معلومة

كيف تمتص النباتات المعادن من خلال أوراقها؟

كيف تمتص النباتات المعادن من خلال أوراقها؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف تمتص النباتات السماد عند رشها على سطح الورقة كعلف على الأوراق؟


تمتص المعادن من خلال مسام الأوراق المعروفة باسم الثغور ، وهذا ما يشبه طريقة امتصاص رقعة الدواء على جلد الإنسان باستثناء حقيقة أن جلد الإنسان به مسام عرقية بدلاً من الثغور.

فيما يلي رسم متحرك لهم يفتح ويغلق على نبات طماطم مقدم من ويكيبيديا:

مصادر:

مراجعة لطيفة بواسطة Wocjik (2004) (من التعليقات)

http://www.wisegeek.com/what-is-foliar-feeding.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Foliar_feeding

http://cronodon.com/BioTech/Plant_Transport.html


التغذية المعدنية النباتية

تمتص النباتات الخضراء وتستخدم ثاني أكسيد الكربون والماء في عملية التمثيل الضوئي ، وبالتالي فإن الجلوكوز الناتج والكربوهيدرات الأخرى تحتوي على العناصر الكيميائية كربون (C) والهيدروجين (H) والأكسجين (O).

يتم بناء فئات أخرى من المركبات العضوية باستخدام عناصر أخرى. بالإضافة إلى C و H و O ، تحتوي البروتينات على النيتروجين (N) وربما الكبريت (S). تحتوي الأحماض النووية على N والفوسفور (P).

يمكن الحصول على هذه العناصر الأخرى من المركبات الكيميائية الموجودة في التربة. توصف هذه عمومًا بالمعادن أو الأيونات المعدنية أو الأيونات غير العضوية.

عادةً ما تمتص النباتات الخضراء الأيونات المعدنية من التربة (مع الماء) باستخدام جذورها وتقوم بدمجها في خلاياها. في بعض الأحيان يمكن امتصاص المعادن عن طريق الأوراق.

هناك حاجة إلى أيونات معدنية مختلفة كمغذيات للنباتات ، وفي بعض الحالات تختلف عن الاحتياجات المعدنية للحيوانات. التغذية المعدنية الحيوانية (والفيتامينات) الآن موضوع منفصل على هذا الموقع.

نظرًا لوجود كمية محدودة من هذه المعادن المتوفرة في التربة ، فقد تعمل كعوامل مقيدة في نمو النبات. بعبارة أخرى ، عادةً ما يؤدي إضافة العديد من الأملاح المعدنية غير العضوية إلى تحسين نمو النبات.

على عكس الخلايا الحيوانية ، فإن الخلايا النباتية محاطة بمحلول مخفف للغاية من المغذيات المعدنية. ينتج عن هذا دخول الماء إلى الخلايا النباتية عن طريق التناضح ، مما يؤدي إلى انتفاخها حيث يعمل الضغط الهيدروستاتيكي ضد جدران خلايا السليلوز النباتية.

على عكس الحيوانات أيضًا ، لا تتخلص النباتات بشكل دائم من الأيونات المعدنية. ليس لديهم متطلبات يومية (للاستبدال). من الواضح أن الأيونات المعدنية المختلفة مطلوبة بكميات مختلفة ، وهذا سيعتمد أيضًا على مرحلة نمو النبات. من الصعب قياس الكمية المطلقة للتغذية المعدنية في التربة ، وتضاف المغذيات المعدنية الإضافية بشكل متفائل. يمكن تصور وجود فائض من المعادن لها تأثير تناضحي.

لهذا السبب وللمقارنة ، فقد بحثت عن الكميات - معبرًا عنها بأجزاء في المليون - من المعادن المختلفة التي تعتبر مثالية للاستخدام في أنظمة النمو المائية - والتي من الواضح أنها لا تشمل التربة.

المعدنية
N: نيتروجين
أيونات النترات NO3 -

قد يتم تفكيك المواد الأخرى المحتوية على N بفعل جرثومي لتوفير ذلك

دور في الخلايا النباتية
تستخدم لإنتاج الأحماض الأمينية لإنتاج البروتين وللأحماض النووية DNA و RNA

ومن ثم يعزز النمو الخضري وتطور الأزهار والفواكه والبذور

كمية مطلوبة
جزء في المليون

125-224

دور في الخلايا النباتية
مكون من الأحماض النووية (DNA، RNA، nucleotides، ATP الخ)
جميع أغشية الخلايا عبارة عن شحميات فسفورية
تشارك مجموعات الفوسفات في تنشيط الكربوهيدرات في التنفس والتمثيل الضوئي ، وكذلك في التحكم في العمليات الإنزيمية والتعبير الجيني (الفسفرة والفسفرة الضوئية)

ومن ثم ، فإن P يعزز نمو الجذور والبراعم

أسباب النقص
التقزم العام للنمو

قد تكون الأوراق أصغر حجمًا وأغمق من المعتاد

مصادر جيدة
سماد فوسفاتي غير عضوي

المعدنية
K: أيونات البوتاسيوم ك +

مصادر جيدة
أملاح البوتاسيوم غير العضوية: كلوريد البوتاسيوم (كلوريد لا يستخدم للنباتات) ، نترات البوتاسيوم (النترات توفر النيتروجين أيضًا)

رماد القدر (بقايا من الخشب المحترق)

المعدنية
ملغ:
أيونات المغنيسيوم
ملغ 2+

يشكل الجزء (المركزي) من جزيء الكلوروفيل

تعتبر أيونات المغنيسيوم من العوامل المساعدة لعمل الإنزيمات المطلوبة للمراحل المهمة في عملية التمثيل الضوئي (تحديدًا تثبيت الكربون): Ribulose Bisphosphate Carboxylase (RUBISCO) و Phosphoenolpyruvate Carboxylase (PEPC).

مصادر جيدة
أملاح إبسوم (كبريتات المغنيسيوم)

دور في الخلايا النباتية
تشارك أيونات الكالسيوم في تكوين الأنابيب الدقيقة كجزء من عمل المغزل في انقسام الخلايا - وهي مهمة بشكل خاص في طبقات النسيج عند أطراف الجذور والبراعم.

بكتات الكالسيوم هي أحد مكونات جدران الخلايا النباتية

يتوزع الكالسيوم في الغالب في الأوراق ، وأقل من ذلك في البذور والفواكه والجذور.

قد يعمل الكالسيوم مباشرة في عدة جوانب من عملية التمثيل الضوئي. يبدو أنه يعدل نشاط إنزيمات الفوسفاتيز في دورة تقليل الكربون.

