Урок № 15: «Почвенное питание растений»

Предмет:  биология                                 Учитель МБОУ Гвардейская школаХасанова Ф.Д

6класс

Дата_______

Урок№ 15: «Почвенное питание растений»

Цели: изучить сущность понятия «почвенное питание»растений как важнейшего процесса жизнедеятельности; сформировать умениеанализировать полученную информацию, отработать навыки ухода за растениями ввиде полива и подкормки. Воспитывать любовь к природе.

Оборудование: мультимедийный проектор,компьютер, интерактивная доска, электронное приложение учебника (презентация,видеоролик).

УУД:

ЛичностныеУУД: смыслообразование (каков смысл изучения данной темы);  нравственно-этическое оценивание  усваиваемого  содержания

РегулятивныеУУД (организация  учащимися  своей учебной деятельности):  целеполагание, планирование,прогнозирование,  контроль, коррекция,  оценка, волевая  саморегуляцияв ситуации затруднения.

ПознавательныеУУД: поиск  и выделение необходимойинформации, структурирование  знаний, смысловое чтение, умение осознанно строить  речевое высказывание, логические действия(анализ, синтез, сравнение, обобщение).

Коммуникативные УУД:учебное сотрудничество с учителем и учениками, постановка вопросов, оценка икоррекция действий партнера

Планируемыерезультаты:

– Учащиеся должнызнать: понятие почвенное питание

– Учащиеся должныуметь: находить важное из темы

– Учащиеся должнывладеть: работа с парой, учебным материалом.

Тип урока: изучениенового материала.

Ход работы:

1.      Организационныйматериал

2.      Проверкаотсутствующих

3.      Проверкаготовности к уроку.

4.      Изучениенового материала.

5.      Ознакомлениес целью и задачами сегодняшнего занятия. Постановка цели урока..

Питание– поглощение организмом химических веществ для получения имэнергии и «строительного материала».

Растениядля питания используют энергию солнечного света. При помощи фотосинтеза онизапасают ее в форме сложных органических соединений. Растения не получаютэнергию из веществ, входящих в состав почвы.

Фотосинтез– процесс синтеза органических веществ из неорганических с использованиемэнергии солнечного света.

Минеральноепитание растений – это совокупность процессов поглощенияиз почвы, передвижения по телу и усвоения растениями минеральных веществ.

ОпытыСоссюра

ВXIX веке французский ученый Соссюр занимался детальным анализом химическогосостава растений. Состав золы всех растений оказался приблизительно одинаковым.Так ученый обнаружил фосфат кальция в золе всех рассмотренных растений. Привыращивании растений на дистиллированной воде ученый обнаружил в них ровностолько минеральных соединений, сколько было в семенах. Таким образом ондоказал, что почва является источником только минеральных веществ для растения.А источником углерода для построения органических веществ является атмосфера.

Вещества,необходимые для минерального питания растений.Через корни растения поступает вода и растворенные в нейминеральные соединения (азот, калий, фосфор и т.д. (см. Рис. 1)).

Рис.1. Периодическая система химических элементов (желтым выделены основныенеобходимые растениям элементы)

Еслирастение не получает хотя бы какого-то из необходимых ему химических элементов,то процессы его жизнедеятельности могут резко нарушиться (см. Рис. 2). Другиехимические элементы, даже при получении их в избыточном количестве, не способнызаменить недостающие.

  Рис.2. Последствия дефицита серы у левого растения

Например,атомы химического элемента азота входят в состав любого белка и еще многихсоединений. Соединения азота необходимы растениям в большом количестве прибыстром росте. В связи с этим в почву вносят азотные удобрения (см. Рис. 3).

  Рис. 3. Азотные удобрения.

Соединенияфосфора способствуют скорейшему созреванию плодов, а калия – быстрейшему оттокуорганических веществ от листьев к стеблям и корням.

Нитраты– соли азотной кислоты, необходимые для жизни растений. Попадая в организмчеловека, нитраты превращаются в соли – нитриты, которые пагубно действуют нагемоглобин крови, что приводит к отравлению или смерти.

Растенияперерабатывают нитраты. И чтобы сельскохозяйственная продукция их содержала,нужно злоупотреблять азотными удобрениями.

Поглощениепитательных веществ растениями.  Водоросли,а также некоторые мхи усваивают питательные вещества с помощью всей поверхноститела или через корни. Вода и минеральные соли обычно поступают через корневыеволоски (см. Рис. 4), что увеличивает всасывающую поверхность корня. Корневыеволоски покрыты слизью и тесно соприкасаются с частичками почвы.

