Том 2 (1109824), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Многие из биохимических процессов„ в том числе фотосинтез и дыхание, предсгааляигт собой систему окислительновосстановительных реакций. В этих реакциях электроны передаются молекулам, функционирующим в качестве акцепторов. К переносчикам электронов относятся цитохромы, в состав которых входит железо (см. рис. 6-9). Структурные компоненты Некоторые минеральные элементы входят в состав различных клеточных компонентов, в том числе физических (см.
рис. 26-3, Б) и химических структур, участвующих в метаболизме. Кальций соединяется с пектиновой кислотой в срединной пластинке клеточной оболочки. Фосфор встроен в «остовп спиралей ДНК и РНК, а также входит в состав фосфолипидов клеточных мембран. Азот — обязательный компонент аминокислот, хлорофилла и нуклеотидов. Сера присутствует в нескольких аминокислотах, являясь, таким образом, важным структурным элементом многих белков. Поступление воды в растительную клетку и из нее, как обсуждалось в гл.
4, в значительной степени зависит от концентрации растворенных веществ в клетке и в окружающей среде. Поглощение ионов растительными клетками могкет сопровождаться поэтому поступлением в них воды. Возникающее тургорное давление, направленное на клеточную оболочку, приводит к растяжению и, следовательно, росту незрелых клеток и поддержанию тургора зрелых (см. гл. 4).
Это пример превращения одной формы энергии в другую, осуществляемого живой системой; химическая энергия (АТР), затраченная на активное поглощение ионов растительными клетками, переходит в физическую энергию движения воды. Влияние на проницаемость клеток Кальций оказывает непосредственное влияние на физичес- кие свойства клеточных мембран. Его недостаток приводит к тому, что мембраны теряют свою целостность и растворен- ные вещества начинают выходить из клеток. Почва служит растениям основной питательной средой. Она постоянно обеспечивает им не только физическую опору, но и снабжает их необходимыми минеральными веществами и водой, а также создает подходящую газовую среду для корневых систем. Знания о происхогкдении разных почв, их химических и физических свойствах и способности удовлетворить потребности растения крайне важны для планирования реясима питания посевов.
Горизонт А ь Х э ° " о. ь Чыгэ к;'. о -, ь Горизонт В Горизонт С ной почве Все неорганические питательные элементы, используемые растениями, происходят либо из атмосферы, либо из продуктов выветривания горных пород. Земная кора построена примерно из 92 природных элементов„которые часто находятся в форме минералов. Минералами называются неорганические природные соединения, состоящие обычно нз двух или более элементов в определенных массовых соотношениях.
Примерами минералов могут служить кварц (ЯО ) и кальцит (СаСОз). Горные породы обычно состоят из нескольких различных минералов и по своему происхождению н строению делятся на три основные группы. Маанатические породы, такие, как гранит, произошли непосредственно из расплавленного материала н, как правило, сформировались еще в те времена, когда Земля остывала и затвердевала. В результате выветривання магматические породы разрушаются и распадаются на растворимые и нерастворимые составные части. Переносимые водой, ветром илн ледниками, они образуют — обычно в воде — осадки, которые со временем уплотняются и отвердевают, превращаясь в осадочные породы, такие, как глинистый сланец, песчаник или известняк.
Несмотря на то что осадочные породы составляют только около 5% земной коры, они имеют очень большое значение, поскольку широко распространены вблизи (или на) поверхности Земли. В условиях экстремально высокой температуры и огромного давления в глубинах Земли осадочные и магматические породы превращаются в породы третьего типа — метаморфическив. Так, из песчаника образуется кварцит, из глинистого сланца — сланец кристаллический, из известняка — мрамор.
В результате выветривания, приводящего к физическому разрушению и химическому распаду минералов и горных пород, образуются неорганические вещества, из которых формируется почва. Выветривание включает замерзание и от- Рис. 2б-4.Мочковатыв корни злаков укрепляют почву в прерии таивание, нагрев и растрескивание пород. Вода и ветер часто переносят их обломки на большие расстояния, перетирая нх при этом и дробя на более мелкие частицы. Вода вымывает из них растворимые вещества.
Из воды, углекислого газа и некоторых примесей, содержащихся в воздухе, таких, как двуокись серы или окись азота, образуются разбавленные кислоты, способствующие растворению тех веществ, которые плохо растворяются в чистой воде. Почва образуется либо в месте выветривания, либо там, куда сила тяжести, ветер, вода или ледник перенес>*т остатки материнской породы.
Почва содержит и органические вещества. Если позволяют свет н температура, на выветривающихся породах и минералах поселяются бактерии, грибы, водоросли, лишайники, моховндные и мелкие сосудистые растения. Растущие корни еще больше разрушают горные породы, а разлагающиеся остатки растений и животных способствуют накоплению органических веществ. Затем появляются более крупные растения, укрепляющие почву свонмн корневыми системами, и возникает новое сообщество (рис.
