Корневое питание растений (стр. 1 из 3)
| Тема | Минеральное питание растений. | |
| Цель | расширить представления учащихся о процессе питания на примере растений. | |
| Задачи: |
| |
| Планируемый результат | Предметные умения | УУД |
|
| |
| Оборудование | учебник Биология 6 класс «Живой организм», презентация, видеоролик «Питание растений», опорные конспекты, таблица «Корень и его зоны», приложения, минеральные удобрения, комнатные цветы, бумажные цветы, фломастеры (красные, жёлтые). | |
| Тип урока: | усвоение новых знаний. | |
| Вид урока: | комбинированный. | |
| Форма работы |
Индивидуальная |
Ход урока:
-
Организационный момент.
-
Мотивационный момент.
- А что такое питание{q}
- Для чего организмам нужны питательные вещества{q}
- Энергия{q}
- Что является источником энергии для растений{q}
Питание — процесс получения организмом энергии и веществ через пищу. Энергия не создается и не уничтожается. Она существует в разных формах — световой, химической, тепловой, электрической, механической и т. д.
https://www.youtube.com/watch{q}v=ytadvertiseru
Формы энергии могут переходить друг в друга. Например, когда включается вентилятор, то электрическая энергия превращается в механическую, а у электрообогревателя — в тепловую.
Энергию можно определить, как способность совершать работу.
Живые организмы в этом случае можно сравнить с машинами, которые не могут работать (оставаться живыми) без постоянного притока энергии.
Примеры различного рода работы в организме: образование органических веществ, транспорт веществ, механическое сокращение мышц, деление клеток. Кроме энергии, во время питания организм получает вещества, необходимые для его роста и развития.
- Каковы же особенности питания растений{q}
- В каких питательных веществах нуждается растение{q}
- Откуда растение берет неорганические вещества{q}
- А органические вещества{q}
- Почему у растений два способа питания{q}
- Действительно ли корни главнее листьев, т. к. осуществляют питание растений, а листья являются, чуть ли не бесполезным убором, украшением{q} Давайте разберёмся в этом.
-
Формирование знаний, умений, навыков:
Вначале запишем тему урока: Минеральное питание растений. А теперь сформулируем понятие питание растений
Питаниерастений— процесс поглощения и усвоенияиз окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизни.
- Какие вы знаете типы питания растений: воздушное (фотосинтез), почвенное (корневое)
Почвенное питание изучает целая наука – агрохимия. А специалистов этой науки называют агрохимиками, или врачевателями полей. Я предлагаю вам пройти обучение основам агрохимии. А также пройти стажировку.
Для начала ответим на некоторые вопросы:
- Что является органом почвенного питания{q}
— корень
Роль корня в почвенном питании растений.
- Каковы основные функции корня{q}
— удерживает растение в почве и поглощает воду с минеральными веществами
- Какая зона корня отвечает за поглощение воды с минеральными веществами{q}
— зона всасывания
- Каковы особенности ее строения{q}
— наличие корневых волосков
- Что собой представляют корневые волоски{q}
https://www.youtube.com/watch{q}v=ytpressru
— это выросты наружных клеток зоны всасывания, длиной до 2 мм, они плотно прилегают к частицам почвы и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами.
Они выделяют слизь для растворения минеральных веществ и их дальнейшего всасывания. Они работают как насосы, живут несколько дней, после чего отмирают.
Новые волоски появляются на молодых клетках на границе зоны роста и всасывания, и поэтому зона всасывания перемещается в почве.
— зона всасывания использует для питания новые участки почвы
- Что произойдет если повредить корневые волоски{q}
— растение не сможет добывать из почвы минеральные вещества и воду
- Что нужно предпринять при пересадке растений для того, чтобы не повредить корневые волоски{q}
— пересаживать растения с комочком почвы
- Как дальше другие органы растения получат поглощенные корнем воду и минеральные вещества{q} (учебник стр. 82)
— по зоне проведения по сосудам древесины (ксилемы) вода с минеральными веществами поступит в надземную часть растения
Сосуды древесины обратите внимание имеют форму спиралей и поэтому вода с растворёнными в ней минеральными веществами поднимается вверх, как бы преодолевая виток за витком.
