Эта статья была написана для GreenForum профессиональным биологом, известным под ником Пацьорка, в далёком 2013 году. Но и сейчас она не потеряла своей актуальности. Предлагаю вашему вниманию перепечатку этой статьи.
Многие тетеньки и дяденьки, которые любят выращивать подводные сады, имеют разные взгляды к внесению в аквариум удобрений. Некоторые их вообще не вносят, другие пытаются колдовать с землей и прочими какашками (как я, например), те, кому денег не жалко, покупают дорогие комплексы мин. удобрений, а кто-то бадяжит их сам. У людей которые прошли в аквариумистике так называемый этап колдовства, когда все принимается на веру и, кажется, что удобрения надо вносить так, а не иначе и как-то оно там усвоится, появляются вопросы.
Когда же и каким образом данные микро- и макро- элементы поступают, усваиваются в растениях и, как говорят в Одессе, за шо в конце концов мы платим бабки?
В зависимости от содержания минеральных элементов в тканях растений их принято разделять на макро-, микро-и ультрамикро -элементы (таблица 1):
Таблица 1. Содержание основных неорганических питательных веществ в растениях.
Макроэлементы это химические элементы, содержание которых в растении от десятков до сотых долей процента. Кроме органогенов (С, О, H, N), к этой группе относятся кремний, калий магний, фосфор, сера. Железо содержится на границе между макро-и микроэлементами.
Микроэлементы - это элементы, содержание которых в растении составляет от сотых до стотысячных долей процента. К этой группе относятся : марганец, бор, хлор, медь, цинк, никель, молибден, кобальт и т.д..
Ультрамикроэлементы - это химические элементы, содержание которых в растении составляет от миллионных долей процента. К этой группе относятся: цезий, кадмий, серебро, радий и др..
Элементы минерального питания обеспечивают в растительной клетке как структурную, так и каталитическую функции. В значительном количестве ионы элементов минерального питания входят в состав органических соединений растительной клетки.
Многие спорят о том, в какой период дня лучше вносить макро- и микроэлементы утром или вечером те или другие. Некоторые сопоставляют внесение удобрений напрямую с фотосинтезом, что не является правильным, так как количество и минеральных в-в в растении только косвенно зависит от этого важнейшего процесса. Для того, что бы это понять , предлагаю ознакомиться, с основными функциями макро- , микроэлементов и ултрамикроэлементов.
Азот
Материальная основа протоплазмы растительных клеток значительной степени создается атомами азота. Он входит ло состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, ростовых веществ, алкалоидов, многих ферментов, липоидов, хлорофилла. Синтез и ресинтез белка - основные процессы обмена веществ.
Потребность в азоте во всех растений появляется чаще и в большей степени, чем в других элементах.
При недостаточной обеспеченности азотом задерживается рост растений, уменьшается размер ассимиляционной поверхности листьев (размера листьев) и продолжительность их функционирования в активном состоянии, уменьшается прирост и ухудшается его качество. Избыток азота (относительно других элементов) приводит к чрезмерному развитию вегетативной массы, снижает устойчивость растений к неблагоприятным климатическим условиям, грибных и бактериальных болезней.
Основными источниками питания растений азотом является ион аммония и нитратный ион, образующиеся в грунте при минерализации его органических веществ или их вносят с удобрениями.
Фосфор
Играет огромную роль в метаболических процессах. Он участвует в синтезе белков, энергетическом обмене, репродуктивном процессе, передачи генетической информации, в создании клеточных мембран. Исключительно большое значение этого элемента в фотосинтезе и аэробном дыхании. Фосфор входит в состав преимущественно сложных органических соединений. Большинство растений основное количество фосфора потребляют в первый период жизни, давая запас его для дальнейшей реутилизации.
Внешне недостаток фосфора проявляется в отставании в росте и развитии, появление пурпурного, багряного и фиолетового оттенков в окраске нижних листьев, их скручивании. Доступными для всех растений есть водорастворимые соли одновалентных катионов. Обменно-адсорбционно связаны фосфат-анионы также хорошо усваиваются растениями. Доступность других растворимых в слабых кислотах и труднорастворимых соединений фосфора, посредством которых преимущественно и находится он в почве, зависит от свойств самих растений и реакции среды.
Сера
Важный компонент многих белков. Наличие сульфгидрильных групп (SН) благодаря их разнокачественных молекулярным связям обеспечивает белковой молекуле трехмерную структуру. Сера входит в состав некоторых коферментов, витаминов (липоевая кислота, тиамин, биотин), горчичного масла, некоторых глюкозидов. Из вне в растения сера поступает в окислительной форме в виде иона SO42-, менее окисленные ионы SO2-и восстановленные неорганические соединения ее H2S для растений токсичны. Из-за недостатка серы задерживаются синтез белков, растения отстают в росте и развитии, листья приобретают светло-зеленого, а иногда совсем бледного окраску.
