Skip to main content
Global

31.1: المتطلبات الغذائية للنباتات

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196102

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • وصف كيفية حصول النباتات على العناصر الغذائية
    • ضع قائمة بالعناصر والمركبات اللازمة لتغذية النبات المناسبة
    • وصف أحد العناصر الغذائية الأساسية

    النباتات هي كائنات حية فريدة يمكنها امتصاص العناصر الغذائية والمياه من خلال نظام الجذر، وكذلك ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. تعد جودة التربة والمناخ من المحددات الرئيسية لتوزيع النباتات ونموها. يسمح الجمع بين مغذيات التربة والماء وثاني أكسيد الكربون، جنبًا إلى جنب مع ضوء الشمس، للنباتات بالنمو.

    التركيب الكيميائي للنباتات

    نظرًا لأن النباتات تتطلب مغذيات في شكل عناصر مثل الكربون والبوتاسيوم، فمن المهم فهم التركيب الكيميائي للنباتات. معظم الحجم في الخلية النباتية هو الماء؛ وعادة ما يشكل 80 إلى 90 في المائة من الوزن الإجمالي للنبات. التربة هي مصدر المياه للنباتات البرية، ويمكن أن تكون مصدرًا وفيرًا للمياه، حتى لو بدت جافة. تمتص جذور النباتات الماء من التربة من خلال شعيرات الجذور وتنقله إلى الأوراق عبر نسيج الخشب. عند فقدان بخار الماء من الأوراق، فإن عملية النتح وقطبية جزيئات الماء (التي تمكنها من تكوين روابط هيدروجينية) تسحب المزيد من الماء من الجذور عبر النبات إلى الأوراق (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تحتاج النباتات إلى الماء لدعم بنية الخلية، ووظائف التمثيل الغذائي، وحمل العناصر الغذائية، والتمثيل الضوئي.

    يُظهر الرسم التوضيحي طرفًا جذريًا. طرف الجذر عاري، وينمو الشعر أكثر. يكشف المقطع العرضي في الجزء العلوي من الجذر عن نسيج خشب تتخلله أربع أشكال بيضاوية تحتوي على الفلوم في المحيط.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): يتم امتصاص الماء من خلال شعر الجذر ويتحرك لأعلى نسيج الخشب إلى الأوراق.

    تحتاج الخلايا النباتية إلى مواد أساسية، تسمى مجتمعة العناصر الغذائية، للحفاظ على الحياة. قد تتكون المغذيات النباتية من مركبات عضوية أو غير عضوية. المركب العضوي هو مركب كيميائي يحتوي على الكربون، مثل ثاني أكسيد الكربون الذي يتم الحصول عليه من الغلاف الجوي. يشكل الكربون الذي تم الحصول عليه من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي غالبية الكتلة الجافة داخل معظم النباتات. لا يحتوي المركب غير العضوي على الكربون وليس جزءًا من كائن حي أو ينتجه. المواد غير العضوية، التي تشكل غالبية محلول التربة، تسمى عادة المعادن: تلك التي تتطلبها النباتات تشمل النيتروجين (N) والبوتاسيوم (K) للهيكل والتنظيم.

    العناصر الغذائية الأساسية

    تتطلب النباتات الضوء والماء فقط وحوالي 20 عنصرًا لدعم جميع احتياجاتها البيوكيميائية: تسمى هذه العناصر العشرين بالمغذيات الأساسية. لكي يُنظر إلى العنصر على أنه أساسي، يلزم وجود ثلاثة معايير: 1) لا يمكن للنبات إكمال دورة حياته بدون العنصر؛ 2) لا يمكن لأي عنصر آخر أن يؤدي وظيفة العنصر؛ و 3) العنصر يشارك بشكل مباشر في تغذية النبات.

