Informace

Jak kořeny získávají výživu?


Mám městskou zahradu (viz obrázek níže) a včera jsem ji pěstoval a vytáhl malou rostlinu. Viděl jsem jeho kořenový systém a položil jsem ho na slunce, aby trochu vyschl, a pak jsem z něj vyškrábal zbytek země. To mi dalo lepší pohled na kořeny.

Pak se mi ta otázka objevila. Jak kořeny získávají vodu a výživu ze svého prostředí. Mám na mysli to, s jakými strukturami máme co do činění a jak probíhá absorpce?


Jedna věc, kterou je třeba si pamatovat, když vytrháváte rostlinu, je, že některé z nejmenších struktur se odlomí nejsnadněji. To, co obvykle uvidíte po vytržení rostliny, jsou největší části kořenové struktury, ale často se vyskytují menší části, které se odlomily.

Struktura kořene je velmi variabilní, ale obecná myšlenka je, že jeden nebo více primárních kmenových kořenů vyrazí směrem k nejdůležitějším vodním zdrojům a z těchto primárních kořenů se větví menší kořeny, aby se rozšířil dosah kořenového systému. V závislosti na velikosti rostliny může existovat několik úrovní větvení, stejně jako byste mohli najít v horní části rostliny.

Obecně platí, že živiny, které kořeny potřebují absorbovat, přicházejí do rostliny s vodou. Rozpouštějí se ve vodě a kořeny je přijímají spolu s vodou. Špína je robustní, není obvykle homogenní. V jedné oblasti tedy může být více živin, které rostlina potřebuje, nebo může voda snadněji protékat jednou oblastí než druhou. Kořeny jsou schopny růst ve směru toho, co potřebují, a proto občas najdete silné kořeny, které skutečně lámou do potrubí, aby se dostaly k vaší vodě. Většinou vyhledávají vodu, protože živiny jsou ve vodě rozpuštěny, ale rostlina může také dávat přednost proudu bohatému na živiny před větším, čistším zdrojem vody. Kořeny hledají to, co rostliny dlouhodobě potřebují, protože rostou jedním nebo druhým směrem. Mimochodem, pro mnoho rostlin to znamená jednoduchou strategii prostého pěstování přímo dolů (kořen z kohoutku), protože téměř vždy tam najdou více vody a v ní rozpuštěno více správných věcí. To je podobné skutečnosti, že mnoho rostlin roste tak vysoko, jak jen mohou, protože tam najdou nejvíce slunečního světla, ačkoli obecnou myšlenkou je pěstovat listy všude tam, kde by mohlo být zachyceno světlo.

Kdekoli se primární kořeny samy dostanou, menší kořenové větve zasahují do prostoru, aby absorbovaly co nejvíce. Musí být chamtiví, protože tam mohou být dny nebo dokonce týdny, kdy půda velmi vyschne, takže se musí dostat, dokud je získání dobré. Pokud se některá z těchto menších větví ocitne na obzvláště sladkém místě, rostlina ji rozvětví více než její sousedé, což je součástí toho, jak umístí své největší kořenové větve na nejlepší místa.

Další velmi zajímavou částí příběhu o tom, jak rostlina pokrývá maximální plochu půdy, je symbióza. Doporučuji další výzkum mykorhiz, zvláště pokud jste zahradník. Je to naprosto fascinující a je to důležitá součást příběhu o tom, jak rostliny absorbují živiny a vodu.

Vím méně o mikroskopické porézní buněčné struktuře kořenů. V zásadě slouží ke stejnému účelu jako naše žaludky a je třeba vyvodit určité volné podobnosti, ale samozřejmě rostlinné tkáně vyrobené z rostlinných buněk, které mají buněčnou stěnu, se velmi liší od zvířecích tkání.


Systém absorpce v rostlinách je mnohem komplikovanější, protože pan Baily otevřel anatomii a strukturu kořene, vysvětlím pouze systém absorpce. Když rostlina absorbuje vodu, absorbuje také některé prvky, ale je tu problém, kterým jsou půdní částice, protože jíl je cloidická látka půdy, která obsahuje záporný náboj a většina základních prvků jsou kationové formy, které sothey ve vodě nevyřeší. Když chce rostlina absorbovat živiny, uvolní protony v půdě, tyto protony budou nahrazeny kationy a tehdy je rostlina může absorbovat. U záporně nabitých prvků je to mnohem jednodušší, protože nepotřebují výměnu protonů. Rostliny také potřebují cukr, velké iontové sloučeniny a organické látky (většinou kyseliny), aby pohltily tyto patikuly, je to ještě složitější, protože existují určité proteinové kanály, které využívají energii k vložení těchto materiálů do kořenů (poslední systém funguje na bázi aqua porézní) Pak rostlina nikdy nevstřebává kationy více, než potřebuje, otrava živly a kovy je založena na ochablém a turgorově tlaku a paralelní výměně nebo poškození proteinového kanálu


Výživa rostlin a doprava zesilovačů

Soudržnost je spojení mezi identický molekuly, zatímco přilnavost je spojení mezi odlišný jedničky.

Vysvětlení:

Molekuly vody mají síly soudržnosti, které je k sobě přitahují kvůli Vodíkové vazby oni mají.
Když molekuly vody přijdou do styku s některými povrchy náboje, jako je sklo nebo výstelka xylemové nádoby, přilepí se k ní adhezní síly .

Molekuly vody jsou kvůli náboji na povrchu přitahovány do druhé horní části povrchu, kde na něj žádná voda nelepí. Výsledkem je, že molekuly vody trochu šplhají nahoru.
Tyto molekuly vody jsou stále spojeny s jinými molekulami vody pod sebou vodíkovou vazbou (adhezí), a proto je také mají tendenci tahat nahoru. Tento proces se opakuje, dokud vodní sloupec nevstoupí do trubice.

Tento proces je omezen průměrem trubice, protože čím větší průměr, tím menší vodní sloupec se může vyšplhat nahoru. Důvodem je, že čím větší je kolona, ​​tím více molekul vody má být vytaženo nahoru, a tím větší je účinek gravitace, která je opačná ve směru ke kapilárnímu působení.

Transport vody a minerálů absorbovaných kořeny z půdy a organických potravin syntetizovaných v zelených listech jsou dva hlavní příklady transportu rostlin.

Transport rostlin je převážně 2 typů:
1. Transport vody a minerálů absorbovaných hnilobami z půdy.
2. Transport organických potravinářských materiálů syntetizovaných v zelených částech rostliny, hlavně v listech.

  1. Transport vody a minerálů- Voda je z půdy absorbována kořeny hlavně v oblasti kořenových vlasů. Minerály přítomné rozpuštěné ve vodě v půdě jsou kořeny absorbovány hlavně v meristematickém pásmu.

Mechanismus absorpce vody se liší od minerálů. Voda je absorbována pasivním mechanismem, zatímco minerály jsou absorbovány aktivním mechanismem.

