چگونه ریشه های گیاهی مواد مغذی را جذب می کنند
ریشه های گیاهی مواد مغذی را از طریق دو فرآیند متوالی متفاوت جذب می کنند. ابتدا مواد مغذی باید از خاک به سطح ریشه های گیاه حرکت کنند. دوم، مواد مغذی باید بتوانند از بیرون به داخل ریشه گیاه عبور کنند. هنگامی که ماده مغذی به داخل گیاه می رسد، مواد مغذی می توانند به سمت برگ ها حرکت کنند و سبزی رشد کنند.
فرآیند 1:
حرکت یون های غذایی از خاک به سطح ریشه.
این باعث شگفتی افراد ناآشنا با گیاه شناسی می شود که ریشه های گیاه در جستجوی مواد مغذی رشد نمی کنند. به جای رشد ریشه های گیاه در خاک، ابتدا باید با مواد مغذی مجاور برخورد کرده و آنها را جذب کنند تا بافت ریشه جدید ایجاد شود. از آنجایی که ریشه‌ها رادار، سونار یا دستگاه دیگری برای تشخیص مواد مغذی در گوشه و کنار یا لایه‌های عمیق‌تر خاک ندارند، در عوض اساساً به مواد غذایی که به سمت آنها می‌آیند وابسته هستند.
رهگیری ریشه
ذرات خاک مانند ماسه، سیلت و خاک رس به دانه های خاک یا تکه های متصل به هوموس (ماده آلی) تبدیل می شوند، جایی که اکثر مواد مغذی خاک در آن زندگی می کنند. اما از آنجایی که ریشه های گیاه تنها با مقدار بسیار محدودی از سطح کل خاک تماس دارند – حدود 1 تا 2 درصد – فرآیند تماس مستقیم ریشه با ذرات خاک (رهگیری ریشه) نمی تواند توضیح خیلی مهمی برای نحوه حرکت مواد مغذی گیاه باشد. به ریشه ها در عوض، ریشه ها در اطراف این دانه ها رشد می کنند و معمولاً به داخل آنها نفوذ نمی کنند. بنابراین، بیشتر ریشه های گیاهان با بیشتر سطوح بسیار گسترده ذرات معدنی خاک رس و ذرات هوموس در خاک تماس ندارند.
جریان انبوه از طریق تعرق برگ.
با این حال، برگ های گیاه تماس بیشتری را القا می کنند. گیاهان سبزی آب را از برگ های خود تعرق می کنند و در سطح ریشه مکش ایجاد می کنند که محلول مغذی خاک سطحی را به سمت ریشه های گیاه می کشد. این فرآیند جریان انبوه ناشی از تعرق برگ توضیح می دهد که چگونه اکثر مواد مغذی گیاه (98 درصد) از خاک به سطح ریشه حرکت می کنند. انحلال مواد مغذی در محلول خاک یک پیش شرط مهم است که به آن اجازه می دهد با این فرآیند جریان انبوه حرکت کند.
انتشار.
برای برخی از یون‌های خاص مواد مغذی گیاهی، مکانیسم حرکت اصلی فرآیند بسیار آهسته انتشار است. می‌توان انتشار را به جمعیت متمرکزی از مردم تشبیه کرد که پس از بازی، استادیوم را ترک می‌کنند تا به خانه بروند و هر کدام مسیر متفاوتی را برای خانه در پیش می‌گیرند. در خاک، گلوله کود یا گروهی از مواد مغذی را با جمعیتی که به آرامی پراکنده می شوند. برابر کنید.
غلظت مواد مغذی در اطراف گلوله یا نوار کود بسیار زیاد شروع می شود. اما با گذشت زمان، یون های مواد مغذی به آرامی از منطقه متمرکز (خارج از استادیوم) دور می شوند. این حرکت در پاسخ به یک گرادیان غلظت بالا در سطح گلوله یا منطقه و یک گرادیان غلظت کم که دورتر از گلوله یا منطقه وجود دارد است.انتشار توسط این یون های بسیار متمرکز عمل می کند که تا حد امکان از یکدیگر دور می شوند و در معرض و در دسترس ریشه های گیاه قرار می گیرند. فسفات، پتاسیم و روی یون های اصلی مواد مغذی هستند که در نتیجه انتشار حرکت می کنند.
کلات ها.
یون های فلزی ریز مغذی گیاهی (آهن، منگنز، مس، روی، کبالت و نیکل) می توانند در نتیجه عمل کلات ها حرکت کنند. کلات ها به طور طبیعی توسط طیف گسترده ای از میکروارگانیسم ها تشکیل می شوند. اگرچه برخی از پرورش دهندگان از کلات های مصنوعی استفاده می کنند. این کلات ها به عنوان تاکسی یک ماده مغذی عمل می کنند. هر کیلات به یک یون ریز مغذی فلزی متصل می شود و یک ذره باردار الکتریکی خنثی را تشکیل می دهد و به ماده غذایی کلات شده اجازه می دهد تا در پاسخ به جریان انبوه محلول خاک به سمت ریشه حرکت کند.