  Рис. 4. Корневыеволоски под микроскопом

Изклетки корневого волоска вода поступает в соседние клетки, а затем и в сосудыкорня. И далее в верхние органы растения. Этот процесс обеспечивается корневымдавлением.

Влияниеусловий полива на рост колеуса. Возьмите 2 средних размерарастения колеуса (см. Рис. 5). Поставьте их в теплое, светлое место и 3 дня неполивайте. Затем поливайте регулярно. Одно из растений поливайте каждый деньутром и вечером, расходуя для каждого полива по 50 мл воды. Второе растенийполивайте 3 раза в неделю, расходуя для каждого полива по 200 мл воды.Наблюдайте за ростом и развитием растений.

   Рис. 5. Колеус

Опыт:у комнатного растения срезается стебель на высоте 10 см от земли, а наоставшийся пенек надевается резиновая трубочка, которая соединяет его состеклянной трубкой. Если горшок с растением полить теплой водой, то черезверхний конец стеклянной трубочки начнет выделять жидкость. Если полить горшокс растением очень холодной водой, то жидкость через стеклянную трубочкувыделяться не будет. Это связано с зависимостью скорости поглощения воды корнемот ее температуры.

Почва иминеральное питание растений. Растениебудет нормально расти и развиваться только в том случае, если в окружающей егосреде имеются все необходимые минеральные вещества.

Почва(см. Рис. 6) – это верхний слой литосферы Земли, образовавшийся в результатеразрушения горных пород и жизнедеятельности организмов.

Плодородие– способность почвы обеспечивать растение необходимыми минеральными веществамии влагой, поддерживая их жизнедеятельность. Определяется наличием в почвегумуса (перегноя).

Рис. 6. Почва

Каждыйурожай уносит с собой часть органических и минеральных веществ почвы. Этоприводит к ее истощению. Поэтому в почву вносят органические и минеральныеудобрения.

Удобрения– вещества, предназначенные для улучшения питания растений и повышенияплодородия почвы.

Органическиеудобрения – это или отходы жизнедеятельности животных (навоз, птичийпомет), или часть отмерших организмов животных, растений (торф, перегной).

Минеральныеудобрения: азотные (аммиачная селитра, аммиачная вода), фосфорные(суперфосфат, преципитат), калийные (зола, сильвинит).

Азотныеудобрения способствуют увеличению вегетативной массы растения. Фосфатные –ускоряют развитие растений, улучшают качество урожая. Калийные – увеличиваютнакопление питательных веществ в клубнях и др. частях растений.

Микроудобрения– это удобрения, содержащие соединения химических элементов, необходимыхрастениям только в небольших количествах (медь, кобальт, цинк, бор, железо).

Вразные периоды жизни растения нуждаются в различных наборах минеральныхвеществ, и удобрения поэтому вносятся в различные сроки, в зависимости отпотребностей и вида растений.

Избытоклюбого из удобрений может повредить растениям и потребителямсельскохозяйственной продукции.

Методывыращивания растений

Всовременных теплицах применяются методы гидропоники и аэропоники.

Гидропоника– выращивание растений в питательном растворе, содержащем все необходимыевещества.

Аэропоника– выращивание растений, при  котором сосудистая корневая система находитсяв воздухе, откуда получает все необходимые минеральные вещества.

 

6.      Закреплениенового материала. Работас учебником.

7.      Рефлексия.Выставление оценок.

8.Д/з § 36

– Что такое корневое давление?

– Что такое минеральное питание растений?  Какие веществанеобходимы для его осуществления?

 ^– Подготовьте небольшоесообщение об используемых сейчас удобрениях. Поделитесь этой информацией сосвоей семьей.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

   Введение.

Историяизучения минерального питания растений. Круг проблем, составляющих разделфизиологии растений минеральное питание; их взаимосвязь с практикойс/х производства, биохимией, биофизикой, генетикой, экологией, медициной.Д.А.Сабинин и развитие представлений о физиологии минерального питаниярастений.

Круговоротэлементов минерального питания в биосфере; роль растений. Автотрофностьрастений в отношении использования минеральных элементов. Вегетационный метод -инструмент изучения минерального питания. Концентрирование в тканях элементовминерального питания. Необходимые растениям макро- и микроэлементы. Определениепонятий необходимые и полезные растению элементы.Вариабельность в потребности и накоплении минеральных элементов у видоврастений и в зависимости от условий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Корнии почва, как система, обеспечивающая растения элементами минерального питания.