Voda a minerály absorbované kořenem jsou transportovány do různých částí rostliny prostřednictvím xylému.

  1. Transport organických potravin- Listy obsahující chlorofyl jsou hlavními místy syntézy
    jednoduché sacharidy během fotosyntézy. Sacharidy syntetizované v listech a
    další zelené tkáně jsou transportovány ke kořenům a dalším nezeleným částem rostliny skrz
    floém.


Kořenová anatomie

Zkoumání anatomie kořene odhaluje vysoce organizovanou sadu typů buněk, které odrážejí hlavní funkce kořenů, které již byly zmíněny dříve. Vnější část kořene se nazývá epidermis a je složena z dermální tkáně složené z epidermálních buněk. Některé z těchto epidermálních buněk mají dlouhé membránové prodloužení nazývané kořenové chloupky. Kořenové chloupky zvětšují povrch kořene a maximalizují absorpci vody a minerálů. Okamžitě uvnitř epidermis leží kořenová kůra. Buňky parenchymu uchovávají živiny a podílejí se také na příjmu minerálů. V kořenech, které jsou určeny pro skladování, je těchto buněk mnoho a jsou naplněny uhlohydrátovými produkty fotosyntézy (škrob).

Nejvnitřnější vrstvou kůry, obklopující cévní tkáň (stele), je endodermis. Voskovitý materiál nazývaný kasparský proužek obklopuje každou jednotlivou endodermální buňku. Tato struktura funguje jako těsnění a vytváří těsnění, které omezuje difúzi vody a minerálů do cévní tkáně kořene. Vzhledem k přítomnosti kasparského proužku musí veškerá voda a minerály projít endodermálními buňkami, nikoli kolem nich, než vstoupí do cévní tkáně rostliny. To umožňuje endodermálním buňkám regulovat vstup živin a dalších látek do rostliny.

Konečně, xylem a floém zabírají centrální oblast kořene. Xylem transportuje vodu a minerály absorbované kořenem až ke stonkům, listům a květům. Floem transportuje cukry a další živiny vytvořené listy dolů ke kořenu pro okamžité použití nebo pro skladování v období vegetačního klidu.


Výživa v rostlinách

Fotosyntéza:
Fotosyntéza je primární způsob produkce potravin v zelených rostlinách. ” Proces, při kterém zelené rostliny syntetizují potravu z jednoduchých látek oxidu uhličitého a vody za přítomnosti slunečního světla, se nazývá fotosyntéza ”
Proces fotosyntézy lze znázornit ve formě chemické reakce, jak je uvedeno níže:
6CO2 + 12H2O → C6H12Ó6 + 6H2O + 6O2
Uhlíková voda Glukóza Voda Kyslík
kysličník uhličitý

Fotosyntéza

Podmínky nezbytné pro fotosyntézu
Obecné podmínky nezbytné pro fotosyntézu jsou:
• Přítomnost zeleného pigmentu zvaného chlorofyl.
• Přítomnost světla.
• Dostupnost oxidu uhličitého.
• Dostupnost vody.

Fotosyntetický pigment:
Světelnou energii musí absorbovat vhodný pigment, tj. Chlorofyl (zelený pigment).
Chlorofyl je zelený barevný pigment.

Mechanismus fotosyntézy:
Fotosyntéza je rozdělena na 2 hlavní kroky
(A) lehká reakce (B) temná reakce

Světelná reakce:
Říká se mu také Hill Reaction.
Vyskytuje se v grana tylakoidů.
Je pojmenována jako světelná reakce, protože se vyskytuje pouze za přítomnosti světla.

Uvnitř chloroplastu

Voda: Kořenový systém rostlin jim umožňuje získávat vodu z půdy. Kořenový systém se skládá z hlavního nebo primárního kořene, kořenů nebo sekundárních kořenů a kořenových vlasů. Kořenové vlasy zvětšují povrchovou plochu kořenů a nacházejí se ve velkém množství poblíž konečků kořenů. Voda a rozpustné živiny cestují kořenovým systémem a dostávají se až k listům.
Voda a rozpustné živiny jsou transportovány z kořenů do jiných částí rostliny strukturami nazývanými xylem. Škrob vytvořený v důsledku fotosyntézy je transportován do různých částí rostliny strukturami nazývanými floém.

Kořenový systém

Hlavní krok:
Absorpce světla chlorofylem.
Fotolýza vody.
Snížení CO2 na sacharidy.
V tomto procesu se ADP mění na ATP a anorganický fosfát.
Uvolňování kyslíku do atmosféry.

Otevírání a zavírání stomie:

Otevírání a zavírání průduchů závisí na turgidním nebo ochablém stavu ochranných buněk. Když jsou ochranné buňky v turgidním stavu, otevře se stomatální otvor a když jsou ochranné buňky v ochablém stavu, stomatální apertura se zavře. Vnitřní stěna ochranných buněk (směrem k póru) je silná a vnější stěna (směrem k jiným epidermálním buňkám) je tenká. Když se zvýší turgorový tlak ochranných buněk, vnější tenčí stěna ochranného článku se vytlačí ven (směrem k obvodu), díky čemuž se na vnitřní silnější stěně vytvoří napětí, čímž se vnitřní silnější stěna přitáhne směrem k obvodu, což vede k otevření stomatální apertury. Naopak, když jsou ochranné buňky v ochablém stavu, vnější tenčí stěna ochranných buněk se vrátí do původní polohy (pohybuje se směrem k póru), díky čemuž se uvolní napětí na vnitřní stěně, které se také vrátí do své původní polohy a stomatální otvor se uzavře znovu.

Temná reakce:
Tato reakce není závislá na světle. Je také známý jako Calvin -Bensonův cyklus nebo C3 cyklus jako první stabilní produkt je kyselina fosfoglicerová (PGA) a 3 uhlíková sloučenina.

C4 Cycle or Hatch & amp Slakcycle:
Sloučenina 4-C, tj. Kyselina oxalooctová (OAA).
Tento cyklus se nachází v mnoha dalších tropických a subtropických jednoděložných rostlinách, např.: Kukuřice, čirok, pšenice, oves, perla, proso atd.
U dvouděložných rostlin je také známo mnoho takových rostlin, např .: Amaranthus, Chenopodium, Atriplex, Euphorbia atd. V některých rodinách dvouděložných rostlin Compositae, Portulaceae, Nyctaginaceae.

Metabolismus kyseliny crassulacean (CAM):
Některé rostliny, zejména sukulenty, které rostou za extrémně xerických (suchých) podmínek, fixují atmosférický CO2 ve tmě.
Protože byl tento proces poprvé pozorován v rostlinách patřících do čeledi crassulaceae (např. Bryophyllum, kalanchoe atd.), Byl nazýván metabolismus kyseliny crassulacean (CAM).
Nejcharakterističtější vlastností těchto rostlin je, že jejich průduchy zůstávají v noci otevřené (ve tmě), ale ve dne zavřené (na světle).
CAM je tedy druh adaptace v sukulentech k provádění fotosyntézy bez velké ztráty vody.