أسباب النقص
توقف نمو النبات وخاصة الجذور
تجعد الأوراق ، والمظهر الداكن
تعفن نهاية الزهرة من الفاكهة ، والتي تتفاقم بسبب النترات الزائدة أو عدم كفاية إمدادات المياه

تتأثر بعض النباتات بمحتوى التربة من الكالسيوم وتأثيره على درجة حموضة التربة وتوافر الأيونات الأخرى:
تكلس على سبيل المثال تتطلب Ericas (heathers) و Rhododendrons و Azaleas وغيرها تربة حمضية حتى تظهر أعراض نقص الحديد ، أي داء الاخضرار بين الأوردة ، على التربة القلوية.
كالسيكلس تزدهر في التربة الغنية بالجير. في التربة الحمضية غالبًا ما تظهر عليهم أعراض سمية الألومنيوم ، مثل النخر ونقص الفوسفات (احمرار الأوراق) والتقزم.

مصادر جيدة
غالبًا ما يضاف الطباشير والجير إلى التربة ، ويحتوي الماء العسر على أيونات الكالسيوم. نيترو الطباشير - خليط من كربونات الكالسيوم ونترات الأمونيوم (نترات أمونيوم الكالسيوم؟) يعطي نترات بالإضافة إلى الكالسيوم.

تنمو بعض الخضروات الورقية (الكرنب ، مثل الكرنب ، إلخ) بقوة أكبر عند تناولها بالكالسيوم ، وقد تساهم بدورها بشكل كبير في النظام الغذائي للإنسان.

بعض أملاح الكالسيوم (الفوسفات ، الكبريتات) غير قابلة للذوبان ، لذا فإن الفوسفات والكبريتات قد تقلل من توافر الكالسيوم للنبات.

أسباب النقص
ضعف النمو ، الأوراق ليست خضراء (أكثر صفراء خضراء) - "داء الاخضرار"
- أوراق عروق أرجوانية
- ملحوظ بشكل خاص في الأوراق القديمة

يمكن أن يحدث نقص الكبريت عندما يكون الرقم الهيدروجيني للتربة مرتفعًا جدًا ، أو عند وجود كمية كبيرة من الكالسيوم.

مصادر جيدة
أملاح إبسوم (كبريتات المغنيسيوم)

عناصر أخرى ، (ربما) مطلوبة بكميات أقل

المنغنيز (مينيسوتا)
زنك (زنك)
البورون (م)
النحاس (نحاس)
الموليبدينوم (مو)

الأسمدة غير العضوية

يمكن إضافة المكملات المعدنية إلى التربة على شكل أملاح معدنية بسيطة: "مواد كيميائية" في لغة بعض الناس.

يتم إنتاج معظمها في مصانع كيميائية ، غالبًا باستخدام خامات مستوردة من أجزاء أخرى من العالم ويستخدم تصنيعها قدرًا كبيرًا من الطاقة - ربما من الوقود الأحفوري - لذلك يبدو أن هذه المركبات الكيميائية البسيطة لها تكلفة بيئية مسبقة.

  • درجة حرارة 450 درجة مئوية
  • ضغط 200 ضغط جوي
  • في وجود محفز حديدي.

اليوريا - كو (NH2)2 - منتج رخيص يحتوي على النيتروجين - من الناحية الفنية ليس ملحًا غير عضوي. وهو مركب عضوي يتم استخراجه بسهولة من بول الحيوانات ويشكل بلورات بيضاء يسهل التعامل معها. في التربة يتم تحويلها بسرعة عن طريق العمل البكتيري إلى أيونات الأمونيوم والنترات.

الفوسفور يتم الحصول على المركبات المستخدمة في الأسمدة من صخور الفوسفات التي تكونت في الأصل من ترسب الفوسفات في بيئة بحرية قديمة. يتم استخراجها السطحي من الرواسب الرسوبية في الصين والشرق الأوسط وشمال إفريقيا والولايات المتحدة. هذه الخامات ليست قابلة للذوبان بشكل كبير ، لذلك يجب أن تتفاعل مع الأحماض - عادة الكبريتيك ، ثم يتم تحييد حمض الفوسفوريك مع الأمونيا لإعطاء فوسفات الأمونيوم.

البوتاسيوم يتم توفيره بشكل عام من أملاح كلوريد البوتاسيوم أو كبريتات البوتاسيوم التي يتم استخراجها من رواسب المبخرات الجوفية - المشتقة في الأصل من مياه البحر.

يحتوي هذا أيضًا على معادن كلوريد الصوديوم والطين والتي يمكن فصلها عن المحلول عن طريق عملية التبلور التي تتضمن إضافة الكواشف الأمينية التي تغطي فقط بلورات كلوريد البوتاسيوم وتجعلها تطفو على السطح ليتم إزالتها عند ضخ الهواء فيها.

الأسمدة NPK تتكون من مخاليط من الأملاح المعدنية مثل نترات البوتاسيوم ونترات الأمونيوم والفوسفات. يتم توفيرها على شكل حبيبات أو بلورات أو مسحوق ليتم نثرها على الأرض أو إذابتها كمركز ليتم تخفيفها قبل وضعها على النباتات في الأواني وأكياس النمو.

يتم الإعلان عن هذه المنتجات بنسب N: P: K لإظهار مساهمات هذه العناصر الرئيسية الثلاثة. غالبًا ما يقدمون تفاصيل عن طرق التحليل المستخدمة فيما يتعلق بالمعايير الكيميائية.
على سبيل المثال ، P2ا5 - خامس أكسيد الفوسفور و K.2غالبًا ما يتم ذكر O - أكسيد البوتاسيوم - ، على الرغم من أنه من غير المحتمل أن يكون موجودًا بالفعل ، ويشير مصطلح "نيتروجين الأمونيا" إلى أملاح الأمونيوم بدلاً من النترات.

تعتمد العديد من الأسمدة الصلبة الحبيبية للحدائق على المنتج الوطنية Growmore تم تجريبها في الحرب الأخيرة لتشجيع الجمهور على زراعة محاصيل الخضار والمساعدة في المجهود الحربي - مع شعار "احفر من أجل النصر"!
عادةً ما يكون لهذا NPK قيمة 7-7-7. معدل التطبيق الموصى به هو 70 جرام لكل متر مربع ، وعادة ما يتم غمره برفق في سطح التربة.

تحتوي أغذية الطماطم السائلة على قيمة NPK قريبة من 4-3-8 أو 4-5-9 ولكنها مخففة بشكل عام أكثر من 200x أو 500x ..

الأسمدة العضوية

هنا يستخدم مصطلح "عضوي" في سياقه الأصلي: مشتق من الكائنات الحية.

يوفر روث الحيوانات والبول والمنتجات النباتية مثل زركشة العشب والأوراق المتساقطة وحتى الأعشاب البحرية عددًا من المركبات التي يمكن أن تستخدمها النباتات للنمو ، لكن التركيب والكميات الدقيقة غير محددة إلى حد ما. في الواقع ، يتم إطلاق الأيونات غير العضوية بفعل البكتيريا الموجودة في التربة والتي تؤدي إلى تحلل المادة العضوية. في بعض الأحيان يخضع لعملية خاضعة للسيطرة الجزئية - سماد - مما ينتج عنه منتج أكثر قبولًا إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا يحسن بنية التربة وقدرتها على الاحتفاظ بالمياه.

