التغذية العضوية للنبات

التغذية العضوية للنبات
التغذية العضوية Nutrition
تعرف التغذية العضوية على أنها تـناول الكائن الحي للمواد الأولية (Raw Materials) وتوصيلها وتوزيعها على الخلايا للحصول على الطاقة اللازمة للوظائف الحيوية ولبناء وتعويض مكوناته والمحافظة على حياته. المواد الأولية (Raw Materials)
المواد الغذائية (Nutrients)
وهي مجموعة المواد العضوية وغير العضوية التي يتناولها الكائن الحي في طعامه.
الأيضيات (Metabolites)
وهي كل المواد التي تدخل في العمليات الكيميائية المختلفة التي تجرى في الخلية.
المواد الغذائية العضوية
(organic nutrients)
المواد الغذائية غير العضوية
(Inorganic nutrients)
السكرات
مثل الحلوى
الماء

سكرات أحادية
تدخل في تركيب السكرات المتعدده
البروتينات
مثل اللحوم
الغازات
مثل الأكسجين
الأحماض الأمينية
تدخل في تركيب البروتينات.
الدهون
مثل السمن
المعادن
مثل الصوديوم
الأحماض الدهنية
تدخل في تركيب الدهون
الفيتامينات
مثل فيتامين C


القواعد النيتروجينية
تدخل في تركيب الأحماض النووية.
الحصول على المواد الغذائية:
تنقسم الكائنات الحية إلى قسمين:
1- ذاتية التغذية Autotrophs:
الكائنات التي تصنع كل ماتحتاجه من الغذاء العضوي بنفسها من مواد غير العضوية.
مثلا الكربوهيدرات: يمكن تكوينها من ثاني أكسيد الكربون (CO2) و الماء (H2O) في وجود طاقة (ضوء الشمس). كما في المعادلة وتنقسم هذه الكائنات إلى مجموعتين حسب مصدر الطاقة هما:1 - الكائنات ذاتية التغذية الضوئية (Photoautotrophs) وهي التي تستخدم ضوء الشمس كمصدر للطاقة ومن أمثلتها النباتات الراقية والطحالب. 2 - الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية (Chemoautotrophs) وهذه المجموعة من الكائنات ذاتية التغذية تستخدم طاقة كيميائية تستمدها من مركبات كيميائية. ومن أمثلتها بكتيريا الكبريت، وبكتيريا الحديد، وبكتيريا الهيدروجين، وبكتيريا النيتروجين التي تستعمل الأمونيا (NH3) كمصدر للطاقة وتحويلها إلى نتريتات (NO2) ونترات (NO3).
2- عضوية التغذية Organotrophs:
هذه المجموعة من الكائنات ليس لها القدرة على صنع ما تحتاجه من المواد الغذائية العضوية بنفسها و إنما تعتمد على الكائنات ذاتية التغذية لتوفيرها لها.
وهناك مجموعتان رئيسيتان من الكائنات عضوية التغذية:
1 - الكائنات كيميائية التغذية العضوية (Chemoorganotrophs) وتشمل جميع الحيوانات الراقية والأولية والكائنات الطفيلية و المترممة وبعض البكتيريا والفطريات والنباتات الطفيلية. وفيها يتغذى الكائن على مواد غذائية عضوية لا يصنعها بنفسه بل تكون جاهزة.
2- الكائنات ضوئية التغذية العضوية (Photoorganotrophs) وتتضمن بعض أنواع البكتيريا. وفي هذا النوع من التغذية يقوم الكائن بتحليل المواد العضوية الجاهزة بواسطة الطاقة الضوئية منتجا الهيدروجين الذي بدوره يتحد مع ثاني أكسيد الكربون مكونة بذلك الكربوهيدرات حسب المعادلة في الشكل
الفيتامينات:
مركبات عضوية غذائية ثانوية لا تحتوي على سعرات حرارية.
لا يستطيع جسم الحيوان تكوينها بل يحصل عليها جاهزة من مصادر معظمها نباتية.
ضرورية جدا ويحتاجها الجسم بكميات قليلة.
نقصها يؤدي إلى الإصابة بعدة أمراض بعضها خطير.