Aktivita 1

Cíl: Zjistit, zda je pro fotosyntézu nutné světlo
Potřebné materiály: Zelená rostlina, černý papír, nůžky a klip
Metoda:

    1. Zakryjte část listu pásem černého papíru.
    2. Umístěte rostlinu na tři dny do tmavého rohu.
    3. Odtrhněte list z rostliny a otestujte jej na škrob, abyste zjistili, zda je zcela bez škrobu.
    4. Nyní umístěte rostlinu na sluneční světlo po dobu nejméně šesti hodin.
    5. Odtrhněte list pokrytý pruhem černého papíru, proužek odstraňte a list otestujte na škrob.

    Pozorování: Zakrytá část listu nevykazuje žádnou změnu, když se přidá roztok jodu.
    Závěr: V zakryté části nedošlo k tvorbě škrobu, takže tato část nezměnila modročernou barvu. To ukazuje, že světlo je pro fotosyntézu nezbytné.

    Aktivita 2

    Cíl: Ukázat, že oxid uhličitý je potřebný pro fotosyntézu

    Potřebné materiály: Rostlina v květináči, roztok hydroxidu draselného, ​​kónická baňka s dělenou zátkou, roztok jodu a kapátko
    Metoda:

      1. Rostlinu v květináči uchovávejte několik hodin v temné místnosti. Zalévejte.
      2. Nalijte roztok hydroxidu draselného do kuželové baňky. Roztok absorbuje oxid uhličitý ze vzduchu.
      3. Umístěte jeden z listů (aniž byste jej odtrhli z rostliny) do baňky a zazátkujte.
      4. Nyní udržujte celé uspořádání na slunci.
      5. Po několika hodinách otestujte list v baňce a další list na škrob pomocí jodového roztoku.

      Pozorování: Když se přidá jodový roztok, list sevřený uvnitř kónické baňky nevykazuje žádnou změnu, zatímco druhý list se zbarví modro-černě.
      Závěr: List uvnitř kónické baňky neprovedl fotosyntézu, protože neměl k dispozici žádný oxid uhličitý.


      Definice kořenového systému

      Kořenový systém označuje rozvětvené struktury, které existují podzemní nebo nadzemní na zemský povrch. Kořen se skládá z tvrdého kořene, primárního kořenového meristému a kořenových chloupků. Růst kořenového systému závisí na složení půdy, typu půdy, druhu rostlinného druhu a podmínkách růstu. Kořeny jsou složité struktury, jejichž celková suchá hmotnost může přesáhnout celkovou hmotnost rostlinného těla. U semene se nejprve vyvine radicle nebo primární kořen a později tvoří sekundární, terciární atd., kořeny.

      Typy kořenů

      Kořeny jsou následujících typů:

      1. Systém Taproot: Taproot je primární kořenový systém, který se skládá z postranních rozvětvených kořenů s jemnými kořeny.
        Příklad: mrkev, tuřín atd.
      2. Vláknitý kořenový systém: Vypadá jako velký a stejně velký kořen, který pochází ze základny stonku nahrazením primárního kořene. Vláknité kořeny mají huňatý vzhled a skládají se z tenkých kořenových vláken.
        Příklad: pšenice, rýže, kukuřičná tráva atd.
      3. Náhodný kořenový systém: U tohoto typu dochází k masivnímu růstu kořenů z jakékoli jiné části rostlinného těla než z primárního kořene.
        Příklad: Banyan, Monstera atd.

      Charakteristika

      Kořenový systém má následující klíčové vlastnosti:

      1. Je většinou podzemní k rostlinné ose.
      2. Kořenový systém je:
        • Pozitivně geotropní.
        • Negativně fototropní
        • Pozitivně hydrotropní.
      3. Kořen obsahuje jednobuněčné struktury nebo kořenové chloupky, které absorbují vodu z půdy.
      4. V kořenovém systému chybí kutikula nebo voskový povlak, který obklopuje epidermis listu.
      5. Kořenový systém chybí chlorofyl a průduchy.
      6. Na rozdíl od stonků nemá uzly a internody.
      7. Někdy kořen prochází strukturální úpravou, aby vykonával funkce jako skladování, dýchání, fyzická podpora atd.

      Části kořene

      Struktura kořene se obecně skládá ze tří částí:

      Kořenová čepice: Nachází se na špičce kořenového systému a má vzhled náprstku. Root-cap je a mnohobuňečný struktura přítomná proximálně k primárnímu meristému. Také to vylučuje sliz který působí jako lubrikační činidlo. Sliz vylučovaný kořenovým uzávěrem chrání kořenový systém před vyschnutím. Několik vodních rostlin, jako je Pistia, Ecchornia atd., Má a kořenová kapsa místo root capu.

      Kořenový meristém: Nachází se 1 mm nad kořenovým víčkem a odkazuje na „Zóna meristematické aktivity“. Tato oblast obsahuje buňky malé velikosti, tenkostěnné a husté protoplazmy. Buňky zde procházejí opakovaným dělením buněk. „Zóna prodloužení“Označuje oblast, kde se některé buňky rychle zvětšují a nacházejí se proximálně od meristematické zóny. Buňky v elongační zóně prodlužují délku kořene.

      Kořenové chloupky: Buňky v zóně prodloužení procházejí množením a diferenciací, aby se vyvinuly zralé buňky. Zralé buňky proximálně k oblasti prodloužení představují a oblast zrání. Epidermální buňky zóny zrání vytvářejí jemné kořenové chloupky podobné vláknům. Kořenové chloupky plní funkční úlohu při absorpci vody a minerálů z půdy.

      Pět funkcí kořene

      Kořeny plní v rostlinách pět odlišných rolí:

      Ukotvení a fyzická podpora: Kořenový systém ukotví tělo rostliny nebo výhonkový systém k půdě. Kořeny pod zemí pomáhají udržovat držení rostliny poskytnutím fyzické podpory. Kohoutkové kořeny zajišťují lepší přichycení rostliny k půdě a činí rostlinu odolnou proti převrhnutí během bouřek.

      Absorpce a vedení: Kořeny pomáhají při absorpci vody a rozpuštěných minerálů v půdě a vedení živin do těla rostliny. Kořenové chloupky jsou jemné struktury, které existují v těsné blízkosti země a absorbovat živiny z půdy.

      The kořenové chloupky přijímají živiny a vedou je přes systém střílení xylem kapilární akcí. Kořenový systém proto poskytuje rostlině výživu pro růst nebo vývoj. Vláknité kořeny účinněji absorbují živiny hluboko uvnitř půdy.