يُنظر إليه على أنه مثال على سماد بطيء الإطلاق أو سماد متحكم فيه ، مما يعني أن الأيونات يتم إطلاقها تدريجيًا على مدى وقت أطول من المصادر غير العضوية البحتة.

توفر بعض المنتجات من أصل حيواني في الواقع مكونات مركزة ومحددة إلى حد ما للتربة:

أسماك الدم والعظام يُفترض أنه منتج ثانوي لتجهيز الأسماك. يقترب تصنيف NPK بشكل عام من 5.5: 8: 6.

وجبة العظام هو منتج مشتق من معالجة اللحوم ، ويحتوي على الفوسفور (العظام أساسًا فوسفات الكالسيوم) وكذلك النيتروجين (من البروتين في نخاع العظام) ، لذلك يقال إنه يشجع نمو الجذور. تم العثور على بعض المنتجات المستوردة مصابة بالجمرة الخبيثة ، وهو أمر مقلق لأن هذه البكتيريا اللاهوائية تنتج جراثيم يمكن أن تبقى في التربة لسنوات. تصنيف NPK الخاص بها هو عادة 3: 9: 0.

عيوب الأسمدة

يمكن الوصول إلى العناصر الغذائية غير العضوية على الفور من جذور النباتات ، لذا فهي تتسبب بشكل عام في حدوث طفرة نمو ملحوظة وتلغي أي نقص في المعادن.

ومع ذلك ، فإنها قد تسبب مشاكل أخرى حسب نوع التربة والظروف الجوية. في الظروف الممطرة أو بعد الفيضانات ، قد يتم غسل هذه الأملاح عالية الذوبان (مزال) من التربة ، وخاصة من التربة الرملية ، والتي يمكن تصريفها مجانًا. هذه ترشيح العملية أقل احتمالا مع التربة الطينية التي تحتفظ بكمية أكبر من الماء.

يمكن ملاحظة تأثير مماثل وأكثر شدة عندما يتسرب السائل المرتبط بسماد الحيوانات إلى البيئة.

زيادة المغذيات غير العضوية القابلة للذوبان (التخثث) في مجاري المياه (الجداول والأنهار) من المرجح أن تزيد من نمو الطحالب في الماء. كلما أصبح الماء أعمق وأبطأ تموت الطحالب بسبب انخفاض اختراق الضوء. قد يؤدي هذا إلى تراكم البكتيريا التي تستهلك الأكسجين المذاب في الماء ، مما يتسبب في موت الحياة المائية.

يمكن إزالة الماء (مجردة) من دورات المياه لاستخدامها في إمدادات المياه المنزلية. ارتبطت المستويات المرتفعة من النترات في هذه المياه بعدد من مشاكل صحة الإنسان.

ميثيموغلوبين الدم هو تغيير في بنية الهيموجلوبين ، ناتج عن أيونات النتريت المشتقة من أيونات النترات التي تم تناولها. هذا يقلل من قدرة الدم على حمل الأكسجين ، ويمكن أن يكون مشكلة للأطفال ، خاصة أقل من 6 أشهر.

هناك القليل من الأدلة على أن النترات (أو النيتريت) في مياه الشرب تسبب السرطان. لكن النترات وخاصة النتريت المضافة إلى منتجات اللحوم على سبيل المثال من المعروف الآن إنتاج لحم الخنزير المقدد من أجل تسريع عملية "المعالجة" بالإضافة إلى التمليح مركبات نيتروسو وهي مواد مسرطنة.

معيار مياه الشرب الحالي للنترات أقل من 50 مجم / لتر.

مواضيع أخرى ذات صلة على هذا الموقع

هذا الموضوع له صلات بموضوعات أخرى على هذا الموقع:

الفيتامينات و المعادن من منظور الإنسان / الحيوان

روابط انترنت

وصفة للنجاح في الزراعة المائية إن توفير جميع العناصر الأساسية بالكمية المناسبة والنسبة المناسبة لبعضها البعض قد يبدو مهمة شاقة حتى بالنسبة للمزارعين الأكثر موهبة في الرياضيات. بواسطة نيل إس ماتسون وكاري بيترز


تغذية

الكائنات الحية تحتاج إلى تناول الطعام

1) للحصول على الطاقة
2) للحصول على مواد للنمو و
3) الحصول على مواد لإصلاح الأجزاء التالفة من الجسم.

عملية تناول الطعام من قبل الكائن الحي وكذلك استخدام هذا الغذاء من قبل الكائن الحي تسمى التغذية.

يمكن للنباتات أن تصنع طعامها ولكن الحيوانات لا تستطيع أن تصنع الطعام بنفسها. يعتمد البشر والحيوانات على النباتات في غذائهم ، بشكل مباشر أو غير مباشر.


تحتاج النباتات إلى أكثر من ثلاثة عناصر غذائية

لن تندهش عندما تسمع أن النباتات تحتاج إلى أكثر من مجرد ثلاثة عناصر للبقاء على قيد الحياة. تحتاج النباتات أيضًا إلى العديد من العناصر الغذائية الأخرى بكميات أقل: الكربون (C) ، الهيدروجين (H) ، الأكسجين (O) ، الفوسفور (P) ، البوتاسيوم (K) ، اليود (I) ، النيتروجين (N) ، الكبريت (S) ، يشكل الكالسيوم (Ca) والحديد (Fe) الاختصارات الأخرى الشائعة ، CHOPKINS CaFe.

لا يزال هذا يترك المغنيسيوم والزنك والنحاس والعديد من الاحتياجات الأساسية الشائعة للنباتات.

باختصار ، تحتاج النباتات إلى الكثير من العناصر المحددة في تربتها للبقاء على قيد الحياة. يستخدمون هذه العناصر في النمو وبناء المواد العضوية. تلعب بعض العناصر دورًا مهمًا في تشغيل عملية التمثيل الضوئي (التجديد السريع ، تستخدم النباتات عملية تسمى التمثيل الضوئي لتحويل الطاقة من الضوء ، بالإضافة إلى الماء وثاني أكسيد الكربون ، إلى طاقة).

معظم التربة الموجودة تحت قدميك الآن عبارة عن فتات صغيرة من الصخور. العناصر المذكورة أعلاه موجودة في جزيئات التربة ، لكن النباتات لا تستطيع الوصول إليها. لا يمكن للنباتات أن تأكل الأوساخ وتستخرج العناصر الغذائية & # 8211 يحتاجون إلى الكثير من الماء ليكونوا موجودين. يساعد الماء في ترشيح العناصر بعيدًا عن التربة في قطع صغيرة بسيطة. يمكن للنباتات بعد ذلك "شرب" الماء من خلال جذورها ، والحصول على العناصر الغذائية المختلطة أثناء ذهابها.

