Ни один из химических элементов растение не может использовать в чистом виде. Так, например, растения «купаются» в чистом газообразном азоте (N2), из которого на 3Д состоит воздух. Но, если почва содержит мало азотнокислых или аммонийных солей, растения

страдают и даже гибнут от азотного голода. Точно так

же чистый (элементарный) фосфор (Р) не только не может использоваться в питании растений, nq является для них сильным ядом.

Все элементы корневого питания растения могут усваивать только в форме минеральных солей. Но в корни поступают не целые молекулы солей, а их «половинки» — ионы. Соль состоит из двух частиц: положительно заряженного катиона (металла) и отрицательно заряженного аниона (кислотного остатка). Молекулы

воды также несут электрические заряды: положительный на одном своем конце (полюсе) и отрицательный —

на другом. Поэтому они называются диполями, то есть двухполюсными. Диполи воды окружают молекулу соли и как бы растягивают ее электростатическими силами на две части: катион и анион»

Все металлы (калий, кальций, магний, железо) поступают в корневую систему в виде катионов; фосфор и сера — в виде анионов соответствующих кислот (фосфорной и серной). Азот поглощается растением как в форме катиона аммония, так и в форме аниона азотной кислоты.

Протоплазма всех растительных клеток, в том числе и клеток корня, тоже несет на себе электрические заряды — положительные и отрицательные. Ведь «кирпичики», из которых строится белковая молекула,— аминокислоты— имеют в своем составе кислотную группу —

карбоксил (СООН) и основную аминогруппу (NH2). Первая при гидролитической диссоциации отщепляет атом водорода, приобретая отрицательный заряд, а вторая может присоединять к себе лишний водород, заряжаясь положительно.

Ионы растворенных в питательной среде солей притягиваются к заряженным участкам протоплазмы, адсорбируются . Положительно заряженные катионы адсорбируются на отрицательных, а отрицательно заряженные анионы — на положительных участках поверхности клеток корня. Но внутрь протоплазмы ионы не могут проникнуть сами: она покрыта тонкой, но плотной пленкой — плазмалеммой. Здесь им на помощь приходят специальные ферменты — переносчики ионов.

МОЛЕКУЛЫ – „ТАКСИ"

При адсорбции ионы питательных солей как бы сгущаются, плотно упаковываются на поверхности клеток корня. Это увеличивает вероятность их встречи с молекулами ферментов-переносчиков, которые соединяются с этими ионами на поверхности и «перевозят» их в глубь протоплазмы. Здесь переносчики сдают питательный ион «с рук на руки» молекулам различных органических соединений, и он включается в общий обмен

веществ растения. А освободившийся переносчик возвращается к поверхности клетки за новым «пассажиром». Одна молекула фермента может за короткое

время «обслужить» сотни

ионов питательных солей.

Дл я каждого" вида ИОНОВ существует свой вид фер-

мента-переносчика. Они МОЛЕКУЛЫ ЯЈР€НОСЧ«<Ов

должны подходить друг к другу, как ключ подходит к замку. Это свойство, природа которого еще не разгадана, называется химическим сродством. «Шоферы

такси» как бы узнают т,

Ион должен «подходить» к молекуле

своих «пассажиров». переносчика, как ключ к замку. Например, переносчик фосфора не станет перевозить ион азота или

калия =э он просто не сможет соединиться н>1 с каким другим ионом, кроме фосфатного.

Такая избирательность очень важна для растений. Например, если увеличивается потребность организма в азоте, клетки корней синтезируют дополнительное количество переносчиков азота, и этот элемент начинает поглощаться сильнее,

„ЦАРЬ44 – ИОН

Есть в любом водном растворе один вид ионов, который сам по себе не является питательным, но оказывает огромное влияние на поглощение всех других — как катионов, так и анионов. Это катион водорода Н+. Самый мелкий по размерам, он состоит из голого атомного ядра — протона, совершенно лишенного электронов. И тем не менее (вернее, именно поэтому) он подвижнее и активнее всех своих собратьев. Химическая активность его в десятки раз больше, чем любого другого катиона.

Вспомним, что любая кислота—минеральная или органическая — при диссоциации выделяет в раствор ионы водорода. Чем выше их концентрация, тем выше кислотность раствора. А кислотность, или, как говорят, реакция питательной среды, тесно связана с корневым питанием растений.

Ведь водород, как и любой другой катион, адсорбируется на отрицательных участках протоплазмы. Следовательно, он конкурирует с катионами питательных солей за эти участки. Кроме того, адсорбируясь на прото-

плазме, он нейтрализует ее отрицательные заряды, тем самым не только затрудняя поглощение других катионов,

но и облегчая поглощение анионов. Таким образом, в кислой среде легче поглощаются анионы, а в щелочной — катионы.

От кислотности питательного раствора зависит и растворимость некоторых солей. Например, соли фосфорной кислоты или железа в щелочной среде выпадают в осадок, становясь недоступными для корней. Поэтому

лучшая реакция питательной среды для большинства растений — слабокислая.

Питательная смесь для выращивания рас!ений без

почвы должна не только удовлетворять все потребности

растений, но и быть удобной в приготовлении. При составлении и выборе искусственной почвы нужно стремиться выполнить следующие условия:

питательная смесь должна содержать все необходимые растениям элементы (N, Р, К, Са, Mg, S, Fe и микроэлементы);

главнейшие элементы минерального питания (азот, фосфор и калий) должны находиться в соотношении, близком к оптимальному;

реакция смеси должна быть слабокислой (рН =

= 5—6). Смесь должна, по возможности, состоять из хорошо растворимых минеральных солей;

для выращивания растений в искусственной почве

нужно стараться подобрать смесь, состоящую из широко распространенных, наиболее доступных солей.

Со времени создания первой искусственной почвы

прошло сто лет. За это время разработано огромное количество различных смесей. Сейчас их насчитывается около четырехсот пятидесяти.

Есть универсальные питательные смеси. Они могут с одинаковым успехом использоваться для различных растений. Есть специализированные, приспособленные к потребностям какого-нибудь одного вида растений. Одни

имеют рН,. близкий к оптимальному. Другие отличаются

слишком щелочной или слишком кислой реакцией, и после приготовления их нужно довести до нужного рН сер-

ной кислотой или щелочью. Одни состоят только из растворимых солей, другие включают и слаборастворимые. Различаются питательные смеси и по общей концентрации солей (в граммах на литр), и по соотношению между различными элементами минерального питания: одни содержат больше азота, другие — фосфора или калия.

Какую же смесь выбрать для выращивания растений

в школе или дома? Это зависит от того, какие соли есть в вашем распоряжении. Мы приводим здесь рецепты нескольких питательных смесей. Все они универсальны и состоят в основном из хорошо растворимых солей. Большинство из них имеет оптимальный рН. Это очень облегчает их приготовление, ведь подкислить или подщелочить раствор до нужной реакции не так-то просто.