      Sklad potravin: Kořenový systém funguje také jako a skladovací orgán rostliny, která uchovává hlavně vodu a sacharidy. Rostlina připravuje své jídlo během fotosyntézy a ukládá se do specializované části rostliny, jako jsou listy, stonky a kořeny. Taproots jsou v absorpci potravy účinnější než vláknité kořeny.

      Role ve fotosyntéze: Kořeny hrají zásadní roli v procesu fotosyntézy. Rostlina získává vodu z kořenového systému a přebytečnou vodu uvolňuje průduchy transpirací. Když se vodní páry uvolňují ze průduchů, CO2 vstupuje rostlinná buňka, která je nezbytná pro fotosyntézu.

      Ekologické funkce: Kořeny jsou součástí půdní ekologie, která pomáhá při agregace půdy a chránit rostlinu před unášením větrem nebo vodou.


      46 Otázky a odpovědi k učení fyziologie rostlin

      Rostliny musí provádět výměnu plynu, protože využívají aerobní buněčné dýchání (jako zvířata). V důsledku toho potřebují získat molekulární kyslík a uvolnit oxid uhličitý. Kromě aerobního buněčného dýchání potřebují rostliny také získávat oxid uhličitý k provádění fotosyntézy a k uvolňování molekulárního kyslíku, který je produktem této reakce.

      Další otázky a odpovědi o velikosti kousnutí níže

      2. Jaké jsou hlavní orgány pro výměnu plynů v rostlinách? Jak tento proces probíhá?

      Při zakrytí listů a primární struktury stonku se výměna plynu provádí kutikulou a póry epidermis. Při zakrytí sekundární struktury stonku dřevin se výměna plynu provádí lenticely peridermu (malá porušení korku). Výměna plynu v zařízeních se provádí jednoduchou difúzí.  

      Transpirace rostlin a stomie

      3. Co je transpirace rostlin? Jaké jsou dva hlavní typy transpiračních procesů rostlin? Který z nich má větší objem?

      Transpirace je ztráta vody z rostliny do atmosféry ve formě páry.

      Transpirace nastává kutikulou epidermis (kutikulární transpirace) nebo ostioly průduchů (stomatální transpirace). Nejdůležitější z nich je stomatální transpirace, protože je intenzivnější a je fyziologicky regulována.  

      4. Co jsou to stomata? Jak se tyto struktury podílejí na transpiraci rostlin?

      Stomata (singulární, stomie) jsou malé specializované průchody pro vodu a plyny přítomné v epidermis rostlin. Protože rostlina potřebuje ztratit více či méně vody a tepla, průduchy se zavírají nebo otevírají, což brání nebo umožňuje pohyb plynů difúzí.  

      5. Jaké prvky tvoří stomata?

      Stomie je vyrobena z centrálního otvoru, nazývaného ostiola nebo štěrbina, obklopeného dvěma ochrannými buňkami odpovědnými za zavírání a otevírání. Pod ostiolem je umístěna subomatální komora.

      6. Jak rostliny kontrolují otevírání a zavírání průduchů?

      Otevírání a zavírání průduchů závisí na potřebě rostliny ztratit vodu a teplo transpirací (výstup vodní páry znamená odstranění tepla). Když má rostlina nadměrné množství vody, ochranné buňky se stanou turgidními a ostiola se otevře. Když je k dispozici málo vody, ochranné buňky ochabnou a ostiola se zavře.

      Voda vstupuje a opouští stomata prostřednictvím osmózy.

      Další faktory, jako je intenzita světla a koncentrace oxidu uhličitého v listech, ovlivňují otevírání a zavírání průduchů. Když je svítivost vysoká, rychlost fotosyntézy se zvyšuje a průduchy se otevírají, aby absorbovaly více oxidu uhličitého z prostředí a uvolňovaly teplo, když je svítivost nízká, stomata mají tendenci se zavírat. Když je koncentrace oxidu uhličitého ve fotosyntetickém parenchymu nízká, otevřou se průduchy, aby absorbovaly více plynu a umožnily fotosyntézu, když je jeho koncentrace vysoká, stomata se obvykle zavírají.

      7. Zůstávají průduchy rostlin umístěných v sušárně více než obvykle otevřené déle nebo méně?

      Pokud jsou rostliny z vlhčí oblasti přeneseny do sušší oblasti, je pravděpodobné, že jejich průduchy zůstanou zavřené delší dobu, protože doba, během které jsou průduchy otevřené, se zkrátí, aby se snížily ztráty vody transpirací.

      8. Proč některé rostliny přizpůsobené suchému prostředí otevírají své průduchy pouze v noci?

      Během dne se na suchých stanovištích ochranné buňky ochabnou a průduchy se v důsledku toho uzavřou, oxid uhličitý se nemůže pohybovat a účastnit se denní fotosyntézy. Některé rostliny ze suchých oblastí tento problém řeší metodou noční fixace oxidu uhličitého. V noci, kdy je ztráta vody transpirací nižší, se průduchy otevírají, vstupuje oxid uhličitý a je uložen v parenchymálních tkáních. V průběhu dne je uložený plyn mobilizován k použití ve fotosyntéze.

      9. Jak se změnila poloha průduchů v některých rostlinách, aby se zabránilo nadměrné ztrátě vody transpirací?

      V některých rostlinách, jejichž listy dostávají příliš mnoho slunečního světla, se průduchy koncentrují ve spodní epidermis. Díky tomu obsahují  less teplo a díky stomatální transpiraci se ztrácí méně vody. V jiných rostlinách přizpůsobených suchému prostředí je skupina průduchů v určitých oblastech listu, protože na povrchu těchto oblastí je koncentrace vody ve vzduchu vyšší než v prostředí a ztráty vody transpirací se tak snižují. Některé rostliny ze suchého podnebí mají také průduchy v dutinách.

      10. Je transpirace jediným způsobem, kterým listy ztrácejí vodu?

      Rostliny neztrácejí vodu pouze ve formě páry, jako je tomu v případě transpirace. Listy také ztrácejí kapalnou vodu jevem známým jako guttace. Guttace probíhá prostřednictvím struktur zvaných hydathodes, které jsou podobné průduchům. Guttace nastává hlavně tehdy, když je transpirace obtížná kvůli vysoké vzdušné vlhkosti nebo když je rostlina umístěna ve vodnaté půdě.  

      11. Když je vlhkost vzduchu vysoká, zvyšuje se nebo snižuje transpirace rostliny?

      Když je vlhkost vzduchu vysoká, transpirace klesá. Vzhledem k tomu, že transpirace je jednoduchý difúzní proces, závisí na koncentračním gradientu vody mezi rostlinou a prostředím. Pokud má atmosféra příliš mnoho vodní páry, gradient se sníží nebo dokonce obrátí.  

      Vyberte libovolnou otázku, kterou chcete sdílet na FB nebo Twitteru

      Stačí vybrat (nebo dvakrát kliknout) otázku, kterou chcete sdílet. Vyzvěte své přátele na Facebooku a Twitteru.