تحتوي التربة الخصبة الجيدة على الكثير من هذه العناصر الغذائية. ومع ذلك ، فإن العديد من هذه العناصر الغذائية يتم غسلها بسهولة عن طريق هطول الأمطار. يساعد استخدام الأسمدة أو مكملات التربة الأخرى في الحفاظ على نباتاتك سعيدة وصحية.


امتصاص الأملاح المعدنية من التربة بالنباتات (مع رسم بياني)

في السابق ، كان يُعتقد أن امتصاص الأملاح المعدنية من التربة يحدث جنبًا إلى جنب مع امتصاص الماء ، ولكن من الثابت الآن أن امتصاص الملح المعدني وامتصاصه وامتصاص الماء هما عمليتان مختلفتان. يتم امتصاص الأملاح المعدنية من محلول التربة على شكل أيونات. يتم امتصاصها بشكل رئيسي من خلال المناطق الإنشائية للجذور بالقرب من الأطراف.

ومع ذلك ، يمكن أيضًا امتصاص بعض الأملاح المعدنية في مواقع أخرى على سطح الجذر أو فوق سطح الجذر بالكامل بما في ذلك منطقة الاستطالة وشعر الجذر الذي يعتمد على التوافر العالي لهذه المعادن من حولهم و / أو الطلب القوي على الأنسجة في هذه المواقع.

غشاء البلازما للخلايا الجذرية غير منفذ لجميع الأيونات. هو انتقائي لكل & shymeable. لا يتم امتصاص جميع الأيونات من نفس الملح بمعدل متساو ولكن هناك عدم تكافؤ في امتصاص الأيونات وامتصاصها. الخطوة الأولى في امتصاص الأملاح المعدنية هي عملية التبادل الأيوني التي لا تتطلب طاقة أيضية ولكنها تسهل بشكل كبير امتصاص الأملاح المعدنية.

التبادل الأيوني:

يمكن استبدال الأيونات الممتصة على سطح جدران أو أغشية الخلايا الجذرية بأيونات لها نفس العلامة من المحلول الخارجي. على سبيل المثال ، يمكن تبادل الكاتيون K + لمحلول التربة الخارجي مع H + أيون كثف على سطح الخلايا الجذرية. Simi & shylarly ، يمكن استبدال الأنيون بـ OH & # 8211 أيون. هناك نوعان من النظريات المتعلقة بآلية وميض التبادل الأيوني:

(أنا) نظرية تبادل الاتصال:

وفقًا لهذه النظرية ، فإن الأيونات الممتصة على سطح الخلايا الجذرية وجزيئات الطين (أو المذيلات الطينية) لا يتم تثبيتها بإحكام ولكنها تتأرجح في مساحة صغيرة من الفضاء. إذا كانت الجذور وجزيئات الطين على اتصال وثيق مع بعضها البعض ، فقد يتداخل حجم التذبذب للأيونات الممتصة على سطح الجذر مع حجم التذبذب للأيونات الممتصة على جزيئات الطين ، ويمكن تبادل الأيونات الممتصة على جسيمات الطين مع الأيونات الممتصة على سطح الجذر بشكل متفاوت وخجول دون أن يذوب أولاً في محلول التربة (الشكل 7.1 أ).

(ثانيا) نظرية تبادل حمض الكربونيك:

وفقًا لهذه النظرية ، فإن ثاني أكسيد الكربون2 يطلق أثناء التنفس تتحد الخلايا الجذرية مع الماء لتكوين حمض الكربونيك (H2كو3). يتفكك حمض الكربونيك إلى H + وأنيون HCO3 & # 8211 في محلول التربة. يمكن استبدال أيونات H + بالكاتيونات الممتصة على جزيئات الطين.

يمكن امتصاص الكاتيونات التي يتم إطلاقها في محلول التربة من جزيئات الطين على خلايا الجذر في مقابل أيونات H + أو كأزواج أيونية مع البيكربونات (الشكل 7.1 ب). وبالتالي ، يلعب محلول التربة دورًا مهمًا في نظرية تبادل حمض الكربونيك.

قد تكون العملية الإضافية لامتصاص الأملاح المعدنية من نوعين:

(1) الامتصاص السلبي للأملاح المعدنية:

عندما يكون تركيز الأملاح المعدنية أعلى في المحلول الخارجي منه في عصارة خلايا الخلايا الجذرية ، يتم امتصاص الأملاح المعدنية وفقًا لتدرج التركيز من خلال عملية انتشار بسيطة. وهذا ما يسمى الامتصاص السلبي لأنه لا يتطلب إنفاق الطاقة الأيضية.

من المعروف الآن أنه أثناء الامتصاص السلبي ، قد تنتشر الأملاح المعدنية من خلال أغشية الخلايا مباشرة من خلال طبقة ثنائية الدهون ولكن بشكل رئيسي من خلال قنوات البروتين الانتقائية للأيونات العابرة والغشاء الخجول أو البروتينات الحاملة عبر الغشاء. ويسمى أيضًا الناقل أو النقل السلبي بوساطة تشان وشينيل للأملاح المعدنية عبر الغشاء باسم الانتشار السهل والمغلف (الشكل 7.6).

(2) الامتصاص النشط للأملاح المعدنية:

لقد لوحظ في كثير من الأحيان أن عصارة الخلايا في النباتات تتراكم كميات كبيرة من أيونات الأملاح الصغرى والقصيرة مقابل تدرج التركيز. على سبيل المثال ، في الطحالب Nitella ، تراكمت عصارة الخلية أيونات الفوسفات والبوتاسيوم لدرجة أن تركيزاتها كانت أعلى من تركيزاتها في مياه البركة التي كان ينمو فيها النبات.

لا يمكن تفسير ذلك بالانتشار البسيط أو توازن Donnan & # 8217s وقد دفع الناس إلى الاعتقاد بأن امتصاص وتراكم الأملاح المعدنية مقابل تدرج التركيز هو عملية نشطة تنطوي على إنفاق الطاقة الأيضية من خلال التنفس.

وتأتي الأدلة التالية لصالح هذا الرأي:

(ط) عوامل مثل درجة الحرارة المنخفضة ونقص O2، مثبطات التمثيل الغذائي وما إلى ذلك التي تمنع الأنشطة الأيضية مثل التنفس في النباتات تمنع أيضًا تراكم الأيونات.

(2) يتم زيادة معدل التنفس عندما يتم نقل النبات من الماء إلى محلول الملح (التنفس الملح).

من المقبول الآن أن الامتصاص النشط للأملاح المعدنية ينطوي على تشغيل مركب ناقل موجود في غشاء البلازما للخلايا.

مفهوم الناقل:

وفقًا لهذه النظرية ، فإن غشاء البلازما غير منفذ للأيونات الحرة. لكن بعض المركبات الموجودة فيه تعمل كحامل وتتحد مع الأيونات لتكوين مركب أيون ناقل يمكنه التحرك عبر الغشاء. على السطح الداخلي للغشاء ينكسر هذا المركب ويطلق الأيونات في الخلية بينما يعود الحامل إلى السطح الخارجي لالتقاط أيونات جديدة (الشكل 7.2).