Но для того, чтобы поднять воду даже на небольшую высоту, нужна сила. И эта сила называется корневым давлением.
Корневое давление – это сила, вызывающая одностороннее движение водных растворов минеральных веществ от корней к побегам.
Поглощению воды корнем способствует и испарение воды листьями — транспирация, т. к. потеря воды в клетках должна быть возмещена, поэтому непрерывно идет ток воды. Количество воды, теряемое растением за счёт транспирации очень велико. Травянистые растения, например хлопчатник или подсолнечник, за сутки теряет таким путём 1-2 литра воды, а старый дуб – более 600литров.
Корневое (почвенное) питание – это процесс получения растением при помощи корней водных растворов минеральных веществ.
- Теперь мы можем ответить на главный вопрос агрохимии. Какие вещества поглощает корень{q}
Воду и минеральные соли.
Правильно, корень поглощает воду. Вода имеет для растения большое значение, ведь тело растения на 50-98 процентов состоит из воды. Вместе с водой в растения попадают растворимые минеральные соли, включающие такие химические элементы как фосфор, азот, калий и т. д. Они необходимы растению для построения более сложных веществ.
- У вас на партах лежат листочки, на которых указаны основные минеральные вещества необходимые растениям. Эти вещества можно разделить на две группы:
- Удобрения
- Органические: Минеральные:
2. Комплексные 1.Простые:
- — торф — азотные
- — навоз — калийные
- — помёт — фосфорные
- — перегной 3. Микроудобрения
- Макроэлементы – химические элементы или их соединения, используемые организмами в сравнительно больших количествах: кислород, водород, углерод, азот, железо, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор и др.
- Микроэлементы – это вещества необходимые для жизни, содержащиеся в очень малых количествах.
- Но они важны все и дефицит любого из элементов приводит к развитию болезней.
Сейчас поработаем немного в паре с соседом и изучим информацию о некоторых из основных элементов. (Каждая парта попорядку выбирает себе элемент и изучает его значение, а так же что может быть при его недостатке или избытке) А теперь расскажем о самых важных элементах, которые содержатся в большем количестве. Это азот, фосфор, калий.
Роль удобрений в росте и развитии растений.
Часто агрохимикам приходится сталкиваться с большой проблемой. В естественном растительном покрове поглощённые минеральные вещества возвращаются обратно в почву с опавшими листьями, ветками и т.д.
На полях же минеральные вещества вместе с урожаем выносятся из почвы. Так вынос из почвы с 1 т урожая пшеницы составляет 10 кг кальция. Сколько килограмм кальция выносится со свеклой{q} С капустой{q} Почвы беднеют. Урожаи падают.
Как решить эту проблему{q}
Выход из этой ситуации — Вносить удобрения в почву. Но какие{q}
Давайте познакомимся с классификацией удобрений.
Азот
- При недостатке азота замедляется рост растений.
- Ослабляется интенсивность кущения злаковых и цветения плодовых и ягодных культур.
- Сокращается вегетационный период.
- Уменьшается содержание белка и снижается урожай.
Калий
- Поддерживает водный режим
- Повышает морозо- и засухоустойчивость
- Повышает устойчивость к заболеваниям.
- Недостаток его приводит к щуплости семян, понижению их всхожести и жизненности.
- Растения легко поражаются грибными и бактериальными заболеваниями.
https://www.youtube.com/watch{q}v=ytcopyrightru
Фосфор
- Ускорение развития и плодоношения
- Усиление роста
- корней
- Повышениезимостойкости
- Задержка цветения и созревания.
- Окраска листьев темно-зеленая, голубоватая, тусклая.
- При сильном недостатке фосфора в окраске листьев, черешков листьев и колосьев появляются пурпурные, а у некоторых растений—фиолетовые оттенки.
Существует две группы удобрений Органические и минеральные.
К органическим удобрениям относят навоз, зола, перегной и т.д.
- Минеральные удобрения в свою очередь также можно разделить на две группы, макроудобрения – это удобрения, содержащие химические элементы необходимые растениям в больших количествах, к ним относятся удобрения содержащие азот, фосфор и калий, как по одному элементу, так и в комплексе.