      Transport rostlin

      12. Jak se mění objem absorpce vody a objem transpirace vody v rostlinách v průběhu dne? Jak lze tato množství celkově porovnat?

      Během dne je objem transpirace vody vyšší než objem absorbovaný kořeny. V noci se situace obrátí a kořeny absorbují více vody, než kolik se objevilo objemu vody.

      Lze pozorovat, že se během dne objevil objem vody a absorbovaný objem vody byl prakticky stejný.  

      13. Jak rostliny řeší problém transportu látek skrz jejich tkáně?

      V mechorostech se transport látky provádí difúzí. Tracheofyty (pteridofyty, gymnospermy a krytosemenné rostliny) obsahují specializované vodivé nádoby: xylem, který nese vodu a minerální soli, a floem, který transportuje organické materiály (cukr).

      14. Provádí se přeprava plynů v tracheofytech vaskulárními tkáněmi?

      Oxid uhličitý a kyslík nejsou transportovány přes xylem nebo floem. Tyto plyny se dostávají do buněk a opouštějí rostlinu difúzí mezibuněčnými prostory nebo mezi sousedními buňkami.  

      15. Jsou xylem a floem ze živých buněk?

      Buňky, které tvoří xylemové kanály, jsou mrtvé buňky usmrcené depozicí ligninu. Phloemové buňky jsou živé buňky.  

      16. Jaký je význam ligninu při tvorbě xylému?

      Lignin je důležitý, protože je uložen na buněčné stěně xylemových buněk, což zajišťuje nepropustnost a tuhost xylemových cév.

      17. Co je to kořenový tlak?

      Kořenový tlak je tlak, který nutí vodu z půdy absorbovat xylemem v kořenu. Je to způsobeno osmotickým gradientem mezi vnitřkem kořene a půdy.

      18. Co je to kapilárnost? Jak je tento jev chemicky vysvětlen? Jaký je význam kapilárnosti pro vodní dopravu v rostlinách?

      Kapilárnost je jev, kterým se voda pohybuje uvnitř extrémně tenkých trubiček (kapilár), jimž napomáhá přitažlivá síla mezi molekulami vody a kapilární stěnou. Fenomén kapilárnosti  je možný, protože voda je polární molekula, která tvoří intermolekulární vodíkové vazby. Mezi kapilární stěnou a molekulami vody proto existuje elektrická přitažlivost (adhezní síla), která se poté navzájem přitahují (kohezní síla), protože jsou vázány. Kapilárami se mohou kapilárami pohybovat i jiné kapaliny, nejen voda.

      Kapilita není pro transport vody v rostlinách nijak zvlášť relevantní. Přispívá jen k pár centimetrům stoupání.

      19. Jaké síly způsobují, že voda proudí z kořenů k listům v rámci xylému?

      Voda vstupuje do kořenů v důsledku tlaku kořenů a vodní sloupec je udržován v xylému od kořenů po listy. Nejdůležitějším faktorem, který zvyšuje hladinu vody, je transpirace, zejména v listech. Jak listy ztrácejí vodu transpirací, jejich buňky mají tendenci přitahovat více vody a vytvářet sání uvnitř xylému. Soudržná vlastnost vody, která drží své molekuly svázané (jedna táhne druhou) vodíkovými vazbami, pomáhá v tomto procesu.

      20. Co je opásání stromů? Co se stane s rostlinou, když je pás odstraněn ze stonku (pod větvemi)?

      Malpighiho opasek neboli stromový pletenec je odstranění kompletního vnějšího pletence obsahujícího phloem (který je více vnější)   ze stonku, při zachování xylému (který je více vnitřní).

      Když je pás takto odstraněn pod větvemi, rostlina zemře, protože organické potraviny (cukr) se nemohou přesunout do oblasti pod pletencem a v důsledku toho kořeny umírají na nedostatek živin. Když kořeny zemřou, rostlina nezíská vodu ani minerální soli a v důsledku toho zemře.

      Rostlinné hormony

      21. Co jsou to rostlinné hormony?

      Rostlinné hormony, nazývané také fytohormony, jsou látky, které kontrolují embryonální vývoj a růst dospělých rostlin.  

      22. Jaké jsou hlavní přírodní rostlinné hormony a jaké jsou jejich příslušné účinky?

      Hlavní přírodní rostlinné hormony a jejich účinky jsou následující:

      Auxiny (nejznámější přírodní auxin je IAA, kyselina indoleoctová): jejich funkcí je podporovat růst rostlin, distenzi a buněčnou diferenciaci. Gibberelliny: jejich účinek je podobný účinku auxinů (růst a distenze) stimulují kvetení a tvorbu plodů a aktivují klíčení semen. Cytokininy: zvyšují rychlost buněčného dělení a spolu s auxiny pomáhají růstu a diferenciaci tkání a zpomalují proces stárnutí rostlin. Ethylen (ethen): je to plyn uvolňovaný rostlinami, který se účastní procesu růstu a má pozoruhodnou roli při zrání ਏruit ਊ opadávání listů.

      23. Co je coleoptile? Proč odstranění končetiny coleoptila zakazuje růst rostlin?

      Coleoptile je první (jedna nebo více) vzdušná struktura klíčící rostliny, která vychází ze semene. Uzavírá mladou stonku a první listy a chrání je.

      V horní části coleoptile je obecně oblast, kde se vyrábějí auxiny. Pokud je tato oblast odstraněna, růst rostlin se zastaví, protože auxiny jsou nezbytné k podpoře růstu a diferenciace tkání.

      24. Co je kyselina indolactová (IAA)?

      Kyselina indolactová (kyselina indolyl-3-octová) nebo IAA je hlavní přírodní auxin produkovaný rostlinami. Podporuje růst rostlin a buněčnou diferenciaci.

      25. Co jsou syntetické auxiny a jaké jsou jejich použití?

      Syntetické auxiny, jako je kyselina indolemaslová (IBA) a naftalenová (NAA), jsou látky podobné IAA (přírodní auxin), ale jsou vyráběny uměle. Některé se používají k urychlení metod nepohlavní reprodukce (například roubování nebo pučení) a jiné se dokonce používají jako herbicidy, protože selektivně zabíjejí některé rostliny (hlavně dvouděložné rostliny).

      26. Kde se v rostlinách nachází velké množství IAA?

      Auxiny se vyrábějí a nacházejí se ve velkém množství v apikálních pupenech stonku a výhonků i v mladých listech.

      27. Jak pomáhají fytohormony vývoji partenokarpických plodů?

      Partenokarpické plody jsou plody produkované bez hnojení. Některé rostliny produkují partenokarpické plody přirozeně, například banánovník, stimulované vlastními hormony.