تدعم الملاحظات التالية بقوة مفهوم الناقل للامتصاص النشط للأملاح الدقيقة والقصيرة:

(ط) التبادل النظيري:

عدة مرات ، وجد أنه يمتص بنشاط أيونات مشعة (مثل 35 S04) لا يمكن نشره للخلف أو استبداله بأيونات أخرى في المحلول الخارجي مما يشير إلى أن غشاء البلازما غير منفذ للأيونات الحرة.

(ثانيا) تأثيرات التشبع:

بعد حد معين ، لا يؤدي زيادة تركيز الأملاح في المحلول الخارجي إلى زيادة معدل امتصاص الملح المعدني. ذلك لأن المواقع النشطة على المركب الحامل تصبح مشبعة بالأيونات.

(ثالثا) النوعية:

قد تكون المواقع النشطة على المركب الحامل محددة والتي يمكن أن تربط فقط بعض الأيونات المحددة. وهذا يفسر أيضًا الامتصاص الانتقائي وغير المتكافئ للأيونات بواسطة النباتات. هناك فرضيتان شائعتان تستندان إلى مفهوم الناقل لشرح آلية امتصاص الملح النشط ، على الرغم من عدم قبولهما عالميًا.

(1) نظرية مضخة السيتوكروم Lundegardh & # 8217s:

يعتقد Lundegardh و Burstrom (1933) أن هناك علاقة محددة بين التنفس وامتصاص الأنيون. وبالتالي عندما يتم نقل النبات من الماء إلى محلول الملح ، يزداد معدل التنفس. يُطلق على هذه الزيادة في معدل التنفس على مستوى الدقة والنفط الطبيعي اسم تنفس الأنيون أو تنفس الملح.

تثبيط تنفس الملح والامتصاص المصاحب للأنيونات بواسطة ثاني أكسيد الكربون والسيانيدات (وهي مثبطات معروفة لأكسيداز السيتوكروم لسلسلة نقل الإلكترون في الميتوكوندريا) ، فيما بعد قاد Lundegardh (1950 ، 54) لاقتراح نظرية مضخة السيتوكروم التي تستند إلى الافتراضات التالية:

(ط) تختلف آلية امتصاص الأنيون والكاتيونات.

(2) يتم امتصاص الأنيونات من خلال سلسلة السيتوكروم من خلال عملية نشطة.

(3) يتم امتصاص الكاتيونات بشكل سلبي.

وفقًا لهذه النظرية (الشكل 7.3):

(ط) تفاعلات ديهيدروجينيز على الجانب الداخلي من الغشاء تؤدي إلى بروتونات (H +) وإلكترونات (e & # 8211).

(2) ينتقل الإلكترون عبر سلسلة السيتوكروم باتجاه خارج الغشاء ، بحيث يتقلص الحديد الموجود في السيتوكروم (Fe ++) على السطح الخارجي ويتأكسد (Fe ++) على السطح الداخلي.

(3) على السطح الخارجي ، يتأكسد السيتوكروم المختزل بواسطة الأكسجين الذي يطلق الإلكترون (e & # 8211) ويأخذ الأنيون (A & # 8211).

(4) يتحد الإلكترون المنطلق مع H + والأكسجين لتكوين الماء.

(v) يسافر الأنيون (A & # 8211) فوق سلسلة السيتوكروم باتجاه الداخل.

(6) على السطح الداخلي ، يتم تقليل السيتوكروم المؤكسد عن طريق أخذ عنصر كهربائي وشيترون يتم إنتاجه من خلال تفاعلات نازعة الهيدروجين ، ويتم تحرير الأنيون (A & # 8211).

(7) نتيجة لامتصاص الأنيون ، يتحرك الكاتيون (M +) بشكل سلبي من الخارج إلى الداخل لموازنة الأنيون.

العيوب الرئيسية للنظرية المذكورة أعلاه هي:

(ط) يتصور الامتصاص النشط للأنيونات فقط.

(2) لا يفسر الامتصاص الانتقائي للأيونات.

(3) لقد وجد أن الكاتيونات تحفز التنفس أيضًا.

(2) نظرية بينيت كلارك & # 8217s البروتين-الليسيثين:

في عام 1956 ، اقترح Bennet-Clark أنه نظرًا لأن أغشية الخلايا تتكون أساسًا من phos & shypholipids والبروتينات ويبدو أن بعض الإنزيمات موجودة عليها ، يمكن أن يكون الناقل عبارة عن بروتين مرتبط بالفوسفاتيد يسمى ليسيثين. كما افترض وجود فوسفاتيدات مختلفة لتتوافق مع عدد المجموعات التنافسية المعروفة من الكاتيونات والأنيونات (والتي سيتم أخذها داخل الخلية).

وفقًا لهذه النظرية (الشكل 7.4) ، (1) تعتبر مجموعة الفوسفات في الفوسفاتيد بمثابة المركز النشط الذي يربط الكاتيونات ومجموعة الكولين الأساسية كمركز ربط الأنيون.

(2) يتم تحرير الأيونات على السطح الداخلي للغشاء عن طريق تحلل الليسيثين بواسطة إنزيم الليسيثيناز.

(3) يتم تجديد الليسيثين الناقل من حمض الفوسفاتيدك والكولين في وجود إنزيمات الكولين أسيتيلاز وإستريز الكولين و ATP. هذا الأخير بمثابة مصدر للطاقة.

بمجرد دخول خلايا البشرة في الجذر ، تنتقل الأملاح المعدنية في شكلها الأيوني من خلية إلى أخرى عن طريق:


راجع الأسئلة

لكي يعتبر العنصر ضروريًا ، يجب استيفاء جميع المعايير التالية ، باستثناء:

  1. لا يوجد عنصر آخر يمكنه أداء الوظيفة.
  2. العنصر له دور مباشر في تغذية النبات.
  3. العنصر غير عضوي.
  4. لا يمكن للمصنع إكمال دورة حياته بدون العنصر.

المغذيات التي هي جزء من الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية والتي تشكل الجزيئات الحيوية هي ________.

معظم ________ ضرورية لوظيفة الإنزيم.

ما هو مصدر المياه الرئيسي للنباتات الأرضية؟


ينتقل الماء إلى الجذر من التربة ثم ينتقل بثبات إلى نسيج الجذر ، مكونًا عمودًا من الماء يتم دفعه تدريجياً إلى الأعلى.

يؤدي تبخر جزيئات الماء من خلايا الورقة (انظر الصورة أعلاه) إلى عملية شفط ، والتي تسحب الماء من خلايا نسيج الخشب من الجذور ، وتستمر هذه العملية.

يُعرف فقدان الماء على شكل بخار من الأوراق (أي الأجزاء الهوائية) من النبات باسم النتح.

كما يساعد النتح في الامتصاص والحركة الصعودية للماء والمعادن المذابة فيه من الجذور إلى الأوراق.

يساعد النتح أيضًا في تنظيم درجة الحرارة (في النباتات).

