Величину рН обычно определяют при помощи специальных реактивов — индикаторов. Эти вещества обладают интересным свойством: они изменяют свою окраску в зависимости от реакции раствора. С одним из них, лакмусом, вы хорошо знакомы. Каждому приходилось наблюдать, как бумажка, пропитанная этим реактивом, в слабом растворе кислоты краснеет, а в растворе щелочи синеет.

Но в опытах с растениями важно не просто установить кислую или щелочную реакцию питательного раствора, а создать вполне определенную величину рН. Ведь при изменении рН только на единицу концентрация Нойонов изменяется в 10 раз! А вы уже знаете, какую большую роль играют эти вездесущие ионы в питании корней. Как же определить точную величину рН?

Этому искусству химики научились у растений. Вспомните скромные цветы анютиных глазок. Они и голубовато-белые и бархатно-коричневые, желтые и фиолетовые, розовые и синие — каких только оттенков здесь нет! Но мало кому известно, что вся эта радуга цветов создается одним красящим веществом — пигментом антоцианом. Это вещество-хамелеон приобретает разную окраску при разном рН клеточного сока лепестков.

Химики научились синтезировать десятки таких реактивов-индикаторов. Каждый из них меняет свою окраску при какой-нибудь одной величине рН. Полоска про-

стой фильтровальной бумаги, пропитанной тем или иным индикатором, становится как бы искусственным лепестком анютиных глазок.

Для точного определения рН служит специальная индикаторная бумага «Рифан», которую можно приобрести в магазинах химреактивов. На кусочке такой бумаги нанесено несколько поперечных полосок разного цвета. Одна из них, более широкая,— контрольная. При погружении в раствор она не меняет своей окраски. Другие, более узкие, нанесены разными индикаторами. На каждой из этих индикаторных полосок напечатана цифра— величина рН, при которой изменяется цвет данного индикатора. Для того чтобы измерить рН раствора (например, питательной смеси), достаточно опустить в него

такую бумажку. Одна из индикаторных полосок приобретает тот же цвет, что и контрольная. Цифра, обозначенная на этой полоске, и есть рН нашего раствора.

Одной коробки индикаторной бумаги хватает на 100 определений. Для экономии каждую полоску можно разрезать вдоль на две части,

Как приготовить

g искусствен н-ю

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.