- Микроудобрения – это удобрения, содержащие химические элементы необходимые в очень небольших дозах, но и они имеют большое значение для растений.
- Существует и другие классификаций удобрений, например: калийные, фосфорные, азотные (аммиачная силитра) – однокомпонентные и комплексные(содержат разные процентные соотношения минеральных элементов)
- Вносить удобрения необходимо строго по правилам, в определённый период года, в определённый период развития растения и в определённых дозах.
-
Первичное закрепление знаний. Итак, вы изучили теоретические основы агрохимии. А теперь я предлагаю вам пройти стажировку и применить полученные знания на практике. Каждой группе необходимо исследовать растение.
- Определите, какие удобрения необходимы данным растениям для улучшения почвенного питания{q} Ответ обоснуйте.
- А как вы думайте, что необходимо знать, чтобы определить необходимое удобрение{q}
- Что бы это узнать необходимо, определить каких химических элементов недостаточно в минеральном питании комнатного растения{q}
- Недостаток химических элементов вы сможете определить по схеме и таблице.
- Исследуют комнатные растения. Озвучивают результаты исследования.
Механизмы поступления веществ в растения
Минеральное питание растений, методы его изучения.
Минеральное питание растений — это совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения растениями химических элементов, получаемых из почвы в форме ионов минеральных солей.
При исследовании золы растений в ней было обнаружено множество химических элементов, Это свидетельствует о том, что данные элементы необходимы растениям и накапливаются в них. Среди них – углерод (около 45 % сухой массы тканей), кислород (45%), водород (6%) и азот (1,5 %). Их называют органогенами.
Все минеральные элементы, в зависимости от их количественного со- держания в растении, принято делить на макроэлементы, содержание кото- рых – более 0,01 % от сухой массы (к ним относятся азот, фосфор, сера, ка- лий, кальций, магний), и микроэлементы, содержание которых – менее 0,01 % (железо, марганец, медь, цинк, бор, молибден, кобальт, хлор)..
- Методы изучения минерального питания:
- -Водная культура (выращивание растений в воде, на питательной смеси);
- -Аэропоника (процесс выращивания растений в воздушной среде без использования почвы, при котором питательные вещества к корням растений доставляются в виде аэрозоля.)
- -Использование биогумуса (создают биогумус с помощью червей);
- -Фитотроны (камеры с микроклиматом помещение для выращивания р-ний в искусственно регулируемых условиях. );
- -Метод стерильных культур (выделяют отдельные клетки, помещают в разные среды);
- -Культура изолированных клеток и тканей.
Особенность минерального обмена растений — накопление элементов в тканях в концентрациях значительно более высоких, чем во внешней среде. Для калия и фосфора характерно наибольшее концентрирование. Вместе с тем растение может накапливать и ненужные ему вещества. Например, концентрация кадмия в тканях культурных растений в 2—16 раз выше, чем в почве.
Другая характерная черта минерального питания — специфичность в потребности, накоплении и распределении по органам отдельных элементов у разных растений. Это касается и токсических элементов: репа (Brassica rара) накапливает кадмий в 4 раза больше, чем морковь (Daucus sativus), но в корнеплоде (съедобной части) репы его концентрация вдвое ниже, чем в корнеплоде моркови.
Специфичность в накоплении элементов, в том числе токсичных для человека и животных (тяжелых металлов, нитрата и др.), учитывается при оценке качества сельскохозяйственной продукции. В то же время способность растений извлекать и накапливать ионы-загрязнители может бытьполезна.
В настоящее время некоторые виды растений используются в такой технологии очистки окружающей среды, как фиторемедиация.
Значение общих элементов минерального питания.
Каждый химический элемент играет в жизни растения особую роль. Минеральные соединения азота и зольных элементов поглощаются наземными высшими растениями почти исключительно корнями.
Соли, как и вода, поглощаются живыми клетками первичной коры корня и корневыми волосками, затем корневым давлением выталкиваются с водой в сосуды, разносятся транспирационным током по другим частям растения и снова принимаются живыми клетками стебля и листа.