يُعرف نقل المنتجات القابلة للذوبان في عملية التمثيل الضوئي باسم النقل، والذي يحدث في جزء من نسيج الأوعية الدموية المعروف باسم اللحاء.

إلى جانب منتجات التمثيل الضوئي ، ينقل اللحاء أيضًا الأحماض الأمينية والمواد الأخرى ، والتي يتم توصيلها في النهاية إلى الجذور والفواكه والبذور والأعضاء النامية.


حركة المياه والمعادن في نسيج الخشب

تحصل معظم النباتات على الماء والمعادن التي تحتاجها من خلال جذورها. المسار المتخذ هو: جذور التربة - & gt- وسيقان gt- & أوراق gt. المعادن (على سبيل المثال ، K + ، Ca2 +) مذابة في الماء (غالبًا ما تكون مصحوبة بجزيئات عضوية مختلفة توفرها خلايا الجذر). تدخل المياه والمعادن إلى الجذر من خلال مسارات منفصلة تتلاقى في النهاية في الشاهدة أو الحزمة الوعائية المركزية في الجذور.

النتح هو فقدان الماء من النبات من خلال التبخر على سطح الورقة. إنه المحرك الرئيسي لحركة الماء في نسيج الخشب. يحدث النتح بسبب تبخر الماء عند الورقة ، أو واجهة الغلاف الجوي ، فإنه يخلق ضغطًا سلبيًا (توترًا) مكافئًا لـ & ndash2 ميجا باسكال على سطح الورقة. ومع ذلك ، تختلف هذه القيمة اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على عجز ضغط البخار ، والذي يمكن أن يكون غير مهم في حالة الرطوبة النسبية العالية (RH) وكبير عند انخفاض الرطوبة النسبية. يسحب هذا التوتر الماء من الجذور. في الليل ، عندما تنغلق الثغور ويتوقف النتح ، يتم الاحتفاظ بالماء في الساق والأوراق عن طريق تماسك جزيئات الماء مع بعضها البعض وكذلك التصاق الماء بجدران الخلايا في أوعية نسيج الخشب والقصبات الهوائية. وهذا ما يسمى نظرية التماسك و ndashtension لصعود النسغ.

تشرح نظرية التماسك والتوتر كيف يتحرك الماء لأعلى عبر نسيج الخشب. داخل الورقة على المستوى الخلوي ، يشبع الماء الموجود على سطح خلايا الميزوفيل الألياف الدقيقة السليلوزية لجدار الخلية الأساسي. تحتوي الورقة على العديد من المساحات الهوائية الكبيرة بين الخلايا لتبادل الأكسجين لثاني أكسيد الكربون ، وهو أمر ضروري لعملية التمثيل الضوئي. يتعرض جدار الخلية الرطب لمساحة الهواء الداخلية ويتبخر الماء الموجود على سطح الخلايا في الفراغات الهوائية. هذا يقلل من الطبقة الرقيقة على سطح الخلايا المتوسطة. يؤدي الانخفاض إلى حدوث توتر أكبر على الماء في خلايا النسيج الوسطي ، مما يزيد من سحب الماء في أوعية نسيج الخشب. يتم تكييف الأوعية الخشبية والقصبات الهوائية هيكليًا للتعامل مع التغيرات الكبيرة في الضغط. تقلل الثقوب الصغيرة بين عناصر الوعاء من عدد وحجم فقاعات الغاز التي تتشكل عبر عملية تسمى التجويف. يكون تكوين فقاعات الغاز في نسيج الخشب ضارًا لأنه يقطع التيار المستمر للمياه من القاعدة إلى أعلى النبات ، مما يتسبب في حدوث انقطاع (انسداد) في تدفق نسيج نسيج الخشب. كلما زاد ارتفاع الشجرة ، زادت قوى التوتر اللازمة لسحب الماء في عمود مستمر ، مما يزيد من عدد أحداث التجويف. في الأشجار الكبيرة ، يمكن للانسدادات الناتجة أن تسد الأوعية الخشبية ، مما يجعلها غير وظيفية.

الشكل ( PageIndex <1> ): التماسك - نظرية التوتر في صعود النسغ: تم عرض نظرية التماسك و ndashtension لصعود النسغ. ينتج عن التبخر من خلايا الوسطية تدرجًا سلبيًا لإمكانات الماء يتسبب في تحرك الماء لأعلى من الجذور عبر نسيج الخشب.


نظام امتصاص الماء في النباتات: آلية المسارات وتفاصيل أخرى

تتمتع النباتات بالقدرة على امتصاص الماء من خلال سطحها بالكامل من الجذور والساق والأوراق والزهور وما إلى ذلك. ومع ذلك ، نظرًا لأن المياه متوفرة في الغالب في التربة ، فإن نظام الجذر الجوفي هو المتخصص فقط في امتصاص الماء. غالبًا ما تكون الجذور واسعة النطاق وتنمو بسرعة في التربة.

في الجذور ، المنطقة الأكثر فعالية لامتصاص الماء هي منطقة جذور الشعر. تحتوي كل منطقة شعر جذر على آلاف الشعيرات الجذرية. الشعر الجذري متخصص في امتصاص الماء. وهي عبارة عن نواتج أنبوبية يبلغ طولها 50-1500 ميكرومتر (0.05-1.5 مم) وعرضها 10 نانومتر.

يحتوي كل شعر جذر على فجوة مركزية مليئة بعصارة الخلايا النشطة تناضحيًا والسيتوبلازم المحيطي. الجدار رقيق ومنفذ مع المواد البكتيرية في الطبقة الخارجية والسليلوز على الطبقة الداخلية. تمر الشعيرات الجذرية في المسام الشعرية الدقيقة ، وتتصل بجزيئات التربة بواسطة المركبات البكتيرية وتمتص المياه الشعرية.

مسارات حركات المياه في الجذور:

هناك مساران لمرور الماء من شعر الجذر إلى نسيج الخشب داخل الجذر ، الأبوبلاست والسمبلاست.

(ط) مسار Apoplast:

هنا يمر الماء من شعر الجذر إلى نسيج الخشب عبر جدران الخلايا المتداخلة دون عبور أي غشاء أو سيتوبلازم. يوفر المسار أقل مقاومة لحركة الماء. ومع ذلك ، يتم مقاطعته من خلال وجود شرائط كاسبارين lignosuberin غير منفذة في جدران خلايا الأديم الباطن.

(2) مسار Symplast:

يمر الماء من خلية إلى أخرى من خلال البروتوبلازم. لا يدخل في فجوات الخلية. ترتبط السيتوبلازم في الخلايا المجاورة من خلال جسور تسمى plasmodesmata. للدخول في symplast ، يجب أن يمر الماء عبر البلازما (غشاء الخلية) في مكان واحد على الأقل. ويسمى أيضًا مسار الغشاء. يتم دعم الحركة المتشابهة عن طريق التدفق السيتوبلازمي للخلايا الفردية. ومع ذلك ، فهي أبطأ من الحركات السكتة الدماغية.