Калий
Относится к наиболее питательных элементов, вместе с тем его физиологические функции до сих пор не раскрыты полностью. В растениях находится преимущественно в форме иона, связанного с протоплазмой, частично он представлен здесь солями органических кислот.
Этот элемент поддерживает необходимый водный баланс клетки, способствует приобретению белками определенной, благоприятной для метаболических процессов конформации и предоставляет ферментам высокоактивного состояния.
Калий специфически катализирует более 40 ферментов и ферментных систем. Он повышает холодостойкость и устойчивость растений против грибных болезней, содержание сахаров. С возрастом относительное количество этого элемента в растении уменьшается. Он концентрируется в молодых частях растений и реутилизуеться, передвигаясь из старейших органов к более молодым. При созревании значительную часть калия растения могут выделять в почву, он также легко вымывается осадками из надземной части. Сравнительно высокое содержание калия в стеблях и листьях, особенно в корне-и клубнеплоды.
Данный элемент очень подвижен и быстрее всех как усваивается, так и улетучивается из них. При недостатке этого элемента тормозится транспортировки углеводов в растении, снижается интенсивность фотосинтеза и синтез белков. Внешне недостаток проявляется в побурении краев листьев и появлению на них некротических пятен ржавого цвета, листья желтеют и отмирают.
Магний
Является полифункциональным элементом. Некоторые его функции близки к кальцию и калию. Как и кальций, входит в состав запасного вещества фитина, который используется растением в энергетическом обмене. Магниевое голодание внешне проявляется в прекращении роста, задержке цветения, появлению специфического «мраморного» хлороза. Участки листовой пластинки между жилками желтеют, а сами жилки остаются зелеными. Сначала это наблюдается на старых, а затем в других листьях. Постепенно эти участки листа буреют и отмирают.
Кальций
Играет разностороннюю роль в процессе обмена. От соотношения концентраций калия и кальция значительно зависит водный баланс клеток и функциональное состояние растений. Почти все реакции, активируются калием, ингибируются кальцием, но он активирует некоторые важные ферменты. Кальций выполняет функцию строительного материала, входя в состав пектиновых веществ, склеивают стенки отдельных клеток. Он влияет на транспорт ионов в клетку и клеточные органеллы и нейтрализует органические кислоты в растении.
Больше накапливается кальций в вегетативной части растений, меньше в семенах. Содержание кальция в воде и грунте обычно достаточен для удовлетворения потребностей растений, но на очень кислой воде поступления его в растения затрудняется из-за повышенного количества ионов водорода или натрия. В таких условиях растения могут испытывать недостаток кальция, что проявляется в отмирании верхушечных почек и корней, образовании розеток мелких листьев, значительной разветвленности корней.
Натрий
Как и калий, находится в растении в ионной форме. Могут взаимозаменят друг друга при недостатке одного. Содержание его в растениях колеблется от сотых частей до 20 г на 1 кг сухого вещества.
Железо
Участие его в процессах обмена веществ чрезвычайно важна и сказывается на эффективности и характере обмена других элементов. Железо прежде выполняет в клетке каталитическую функцию. Ферменты, включающие железо, участвуют в различных окислительно-восстановительных реакциях дыхания, фотосинтеза, азотфиксации, восстановления нитратов и нитритов в аммиак и в некоторых других.
Содержание железа в сухом веществе составляет сотые доли процента. Больше его в вегетативных органах, особенно корнях. Благодаря тому, что железо находится в растениях в малоподвижной форме, оно не может быть реутилизовано. То есть оно не передвигается от старых органов к более молодым, вот почему его надо вносить очень часто.
При недостатке железа не создается хлорофилл, задерживается синтез и расписание ауксинов (ростовых веществ). Это проявляется в побелении листьев (хлороз), начинающийся с верхних, молодых листьев, задержке роста и развития растений. Железа в водопроводной воде, обычно достаточно для нормального роста и развития небольшого количества растений в аквариуме, которые могут усваивать его в виде двух-и трехвалентного иона, но избыток железа, особенно двухвалентной формы (закисного), вреден.
Бор
Положительно влияет на многие культуры, но физиологическая роль этого элемента окончательно не раскрыта. Из почвы и водных растворов он поглощается в анионной форме и в следующих химических реакциях валентности не меняет. Создавая подвижные комплексы с сахарами, он участвует в их преобразовании и перемещении к месту потребления. Способствует синтезу белков, аминокислот.
Марганец
Входит в состав активных групп 10 ферментов, катализирующих различные звенья метаболических процессов. В этом одна из главных функций марганца в растительной клетке. Он влияет на синтез аминокислот, полипептидов, многие фракционных белков и витаминов, ростовые процессы. Способствует избирательному поглощению ионов из окружающей среды. При недостатке марганца в почве на растениях появляется серая пятнистость листьев, хлороз.
