, происходят в конечном счете из материнской породы, из которой образуется почва. Азот поступает из атмосферы главным образом благодаря процессу азотфиксации.

Минеральные вещества поглощаются из почвы вместе с водой и транспортируются в восходящем направлении преимущественно по ксилеме. Соотношение отдельных химических элементов в ксилемном соке и в почве значительно различается. Из этого следует, что поглощение минеральных веществ клетками корня-процесс избирательный. Кроме того, минеральные вещества обычно накапливаются в тех клетках, где в них возникает потребность. Такая избирательность регулируется как обладающими различной проницаемостью мембранами, окружающими протопласт, вакуоль и клеточные органеллы, так и локализованными в них ионными насосами, действующими за счет метаболической энергии.

Для удовлетворения потребности зеленого растения в соответствующем количестве минеральных веществ, необходимых для роста, должно быть соблюдено несколько условий. Во-первых, минералы должны содержаться в почве в форме, доступной для их поглощения клетками корня. Обычно это означает, что они должны находиться в почвенном растворе, но иногда они могут высвобождаться из почвенных частиц благодаря растворяющей деятельности корней. Во-вторых, почва должна хорошо аэрироваться, чтобы в клетках корня могло происходить окислительное фосфорилирование, поскольку поглощение минеральных веществ требует непрерывного снабжения энергией за счет АТР. Наконец, в растении должна эффективно функционировать транспортная система по доставке минералов к потребляющим клеткам. Прежде чем обсудить каждый из этих аспектов минерального питания, разберем сначала природу и функцию отдельных питательных веществ, необходимых зеленому растению.