      Krytosemenné rostliny, které přirozeně neprodukují partenokarpické plody, to mohou udělat, pokud se na květiny před oplodněním aplikují auxiny. Proto i bez oplodnění vaječníky rostou a tvoří se plody, přestože jsou bez semen.  

      29. Co se stane, když je koncentrace auxinu v určitých strukturách rostliny nad rozsahem účinku hormonu?

      V některých částech rostliny (stonek, kořeny, postranní pupeny) existují koncentrační rozmezí auxinu, ve kterých je hormonální působení pozitivní (stimuluje růst). Bylo pozorováno, že koncentrace přes horní hranici těchto rozmezí mají opačný účinek (inhibice růstu).

      30. Jaký je fenomén apikální dominance v rostlinách? Jak to lze uměle odstranit?

      Apikální dominance je fenomén, ve kterém vysoké (přes limit kladného rozsahu) koncentrace auxinu způsobené pohybem auxinů z apikálního pupenu dolů po stonku brání růstu postranních pupenů rostliny. Na začátku vývoje stonků způsobuje apikální dominance růst rostlin podélně (směrem nahoru), protože růst postranních pupenů zůstává inhibován. Jak se postranní pupeny vzdalují od vrcholu, koncentrace auxinu v těchto pupenech klesá a výhonky rostou snadněji.

      Růst větví stromů lze stimulovat zabráněním apikální dominance odstraněním apikálního pupenu.

      31. Co jsou to gibberelliny? Kde se vyrábějí?

      Gibberelliny jsou rostlinné hormony, které stimulují růst rostlin, kvetení a tvorbu plodů (také partenokarpy) a klíčení semen. Existuje více než 70 známých typů giberelinů. Gibberelliny se produkují v apikálních pupenech a mladých listech.

      32. Co jsou cytokininy? Kde se vyrábějí?

      Cytokininy jsou fytohormony aktivní v podpoře buněčného dělení. Také zpomalují stárnutí tkání a působí společně s auxiny ke stimulaci růstu rostlin. Cytokininy jsou produkovány kořenovým meristémem a jsou distribuovány xylemem.

      33. Který rostlinný hormon je pozoruhodný svou schopností stimulovat kvetení a zrání ovoce? Jaké jsou použití a praktické překážky tohoto hormonu?

      Rostlinným hormonem, který je pozoruhodný svou schopností stimulovat a urychlovat zrání ovoce, je plyn ethylen (eten). Protože je to plyn, ethylen působí nejen v závodě, který ho vyrábí, ale také v sousedních.

      Některá odvětví zpracování ovoce používají ethylen k urychlení zrání ovoce. Na druhou stranu, pokud není žádoucí zintenzivnění nebo zrychlení zrání ovoce, je třeba dbát na to, aby se zamíchalo zralé ovoce, které uvolňuje ethylen s ostatními.

      Rostlinné tropismy

      34. Ovlivňují vývoj a růst rostlin pouze rostlinné hormony?

      Růst a vývoj rostlin mohou také ovlivnit fyzikální a chemické faktory prostředí, jako je intenzita a poloha světla ve vztahu k rostlině, gravitační síla, teplota, mechanické tlaky a chemické složení půdy a atmosféry.

      35. Co jsou to tropismy rostlin?

      Tropismy jsou pohyby způsobené vnějšími podněty. V botanice studovaly rostlinné tropismy ਊre: fototropismus (tropismus v reakci na světlo), geotropismus (tropismus v reakci na gravitaci Země) a thigmotropismus (tropismus v reakci na mechanické podněty).

      36. Ve kterém směru růst jedné strany stonku, větve nebo kořene způsobuje zakřivení celkové struktury?

      Kdykoli jedna strana stonku, větve nebo kořene roste více než druhá strana, zakřivuje se struktura směrem ke straně, která roste méně. (Toto je důležitý koncept pro problémy tropismu rostlin.)

      37. Co je fototropismus?

      Fototropismus je pohyb rostlinných struktur v reakci na světlo. Fototropismus může být pozitivní nebo negativní. Pozitivní fototropismus je, když je pohyb rostliny (nebo růst) směrem ke zdroji světla a negativní fototropismus je, když je pohyb (nebo růst) opačný, vzdaluje se od zdroje světla.

      Fototropismus souvisí s auxiny, protože expozice jedné strany rostliny světlu způsobuje, že se tyto hormony koncentrují na temnější straně. To způsobí, že účinek auxinů na stonek bude pozitivní, což znamená, že růst tmavší strany je intenzivnější a rostlina se obloukem směrem ke světlejší straně. V kořenech (je -li vystaven světlu, obecně a experimentálně) je účinek auxinů negativní (v kladném rozmezí), růst temnější strany je inhibován a kořen se zakřivuje směrem k této straně.

      38. Jaké jsou druhy rostlinných geotropismů? Proč stonek a kořeny představují opačné geotropismy?

      Druhy geotropismů jsou pozitivní geotropismus, ve kterém rostlina roste ve prospěch gravitační síly, například v kořenech, a negativní geotropismus, který je proti gravitační síle, například ve stonku.

      Kořenový geotropismus a kmenový geotropismus jsou opačné kvůli různé citlivosti na koncentrace auxinu v těchto strukturách. Následující experiment může tento jev demonstrovat: Stonky a kořeny jsou umístěny ve vodorovné poloze (rovnoběžně se zemí) a auxiny se přirozeně  koncentrují podél jejich spodní části. Za této podmínky můžeme pozorovat, že stonek roste vzhůru a kořen roste dolů. Stává se to proto, že ve stonku díky vysoké koncentraci auxinu na dně tato strana roste (podélně) více a struktura se obloukem vzhůru. V kořenu vysoká koncentrace auxinu ve spodní části brání růstu této strany a horní strana roste více, čímž se kořenová křivka směrem dolů.

      39. Co je to thigmotropismus?

      Thigmotropism je pohyb nebo růst rostliny v reakci na mechanické podněty (dotek nebo fyzický kontakt), například když rostlina roste kolem nosné tyče. K tomu dochází například v vinné révě a mučence.

      Fotoperiodismus

      40. Co je to fotoperioda?

      Fotoperioda je denní časové období vystavení světla živého organismu. Fotoperioda se může lišit v závislosti na ročním období.

      41. Co je fotoperiodismus?

      Fotoperiodismus je biologická reakce určitých živých organismů na jejich denní expozici světla (fotoperioda).

      42. Které rostlinné orgány jsou zodpovědné za vnímání změn světla? Jaký pigment je zodpovědný za toto vnímání?

      Listy jsou zodpovědné hlavně za vnímání intenzity světla v rostlinách. Pigment, který je schopen vnímat světelné variace a který kontroluje fotoperiodismus, se nazývá fytochrom.

