Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Do substancji odżywczych potrzebnych roślinom do prawidłowego rozwoju zaliczamy 16 pierwiastków, z których 9 należy do makroelementówmakroelementymakroelementów, a 7 – do mikroelementówmikroelementymikroelementów.

bg‑violet

Makroelementy

Pierwiastki występujące w większych ilościach w organizmach nazywane są makroelementami. Grupa ta obejmuje pierwiastki, których zawartość w roślinach przekracza 0,1% suchej masy. Do najważniejszych makroelementów należą tzw. pierwiastki biogennepierwiastki biogennepierwiastki biogenne: węgiel (C), wodór (H), tlen (O), azot (N), siarka (S) i fosfor (P). Są one podstawowymi składnikami związków organicznych (białek, lipidów, węglowodanów). Niedobór pierwiastków biogennych prowadzi do zaburzenia funkcji życiowych, a nawet do obumierania roślin. Pozostałymi pierwiastkami zaliczanymi do makroelementów są: wapń (Ca), magnez (Mg), potas (K).

RTl6DWDwRLGel1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Makroelementy
    • Elementy należące do kategorii Makroelementy
    • Nazwa kategorii: Pierwiastki biogenne
      • Elementy należące do kategorii Pierwiastki biogenne
      • Nazwa kategorii: Węgiel
      • Nazwa kategorii: Tlen
      • Nazwa kategorii: Wodór
      • Koniec elementów należących do kategorii Pierwiastki biogenne
    • Nazwa kategorii: Azot
    • Nazwa kategorii: Siarka
    • Nazwa kategorii: Wapń
    • Nazwa kategorii: Magnez
    • Nazwa kategorii: Potas
    • Nazwa kategorii: Fosfor
    • Koniec elementów należących do kategorii Makroelementy
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑pink

Źródła makroelementów i ich znaczenie dla roślin

Azot
R1GbhF3pwksuR
Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (stanowi 78,09% jego objętości). Wchodzi w skład wielu związków chemicznych, takich jak amoniak, oraz wielu ważnych związków organicznych, np. kwasów nukleinowych, białek, alkaloidów i innych. Po schłodzeniu do temperatury ok. –195 stopni Celsjusza azot przechodzi w stan ciekły.
Źródło: Cory Doctorow, Flickr, licencja: CC BY-SA 2.0.

Azot pobierany jest z roztworu glebowego w postaci jonu amonowego (NHIndeks dolny 4Indeks górny +) oraz azotanowego (NOIndeks dolny 3Indeks górny -). Pierwiastek ten jest ważnym składnikiem m.in. aminokwasów, białek, kwasów nukleinowych oraz barwników, tj. chlorofilu (nadającego nadziemnym organom rośliny intensywnie zielony kolor), alkaloidów oraz występujących jedynie u goździkowatych (Caryophyllidae) barwników betalainowych, jak betanina, amarantyna i betaksantyna.

Siarka

Siarka przyswajana jest w postaci jonów SOIndeks dolny 4Indeks górny 2- z roztworów wodnych. Najważniejszą funkcją siarki jest utrzymywanie struktury białek. Jest ona składnikiem aminokwasów siarkowych, czyli cystyny, cysteiny i metioniny, które wchodzą w skład wielu białek, oraz stymuluje pobieranie azotu.

R1LaOxtZYt9NN
Siarka ma kilka odmian alotropowych, z których trzy najważniejsze to siarka rombowa, jednoskośna i amorficzna.
Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.
Ciekawostka

Jest składnikiem metioniny i cysteiny, czyli aminokwasów budujących białka; oddziaływania między grupami -SH tych aminokwasów w postaci wiązań kowalencyjnych (tzw. mostków disiarczkowych) utrzymują trzeciorzędową strukturę białek. Pierwiastek ten jest też składnikiem grup rodankowych, które odpowiadają np. za ostry smak czosnku.

Wapń

Wapń pobierany jest z roztworu glebowego w postaci dwuwartościowych kationów i chelatówchelatychelatów. Odpowiada za obniżenie stopnia uwodnienia koloidów komórkowych. Bierze również udział w przekazywaniu informacji międzykomórkowej. Przepływ jonów wapnia kontrolowany jest przez błonowe pompy wapniowe, a niewielkie zmiany jego stężenia w komórkach informują o natężeniu bodźca pochodzącego ze środowiska zewnętrznego. Pompy wapniowe występują w wielu komórkach, dzięki czemu cała roślina może zareagować na dany bodziec (np. zmiana ustawienia liści).

Magnez

Magnez, podobnie jak wapń, pobierany jest z roztworu glebowego w postaci dwuwartościowych kationów. Pierwiastek ten obniża stopień uwodnienia koloidów komórkowych. Ponadto pełni istotną funkcję w procesie fotosyntezy, gdyż jest składnikiem chlorofilu.