إن علم النبات، بدوره، يتفرع إلى فروع، ومنها فسيولوجيا النبات الذي يغطي معظم الجوانب المهمة للنبات من حيث الوظيفة ويقترن بالتركيب. من الجوانب المهمة في فسيولوجيا ما يعرف بالتغذية؛ نظراً لقلة المصادر العلمية في هذا المجال، فقد تمت محاولة تغطية هذا الجانب بجمع وتنسيق وصياغة معظم المعلومات على هيئة كتاب، ويضم هذا الكتاب أهم جوانب الناحية التاريخية لبداية هذا العلم ثم تلاها تدوين مكونات النبات من المواد غير العضوية وبخاصة العناصر ثم ذكر مصادر هذه العناصر ودورها الفسيولوجي في النبات .
التغذية والهضم فى الكائنات الحية.
التغذية: الدراسة العلمية للغذاء والطرق المختلفة التي تتغذي بواسطتها الكائنات الحية
أهمية الغذاء:
1- مصدر الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية.
2- المادة الخام اللازمة للنمو وتعويض خلايا الجسم.
أنوع التغذية
1- تغذية ذاتية:تستطيع الكائنات الحية أن تصنع غذائها بنفسها- بعملية البناء الضوئي- مثال النبات الأخر.
تحول المواد الأولية المنخفضة في الطاقة (بالماء- CO2- االأملاح المعدنية) إلي مواد عالية الطاقة (سكر- نشا- دهون- بروتينات) باستخدام الطاقة الضوئية.
ب- تغذية غير ذاتية: تحصل الكائنات الحية علي غذائها من الكائنات الأخرى كالنباتات الخضراء أو الحيوانات التي تغذت علي النباتات
تقسم إلي: 1- أساسية: مثل أكلات اللحوم- أكلات الأعشاب- متنوعة الغذاء
2- طفيلية: مثل البلهارسيا
3- رمية: مثل بعض أنواع من البكتريا وبعض الفطريات
التغذية الذاتية: التغذية في النباتات الخضراء
تتم من خلال عمليتين هما: - عملية امتصاص الماء والأملاح ب- عملية البناء الضوئي
أولاً: عملية امتصاص الماء والأملاح :يقوم النبات بامتصاص الماء والأملاح من التربة عن تركيب الشعيرة الجذرية :- هي امتداد خلية من خلايا البشرة.
- يصل طولها حولي 4 مم.
- مبطنة من الداخل بسيتوبلازم وبها نواة وفجوة عصارية.
- عندما تتمزق خلايا البشرة تعوض من منطقة الاستطالة في الجذر.
ملاءمة الشعيرات الجذرية لوظيفتها:-
1- جدرها رقيقة- لتسمح بنفاذ الماء والأملاح خلالها
2- كثيرة العدد- لزيادة مساحة سطح الامتصاص
3- تركيز المحلول في فجوتها العصارية أعلي من تركيز محلول التربة- مما يساعد علي انتقال الماء من التربة إليها.
4- تفرز مادة لزجة تساعد علي - الانزلاق بين حبيبات التربة
- الالتصاق بحبيبات التربة فتعمل علي تثبيت النبات في التربة.
آلية امتصاص الماء تعتمد هذه الآلية على عدة ظواهر فيزيائية هي:-
1- خاصية الانتشار: تحرك الجزيئات أو الأيونات من منطقة ذات تركيز عال إلي منطقة ذات تركيز منخفض بسبب الحركة الذاتية لجزيئات المادة المنتشرة (مثل انتشار نقطة حبر في كوب به ماء
2- خاصية النفاذية:
تختلف جدر الخلايا وأغشيتها في قدرتها علي النفاذية
* الجدر السليولوزية: منفذة للماء وأيونات الأملاح المعدنية
الجدر المغطاة بالسيوبرين والكيوتين واللجنين: غير منفذة
الأغشية البلازمية: هي أغشية شبه منفذة، رقيقة بها ثقوب دقيقة جدًا تمر من خلالها بعض المواد بصورة حرة ومواد تمر ببطء وتمنع نفاذ مواد أخرى (النفاذية الاختيارية)
فمثلاً تسمح بنفاذ الماء وبعض الأملاح وتمنع نفاذ السكر والأحماض الأمينية ذات الجزيئات كبيرة الحجم.