Значение элементов минерального питания
| Элементы | Значение для жизнедеятельности растения |
| С, О, Н | универсальные компоненты органических соединений — углеводов, липидов |
| С, О, Н, N, S | универсальные компоненты органических соединений — белков, нуклеиновых кислот, порфиринов |
| Si | придает прочность клеточным стенкам |
| Al | участвует в обмене веществ в гидрофитов |
| Fe, Mn, Zn, Mo, Co | входят в состав ферментов или их кофакторов |
| Fe | необходимое для синтеза хлорофилла, участвует в структуре отдельных ферментов и целых ферментных систем, связанных с окислительно-восстановительными реакциями клетки |
| Mn, Mg, Zn | обеспечивают сочетание ферментов или коферментов с субстратами |
| Mn | участвует в окислительно-восстановительных реакциях процессов дыхания и фотосинтеза (фотолиз воды) |
| Mg | как компонент хлорофилла участвует в фотосинтезе |
| Zn | входит в состав большого количества разнообразных ферментов |
| В | усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы, увеличивает количество цветов и плодов |
| Cu | входит в состав компонентов электрон-транспортной цепи митохондрий и хлоропластов |
| Mo, Co | участвуют в азотфиксации |
| Mo | участвует в восстановлении нитратов |
| Cl | участвует в процессах фотосинтетического выделения кислорода |
| P | входит в состав АТФ, нуклеиновых кислот, участвует в обмене веществ |
| К, Mg, Ca | влияют на гидратацию коллоидов протоплазмы |
| К | влияет на активность почти 60 ферментов |
Механизмы поступления веществ в растения.
Механизм поступления питательных веществ сложный процесс. В основном он осуществляется в результате обмена между ионами почвенного раствора и теми ионами, которые находятся в поверхностных слоях растительных корневых клеток.
Такая контактная обменная реакция между почвенным раствором и корневыми клетками обеспечивает растениям возможность извлекать питательные вещества из почвенного раствора слабой концентрации и сосредоточить их внутри организма в больших размерах.
- В поступлении питательных веществ можно выделить этапы:
- 1) поступление иона в кажущееся свободное пространство корня
- 2) преодоление мембранного барьера
- 3) транспорт иона по тканям растения
- Питательные вещества могут вступать в контакт с поверхностью корня по 3-м механизмам:
- 1. корневой перехват (к соприкосновению с питательным веществом приводит рост корней)
- 2. массовый поток (растения поглощают воду, вызывая движение к корню почвенного раствора содержащего питательные вещества)
- 3. диффузия (потребляя элементы питания растения, уменьшают их концентрацию у поверхности корней, это дает возможность перемещения питательных веществ по градиенту концентрации)
Вклад каждого из этих механизмов зависит от интенсивности поглощения веществ корнем и от обеспеченности элементом почвы.
Поглощение элементов питания свободным пространством корня может осуществляться не только обменно на Н и НСО3- но и на ионы органических и минеральных соединений выделяемых корнем.
Ионы элементов питания, адсорбированные в апопласте удерживаются силами электростатического притяжения и могут вытесняться другими ионами в окружающий раствор.
Преодоление мембранного барьера. Транспорт иона по тканям растения.
Основной компонент мембран – белки и фосфолипиды. Мембрана построена из 3-х слоев. Внутренний образован 2мя слоями фосфолипидов которые смыкаются гидрофобными концами благодаря силам Ван-дер-Ваальса и находятся в полужидком состоянии. Способы проникновения ионов через биол мембраны. 1.
Простая диффузия через липидную фазу, если в-во растворимо в липидах. 2. Облегченная диффузия гидрофильных в-в с помощью липофильных переносчиков. 3. Простая диффузия через гидрофильные поры (например, через ионные каналы). 4. Перенос в-в с уч-ем акт переносчиков (насосов). 5.
Перенос в-в путем экзоцитоза (везикулярная секреция) и эндоцитоза (за счет инвагинации мембран)..
При пассивном энергия клетки не расходуется, вещества перемещаются по градиенту концентрации (диффузия и осмос) или электрического потенциала (электрофорез). Т.к. элементы питания поступают в клетку в виде ионов, направление их движения определяется совместным действием указанных выше градиентов, составляющих электрохимический градиент.