Медь
Входит в состав многих ферментов или активирует их действие. Эти ферменты участвуют в процессах обмена веществ, фотосинтезе, дыхании, строении и функциях нуклеиновых кислот.
Цинк
Активирует не менее 13 металоферментних комплексов и входит в состав 17 ферментов. Однако в растениях был найден лишь в трех ферментах. Цинковое голодание растений вызывает задержку роста, особенно листьев (мелколистность), побеление и хлороз листьев, скручивание листовых пластинок.
Кобальт
Кобальт в клетках выполняет ряд специфических и неспецифических функций. Он активирует многие ферменты, входит в состав витамина В12 и его производных, играет важную роль в фиксации молекулярного азота, ростовых процессах, влияет на дыхание, энергетический обмен в процессе фосфорилирования. Поскольку кобальт накапливается в генеративных органах, можно считать доказанным его значение в процессах оплодотворения.
Молибден
Участвует в азотном обмене.
Хлор
Имеет электрохимическую функцию, участвует в электронейтральности клетки. Имеет значение в процессе фотосинтеза и возможно в азотном и энергетическом обмене.
Кремний
Активирует поглощение различных мин.в-в растениями из почвы, воды или удобрений.
Данное описаниебыло приведено для того, что бы имелось представление, где эти элементы «работают» в растении. Многие ошибочно полагают, что чем больше удобрений вбухать, тем лучше, но это не так. Если смотреть на таблицу 1 можно увидеть, сколько растениям нужно тех или иных мин. в-в.
Также ОЧЕНЬ ВАЖНЫМ фактором в правильном внесении удобрении есть процессы синергизма и антагонизма элементов. То есть не все вещества в виде удобрений могут усваиваться растениями, если они будут внесены вместе. Некоторые просто не дадут усвоится, одному или будут препятствовать его усвоению (табл.2).
Табл. 2. Синергизм и антагонизм макро- и микроэлементов
Сбалансированность химического состава живых организмов - основное условие их нормального роста и развития. Взаимодействие химических элементов имеет такое же значение для физиологии растений, как явления дефицита и токсичности. Взаимодействие между химическими элементами может быть антагонистическим или синергическим, и его несбалансированные реакции могут служить причиной химических стрессов у растений.
Антагонизм возникает, когда совместное физиологическое действие одного или более элементов меньше суммы действия элементов, взятых по отдельности, а синергизм - когда совместное действие больше. Такие взаимодействия можно связать со способностью одного элемента ингибировать или стимулировать поглощение других элементов растениями. Все эти реакции весьма переменчивы. Они могут происходить внутри клеток, на поверхности мембран, а также в среде, окружающей корни растений. Процессы взаимодействия контролируются многими факторами, и их механизмы еще плохо изучены, хотя некоторые данные все же имеются.
Взаимодействия между макро- и микроэлементами, сведенные в табл. 2, ясно показывают, что Са, Р и Mg - главные антагонистические элементы в отношении поглощения и метаболизма многих микроэлементов. Однако и для антагонистических пар элементов наблюдались иногда синергические эффекты, что связано, вероятно, со специфическими реакциями у отдельных генотипов или видов растений.
Таким образом делаем вывод, что вносить все вместе никак нельзя, даже если так написано на бутылке. Знайте это PR ход тех, кто хочет данную бадягу вам продать.
По поводу что вносить утром, что вечером? Самое главное, на что надо обращать внимание при внесении мин. в-в в утренний период так это их отношению к фотосинтезу. То есть те элементы, которые влияют на фотосинтез надо вносить утром это: азот, фосфор, железо, медь, цинк, кобальт, хлор. Но надо обратить внимание на антагонистические особенности фосфора, поэтому его лучше вносить отдельно и немного позже. В вечерний период надо вносить те элементы, которые непосредственно влияют на активность ферментов, подвижность сахаров и т.д., что связано с протеканием цикла Кальвина и фотодыханием. Это: кальций, калий, магний, сера, марганец, молибден, бор, натрий.
Как видно данный рецепт совсем не укладывается в понятие отдельного внесения макро- и микро- и ультрамикро- элементов. Но с точки зрения физиологии это самый оптимальный вариант, для достижения которого, аквариумисту нужны чистые растворы отдельных мин.в-в, что для некоторых есть затруднительно. Но я считаю, что это не является камнем преткновения и если сильно хотеть то, можно или самому набадяжить, или заказать у соответствующих спецов. Но, как и все в нашем мире и это можно обобщить.
И смотря на данную картину можно выбрать одно из двух зол и сделать вывод, что макроэлементы надо вносить вечером (но все же азот и фосфор лучше утром), а микроэлементы соответственно утром.
Вот и все……Благодарю за внимание….
Ваш Пацьорка.
