دید کلی
عناصر غذایی معدنی ، مرتبا بین موجودات زنده و محیط زندگیشان در گردش هستند. جذب و اسیمیلاسیون مواد معدنی بوسیله گیاهان مرحله‌ای کلیدی در چرخش مواد معدنی در داخل
بیوسفر است. گیاهان معدنچیان زمین بوده و از این طریق مواد غیر آلی ضروری برای رشد و تکثیر سایر موجودات را فراهم می‌سازند. ورود عناصر غذایی معدنی به بیوسفر ، از طریق
سیستم ریشه گیاهان صورت می‌گیرد. بنابراین گسترش زیاد سطح ریشه و نیز توانایی ریشه در جذب غلظتهای مختلف مواد غذایی معدنی خاک در فرایند جذب عناصر بسیار موثر هستند.
منطقه جذب مواد معدنی در گیاهان
جذب مواد محلول در خاک ، در
جلبکها بوسیله کلیه سلولها و در گیاهان عالی ، حتی در نمونه‌هایی از آنها که در آب زندگی می‌کنند، بوسیله ریشه‌ها و به کمک
تارهای کشنده صورت می‌گیرد. گیاهان انگل که مکینه‌های خود را در سلولهای گیاه میزبان وارد کرده و مواد غذایی خود را از این راه تامین می‌کنند از این قاعده مستثنی هستند.
در عین حال ، ترکیبات محلول از طریق
برگ و یا بوسیله سایر اندامهای هوایی ، در گیاهان زمینی ریشه‌دار نیز به هیچوجه قابل اغماض نیست و آب باران که همیشه محتوی مقدار ناخالصی از مواد محلول است می‌تواند از خلال
لایه کوتیکول عبور کند. در بعضی حالات مخصوصا در موقعی که پدیده ناسازگاری مواد با یکدیگر ، جذب این مواد را از طریق ریشه دچار اشکال می‌کند، تغذیه از طریق برگ نتایج ارزنده‌تری به بار می‌آورد.
شکل واقعی عناصر در هنگام جذب
عناصر موجود در محیط غذایی خاک پس از یونیزاسیون جذب گیاهان شده و اشکال فلزی آنها به همان صورت مورد استفاده گیاهان قرار نمی‌گیرند. مثلا اگر احتیاجات گیاهان را نسبت به
پتاسیم مورد توجه قرار دهیم این احتیاجات بوسیله کاتیونهای پتاسیم تامین می‌شود که از تفکیک یونی KCl بوجود می‌آید. یونها جذب ذرات کلوئیدی موجود در محیط خاک شده به صورت رونشینی در سطح خارجی آنها قرار می گیرند. در این صورت مبادله یون بین ذرات کلوئیدی مختلف انجام پذیر بوده و این یونها می‌توانند تدریجا از ذرات کلوئیدی جدا شده و وارد ساختمان گیاه شوند.
بعضی از عناصر در خاک مانند
آهن به سرعت به صورت غیر محلول درمی‌آیند و در این صورت نمی‌توانند جذب گیاهان شوند. برای رفع این اشکال ، به محیط خاک مواد همبند کننده مانند
اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) اضافه می‌کنند تا این عناصر را دربر گرفته و آنها را به صورت محلول نگه دارند. در داخل خاک ، اسیدهای هومیک و سایر بقایای موجودات زنده از موثرترین مواد همبند کننده بوده و نقش آنها در تغذیه آهن اساسی است. از مواد همبند کننده جهت
کشت گیاهان در محیط مایع و یا جهت کشت قطعات بافتها و یا اندامها در محیطهای مصنوعی استفاده می‌شود.
راههای عبور یونها در داخل گیاهان
حرکت یونها در داخل
بافتها ، حرکت آب ، از
واکوئل یک سلول به واکوئل سلول دیگر صورت گرفته و این خط سیر که راه اصلی حرکت یونها محسوب می‌شود
راه درون سیتوپلاسمی نامیده می‌شود. البته یونها از سیتوپلاسم و ورود آنها به سیتوپلاسم سلول مجاور را نیز نباید از نظر دور داشت. راه فرعی دیگر ، راهی است
برون سیتوپلاسمی که از
دیواره اسکلتی سلولها و فضاهای بین سلولی می‌گذرد. اهمیت این راه کمتر از راههای دیگر بوده و در محل آندودرم (آخرین لایه پوست و نزدیک آوندها) به دلیل وجود دیواره غیر قابل نفوذ به نام کاسپاری به بن‌بست منتهی می‌شود.