      43. Jak ovlivňuje fotoperiodismus kvetení některých rostlin?

      Kvetení je typickým a snadno pozorovatelným příkladem fotoperiodismu. Většina kvetoucích rostlin kvete pouze ve specifických obdobích roku nebo při umístění za určitých podmínek denního osvětlení. K tomu dochází, protože jejich kvetení závisí na délce fotoperiody, která se zase mění v závislosti na ročním období. Kvetení je také ovlivněno vystavením určitým teplotám.

      44. Jaká je kritická fotoperioda? Jak lze experimentálně určit kritickou fotoperiodu kvetení?

      Kritická fotoperioda je limit doby trvání fotoperiody, po které dojde k určité biologické reakci. Tento limit může být maximální nebo minimální, v závislosti na charakteristikách biologické reakce a na studované rostlině.

      K určení kritické fotoperiody kvetení lze použít 24 skupin rostlin stejného druhu a lze provést následující experiment: Každá skupina podléhá jiné fotoperiodě: první skupina dostane 1 hodinu denního vystavení světlu druhá 2 hodiny, třetí 3 hodiny a tak dále, dokud není poslední skupina vystavena 24 hodinám. Můžeme pozorovat, že po určité době expozice světla rostliny přítomné nebo nepředstavují kvetení a zbytek podrobený kratší fotoperiodě má opačné chování. Kritickou fotoperiodou je doba expozice světla, která tyto dvě skupiny odděluje.

      45. Jak lze klasifikovat rostliny podle jejich kvetení založeného na fotoperiodismu?

      According to their photoperiodism-based flowering, plants can be classified as: long-day plants, which depend on longer photoperiods than the critical photoperiod to flower as short-day plants, which depend on shorter photoperiods than the critical photoperiod to flower and as indifferent plants, whose flowering does not depend on the photoperiod.

      Phyllotaxis

      46. Why do most plants present opposite phyllotaxis?

      Phyllotaxis is the way leaves are arranged along shoots. Most plants have opposite phyllotaxis (alternating in sequence, one on one side of the shoot, the following on the opposite side) as a solution to prevent leaves from blocking the sun received by other leaves, thus improving the efficiency of photosynthesis.

      Now that you have finished studying Plant Physiology, these are your options:


      Photosynthesis in plants

      Plants manufacture their food in their leaves. The leaves, are therefore, also known as the kitchen or food factories of the plants. Photosynthesis is the combination of two words – Photo and synthesis. ‘Photo’ means light and ‘synthesis’ means to make.

      The reaction that takes place in the process of photosynthesis can be written as :

      Plants require the following things to carry out the process of photosynthesis –

      • Sunlight
      • Voda
      • Carbon – dioxide
      • A green pigment known as the Chlorophyll

      Leaves have numerous small pores like structures on their lower surface. These pores are surrounded by ‘guard cells’. These pores are called stomata. The stomata are guarded by two bean-shaped cells known as the guard cells. Leaves absorb carbon dioxide from air through stomata. Water is transported to the leaves through the Xylem tissue.

      What is chlorophyll?

      Chlorophyll is a green pigment found in the leaves. It gives the leaves their characteristic green colour. The job of chlorophyll is to absorb sunlight, carbon dioxide and water and convert them into carbohydrate and oxygen.

      Importance of photosynthesis

      The process of photosynthesis is very useful for our environment. It maintains a balance between the concentration of oxygen and carbon dioxide in the atmosphere. Plants release oxygen that is essential for our survival and that is why it is said that we must plant more trees.


      How do roots obtain nutrition? - Biologie

      Like it or not, chemistry continues to sneak itself into our beloved biology course. This is because what distinguishes living things from nonliving things is the presence of cells, and cells are nothing but bags of chemicals with a multitude of chemical reactions occurring inside them. And furthermore, all the metabolic activities in cells are being directed by a famous bunch of chemicals we refer to as DNA. Compounds, chemicals, chemical reactions . these are what produce the structures & functions within the basic units of structure & function for living things (cells).

      Anyhoo . our topic right now, namely photosynthesis, is arguably one of the most important chemical reactions occurring on the planet. Let's see why.

      Let's begin with some basic questions & answers about photosynthesis.

      carbon dioixde + water + light energy ---> glucose + oxygen + water

      As a chemical reaction it's like so:

      For the most part, when thinking of organisms that carry-out photosynthesis, it is safe to picture plants. It's not that we have any right to ignore the photosynthetic Protists & Monerans, but, well, it sure is easier to picture a tree than a Euglena. Don't you agree?
      Remember, it turns out that most photosynthesis on Earth is occurring in the oceans, & the organisms in the oceans doing the job happen to be classified into the Protist Kingdom --- algae (seaweeds), diatoms, etc. So let's not forget them completely.

      Having said that, let's take a look at plants & how they are adapted for photosynthesis.
      The leaves of plants are the photosynthesis factories. The structure of a "typical" leaf is illustrated in the following table.

      The xylem ( colored modrý ) transport water & minerals from the roots, through the stem, & into the leaves
      (remember . we need water for photosynthesis).

      Scattered about the lower epidermis are small openings called stomata. It is through these holes that carbon dioxide enters the leaf, & oxygen & water vapor exit.

      Now let's revisit the summary equation for photosynthesis & note how each of the raw materials end up in the chloroplasts so that the whole photosynthesis deal can go down.


      Now let's do the same, except pay attention to what happens to the products of photosynthesis.

      I should mention that glucose may be used for things other than energy. Například,
      a whole bunch of glucoses could be combined (by dehydration synthesis) to form cellulose,
      which is the structural material of the cell wall surrounding plant cells. It could also be
      converted to starch (again by dehydration synthesis) & stored by the plant for future use.

      Alright, that is "the big picture" --- what photosynthesis is, why it's important, & how plants are adapted to carry it out. I'm afraid there is more chemistry to it, I have placed that info on a separate page, the "yucky chemistry details". Check it out when you have a chance, but not on a full stomach.
      Before you do anything else, have a go at these sample questions about the material we learned here. Answers & explanations can be found in the extremely secret answer area (no peeking!).

      SAMPLE QUESTIONS
      Write down your answers (old-fashioned I know), & then dip into the secret answer area.

      MATCHING:
      1. organic compound produced during photosynthesis
      2. source of energy for photosynthesis
      3. is both a reactant & product of photosynthesis
      4. an organism that can synthesize organic materials using materials in its environment
      5. the cell organelle where photosynthesis occurs
      6. the green pigment in plant cells that absorbs sunlight
      7. photosynthestic Protists
      8. photosynthestic members of the Kingdom Monera
      A. algae
      B. autotrophe
      C. blue-green algae
      D. chlorophyll
      E. chloroplast
      F. glucose
      G. sunlight
      H. water

      2. Water is lost from the leaves of plants through openings called .
      a) root hairs
      b) xylem
      c) lenticels
      d) stomates

      5. Which word equation summarizes photosynthesis?
      a) water + starch ---> glucose + glucose + glucose
      b) water + carbon dioxide ---> oxygen + glucose + water
      c) glucose + oxygen ---> water + carbon dioxide + ATP
      d) glucose + glucose ---> maltose + water

      2. Write the number & name of the structure(s) that regulate the opening & closing of stomates.

      3. Which number indicates where oxygen exits the leaf?

      4. Which numbers indicate vascular tissues, which transport materials to & from the leaf? What are the names of the vascular tissues?