Проникновение ионов в клетку при пассивном транспорте происходит через гидрофильные поры.
Активный транспорт – это перемещение питательных веществ против электрохимического градиента требующее больших затрат метаболической энергии, т.е. активный транспорт работает в том случае когда электрохимический градиент не работает на клетку.
Биология в лицее
- Минеральное питание растений
- Виртуальная лабораторная работа «Корневое давление у растений»
- Растения как живые организмы успешно растут и развиваются, если имеют все необходимые условия для жизни: свет, воду, воздух, пищу.
Пища нужна всем организмам, так как она – источник энергии.
Без притока энергии не могут осуществляться жизненно важные процессы в клетках, тканях и в организме в целом. Поэтому питание – необходимое условие для существования организма. Растительный организм с помощью корней и листьев добывает пищу в почвенной и наземной среде.
С помощью корней растение извлекает из почвы необходимые ему вещества – так осуществляется почвенное питание. В этом процессе особо важную роль играют корневые волоски в зоне всасывания. Вот почему почвенное питание еще называют корневым питанием. Корневое питание обеспечивает поступление в растение воды и минеральных солей.
https://www.youtube.com/watch{q}v=ytaboutru
Поглощение воды и минеральных веществ корнем (Интерактивный рисунок)
С помощью корневых волосков растение получает из почвы соли калия, кальция, фосфора, магния, соединения азота, серы и другие химические элементы. Минеральные вещества корневая система поглощает из почвы в виде растворов вместе с водой. Корневые волоски принимают непосредственное участие в их поглощении.
Механизм функционирования проводящих сосудов корня (Анимация)
Почвенное питание – это минеральное питание растений.
Во всасывающей зоне корня идет не только поглощение воды и солей. В этой части корня с участием поглощенных растворов минеральных солей и органических веществ, поступивших от листьев, активно идут сложные химические процессы обмена веществ и образования различных новых соединений.
Здесь синтезируются сложные химические вещества, из которых строятся потом белки, витамины, ростовые вещества и др. Они необходимы для нормального роста и развития растения.
Таким образом, корень не только всасывает из почвы воду с минеральными солями, но и участвует в образовании многих новых органических веществ.
Процессы поглощения и преобразования растворенных минеральных веществ интенсивнее идут в дневные часы. Особенно активно эти процессы происходят в период цветения растений.
В естественном растительном покрове поглощенные растениями минеральные вещества частично возвращаются в почву с опавшими листьями, ветками, хвоей, цветками, отмершими корневыми волосками.
Но после уборки урожая сельскохозяйственных растений поглощенные корнем минеральные вещества не возвращаются в почву.
Так, вынос только кальция из почвы с 1 т урожая пшеницы составляет 10 кг, свеклы – 40 кг, а капусты – 60 кг.
Органические удобрения – это навоз, торф, компост и перегной (разлагающиеся остатки растений).
Минеральные удобрения – это азотные соединения (селитра, мочевина), фосфорные (суперфосфат, костная мука), калийные (зола, хлористый калий, сульфат калия).
Названные удобрения привносят в почву элементы минерального питания, которые требуются растениям в большом количестве. Вот почему их называют макроэлементные удобрения или макроудобрения (от греч. макрос – «большой»).
К минеральным удобрениям относятся и микроэлементы, которые потребляются растением в чрезвычайно малом количестве. Однако микроэлементы (медь, бор, молибден, марганец) не менее важны для жизнедеятельности растений. Они участвуют в обменных процессах организма, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям окружающей среды.
Микроэлементы – группа незаменимых минеральных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность растительных организмов.
Удобрения вносят в почву в разное время: до посева, одновременно с ним или после посева в виде подкормки. При внесении удобрений следует соблюдать нормы, так как их избыток снижает урожайность. Удобрения восстанавливают плодородие почвы и улучшают минеральное питание растений.
Корень – это специализированный орган минерального питания растений. Растение поглощает много минеральных веществ. В почву для сохранения плодородия и нормального роста и развития растений вносят органические и минеральные удобрения.
https://www.youtube.com/watch{q}v=ytdevru
/b{amp}gt;