    الجدول\(\PageIndex{1}\): العناصر الأساسية لنمو النبات
    المغذيات الكبيرة المغذيات الدقيقة
    كربون (ج) الحديد (الحديد)
    هيدروجين (ح) المنغنيز (Mn)
    أكسجين (O) بورون (ب)
    نيتروجين (N) موليبدينوم (مو)
    الفوسفور (P) نحاس (نحاس)
    بوتاسيوم (ك) زنك (Zn)
    كالسيوم (كا) الكلور (Cl)
    مغنيسيوم (ملغ) نيكل (ني)
    الكبريت (S) كوبالت (كو)
      صوديوم (S)
      السيليكون (سي)

    المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة

    يمكن تقسيم العناصر الأساسية إلى مجموعتين: المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة. تسمى العناصر الغذائية التي تحتاجها النباتات بكميات أكبر بالمغذيات الكبيرة. يعتبر حوالي نصف العناصر الأساسية من المغذيات الكبيرة: الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت. أول هذه العناصر الغذائية الكبيرة، الكربون (C)، مطلوب لتكوين الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية والعديد من المركبات الأخرى؛ لذلك فهو موجود في جميع الجزيئات الكبيرة. في المتوسط، يبلغ الوزن الجاف (باستثناء الماء) للخلية 50 بالمائة من الكربون. كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{2}\)، يعتبر الكربون جزءًا أساسيًا من الجزيئات الحيوية النباتية.

    تظهر ثلاثة ألياف سليلوز والتركيب الكيميائي للسليلوز. يتكون السليلوز من سلاسل غير متفرعة من وحدات الجلوكوز الفرعية التي تشكل أليافًا طويلة ومستقيمة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): السليلوز، المكون الهيكلي الرئيسي لجدار الخلية النباتية، يشكل أكثر من ثلاثين بالمائة من المواد النباتية. إنه المركب العضوي الأكثر وفرة على وجه الأرض. النباتات قادرة على صنع السليلوز الخاص بها، ولكنها تحتاج إلى الكربون من التربة للقيام بذلك.

    العنصر التالي الأكثر وفرة في الخلايا النباتية هو النيتروجين (N)؛ إنه جزء من البروتينات والأحماض النووية. يستخدم النيتروجين أيضًا في تخليق بعض الفيتامينات. يعتبر الهيدروجين والأكسجين من العناصر الغذائية الكبيرة التي تشكل جزءًا من العديد من المركبات العضوية، كما تشكل الماء. الأكسجين ضروري للتنفس الخلوي؛ تستخدم النباتات الأكسجين لتخزين الطاقة في شكل ATP. الفوسفور (P)، وهو جزيء كبير آخر، ضروري لتجميع الأحماض النووية والفوسفوليبيدات. كجزء من ATP، يتيح الفوسفور تحويل الطاقة الغذائية إلى طاقة كيميائية من خلال الفسفرة التأكسدية. وبالمثل، يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية أثناء الفسفور الضوئي في عملية التمثيل الضوئي، وإلى طاقة كيميائية يتم استخراجها أثناء التنفس. الكبريت هو جزء من بعض الأحماض الأمينية، مثل السيستين والميثيونين، وهو موجود في العديد من الإنزيمات المساعدة. يلعب الكبريت أيضًا دورًا في عملية التمثيل الضوئي كجزء من سلسلة نقل الإلكترون، حيث تلعب تدرجات الهيدروجين دورًا رئيسيًا في تحويل الطاقة الضوئية إلى ATP. البوتاسيوم (K) مهم بسبب دوره في تنظيم فتح الفم وإغلاقه. كفتحات لتبادل الغازات، تساعد الثغور في الحفاظ على توازن مائي صحي؛ وتدعم مضخة أيون البوتاسيوم هذه العملية.

    المغنيسيوم (Mg) والكالسيوم (Ca) من العناصر الغذائية الكبيرة المهمة أيضًا. يلعب الكالسيوم دورًا مزدوجًا: تنظيم نقل المغذيات ودعم العديد من وظائف الإنزيمات. المغنيسيوم مهم لعملية التمثيل الضوئي. تساهم هذه المعادن، إلى جانب المغذيات الدقيقة الموضحة أدناه، أيضًا في التوازن الأيوني للنبات.

    بالإضافة إلى المغذيات الكبيرة، تتطلب الكائنات الحية عناصر مختلفة بكميات صغيرة. هذه المغذيات الدقيقة، أو العناصر النادرة، موجودة بكميات صغيرة جدًا. وهي تشمل البورون (B) والكلور (Cl) والمنغنيز (Mn) والحديد (Fe) والزنك (Zn) والنحاس (Cu) والموليبدينوم (Mo) والنيكل (Ni) والسيليكون (Si) والصوديوم (Na).