RqG2MyAiCkjoc
Struktura chlorofilu a i chlorofilu b. Funkcją chlorofili w organizmach prowadzących fotosyntezę jest wychwytywanie kwantów światła i przekazywanie energii wzbudzenia do centrum reakcji fotoukładu. Stąd wybijane są elektrony, spożytkowane następnie w dalszych etapach fotosyntezy.
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Potas

Potas pobierany jest z roztworu glebowego w postaci jednowartościowych jonów. Jego obecność jest niezbędna do prawidłowego rozwoju roślin. Pierwiastek ten podwyższa stopień uwodnienia koloidów komórki oraz wpływa na jej ciśnienie osmotyczne, umożliwiające otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych. Regulacja otwierania i zamykania aparatów szparkowych przez zmiany stężenia jonów potasu pozwala na dostarczanie COIndeks dolny 2, który jest niezbędny w procesie fotosyntezy, oraz na ochronę roślin przed nadmierną transpiracją.

R11HCjQINXiJP
Aparaty szparkowe mają kluczowe znaczenie dla funkcjonowania układu wentylacyjnego roślin, pozwalającego na dostarczanie niezbędnego dla procesu fotosyntezy dwutlenku węgla. Dzięki aparatom szparkowym rośliny mogą skutecznie pobierać ten gaz, równocześnie ograniczając utratę wody w wyniku transpiracji. Na zdjęciu przedstawiono aparaty szparkowe w epidermie liścia tulipana (powiększenie 100×).
Źródło: Marek Miś, Technika oświetleniowa - polaryzacja, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.
Fosfor

Fosfor pobierany jest przez rośliny w formie rozpuszczonych w roztworze glebowym jonów fosforanowych HPOIndeks dolny 4Indeks górny 2- i HIndeks dolny 2POIndeks dolny 4Indeks górny -. Stanowi on składnik fosfolipidów budujących błony komórkowe, kwasów nukleinowych i nośnika energii – ATP.
Wysokoenergetyczny związek ATP (adenozynotrifosforan) powstaje w wyniku przyłączenia reszty fosforanowej do adenozynodifosforanu (ADP) podczas reakcji fosforylacji. Fosfor uczestniczy również w procesie fotosyntezy.

RwPnJsosxzGgN
Na siedliskach ubogich w azot, które są wyjątkowo niekorzystne dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin, występują rośliny mięsożerne. Wabią one i chwytają zwierzęta za pomocą specjalnie wykształconych w tym celu liści pułapkowych. W ten sposób uzupełniają niedobory azotu.
Źródło: Dana, Flickr, licencja: CC BY-NC-ND 2.0.
bg‑pink

Przykładowe skutki niedoboru makroelementów

Makroelementy

Przykładowe skutki niedoboru

Azot

- zahamowanie wzrostu i kwitnienia

- chloroza liścichloroza liści chloroza liści

Siarka

- zahamowanie syntezy chlorofilu

- zahamowanie wzrostu

- chloroza liści

- utrata turgoru

- czerwone zabarwienie nerwów liściowych

Wapń

- zakłócenia gospodarki wodnej

- zaburzenia w budowie i funkcjonowaniu błon plazmatycznych

- chloroza liści

- zahamowanie wzrostu z deformacją liści

Magnez

- chloroza liści

- nekrozanekroza nekroza brzegów liści

- zahamowanie fotosyntezy

Potas

- utrata turgoru komórek

- nekroza brzegów liści

- zahamowanie wzrostu

Fosfor

- zahamowanie fotosyntezy i wzrostu

- pociemnienie liści

bg‑violet

Mikroelementy

Pierwiastki występujące w organizmach w mniejszych ilościach nazywane są mikroelementami. U roślin ich zawartość nie przekracza 0,1% suchej masy. Do tej grupy pierwiastków zalicza się: żelazo (Fe), bor (B), miedź (Cu), cynk (Zn), mangan (Mn), chlor (Cl) i molibden (Mo).

bg‑pink

Źródła mikroelementów i ich znaczenie dla roślin

Rmgv3wKYahA3x
Żelazo wchodzi w skład enzymów katalizujących reakcje redoks w procesie fotosyntezy.
Źródło: Pixabay, domena publiczna.
Żelazo

Żelazo jest ważnym pierwiastkiem dla wydajności procesu fotosyntezy. Stanowi składnik białek uczestniczących w transporcie elektronów (ferredoksyny), a także enzymów (katalaz, peroksydaz). Ponadto jest katalizatorem syntezy chlorofilu. Rośliny pobierają go z roztworu wodnego w postaci jonów (FeIndeks górny 2+ i FeIndeks górny 3+) oraz chelatówchelatychelatów.

