< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Біологічна азотфіксація

Незважаючи на те, що атмосфера майже на 78% складається з азоту, для більшості рослин він недоступний. Здатністю до фіксації азоту володіють найпримітивніші живі організми:

  • 1) вільноживучі організми - аеробні Azotobacter та анаеробні Clostridium бактерії;
  • 2) симбіотичні асоціації між бульбочковими бактеріями роду Rhizobium та вищими рослинами (рис. 30).

Процес засвоєння молекулярного азоту повітря мікроорганізмами називають біологічною азотфіксацією, а відповідні мікроорганізми - азотфіксаторами.

Бульбочкові бактерії утворюють особливі вирости на коренях бобових рослин. Крім бобових, цією здатністю володіють також лишайники, мохи, вільха, обліпиха, деякі папороті, розоцвіті, злаки та осокові.

Бактерії колонізують корені рослин в період появи перших листків. Азотфіксуючі бактерії існують в усіх ґрунтах, але у вільному стані не здатні до азотфіксації.

Бульбочки на коренях люпину (за Яковлевим, Челомбітько, 2001)

Рис. 30. Бульбочки на коренях люпину (за Яковлевим, Челомбітько, 2001)

Першим кроком до колонізації є розпізнавання різними видами Rhizobium рослини-хазяїна. Бактерії потрапляють в рослину крізь кореневі волоски, що деформуються під впливом гормоноподібної речовини, яка виділяється бактерією. Від місця проникнення бактерій в кореневий волосок розвивається тяж, по якому бактерії рухаються в тканину кореня, розмножуючись при цьому. Після заселення рослини одним штамом інші уже в нього не проникають. Рослинна клітина збільшується в розмірах, переповнюється бактеріями, змінює свою будову та функцію, перетворюючись на бактероїд, що відповідає за азотфіксацію.

Одночасно з проникненням Rhizobium у клітину рослини-хазяїна розпочинається активне ділення інфікованих клітин та сусідніх неінфікованих, що сприяє поширенню бактерій і зумовлює формування кореневих бульбочок. Інфіковані частини внутрішньої зони зрілої кореневої бульбочки оточені мембранною оболонкою, в якій локалізований червоний пігментний білок - леггемоглобін. Він утворюється лише в фіксуючих азот бульбочках і знаходиться в інфікованих клітинах, становлячи до 30% усього розчинного білка клітини. Його синтез кодується ДНК геному клітини хазяїна, а не ДНК бактерій. Отже, щоб симбіотична система могла фіксувати азот, необхідно: утворення кореневих бульбочок, диференціація бактерій у бактероїди та утворення леггемоглобіну. Фіксація продовжується до старіння бульбочок, а деякі з них живуть у багаторічних рослин до початку нового вегетаційного періоду.

Питання для самоперевірки

  • 1. Дайте означення понять "органографія", "вегетативні органи", "генеративні органи", "корінь", "коренева система", "метаморфози".
  • 2. Визначте функції кореня.
  • 3. Що спільного між стрижневою та мичкуватою кореневими системами?
  • 4. Чим відрізняються стрижнева та мичкувата кореневі системи?
  • 5. Охарактеризуйте будову та функції зон кореня.
  • 6. Зробіть порівняльний аналіз первинної і вторинної будови кореня.
  • 7. Які ви знаєте метаморфози коренів? Дайте їхню характеристику та наведіть приклади рослин, у яких вони зустрічаються.
  • 8. Охарактеризуйте кореневе живленн.

Цікаво знати, що

^ Коріння південно-африканського фігового дерева сягає 120 м у глибину.

^ Процес, коли ослаблений ґрунт видувається вітром чи вимивається водою, називається ерозією. її можна попередити або уповільнити, використовуючи рослини. їхнє коріння зміцнює ґрунт, утримуючи його на місці.

^ Баньян (індійська смаковниця), яка росте в Індії та Пакистані, починає своє життя як епіфіт (маленька рослина, що живе на іншому дереві). Підростаючи, він випускає деревоподібне коріння, яке нагадує стовбури дерев. З часом баньян вкриває велику територію і стає схожим на цілий гай самостійних дерев. Один 200-річний екземпляр займає площу 412 кв. м, і має 100 окремих "стовбурів" та 1775 опорних коренів. Баньян - не єдине дерево із "загарбницькими" нахилами. Осика тремтяча, розмножуючись боковими пагонами, теж може утворити цілий гай дерев, з'єднаних спільним корінням під землею. Один такий осиковий гай у США займає 43 гектари, а загальна маса всіх дерев складає 6 тонн.