Состави структура почвы. Запасы элементов минерального питания в почве и ихдоступность (адсорбированные ионы, почвенный раствор, труднорастворимыесоединения). Действие рН на доступность минеральных элементов почвы; значениярН, оптимальные для роста разных видов растений. Корни, каквысокоспециализированная система поглощения минеральных элементов и воды,дальнего транспорта веществ, усвоения минеральных элементов, закреплениярастений в почве. Распространение корней в почве и рост, как процесс,обеспечивающий поглощение минеральных элементов. Ионы, как сигналы, запускающиепрограмму роста и изменение морфологии корней. Морфология и анатомия корня -структурная основа для выполнения различных функций. Зоны роста корня.Представления о значении зон корня в поглощении ионов и их перемещении в другиечасти растения. Вклад Д.А. Сабинина. Роль микоризы в процессе поглощениявеществ корнями. Формирование системы корень и среда ;взаимодействие её компонентов в пространстве и во времени.

Поглощениеионов из среды и передвижение минеральных элементов по растению.

Понятиепоглощение и общая характеристика процессов транспорта в системе целогорастения. Апопласт и симпласт: их структурная основа, роль в поступленииминеральных веществ и интеграции поглощения с другими физиологическимипроцессами.

Поступлениеионов в апопласт. Строение клеточной стенки; её физико-химическиехарактеристики. Понятие свободного пространства (СП), оценка его размеров.Механизмы поступления ионов в СП; значение этого этапа для последующеготранспорта ионов в симпласт.

Транспортионов через клеточные мембраны (плазмалемму и тонопласт). Строение мембраны; еёособенности, обеспечивающие избирательность в поглощении и накоплении ионовклеткой. Пассивный и активный перенос ионов через мембраны. Критерии активноготранспорта. Уравнение Нернста. Движущие силы переноса ионов через мембрану.Мембранный электрический потенциал; его образование и поддержание.Хемиосмотическая теория Митчелла и развитие представлений о механизмахтранспорта. Протонные помпы плазмалеммы и тонопласта: Н⁺-АТФазы ,пирофосфатазы, редокс-цепи. Непротонные растительные АТФазы; их функции.Вторичный активный транспорт на плазмалемме и тонопласте. Кинетический подход итеория переносчиков. Зависимость скорости поглощения иона от его концентрации всреде. Использование Vmax и Km уравнения Михаэлиса-Ментен для характеристикитранспортных систем. Пассивный транспорт. Ионные каналы растений. Общая модельструктуры, функционирования и регуляции ионного канала. Методы изучениятранспортных систем растений. Молекулярно-генетические исследованияпереносчиков ионов и механизмов транспорта. Идентифицированные ипостулированные транспортные системы плазменной и вакуолярной мембранырастительной клетки. Особенности систем транспорта через эндомембраны клеточныхструктур.

Поступлениеионов в корень. Понятие о потоке ионов. Поглощение, как результат двух потоков:входа (инфлакса) иона из среды в корень и выхода (эффлакса) из корня наружу.Трехкомпартментная, одноклеточная модель корня. Роль вакуолярнойемкости в поглощении. Трехклеточная модель поступления ионов в корень иих перемещения в ксилему.

Радиальныйтранспорт веществ в корне. Апопластный путь: роль эндодермы, спецификапередвижения отдельных ионов; взаимосвязь с транспортом воды. Перемещение ионовпо симпласту. Плазмодесмы: строение, распределение и значение для транспорта.Схема участия тканей корня в радиальном транспорте. Роль эндоплазматическогоретикулума в симпластном радиальном транспорте ионов. Механизмы загрузкиксилемы. Взаимодействие и регуляция систем поступления ионов в корень изагрузки ксилемы.

Дальнийтранспорт минеральных элементов. Состав веществ ксилемного сока. Метод сбора ианализа пасоки. Перемещение элементов минерального питания по флоэме. Регуляцияпоглощения ионов корнями; адаптивные изменения систем транспорта в зависимостиот доступности элементов в среде и других внешних и внутренних факторов.Контроль поступления ионов через запрос надземных органов.Генетическая детерминированность процессов поглощения. Поиск и селекционныйотбор форм с эффективными системами поглощения и использования элементовминерального питания.

Биологическаяроль элементов минерального питания.

Классификацияэлементов минерального питания, основанная на их функциональной роли.

Калий. Содержаниеи распределение калия по органам растений; его циркуляция и реутилизация.Характеристика систем транспорта К⁺, их функции в растении. Роль К⁺ вподдержании потенциала на мембранах. Функции калия, связанные с поддержаниемгомеостаза внутриклеточной и тканевой среды (катионно/анионный баланс, рН,осморегуляция, гидратация и конформация клеточных структур). Механизм устьичныхдвижений. Калий, как активатор ферментных систем.