كلا المسارين متورطان في الحركة عبر الجذر. يتدفق الماء عبر apoplast في القشرة. يدخل في مسار سيمبلاست في باطن الجلد حيث تكون الجدران منيعًا لتدفق المياه بسبب وجود شرائح كاسباريان.

هنا ، فقط plasmodesmata مفيدة للسماح بمرور الماء في الدراجة الهوائية من حيث يدخل النسيج الخشبي. تحتوي المغذيات المعدنية أيضًا على نفس مسار الماء. ومع ذلك ، فإن امتصاصها وعبورها إلى سيمبلاست يحدث في الغالب من خلال الامتصاص النشط. بمجرد دخول الخشب ، تكون الحركة بحتة على طول تدرج الضغط.

امتصاص الماء الفطري:

في الفطريات الفطرية ، يرتبط عدد كبير من الخيوط الفطرية بالجذور الصغيرة. تمتد الخيوط الفطرية إلى مسافة كافية في التربة. لديهم مساحة كبيرة. الواصلة متخصصة في امتصاص كل من الماء والمعادن.

يتم تسليم الاثنين إلى الجذر الذي يزود الفطريات بكل من السكريات والمركبات المحتوية على N. غالبًا ما يكون الارتباط الفطري بين الفطريات والجذر ملزمًا. لا تنبت بذور الصنوبر وبذور الأوركيد وتؤسس نفسها في نباتات بدون ارتباط بالميكورايزال.

آلية امتصاص الماء:

امتصاص الماء من نوعين ، سلبي ونشط (رينر ، 1912 ، 1915).

1. امتصاص الماء السلبي:

تنشأ قوة هذا النوع من امتصاص الماء في الأجزاء الهوائية من النبات بسبب فقدان الماء أثناء النتح. هذا يخلق توترًا أو جهدًا منخفضًا للمياه في العديد من الأجواء في قنوات الخشب. يتضح حدوث التوتر في قنوات النسيج الخشبي للنبات من:

(ط) يوجد ضغط سلبي بشكل شائع في نسيج نسيج الخشب. وبسبب ذلك لا ينسكب الماء إذا تم قطع اللقطة.

(2) يمكن امتصاص الماء عن طريق إطلاق النار حتى في حالة عدم وجود نظام الجذر.

(3) معدل امتصاص الماء يساوي تقريبًا معدل النتح.

تعمل شعيرات الجذر كنظم تناضحية صغيرة. يحتوي كل شعر جذر على جدار خلوي رفيع قابل للاختراق ، وسيتوبلازم شبه قابل للاختراق ونسغ خلية نشط تناضحيًا موجودًا في الفجوة المركزية. بسبب هذا الأخير ، تمتلك خلية شعر الجذر إمكانات مائية من -3 إلى -8 أشرطة.

القدرة المائية لمياه التربة هي -1 إلى & # 8211.3 بار. As a result water of the soil passes into the root hair cell. However, water does not pass into its vacuole. Instead it passes into apoplast and symplast of cortical, endodermal and pericycle cells and enter the xylem channels passively because of the very low water potential due to tension under which water is present in them, caused by transpiration in the aerial parts. A gradient of water potential exists between root hair cell, cortical cell, endodermal, pericycle and xylem channels so that flow of water is not interrupted.

2. Active Water Absorption:

It is the absorption of water due to forces present in the root. Living cells in active metabolic condition are essential for this. Auxins are known to enhance water absorption (even from hypertonic solution) while respiratory inhibitors reduce the same.

Therefore, energy (from respiration) is involved in active water absorption. Water absorption from soil and its inward movement may occur due to osmosis. Passage of water from living cells to the xylem channels can occur by:

(i) Accumulation of sugars or salts in the tracheary elements of xylem due to either secretion by the nearby living cells or left there during decay of their protoplasts.

(ii) Development of bioelectric potential favourable for movement of water into xylary channels.

(iii) Active pumping of water by the surrounding living cells into tracheary elements.

Ascent of Sap:

Sap is water with dissolved ingredients (minerals). The upward movement of water from roots towards the tips of stem branches and their leaves is called ascent of sap. It occurs through the tracheary elements of xylem. That the ascent of sap occurs through xylem can be proved by stain test and ringing experiment.

Theories of Ascent of Sap:

Water or sap is lifted from near the root tip to the shoot tip against the force of gravity, sometimes to height of 100 metres. The rate of translocation is 25-75 cm/minute (15- 45 m/hr). Several theories have been put forward to explain the mechanism of ascent of sap. The three main theories are vital force, root pressure and cohesion tension.

A common vital force theory about the ascent of sap was put forward by J.C. Bose (1923). It is called pulsation theory. The theory believes that the innermost cortical cells of the root absorb water from the outer side and pump the same into xylem channels.

However, living cells do not seem to be involved in the ascent of sap as water continues to rise upward in the plant in which roots have been cut or the living cells of the stem are killed by poison and heat (Boucherie, 1840 Strasburger, 1891).

2. Root Pressure Theory:

The theory was put forward by Priestley (1916). Root pressure is a positive pressure that develops in the xylem sap of the root of some plants. It is a manifestation of active water absorption. Root pressure is observed in certain seasons which favour optimum metabolic activity and reduce transpiration.

It is maximum during rainy season in the tropical countries and during spring in temperate habitats. The amount of root pressure commonly met in plants is 1-2 bars or atmospheres. Higher values (e.g., 5-10 atm) are also observed occasionally. Root pressure is retarded or becomes absent under conditions of starvation, low temperature, drought and reduced availability of oxygen. There are three view points about the mechanism of root pressure development:

Tracheary elements of xylem accumulate salts and sugars. High solute concentration causes withdrawal of water from the surrounding cells as well as from the normal pathway of water absorption. As a result a positive pressure develops in the sap of xylem.

A bioelectric potential exists between the xylem channels and surrounding cells which favour the passage of water into them.

Differentiating xylem elements produce hormones that function as metabolic sinks and cause movement of water towards them. The living cells surrounding xylem can actively pump water into them.

Objections to Root Pressure Theory:

(i) Root pressure has not been found in all plants. No or little root pressure has been seen in gymnosperms which have some of the tallest trees of the world.

(ii) Root pressure is seen only during the most favourable periods of growth like spring or rainy season. At this time the xylem sap is strongly hypertonic to soil solution and transpiration rate is low. In summer when the water requirements are high, the root pressure is generally absent.

(iii)The normally observed root pressure is generally low which is unable to raise the sap to the top of trees.

(iv) Water continues to rise upwards even in the absence of roots.

(v) The rapidly transpiring plants do not show any root pressure. Instead a negative pressure is observed in most of the plants.

(vi) Root pressure disappears in unfavourable environmental conditions while ascent of sap con­tinues uninterrupted.

(vii) Root pressure is generally observed at night when evapotranspiration is low. It may be helpful in re-establishing continuous water chains in xylem which often break under enormous ten­sion created by transpiration.