26-4). На вертикальном почвенном разрезе (рис. 26-5) можно увидеть различия в цвете, количестве живого и мертвого органического материала, пористости, структуре и степени вы- Рнс. 2б-5. Трн основных зорнзонто, нли почвенных слоя, выделяемых в типнч- ел. 26. Йитзяие ристггый и почия Рис.
2б-б. В почве наряду' с' ристпениями обитиоп множество живых оргшшь мов — от микробов до мелких млекопи- тающих, тикш, как кроты, земле>юйки и бурундуки. Б>асса роющих сущестц среди которых особое место занимают муравьи и дождевые черви, аэрирует почву и повышает ее способность впи- тывать воду Дождевые черви, кото- рых Аристотель назвал, кииасами зем- ли», улучшают почву, пргтуская ее че- рез сызй пищевирительный тракт. Эта улучшенная почва выбрасывается ни поверхность. За один год дождевые черви совместными усилив.ии могут гырерабг>тать до 500 т почвы на гек- пшр. Эта почва очень плодородии и содержит по сравненикг с окружиющей в 5 раз бал ьиге изота, в 7 раз — фосфорц в Л раз — калия, в 3 раза --ма~низ и в 2 ризи — кальяне.
Бактерии и грибы— это основньк деструкторы оршнического вещеспгви и почве глг рэга. КЛ. Йоглсееггек е греапюрг эмигпг у рвсггеей ветриаания. В результате довольно отчетливо вьивляются отдельные слои, которые почвоведы называют горизонталги. Выделяют не менее трех горизонтов. Горизонт А — это верхний слой с наибольшей физической, химической и биологической активностью. В нем находится ббльшая часть органического материала почвы как живого, так и мертвого, в том числе много опавших и гниющих листьев и других частей растений, большое количество насекомых н других мелких членистоногих, земляных червей, простейших, нематод и других организмов-деструкторов (рис. 2б-б).
Горизонт  — зто слой накопления. В нем задерживаются окислы железа, частицы глинозема и некоторое количество органики, которые попадают сюда из горизонта А с водой, просачивающейся вглубь. Горизонт В содержит значительно меньше органических веществ и менее вывстрен по сравнению с вышележащим горизонтом. Горизонт С состоит из обломков материнской породы и минералов, нз которых образуется собственно почва верхних горизонтов. Сог'.тяв почвьг Почва состоит из твердого материала и порового иространства (пространства между почвенными частицами). В зависимости от условий увлажнения поровое пространство заполняется воздухом и водой в разных соотношениях.
Значительная часть почвенной воды представлена пленкой на поверхности почвенных частиц. Фрагменты пород и минералов в почве варьируют по размерам от песчинок, видимых невооруженным глазом, до глинистых частиц, которые нельзя рассмотреть под микроскопом при малом увеличении. Вот одна из классификаций почвенных частиц (называемых также фракциями) в соответствии с их размерами: Фракция Диаметр (мкм) Крупнозернистый песок 200 — 2000 Мелкозернистый песок 20 — 200 Ил 2 — 20 Глина менее 2 Почвы содержат смесь частиц разного размера и делятся на классы механического состава в зависимости от количественного соотношения этих частиц.
Например, почвы, которые содержат 35% и более глины и 45% и более песка, называются глинисто-песчаными; содержащие 40% и более глины и 40% и более ила — иловато-глинистымн. Суглинистые почвы содержат песок, ил и глину в соотношениях, которые делают эти почвы идеальными для земледелия. Твердый материал разных почв состоит из неорганических и органических компонентов в различных соотношениях. Органические компоненты содержат остатки организмов на разных стадиях разложения, а также много разнообразных живых растений и животных. В живую фазу почвы могут быть включены такие крупные образования, как корни деревьев, однако преобладают в ней грибы, бактерии и другнс микроорганизмы.
Неорганические питательные элементы, поглощаемые корнями растений, существуют в почвенном растворе в виде ионов. Большинство металлов образует положительно заря- женные ионы — катионы, такие, как Саг+, К+, и На+. Глинистые частицы играют роль резервуара катионов для растения. В разных точках их кристаллической решетки имеется избыток отрицательного заряда, где катионы связываются и таким образом удерживаются, несмотря на вымывающсе действие воды, просачивающейся сююзь почву.
Катионы, связанные с глинистыми частицами, в процессе калгионного обмена могут замешаться другими и переходить в почвенный раствор, становясь доступными для растений. Это одна из причин того, что глинистые частицы являются необходимым компонентом плодородной почвы. Основные отрицательно заряженные ионы (анноны), содержащиеся в почве, — зто ХОэ, БОгг, НСО и ОН . Анноны вымываются из почвы быстрее, чем хатионы, поскольку они не прикрепляются к глинистым частицам. Исключение представляет собой фосфат, который устойчив к вымыванию из-за того, что образует нерастворимые осадки и избирательно поглощается или удерживается соединениями, содержащими железо, алюминий и кальций. Доступность неорганических питательных элементов для растений определяется также кислотностью или щелочно- стью почвы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