    يمكن أن يؤثر نقص أي من هذه العناصر الغذائية - وخاصة المغذيات الكبيرة - سلبًا على نمو النبات (الشكل\(\PageIndex{3}\)). اعتمادًا على العناصر الغذائية المحددة، يمكن أن يتسبب النقص في توقف النمو أو بطء النمو أو الإصابة بالكلور (اصفرار الأوراق). قد تؤدي أوجه القصور الشديدة إلى ظهور علامات موت الخلايا على الأوراق.

    تظهر الصورة (أ) نبات طماطم مع اثنين من ثمار الطماطم الخضراء. تحولت الثمار إلى اللون البني الداكن في الأسفل. تُظهر الصورة (ب) نباتًا بأوراق خضراء؛ وقد تحولت بعض الأوراق إلى اللون الأصفر. تُظهر الصورة (ج) ورقة ذات خمسة فصوص صفراء مع عروق خضراء. تظهر الصورة (د) أوراق النخيل الخضراء ذات الأطراف الصفراء.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): يظهر نقص المغذيات في الأعراض التي تظهرها هذه النباتات. تعاني طماطم العنب هذه (أ) من تعفن نهاية الإزهار الناتج عن نقص الكالسيوم. ينتج الاصفرار في هذه الفرانجولا الزهرية (ب) عن نقص المغنيسيوم. يؤدي نقص المغنيسيوم أيضًا إلى (ج) داء الكلورة البينية، الذي يظهر هنا في أوراق العلكة الحلوة. هذا النخيل (د) يتأثر بنقص البوتاسيوم. (المرجع ج: تعديل العمل من قبل جيم كونراد؛ الائتمان د: تعديل العمل من قبل مالكولم مانرز)

    الاتصال اليومي: الزراعة المائية

    الزراعة المائية هي طريقة لزراعة النباتات في محلول مغذي مائي بدلاً من التربة. منذ ظهورها، تطورت الزراعة المائية إلى عملية متنامية يستخدمها الباحثون غالبًا. يمكن للعلماء المهتمين بدراسة نقص المغذيات النباتية استخدام الزراعة المائية لدراسة آثار تركيبات المغذيات المختلفة في ظل ظروف خاضعة للرقابة الصارمة. كما تطورت الزراعة المائية كطريقة لزراعة الزهور والخضروات والمحاصيل الأخرى في بيئات الدفيئة. قد تجد المنتجات المزروعة بالزراعة المائية في متجر البقالة المحلي. اليوم، تمت زراعة العديد من الخس والطماطم في السوق الخاصة بك بالزراعة المائية.

    ملخص

    يمكن للنباتات امتصاص العناصر الغذائية غير العضوية والمياه من خلال نظام الجذر وثاني أكسيد الكربون من البيئة. ينتج مزيج المركبات العضوية، إلى جانب الماء وثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس، الطاقة التي تسمح للنباتات بالنمو. تشكل المركبات غير العضوية غالبية محلول التربة. تصل النباتات إلى المياه من خلال التربة. يمتص جذر النبات الماء، وينقل العناصر الغذائية في جميع أنحاء النبات، ويحافظ على بنية النبات. العناصر الأساسية هي عناصر لا غنى عنها لنمو النبات. وهي مقسمة إلى مغذيات كبيرة ومغذيات دقيقة. تتطلب النباتات المغذيات الكبيرة الكربون والنيتروجين والهيدروجين والأكسجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت. تشمل المغذيات الدقيقة الهامة الحديد والمنغنيز والبورون والموليبدينوم والنحاس والزنك والكلور والنيكل والكوبالت والسيليكون والصوديوم.

    مسرد المصطلحات

    مركب غير عضوي
    مركب كيميائي لا يحتوي على الكربون؛ إنه ليس جزءًا من كائن حي أو من إنتاجه
    مغذيات كبيرة
    المغذيات المطلوبة بكميات كبيرة لنمو النبات؛ الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت
    المغذيات الدقيقة
    المغذيات المطلوبة بكميات صغيرة؛ وتسمى أيضًا العناصر النادرة
    مركب عضوي
    مركب كيميائي يحتوي على الكربون