3. Physical Force Theories:

These theories consider dead cells of xylem responsible for as­cent of sap. Capillary theory of Boehm 1863, Imbibition Theory of Unger 1868 and Cohesion-Tension Theory of Dixon and Joly 1894 are few physical theories. But cohesion-tension theory (also called cohesion-tension transpiration pull theory) of Dixon and Joly is most widely accepted one.

Cohesion Tension Theory (Cohesion-Tension and Transpiration Pull Theory):

The theory was put forward by Dixon and Joly in 1894. It was further improved by Dixon in 1914. Therefore, the theory is also named after him as Dixon’s theory of ascent of sap. Today most of the workers believe in this theory. The main features of the theory are:

(a) Continuous Water Column:

There is a continuous column of water from root through the stem and into the leaves. The water column is present in tracheary elements. The latter do operate separately but form a continuous system through their unthickened areas.

Since there are a large number of tracheary elements running together, the blockage of one or a few of them does not cause any breakage in the continuity of water column (Scholander, 1957). The column of water does not fall down under the impact of gravity because forces of transpiration provide both energy and necessary pull. Cohesion, adhesion and surface tension keep the water in place.

(b) Cohesion or Tensile Strength:

Water molecules remain attached to one another by a strong mutual force of attraction called cohesion force. The mutual attraction is due to hydrogen bonds formed amongst adjacent water molecules. On account of cohesion force, the water column can bear a tension or pull of upto 100 atm (Mac Dougal, 1936). Therefore, the cohesion force is also called tensile strength.

Its theoretical value is about 15000 atm but the measured value inside the tracheary elements ranges between 45 atm to 207 atm (Dixon and Joly, 1894). Water column does not further break its connection from the tracheary elements (vessels and tracheids) because of another force called adhesion force between their walls and water molecules. Water molecules are attracted to one another more than the water molecules in the gaseous state. It produces surface tension that accounts for high capillarity through tracheids and vessels.

(c) Development of Tension or Transpiration Pull:

Intercellular spaces present amongst mesophyll cells of the leaves are always saturated with water vapours. The latter come from the wet walls of mesophyll cells. The intercellular spaces of mesophyll are connected to the outside air through stomata. Outside air is seldom saturated with water vapours.

It has a lower water potential than the moist air present inside the leaf. Therefore, water vapours diffuse out of the leaves. The mesophyll cells continue to lose water to the intercellular spaces. As a result curvature of meniscus holding water increases resulting in increase in surface tension and decrease in water potential, sometimes to -30 bars.

The mesophyll cells withdraw water from the deeper cells as its molecules are held together by hydrogen bonds. The deeper cells in turn obtain water from the tracheary elements. The water in the tracheary elements would, therefore, come under tension. A similar tension is felt in millions of tracheary elements lying adjacent to the transpiring cells. It causes the whole water column of the plant to come under tension. As the tension develops due to transpiration, it is also called transpiration pull. On account of tension created by transpiration, the water column of the plant is pulled up passively from below to the top of the plant like a rope.

Evidences:

(i) The rate of water absorption and hence ascent of sap closely follows the rate of transpiration. Shoot attached to a tube having water and dipping in a beaker having mercury can cause the movement of mercury into the tube showing transpiration pull.

(ii) In a branch cut from a rapidly transpiring plant, water snaps away from the cut end showing that the water column is under tension.

(iii) The maximum tension observed in water column is 10-20 atm. It is sufficient to pull the water to the top of the tallest trees of even more than 130 metres in height. The tension cannot break the continuity of water column as cohesive force of xykm sap is 45 to 207 atm.

(iv) Gymnosperms are at a disadvantage in the ascent of sap because of the presence of tracheids instead of vessels in angiosperms. However, tracheidal xylem is less prone to gravitation un­der tension. Therefore, most of the tall trees of the world are redwoods and conifers.

Objections:

(i) The gases dissolved in sap shall form air bubbles under tension and high temperature. Air bubbles would break the continuity of water column and stop ascent of sap due to transpira­tion pull.

(ii) A tension of up to 100 atm has been reported in the xylem sap by Mac Dougal (1936) while the cohesive force of sap can be as low as 45 atm.

(iii) Overlapping cuts do not stop ascent of sap though they break the continuity of water column.

Mineral Uptake by Roots:

Plants obtain their supply of carbon and most of their oxygen from CO2 of atmosphere, hydrogen from water while the rest are minerals which are picked up individually from the soil. Minerals exist in the soil as ions which cannot directly cross the cell membranes.

The concentration of ions is some 100 times more in root interior than in the soil. Therefore, all minerals cannot be passively absorbed. The movement of ions from soil to interior of root is against concentration gradient and requires an active transport. Specific ion pumps occur in the membrane of root hairs.

They pump mineral ions from soil to cytoplasm of epidermal cells of root hairs. Energy is provided by ATP. Respiratory inhibitors like cyanide which inhibit ATP synthesis, generally reduce the ion uptake. The small amount which passes into the root even without ATP, must be through a passive technique.

For active transport, ATPases are present over the plasma membranes of root epidermal cells. They establish an electrochemical proton gradient for supplying energy for movement of ions. The ions are again checked and transported inwardly by transport proteins present over the endodermal cells.

Endodermis allows the passage of ions inwardly but not outwardly. It also controls the quantity and type of ions to be passed into xylem. Inward flow of ions from epiblema to xylem is along the concentration gradient. The collection of ions in the xylem is responsible for water potential gradient in the root that helps in osmotic entry of water as well as its passage to xylem. In the xylem, minerals are carried up along-with the flow of xylem solution. In leaves, the cells absorb the minerals selectively through membrane pumps.

Translocation of Mineral Ions in the Plant:

Though it is generally considered that xylem transports inorganic nutrients while phloem transports organic nutrients, the same is not exactly true. In xylem sap, nitrogen travels as inorganic ions, as well as organic form of amino acids and related compounds.

Small amounts of P and S are passed in xylem as organic compounds. There is also exchange of materials between xylem and phloem. Therefore, mineral elements pass up xylem in both inorganic and organic form.

They reach the area of their sink, namely young leaves, developing flowers, fruits and seeds, apical and lateral meristems and individual cells for storage. Minerals are unloaded at fine vein endings through diffusion. They are picked up by cells through active uptake.


Transpiration Runs the Show

Transpiration is the evaporation of water from trees out and into the Earth's atmosphere. Leaf transpiration occurs through pores called stomata, and at a necessary "cost", displaces of much of its valuable water into the atmosphere. These stomata are designed to allow the carbon dioxide gas to exchange from air to assist in photosynthesis that then creates the fuel for growth.

We need to remember that transpiration cools trees and every organism around it. Transpiration also helps to cause that massive flow of mineral nutrients and water from roots to shoots which is caused by a decrease in hydrostatic (water) pressure. This loss of pressure is caused by water evaporating from the stomata into the atmosphere and the beat goes on.