^ Для багатьох арктичних рослин характерне товсте коріння, яке містить запаси поживних речовин, необхідних для швидкого росту рослин у період короткого літа.

5* У куща джузгуна, який росте в пустелі Каракуми, корені тягнуться вздовж поверхні пісків на 15-20 метрів. Ні піщані бурі, ні летючі піски не можуть зрушити з місця джузгун, якого міцно утримують корені у піщаних ґрунтах.

^ Кореневі волоски живуть лише 15-20 днів. Старі волоски відмирають, а нові виростають уже значно глибше, ближче до кінчика кореня.

> У Південній Африці, в пустелі Наміб росте дивна рослина - вельвічія. В неї короткий стовбур і всього два величезних листки завдовжки близько 3 м. Вони постійно ростуть від стовбура і відмирають на кінцях. А живе вельвічія сотні років. За умов майже повного бездощів' я вона засвоює вологу з туманів.

^ Кількість кореневих волосків залежить від умов довкілля. Наприклад, їхня кількість зменшується при високій вологості ґрунту і, навпаки, збільшується у рослин, які зростають на сухих ґрунтах.

^ Для відвернення наступу пісків Сахари у Північній Африці висаджують дерева, утворюючи так званий зелений пояс. У проекті беруть участь Марокко, Єгипет, Алжир, Туніс, Лівія. Цей пояс проходитиме вздовж межі зони з річними опадами від 150 до 250 мм. В Алжирі створення такого поясу почалося 1975 р. Довжина його 1 120 км, ширина близько 12 км.

^ Евкаліпт називають деревом-насосом. За день він "викачує" з ґрунту і випаровує через свою крону в кілька разів більше води, ніж, наприклад, береза за тиждень. Ця здатність дерева використовується людиною для осушення боліт. Листя евкаліптів повернуте ребром до сонця і не утворює тіні. Тому евкаліптові ліси світлі, з буйним трав' я-ним покривом. Повітря в них насичене цілющими пахощами, які виділяє листя.

Важливо знати, що

^ Якщо кореневі волоски пошкодити, рослина може засохнути і загинути. Тому при пересаджуванні рослини, щоб їх не пошкодити, треба обережно викопувати з ґрунту, перед тим добре поливши його водою.

З історії науки

У Буссенго Жан Батіст (1802-1187) - французький учений, довів, що всі рослини (крім бобових) беруть нітроген із ґрунту, а бобові самі здатні нагромаджувати його. Довів, що вміст Карбону в урожаї не пов' язаний з вмістом його в гної і що джерелом Карбону для зелених рослин є вуглекислий газ повітря.

> Лібіх Юстус (1803-1873) - німецький учений, який розробив теорію мінерального живлення рослин, що сприяло розвитку виробництва мінеральних добрив і впровадженню їх у землеробство.

^ Прянишников Дмитро Миколайович (1865-1948) - російський учений, який розробив теорію нітратного живлення рослин, наукові основи вапнування кислих ґрунтів, гіпсування солонців, застосування мінеральних добрив у землеробстві.

^ Зайкевич Анастасій Єгорович (1842-1931) - відомий український учений-агроном, який уперше запропонував спосіб рядкового внесення мінеральних та органічних добрив.

Зі світу науки

^ Англійський ботанік Ендрю Голдсуорсі висунув гіпотезу, відповідно до якої рослини можуть відчувати електричний заряд, що накопичується в хмарах перед дощем, і в очікуванні великої порції води перебудовувати свій обмін речовин, підсилювати фотосинтез і ріст.

А південноафриканський дослідник грози Безіл Шонленд, викопавши цілком деревце глоду, посадив його в діжку з ізолюючого матеріалу, а потім з' єднав корені з землею через дріт з чуттєвим амперметром. Виявилося, що перед грозою, коли в повітрі створюється велика різниця потенціалів, через дерево в землю тече струм силою близько 4 мікроамперів. На думку Голдсуорси, цей струм дає рослині сигнал - приготуватися до рясного припливу води до коренів.

Еволюційний процес

Корінь еволюційно молодший за стебло і листок, він утворився в зв' язку з переходом рослин до життя на суші. У Нижчих рослин кореня немає, а є тільки ризоїди. Вперше справжні корені з' являються у папоротеподібних.

Життєві поради

^ Не бажано зимою вносити у ґрунт добрива, тому що це може сприяти появі нових паростків, які втрачають яскравість через зимову нестачу світла.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >