Ανόργανη θρέψη των φυτών
Εισαγωγή
Τα φυτά παίζουν σπυδαίο ρόλο στο περιβάλλον. Μετατρέπουν τα ανόργανα στοιχεία σε οργανικές ενώσεις, απαραίτητες για τη διατροφή των ανθρώπων και των ζώων. Αυτό, το επιτυγχάνουν με τη φωτοσύνθεση. Δηλ. με την συμβολή της χλωροφύλλης, η οποία με την έκθεση της στο ηλιακό φως μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε χημική, δηλ. σε οργανικές ενώσεις (υδατάνθρακες). Οι ενώσεις αυτές, σχηματίζονται κατά την αντίδραση του νερού με το διοξείδιο του άνθρακα. Καθώς όλες οι μορφές ζωής εξαρτόνται άμεσα η έμμεσα ως προς την εξασφάλιση της τροφής τους, απο τα φυτά, η φωτοσύνθεση, θεωρούμενη υπο την βασική και θεμελιώδη αυτή έννοιαν, αποτελεί την ουσιώδη φυσική διεργασία και επομένως τη βάση ζωής. Εκτός απο την συμβολή της στην παραγωγή της τροφής, η φωτοσύνθεση εμπλουτίζει την ατμόσφαιρα με Ο2. Επίσης συμβάλλει στην διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ του ατμοσφαιρικού Ο2 και CO2, στην ατμοσφαιρική εργασία μέσω της δοαπνοής, στον έλεγχο της διάβρωσης, στην ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων και στην ομοιομοργία του περιβάλλοντος.[1]
Ανόργανα θρεπτικά στοιχεία
Για την αύξηση - ανάπτυξη των φυτών, απαραίτητη είναι η ύπαρξη των θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος. Τα στοιχεία αυτά προσλαμβάνονται μέσω του ριζικού συστήματος των φυτών, εισέρχονται στο μεταβολικό κύκλο και συμβάλλουν στην αύξηση και ανάπτυξη τους. Όσον αφορά την προέλευση τους , ορισμένα από τα θρεπτικά όπως ο άνθρακας (C), το υδρογόνο (H) και το οξυγόνο (O), προέρχονται από το Η2Ο και το O2 της ατμόσφαιρας, ενώ τα υπόλοιπα, απο το έδαφος. Τα φυτά καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες από αυτά τα θρεπτικά στοιχεία για την παραγωγή των υδατανθράκων και των άλλων οργανικών ενώσεων απαραιτήτων για την εξασφάλιση της ζωής στον πλανήτη μας, με αφετηρία πάντοτε τη φωτοσύνθεση. [1]
Αναγκαιότητα θρεπτικών στοιχείων
Στο έδαφος υπάρχουν πάρα πολλά στοιχεία. Από αυτά, μόνο 16 είναι αναγκαία για την ανάπτυξη των φυτών. Η αναγκαιότητα αυτή δεν έχει αποδοθεί στα στοιχεία ασφαλώς τυχαία, αλλά έχει καθοριστεί με πειραματικές διαδικασίες και βάση ορισμένων κριτηρίων, τα οποία είναι τα εξής: α. Έλλειψη του θρεπτικού στοιχείου καθιστά αδύνατη την ολοκλήρωση του βιολογικού κύκλου του φυτού. β. Μόνο με την χορήγηση του στοιχείου που λείπει είναι δυνατή η διόρθωση της έλλειψης (τροφοπενίας) και γ. Το στοιχείο που έχουν καθοριστεί, με βάση τα πιο πάνω επιστημονικά κριτήρια, ως αναγκαία η ουσιώδη θρεπτικά στοιχεία (Essential elements) είναι μέχρι σήμερα δεκαέξι (16) και αναφέρονται πιο κάτω: Άνθρακας (C), Οξυγόνο (Ο), Υδρογόνο (H), Άζωτο (N), Φώσφορος (Fe), ψευδάργυρος (Zn), Χαλκός (Cu), Μαγγάνιο (Mn), Βόριο (B), Μολυβδαίνιο (Μο) και το χλώριο (CI). Τα θρεπτικά στοιχεία βασικά ταξινομούνται: (α) Σε Μακροθρεπτικά (N,P,K,Ca,Mg) (β) Σε Μικροθρεπτικά (Mn,Zn,Fe,Cu,B,Mo,CI). Μία Τρίτη κατηγορία (ομάδα) περιλαμβάνει τα λεγόμενα <<ωφέλιμα>> στοιχεία, ήτοι: Νάτριο (Na), Πυρίτιο (Si) και Κοβάλτιο (Co). Από αυτά, το μεν Na μπορεί να υποκαταστήσει το K σε ορισμένες καλλιέργειες, όπως π.χ. στα τεύτλα, το Co συμβάλλει στην δέσμευση του N2, από τα ψυχανθή και στο Si φαίνεται ότι είναι χρήσιμο για την ανάπτυξη του ρυζιού. Υπάρχει και μία τέταρτη ομάδα στοιχείων, που καίτοι δεν είναι χρήσιμα για τα φυτά, η τουλάχιστον δεν έχουν αποδειχτεί ότι είναι αναγκαία, είναι όμως απαραίτητα για τον άνθρωπο και τα ζώα. Και ασφαλώς η λήψη των στοιχείων αυτών από τα ζώα γίνεται μέσω των φυτών (Σελήνιο Se, Κοβάλτιο Co), για αυτό και η έλλειψη τους από τα φυτά, επηρεάζει άμεσα την υγεία των ζώων.[1]
Ρόλος μακροθρεπτικών στοιχείων στα φυτά
Τα μακροθρεπτικά στοιχεία γενικά παίζουν ουσιώδη ρόλο στη θρέψη του φυτού. Συμμετέχουν στην παραγωγή της βιομάζας (πρωτεϊνών) μέσω του N, στην μεταφορά της ενέργειας που είναι απαραίτητη για την πραγματοποίηση των διαφόρων βιοχημικών αντιδράσεων μέσω του P, στην ρύθμιση του υδατικού καθεστώτος του φυτού, στην ενεργοποίηση ενζύμων και στην συσσώρευση και μεταφορά των υδατανθράκων μέσω του Κ, στην επιμήκυνση των κυττάρων και των βλαστών μέσω του Ca, στην δημιουργία της χλωροφύλλης μέσω του Mg και αποτελούν συστατικό διαφόρων αμινοξέων, γλυκοσιδών και άλλων ενώσεων (S και N).[1]
Ρόλος του αζώτου
Το στοιχείο αυτό αποτελεί τη βάση της ζωής. Η σπουδαιότητα του είναι ως εκ τούτου σημαντική. Συμμετέχει στο σχηματισμό των αμινοξέων ή αμιδίων, στα οποία αποτελούν τις δομικές μονάδες των πρωτεϊνών. Το N λοιπόν, είναι συστατικό της χλωροφύλλης, των αλκαλαιοειδών, ορισμένων ορμονών και του ινδολοξικού οξέος (IAA= indolacetic acid). Έλλειψη N από το φυτό, συνεπάγεται αναστολή της φωτοσύνθεσης, δεδομένου ότι μειώνεται η παραγωγή χλωροφύλλης. Το γεγονός αυτό έχει ως συνέπεια την εμφάνιση των συμπτωμάτων της χλώρωσης. Επιπλέον, αναστέλλεται η περαιτέρω ανάπτυξη – αύξηση των φυτών και κυρίως λαμβάνει χώρα δημιουργία πλευρικών κλαδίσκων συνέπεια της αδρανοποίησης των οφθαλμών. Το N στα φυτά απαντάται υπό την οργανική μορφή κατά το μεγαλύτερο ποσοστό, δηλ. ως συστατικό διαφόρων οργανικών ενώσεων και κυρίως πρωτεϊνών, αμινοξέων και άλλων ενώσεων. Επίσης το N βρίσκεται και υπό την ανόργανη μορφή, δηλ. ως NO-3 -N κυρίως στα φύλλα και στα αγγεία του ξυλώματος σε περιεκτικότητες, που ποικίλουν με το είδος του φυτού, την ηλικία, το στάδιο ανάπτυξης, την εφαρμοσθείσα ποσότητα N στο έδαφος, καθώς και με τις κλιματικές και εδαφικές συνθήκες. Η περιεκτικότητα των νιτρικών μεταβάλλεται με το στάδιο ανάπτυξης του φυτού και κυμαίνεται από >1.000-12.000 ppm και τα πρώτα στάδια ανάπτυξης, μειούμενη κατά τα επόμενα στάδια στα 8.000 ppm. Η περιεκτικότητα του NO-3 -N στα φύλλα η στο μίσχο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως δείκτης του βαθμού εφοδιασμού του φυτού με N.[1]
Ρόλος του Φωσφόρου
Ο P αποτελεί συστατικό διαφόρων οργανικών ενώσεων του φυτού και ιδιαίτερα των ενεργοποιημένων υδατανθράκων, π.χ. του 6-φωσφορικού εστέρα της γλυκόζης και της φρουκτόζης, αντίστοιχα, του 1,5-διφωσφορικού εστέρα της ριβουλόζης των φωσφολιπιδίων, νουκλεϊκών οξέων κ.λπ. Συμμετέχει στη ρύθμιση του pH των κυττάρων. Με τη φωσφορυλίωση ενεργοποιεί τους υδατάνθρακες, οι οποίοι γίνονται πιο δραστικοί κατά τις διάφορες βιομηχανικές αντιδράσεις. Το γεγονός ότι ο P είναι συστατικό ορισμένων ενώσεων όπως των νουκλεοτιδίων όπου συνδέεται με υψηλούς δεσμούς χημικής ενέργειας (ATP=τριφωσφορική αδενοσίνη, GTP=τριφωσφορική γουανοσίνη, UTP=τριφωσφορική ουριδίνη), καθιστά τον P βασικό παράγοντα μεταφοράς ενέργειας με διεργασία της φωσφορυλίωσης. Σημαντική επίσης είναι η συμβολή του θρεπτικού αυτού στη μεταφορά και συσσώρευση των υδατανθράκων, καθώς επίσης και στην σύνθεση τους. Εξάλλου, ρυθμίζει και την ενεργότητα των ενζύμων της φωσφοροφρουκτοκινάσης και ADP-glucose phosphorylase και επηρεάζει τον έλεγχο της συνθάσης του αμύλου και της κελουλόζης. Καθώς ο P συμμετέχει ενεργά στον μεταβολισμό των φυτών, η έλλειψη του αναστέλλει την ανάπτυξη τους και όπως είναι φυσικό επηρεάζει όλα τα στάδια της αύξησης του φυτού σε επίπεδο μεταβολισμού.[1]
Ρόλος του καλίου
Η συμβολή και ο ρόλος του Κ στο φυτό είναι πολύπλευρη. Συμμετέχει στη ρύθμιση του υδατικού καθεστώτος του φυτού και ειδικότερα στην ρύθμιση του υδατικού καθεστώτος του φυτού και ειδικότερα στην ρύθμιση των απωλειών νερού. Τούτο δε διότι το επίπεδο της συγκέντρωσης του Κ, στα φύλλα αποτελεί ρυθμιστικό παράγοντα της λειτουργίας των στομάτων. Αυτό σημαίνει ότι σε περίπτωση επάρκειας Κ, τα στόματα λειτουργούν αποτελεσματικά, με συνέπεια να μειώνεται η απώλεια νερού λόγω διαπνοής. Σε περιόδους ξηρασίας, η παρουσία του Κ στο φυτό σε επαρκή επίπεδα, όχι μόνο εξασφαλίζει την επιβίωση του φυτού, αλλά συμβάλλει και στην αύξηση των αποδόσεων, λόγω της αποτελεσματικής λειτουργίας των στομάτων. Το K συμμετέχει επί πλέον και στην συσσώρευση και μεταφορά των υδατανθράκων στο φυτό. Η παρουσία τους στους ιστούς σε υψηλά επίπεδα παρατηρείται κυρίως στα σημεία υψηλής αύξησης. Πρόκειται για ένα πολύ ευκίνητο στοιχείο, καθώς μέσα στο φυτό μεταφέρεται ευκόλως σε σημεία υψηλής μεταβολικής ενεργότητας ξεκινώντας από τους παλιότερους ιστούς. Π.χ. κατά το στάδιο της ωρίμανσης από τα μεγαλύτερης ηλικίας φύλλα, μεταφέρεται με μεγάλη ευχέρεια στους καρπούς. Το K αποτελεί παράγοντα ενεργοποίησης πολλών ενζύμων. Περισσότερα από πενήντα (50) ένζυμα εξαρτώνται πλήρως ή ενεργοποιούνται από την παρουσία του K. Το K επίσης ενεργεί ως διεργετικός παράγων της σύνθεσης ορισμένων ενζύμων όπως π.χ. της καρβοξυδισμουτάσης. Επίσης η φωτοσύνθεση ή φυτοαναπνοή αυξάνονται σημαντικά με την αύξηση του επιπέδου τον Κ στα φύλλα.[1]
Ρόλος του ασβεστίου
Το μεγαλύτερο ποσοστό του Ca βρίσκεται συσσωρευμένο στα κύτταρα και ειδικότερα στα κενοτόπια και στους αποπλάστες υπό τη μορφή οξαλικών, ανθρακικών, θειϊκών και φωσφορικών αλάτων, σε αντίθεση με το κυττόπλασμα όπου η συγκέντρωση του Ca είναι χαμηλή. Το Ca παίζει το ρόλο της συνδετικής ουσίας μεταξύ των κυτταρικών τοιχωμάτων. Λαμβάνει μέρος στην επιμήκυνση των κυττάρων και των βλαστών καθώς και των αναπτυσσομένων κορυφών και ριζών. Δρα επίσης ως ενεργοποητής διαφόρων ενζύμων όπως της κυκλάσης, ATP-άσης και NAD-κινάσης. Επίσης ενεργοποιεί ευθέως ορισμένα μιτοχόνδρια όπως της γλουταμίκής διϋδρογόνασης, διάφορα ένζυμα των αμυλασών που συμμετέχουν στη διάσπαση του αμύλου που περιέχεται στους χλωροπλάστες. Επίσης το Ca συμβάλλει στην αύξηση των γυρεόκοκκων και του γυρεοσωλήνα και κατά συνέπεια ενισχύει τη γονιμοποίηση των ανθέων. Το Ca συμμετέχει στη δημιουργία πηκτινικών ουσιών υπό τη μορφή πηκτινικού ασβεστίου. [1]
Ρόλος του Μαγνησίου
Το Mg είναι συστατικό της χλωροφύλλης και σχετίζεται άμεσα με τη φωτοσύνθεση. Αποτελεί συμπαράγοντα διαφόρων ενζύμων όπως της κινάσης, φωσφοφρουκτοκινάσης και της εξακινάσης. Τα ένζυμα αυτά για να ενεργοποιηθούν θα πρέπει να ενωθούν με δισθενή κατιόντα όπως το Mn2+. Το Mg δεσμεύει τη δράση ορισμένων ενζύμων (φωσφορικής ριβουλόζης-καρβοξυλάσης), ενώ ενεργοποιεί το ένζυμο αυτό κατά τις ελαφρές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης που λαμβάνουν χώρα στους χλωροπλάστες. Επί πλέον σταθεροποιεί τις φωσφορυλιομένες ομάδες ATP και ADP με τη βοήθεια ασθενών δεσμών και αρνητικών φορτίων. Το Mg θεωρείται ότι ενεργεί ως ενεργοποιητής των ενζύμων και αποτελεί συστατικό των ριβοσωμάτων. Δεδομένου ότι τα ριβοσώματα έχουν άμεση σχέση με την σύνθεση των πρωτεϊνών, άρα το Mg σχετίζεται με τη διεργασία της πρωτεϊνοσύνθεσης. Επομένως, μείωση της περιεκτικότητας του Mg στο φυτό, συνεπάγεται αναστολή της παραγωγής. Εξάλλου, το Mg ενεργοποιεί το ένζυμο της RNA-πολυμεράσης που απαιτείται για το σχηματισμό του πυρηνικού RNA, του οποίου η σύνθεση επίσης αναστέλλεται όταν το φυτό είναι ανεπαρκώς εφοδιασμένο με Mg, δεδομένου ότι το υπόψη στοιχείο είναι συνδετικό συστατικό μεταξύ ADP και του ενζύμου. Σημαντικός είναι επίσης και ο ρυθμιστικός ρόλος του Mg στη συγκέντρωση της καρβοξυλάσης και της διφωσφορικής ριβουλόζης στους χλωροπλάστες. Λόγω δε της σχέσης του με τα προαναφερθέντα ένζυμα, συμπεραίνεται ότι το Mg επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό τις διεργασίες του μεταβολισμού του φυτού. [1]
Ο ρόλος του Θείου
Το S είναι συστατικό ορισμένων αμινοξέων όπως της κυστίνης, θειαμίνης και μεθιονίνης. Συμμετέχει επίσης στην σύνθεση των πρωτεϊνών. Είναι Συστατικό του συνενζύμου A, της βιταμίνης B1 και της φερεδοξίνης, καθώς και των γλυκοσιδίων, τα οποία προσδίδουν μία ιδιάζουσα οσμή και γεύση σε ορισμένα φυτά όπως π.χ. της οικογενείας των Σταυράνθων. [1]
Ρόλος των Μικροθρεπτικών
Σχετικές σελίδες
Βιβλιογραφία
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 Η ερμηνεία της φυλλοδιαγνωστικής, Π. Κουκουλάκης τ. Αναπληρωτής Ερευνητής ΕΘΙΑΓΕ, ΑΡ. Παπαδόπουλος Τακτικός Ερευνητής ΕΘΙΑΓΕ, Αθήνα 2003.
