34.18: Основные элементы цепи питания растений
Как и все живые организмы, растения требуют органических и неорганических питательных веществ, чтобы выжить, воспроизвести, расти и поддерживать гомеостаз. Чтобы определить питательные вещества, которые необходимы для функционирования растений, исследователи использовали метод под названием гидропоника. В системах гидропонной культуры растения выращиваются без почвы в водных растворах, содержащих питательные вещества. По меньшей мере 17 питательных веществ были определены в качестве основных элементов, необходимых растениям. Растения приобретают эти элементы из атмосферы, почвы, в которой они укоренены, и воды.
Девять из этих необходимых питательных веществ, которые в совокупности называются макроэлементами, необходимы растениям в более значительных количествах. Макроэлементы включают углерод, кислород, водород, азот, фосфор, серу, кальций, магний и калий. Критические растительные соединения, такие как вода, белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, содержат макроэлементы. Макроэлементы также регулируют клеточные процессы. Например, калий регулирует открытие и закрытие стоматы для обмена газа.
Растения нуждаются в микроэлементах в меньших количествах. К ним относятся хлор, железо, марганец, бор, цинк, медь, никель и молибден. Многие микроэлементы функционируют как кофакторы, которые позволяют активность ферментов. Поэтому, без микроэлементов, растения не в состоянии выполнять критические функции.
Растение испытывает существенный дефицит питательных веществ может отображать симптомы, такие как сушка и пожелтение листьев. Старые и молодые листья подвержены различным недостаткам питательных веществ. Например, молодые листья растения часто больше страдают от дефицита железа, чем старые листья.
Эффективная обработка дефицита питательных веществ в растениях является неотъемлемой частью сельскохозяйственной и экологической практики. 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 растения могут поглощать) негативно влияет на функцию экосистемы и может способствовать глобальному потеплению.