RXJKnNIc6o1UN
Żelazo na drugim stopniu utlenienia w postaci FeO.
Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.
Miedź

Miedź, podobnie jak żelazo, pobierana jest z roztworu glebowego w postaci jonów (CuIndeks górny 2+ i CuIndeks górny +). Pierwiastek ten jest stymulatorem syntezy chlorofilu oraz składnikiem licznych białek. Wchodzi m.in. w skład plastocyjaniny – białka występującego po wewnętrznej stronie błony tylakoidu i uczestniczącego w fazie jasnej fotosyntezy. Białko to bierze udział w przenoszeniu elektronów z cytochromu f do centrum reakcji fotosystemu I.

RcLAYH3rdTON2
Miedziany krążek o czystości ≥ 99,95%.
Źródło: Alchemist-hp, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Mangan

Dla roślin mangan dostępny jest w postaci jonowej (MnIndeks górny 2+ i MnIndeks górny 3+) oraz chelatówchelatychelatów. Odpowiedzialny jest za prawidłowe działanie dekarboksylaz i dehydrogenaz. Mangan jest również składnikiem kompleksu, który uczestniczy w rozszczepianiu wody (fotoliza wody) na cząsteczkę tlenu, jony wodorowe i elektrony podczas fazy jasnej fotosyntezy.

Cynk
Rif6GWUx55mpQ
Niedobór tego pierwiastka u roślin powoduje chlorozę i karlenie liści. Na zdjęciu cytron, roślina jadalna z rodziny rutowatych z widocznymi oznakami chlorozy (żółknięcia liści).
Źródło: Rasbak, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Cynk jest aktywatorem enzymów uczestniczących w procesie oddychania oraz metabolizmie azotowym i węglowodanowym. Uczestniczy w syntezie chlorofilu i hormonów wzrostu roślin – auksyn. Pobierany jest z roztworu glebowego w postaci ZnIndeks górny 2+ i chelatów.

Molibden

Jest on składnikiem enzymu – reduktazy azotanowej, będącej ważnym czynnikiem w asymilacji azotu. Rośliny pobierają molibden z roztworu glebowego w postaci jonowej (MoOIndeks dolny 4Indeks górny 2-).

Bor

Bor pobierany jest z roztworu wodnego w postaci jonowej BOIndeks dolny 3Indeks górny 3- i BIndeks dolny 4OIndeks dolny 7Indeks górny 2-. Pierwiastek ten jest niezbędny podczas rozwoju łagiewki pyłkowej. Ponadto bierze udział w tworzeniu połączeń estrowych z cukrowcami (tworzenie ścian komórkowych) oraz regulacji gospodarki węglowodanowej.

Chlor

Chlor jest głównym anionem organizmów. Rośliny pobierają go w formie jonowej z wody. Bierze udział w regulacji bilansu wodnego, a także uczestniczy w procesie fotosyntezy.

bg‑pink

Przykładowe skutki niedoboru mikroelementów

Mikroelementy

Przykładowe skutki niedoboru

Żelazo

- zaburzenia procesu fotosyntezy i oddychania komórkowego

- chloroza liści

Miedź

- zakłócenia procesu fotosyntezy

- niebieskie zabarwienie i usychanie (nekroza) liści

Mangan

- chloroza liści

- usychanie liści (nekroza)

Cynk

- chloroza liści

- karlenie liści

- zahamowanie wzrostu

Molibden

- zaburzenia metabolizmu azotu

- chloroza liści

- zahamowanie wzrostu i deformacja pędu

Bor

- zahamowanie wzrostu roślin

- zahamowanie rozwoju owoców i nasion

- zaburzenia gospodarki węglowodanowej

Chlor

- chloroza liści

- nekroza brzegów liści

- zahamowanie fotosyntezy

RdIF3kt5CtXKE
O niedoborze miedzi może świadczyć bielenie najmłodszych liści, więdnięcie pędów, a także usychanie wierzchołków drzew owocowych. Szczególnie wrażliwe na niedobór miedzi są warzywa, np. cebula.
Źródło: arsheffield, Flickr, licencja: CC BY-NC 2.0.

Słownik

chelaty
chelaty

związki kompleksowe charakteryzujące się wysoką trwałością; powstają przez połączenie substancji organicznej z pierwiastkiem metalu za pomocą więcej niż jednego wiązania koordynacyjnego

chloroza liści
chloroza liści

zaburzenia w wytwarzaniu chlorofilu, w wyniku którego żółkną liście

makroelementy
makroelementy

pierwiastki występujące w większych ilościach w organizmach; w roślinach ich zawartość przekracza 0,1% suchej masy

mikroelementy
mikroelementy

pierwiastki występujące w mniejszych ilościach w organizmach; w roślinach ich zawartość nie przekracza 0,1% suchej masy

nekroza
nekroza

obumieranie tkanek rośliny

pierwiastki biogenne
pierwiastki biogenne

pierwiastki stanowiące podstawę budowy związków organicznych; do tej grupy należą: węgiel (C), wodór (H), tlen (O), siarka (S), azot (N) oraz fosfor (P)