Кальций. Накопление,формы соединений, особенности поступления и перемещения Са²⁺ порастению, возможность его реутилизации. Концентрация и распределение Са²⁺ вструктурах клетки. Функции кальция в апопласте и вакуоли. Роль Са²⁺ врегуляции клеточных процессов и формировании ответных реакций на внешние ивнутренние воздействия. Характеристика мембранных систем транспорта Са²⁺,особенности их регуляции и роль в формировании Са²⁺-сигнала. Общаясхема путей передачи сигнала на мишени, в клетке, в связи с ответной реакциейна различные стимулы. Специфичность кодирования и передачи Са²⁺-сигналав зависимости от природы и характера стимула. Посредничество Са²⁺ вуправлении комплексными физиологическими процессами: устьичные движения; рост кончиком(пыльцевая трубка и корневой волосок); гравиотропизм; фототропизм;фотоморфогенез; адаптация к стрессу и др…

Магний. Содержаниеи соединения магния в тканях растений. Значение связи Mg²⁺ саденозинфосфатами и фосфорилированными сахарами. Роль в поддержании рН-стата идальнем транспорте веществ. Запасные формы Mg²⁺ , егореутилизация и перераспределение в растении. Функции магния в фотосинтезе.Магний — как активатор ферментных систем; роль в образовании функциональныхрибосом.

Азот. Смотрипрограмму спецкурса Азотныйобмен растений.

Фосфор. Доступностьфосфора в почве, особенности транспорта в корни и зависимость поглощения P_i отусловий среды. Формы Р-соединений (органические и неорганические) и ихраспределение в клеточных структурах, тканях и органах. Запасание фосфора.Особенности транспорта соединений фосфора. Метаболическая компартментация егосоединений в клетке. Функции роль фосфора в запасании и превращении энергии,структурной организации мембран, кодировании и реализации наследственнойинформации, обмене углеводов. Фосфор и метаболитная регуляция процессов.1,4,5-фосфоинозитол, как вторичный мессенжер. Контроль ферментной активностичерез обратимое фосфорилирование белков.

Сера. Циклсеры в природе, соединения, используемые растением. Пути восстановления серы врастении, связь с фотосинтезом. Соединения серы в тканях. Значение сульфидной идисульфидной связи; серосодержащие ферменты. Роль серы в энергетическом обмене.Значение глутатиона и фитохелатинов.

Микроэлементы.

Железо: доступностьв почве, валентность поглощаемой формы, роль микоризы. Особенности поступленияжелеза у двудольных и однодольных растений. Соединения железа; распределение покомпартментам клетки и в растении. Комплексы железа в белках редокс-цепей идругих ферментах. Железо и синтез хлорофилла. Медь: Содержание и распределениев клетке и тканях. Участие в окислительно-восстановительных процессах дыхания ифотосинтеза. Функции цитозольных оксидаз (аскорбат-, фенол- и диаминоксидаз).

Марганец: Активируемыеим ферментные системы, его специфичность, как кофактора. Роль Mn²⁺ вфункционировании ФС-2.

Молибден: Потребностьв элементе; его значение для процессов утилизации азота среды. Мо-птерин ифункционирование нитрогеназы и нитратредуктазы.

Цинк: Егоструктурная роль в поддержании ферментной активности и при синтезе белка.Метаболические функции ферментов, содержащих цинк.

Микроэлементыи изоформы супероксиддисмутазы, их локализация в клетке и роль в защите тканейот активных форм кислорода.

Бор: компартментацияв клетке; формы соединений. Механизмы участия в регуляции физиологическихпроцессов и метаболизма.

Нарушенияв метаболизме растений при недостатке микроэлементов. Токсичность тяжелыхметаллов для растений их накопление в тканях. Механизмы защиты.Видоспецифичность в чувствительности и устойчивости растений к избытку инедостатку тяжелых металлов в среде. Фиторемедиация.

Регуляцияпроцессов поступления, накопления и распределения элементов минеральногопитания в системе целого растения

Взаимоотношениеионов при их поглощении. Поступление, накопление и распределение по органамэлементов питания в зависимости от внешних и внутренних факторов (доступность,рН, температура, водообеспеченность, видоспецифичность, возраст и др.). Баланскатионов и анионов в тканях. Поддержание рН-стата растения. Осморегуляция врастительных тканях. Роль компартментации в регуляции транспорта, накопления иобмена ионов. Связь процессов минерального питания с водообменом, дыханием ифотосинтезом; их интеграция и взаиморегуляция на уровне клетки, органа и целогорастения. Донорно-акцепторные отношения, реутилизация и круговорот минеральныхэлементов в растении. Минеральное питание, рост и продуктивность растений.Использование показателей обмена минеральных элементов для оценки хозяйственнополезных качеств (эффективность использования удобрений, соле- изасухоустойчивость, качество с/х продукции и т.д.). Минеральное питание имоделирование продукционного процесса.