فرآیند 2:
حرکت یون ها از بیرون به داخل ریشه.
هنگامی که ماده غذایی گیاه از طریق رهگیری ریشه، جریان جرم یا انتشار یا حرکت کلات از خاک حرکت می کند، ماده غذایی فقط به سطح ریشه گیاه رسیده است. درک فرآیند بعدی (جذب) بسیار دشوارتر است. ابتدا ماهیت ریشه های گیاه را در نظر بگیرید. برای محافظت در برابر نشت محتویات آنها و در برابر حمله میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، ریشه‌های گیاهان مانع مهمی به نام نوار کاسپاری ایجاد کرده‌اند.
نوار خزر.
یک نوع رسوب چوب پنبه ای، نوار کاسپاری را به عنوان ملات سیمان آجرها به هم تصور کنید. در این قیاس، آجرها تک تک سلول های گیاهی هستند. مانند دیوار آجری، نوار کاسپاری تنها از یک لایه سلولی تشکیل شده است که ریشه را کاملا احاطه کرده است. این نوار شبیه آستین است و در داخل چندین لایه سلولی از سطح سلول بیرونی قرار دارد. این را می توان به عنوان پوشیدن یک ژاکت پشمی بیرونی با یک ژاکت داخلی که از باد محافظت می کند تصور کرد. ژاکت داخلی شبیه نوار کاسپاری خواهد بود. رسوب چوب پنبه ای اطراف سلول را احاطه کرده است، مانند ملات سیمان اطراف یک آجر، اما جلو یا پشت سلول ها را نمی پوشاند.
سلول‌های ریشه گیاهی که در نوار خزر جاسازی شده‌اند، همه یون‌های مواد مغذی را مجبور می‌کنند تا مستقیماً از طریق این سلول‌های زنده وارد شوند. یون های مغذی باید از بیرون به داخل ریشه حرکت کنند. این نمی تواند با انتشار رخ دهد زیرا غلظت یون در داخل ریشه بیشتر از غلظت خارج از آن است. بنابراین، اگر ریشه‌ها نفوذ می‌کردند، جریان خالصی از مواد مغذی از ریشه گیاه نشت می‌کرد. با این حال، این اتفاق نمی افتد. رسوب چوب پنبه ای مانع از نشت می شود.
ATP.
برای فشار دادن مواد مغذی به ریشه در مواجهه با غلظت بیشتر مواد مغذی در داخل، سلول های گیاهی باید انرژی اعمال کنند. این انرژی از ATP (آدنوزین تری فسفات)، مولکول انرژی همه سلول ها می آید. مکانیسم دقیق آن به طور کامل برای علم آشکار نشده است. برخی از نظریه ها حقایقی را که ما می دانیم توضیح می دهند. ظاهراً سلول های گیاهی در دیواره سلولی خود دارای یک مولکول خاص (به نام حامل) هستند که توانایی تشخیص هر یون ماده غذایی خاص را دارد. بنابراین، سلول شامل انواع مختلفی از این مولکول های حامل ویژه است که برای هر ماده مغذی متفاوت یکی است. به عنوان مثال، حامل های جداگانه ای برای کلسیم، منیزیم، مس و روی وجود دارد. این توضیح می دهد که چگونه ریشه های گیاه می توانند از نظر ماهیت یون های وارد شده به ریشه گیاه انتخابی باشند.
چگونه ریشه های گیاهی مواد مغذی را جذب می کنند
ریشه های گیاهی که در خاک های سرد رشد می کنند اغلب علائم کمبود فسفر (P) را نشان می دهند (رنگ بنفش با رشد آهسته). با این حال، هنگامی که خاک گرم می شود، ریشه ها رشد می کنند و در نتیجه ریشه ها فسفر بیشتری جذب می کنند و در نتیجه بر علائم کمبود غلبه می کنند. این مشاهدات دانشمندان را متقاعد کرده است که ریشه‌های گیاه عمدتاً با فرآیندهای فیزیولوژیکی و نه با فرآیندهای شیمیایی صرفاً در جذب یون‌های مغذی گیاه واکنش نشان می‌دهند. این مشاهدات با این واقعیت تأیید می شود که ریشه های گیاه برای سالم ماندن ریشه ها به گاز اکسیژن از هوا نیاز دارند. این گاز اکسیژن توسط گیاه برای تولید انرژی ATP ضروری در هل دادن یون های مغذی به داخل گیاه استفاده می شود.
هنگامی که یون های مغذی از طریق سلول های زنده نوار خزر رانده شدند. این یون ها به بافت آوند چوبی گیاه منتقل می شوند و به سمت بالا به برگ ها و قسمت های گیاهی در حال رشد حمل می شوند. این یون ها (عمدتا ریز مغذی های فلزی) ممکن است به عنوان اجزای آنزیم های مختلف عمل کنند. سایر مواد مغذی (عمدتاً نیتروژن، فسفر، منیزیم و گوگرد، همراه با کلسیم) به عنوان پروتئین، قند، DNA، کلروفیل و مجموعه‌ای از ترکیبات دیگر به اجزای اصلی گیاه تبدیل می‌شوند.
