34.18: Основные элементы цепи питания растений

Как и все живые организмы, растениям необходимы органические и неорганические питательные вещества для выживания, воспроизводства, роста и поддержания гомеостаза. Чтобы определить питательные вещества, которые необходимы для функционирования растений, исследователи использовали метод, называемый гидропоникой. В системах гидропонного культивирования растения выращивают «без почвы» в растворах на водной основе, содержащих питательные вещества. По крайней мере 17 питательных веществ были определены как основные элементы, необходимые растениям. Растения получают эти элементы из атмосферы, почвы, в которой они произрастают, и воды.

Девять из этих незаменимых питательных веществ, вместе называемых макронутриентами, необходимы растениям в более значительных количествах. Макроэлементы включают углерод, кислород, водород, азот, фосфор, серу, кальций, магний и калий. Важнейшие соединения растений, такие как вода, белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, содержат макроэлементы. Макронутриенты также регулируют клеточные процессы. Например, калий регулирует открытие и закрытие устьиц для газообмена.

Растения нуждаются в микроэлементах в меньшем количестве. К ним относятся хлор, железо, марганец, бор, цинк, медь, никель и молибден. Многие микронутриенты действуют как ко-факторы, которые обеспечивают активность ферментов. Поэтому без микроэлементов растения не могут выполнять важные функции.

Растение, испытывающее дефицит основных питательных веществ, может проявлять такие симптомы, как засыхание и пожелтение листьев. Старые и молодые листья чувствительны к определенному дефициту питательных веществ. Например, молодые листья растения часто больше страдают от дефицита железа, чем старые.

Эффективное устранение недостатка питательных веществ в растениях является неотъемлемой частью сельскохозяйственных и экологических практик. Например, оптические датчики используются для измерения содержания азота в почве. Азот имеет решающее значение для растений, но чрезмерное использование азотсодержащих удобрений (т.е. поддержание уровня азота в почве, превышающего то, что могут усвоить растения) отрицательно влияет на функцию экосистемы и может способствовать глобальному потеплению.