اختصاصات فیزیولوژیک جذب
حفظ حالت تورژسانس
سلولهای گیاهی دائما در حالت
تورژسانس و در مواردی که نیروی اسمزی محیط زندگی آنها ناگهان تغییر می‌کند به تکاپو می‌افتند و برتری نیروی اسمزی واکوئلی را بر نیروی اسمزی محیط مجددا برقرار می‌سازند. اگر سلول تارکشنده را در نظر بگیریم که جذب در ریشه توسط آنها صورت می‌گیرد، این سلول باید دارای نیروی اسمزی بیشتری نسبت به محیط خاک باشد تا بتواند آب و املاح را از خاک جذب کند، زیرا فرایند جذب از محیط دارای
نیروی اسمزی کمتر به محیط دارای نیروی اسمزی بالاتر صورت می‌گیرد.
انتخاب در جذب مواد
انتخاب خاصیتی است که بر اساس آن یک سلول از میان عناصر موجود در محیط ، تعدادی را جذب و حتی در خود ذخیره کرده و یا برعکس تعدادی را به مقدار خیلی کم جذب می‌کند. اگر
آنیونها و
کاتیونها را از نظر قابلیت نفوذ در ریشه گیاهان با یکدیگر مقایسه کنیم می‌بینیم که سرعت نفوذ آنها اساسا تابع شرایط و مخصوصا
PH آن است. سرعت نفوذ مواد در سلولهای تارهای کشنده با درشتی ذرات جذب شده نسبت معکوس دارد. یکسان نبودن سرعت نفوذ مواد مختلف در سلول سبب می‌شود که PH شیره واکوئلی به مخاطره افتاده و تغییر کند که در این صورت سلول با ازدیاد اسیدهای آلی ، این مشکل را برطرف می‌کند.
عوامل موثر بر جذب مواد
اثر عوامل داخلی بر جذب مواد
نیمه تراوا بودن
غشای پلاسمایی سلولها و همچنین قابلیت سلولها در انباشته کردن و یا انتخاب مواد از علایم بارز زنده بودن سلولها بوده و پس از مرگ آنها تغییر می‌کند. ایجاد زخم در سلولهای گیاهی قابلیت نفوذ آنها را تغییر می‌دهد. قابلیت نفوذ سلولها حتی اگر این سلول متعلق به یک ریشه نبوده به بافت جدا شده‌ای از یک گیاه تعلق داشته باشد، بر حسب غلظت مواد معدنی موجود در سلولها تغییر می‌کند. در داخل سلولها بین کاتیونها و آنیونها تعادل برقرار است. ارتباطهایی که به این ترتیب بین عوامل درون سلولی و قابلیت نفوذ مواد در سلول مشاهده می‌شود، متابولیسم و جذب مواد را به یکدیگر پیوند می‌زند.
اثر عوامل خارجی
- اثر غلظت: غلظت یک یون در محیط خارج بر سرعت نفوذ همین یون در داخل سلولها اثر می‌گذارد.
- اثر PH محیط: مقداری از یونهای تشکیل دهنده محیط که جذب گیاه می‌شوند، مقدار جذب آنها با PH محیط نسبت مستقیم دارد.
- اثر تداخل یونها: جذب یون ، غالبا در نتیجه وجود سایر یونها در محیط غذایی تغییر می‌کند.
- اثر فشار اکسیژن: شدت جذب مواد توسط ریشه ، با کم شدن فشار اکسیژن در محیط کاهش می‌یابد.
- اثر دما: در مورد بسیاری از یونها ، جذب مواد توسط ریشه ، تحت اثر دمای محیط افزایش می‌یابد.
- اثر روشنایی: روشنایی باعث افزایش قدرت جذب مواد در گیاهان می‌شود.
چشم انداز
چگونگی دستیابی گیاهان به عناصر غذایی ضروری و جذب آنها برای رشد و نمو خود ، نقش محوری در مطالعات
فیزیولوژی گیاهی دارد. این بخش از دانش که
تغذیه معدنی نام دارد، نقش بسزایی در توسعه
کشاورزی مدرن و نیز شناخت چگونگی اعمال حیاتی گیاهان داشته است.
مباحث مرتبط با عنوان