      5. Write the number & function of the cuticle.

      6. The structure of which area in the leaf allows for the diffusion of gases (carbon dioxide & oxygen)? Give the number & name.

      TOP SECRET ANSWER AREA

      2. Water is lost from the leaves of plants through openings called .
      a) root hairs - ON ROOTS, NOT NEAR LEAVES
      b) xylem - TUBES THAT TRANSPORT WATER V THE PLANT
      c) lenticels - OPENING ON WOODY STEMS FOR GAS EXCHANGE
      d) stomates

      5. Which word equation summarizes photosynthesis?
      a) water + starch ---> glucose + glucose + glucose
      b) water + carbon dioxide ---> oxygen + glucose + water
      c) glucose + oxygen ---> water + carbon dioxide + ATP
      d) glucose + glucose ---> maltose + water


      Protists Nutrition

      The cells of protists need to perform all of the functions that other cells do, such as grow and reproduce, maintain homeostasis, and obtain energy. They also need to obtain “food” to provide the energy to perform these functions.Some animal-like protists use their “tails” to eat. These protists are called filter-feeders. They acquire nutrients by constantly whipping their tails, called flagellum, back and forth. The whipping of the flagellum creates a current that brings food into the protist.

      The cells of protists need to play out the majority of the capacities that different cells do, for example, develop and duplicate, look after homeostasis, and get vitality. They also need to obtain “food” to provide the energy to perform these functions.

      Some animal-like protists use their “tails” to eat. These protists are called filter-feeders. They acquire nutrients by constantly whipping their tails, called flagellum, back and forth. The whipping of the flagellum makes a present that brings food into the protist.
      Other animal like protists must “swallow” their food through a system called endocytosis.
      Endocytosis happens when a cell takes in substances through its membrane.

      The process is described below:

      1.The protist wraps around its prey, which is usually bacteria.
      2.It makes a sustenance vacuole, a kind of “nourishment stockpiling compartment,” around the microscopic organisms.
      3.The protist produces toxins which paralyze its prey.
      4.Once digested, the food material moves through the vacuole and into the cytoplasm of the protist.

      souhrn
      Some protists are plant-like and photosynthesize.
      Some protists absorb nutrients from decaying matter like a fungus.
      A few protists chase their sustenance or go about as parasites.


      How do soil microbes influence nutrient availability?

      Soil is rich with biological diversity and complexity that is not immediately apparent to the un-aided eye. Without a strong microscope, you wouldn’t know that there are hundreds of thousands, if not millions, of organisms in a handful of soil. Bacteria, archaea, algae, and fungi play critical roles in the growth and well-being of plants. I like to think about these millions of microbes under our feet as workers at recycling plants, mining operations, and refineries. They all have specific jobs helping make nutrients available for plants.

      This fruticose lichen is a mixture of fungi and algae living in harmonious symbiosis. They are part of the soil life structure that recycles, mines and refines soils. Credit: Barret Wessel

      Most soil microorganisms work in the “recycler” role. These are the decomposers that take dead plant and animal matter and break it down. If these recyclers didn’t do their job, the world would be a heap of unusable trash! Instead, recyclers use the organic matter to release the fundamental components that are used as food by plants.

      The microbes that work in the recycling role use the organic carbon in the organic matter as an energy source (food). Recycling frees up nutrients like nitrogen, potassium, and phosphorus that are important to plant health. The importance of these recycling microbes cannot be overstated they turn the world’s refuse into the building blocks of life. The maintenance of plant-life would be nearly impossible without these hard-working organisms.

      Microorganisms are the work horses of nutrient cycling in soils they decompose organic matter, form mutualistic relationships with plants, and contribute to soil structure. Here, iron reduction and re-oxidation features are evidence of hard working bacteria! Credit: Rachel LaCroix

      The soil microorganisms that fill the “miner” role work on nearby rocks and minerals, not organic matter like the recyclers. Miner microbes make a kind of “bacterial goo” – scientifically called an “exudate”. The goo has a special pH and other key characteristics specially formulated to bind and extract nutrients like phosphorus, calcium, and potassium. All of these minerals are needed for healthy plants and good crop yields.

      A specific group of these “mining” microorganisms is called mycorrhizal fungi. Mycorrhizal fungi form special symbiotic relationships with plant roots. They connect with plant roots to provide access to the freshly-released nutrients. In return, the plant roots provide the fungi with tasty, energy-rich carbon that the fungi use for growth in an otherwise desolate area of the soil environment.

      The final type of microbes are the “refiners. ” Refiner microbes, a class of bacteria called Rhizobia, are able to take nitrogen from the air and process it into a form usable by the plant. These “nitrogen-fixing” bacteria take inert nitrogen gas in the atmosphere (N2 gas) and convert it to the plant-available ammonia and other nitrogen-rich organic compounds.

      Generally, refiners only live in special root formations called “nodules” of legume plants. Peanuts, alfalfa, clover, beans, and lentils, are all legumes. They can all form this symbiotic relationships with Rhizobia. The legumes house the Rhizobia and provide them with energy-rich compounds for food. Due to this special symbiotic relationship, legumes make for great cover-crops in agricultural settings. The dead tissues of legumes (re-introduced to the soil for future plant use by the recyclers!) are nitrogen-rich. This nitrogen-rich plant material can provide nitrogen to the next planted crop. This means that the farmer is not required to spend as much time, money, and energy applying nitrogen fertilizers.

      So how do you make your soil hospitable to these microbes that have the potential to enrich your garden? In simple terms, you must “feed” the microbial communities in your soil. Recyclers use organic carbon in dead matter as an energy source. Cover crop residue, compost, or mulch are good sources of organic matter. To help the nitrogen-fixing “refiners”, plant some legumes, like clover or alfalfa, 1 as a cover-crop. The Rhizobia will make the legume and surrounding soil nitrogen rich. Leave this cover crop on the soil after it dies to provide nitrogen-rich organic material, and start the cycle over!

      Soil microbes play a vital role in the sustained growth of plants. They decompose and recycling nutrients bound in organic materials. They help access minerals in rocks large and small. And, they can even refine nitrogen from the air into a useful form for plants!

      Answered by Caitlin Hodges, Pennsylvania State University

      To receive notices about future blogs, be sure to subscribe to Soils Matter by clicking on the Follow button on the upper right! Explore more on our webpage About Soils. There you will find more information about Soil Basics, Community Gardens, Green Infrastructure, Green Roofs, Soil Contaminants, materials for Teachers and more.