3- الخاصية الاسموزية
انتشار الماء خلال الأغشية شبه المنفذة من منطقة ذات تركيز عال للماء (تركيز منخفض للأملاح) إلي منطقة ذات تركيز منخفض للماء (تركيز عال للأملاح) بالضغط الأسموزي
* الضغط الاسموزي
هو ضغط ينشأ عن تركيز المواد المذابة في الماء ويؤدي إلي انتشار الماء خلال الأغشية شبه المنفذة
يزداد الضغط السموزي بزيادة تركيز المواد المذابة في المحلول.
4- خاصية التشرب
- قدرة بعض المواد (الغروية) علي امتصاص الماء فتزداد في الحجم وتنتفخ.
- من المواد الغروية المحبة للماء: السليلوز- المواد البكتينية- بروتينات البروتوبلازم
تفسير امتصاص الجذر للماء:
1- تحيط بالشعيرات الجذرية طبقة من حبيبات التربة تحتوي الماء.
2- تتشرب الجدر السليلوزية بالماء (خاصية التشرب)
3- تركيز العصير الخلوي في الفجوة العصارية أعلى من تركيز محلول التربة، لذا ينتقل الماء من التربة غلي الشعيرات الجذرية (خاصية الاسموزية).
4- ينتشر الماء من البشرة إلى خلايا القشرة ثم إلي أوعية الخشب بالخاصية الاسموزية.
* تتميز الشعيرات الجذرية في النباتات الصحراوية والمزروعة في الأراضي الملحية بضغوط اسموزية عالية تسمح بامتصاص أكبر قدر من الماء.
* الضغط الاسموزي في النباتات الصحراوية 50-200 ض جو.
* الضغط الاسموزي في النباتات العادية 5-20 ض جو.
الطرق التي يمر فيها الماء عبر خلايا القشرة:
1- طريق الفجوات العصارية: يعتمد انتقال الماء علي اختلاف تركيز الأملاح في الخلايا (منحدر اسموزي).
2- طريق السيتوبلازم: ينتقل الماء من خلال خيوط البلازموديزما (عبارة عن خيوط سيتوبلازمية تصل بين الخلايا وبعضها.
3- طريق جدران الخلايا والمسافات البينية بين الخلايا: يتم انتقال الماء بالتشرب.
دور الاندودرمس في تنظيم مرور الماء والذائبات
يوجد نوعان من خلايا الاندودرمس:
* خلايا الاندودرمس المواجهة لمجموعة اللحاء:
تكون ددرانها تامة التغلظ بمادة السيوبرين فلا تسمح بمرور الماء من خلالها.
* خلايا الاندودرمس المواجهة لأوعية الخشب: تكون مغلطة بشريط من السيوبرين يسمى شريط كاسبري لذا يمر الماء من خلال هذه الخلايا بالخاصية الاسموزية وليس بالتشرب ويكون تحت سيطرة البروتوبلازم ويطلق على هذه الخلايا اسم خلايا المرور.
امتصاص الأملاح المعدنية
العناصر الغذائية الضرورية للنباتات الخضراء
1- العناصر الأساسية: الربون- الهيدروجين- الأكسجين.
2- المغذيات الكبرى: يحتاجها النبات بكميات كبيرة مثل K-Ca- Mg- N- S- P- Fe.
3- المغذيات الصغرى: يحتاجها النبات بكمياتضئيلة لذا تسمى بالعناصر الأثرية وتستخدم كمنشطات للإنزيمات وهي: Zn- B- Cu- Mn- Al- Cl- I.
يؤدي نقص هذه العناصر إلى:
1- اختلال النمو الخضري أو توقفه.
2- عدم تكون الأزهار أو الثمار.
3- عدم حدوث بعض التفاعلات التي تعمل فيها هذه العناصر كمنشطات للإنزيمات.
آلية امتصاص الأملاح المعدنية
يتم امتصاص الأملاح المعدنيةحسب النظريات التالية:
1- الانتشار:
" انتقال أيونات العناصر من الوسط الأعلى تركيز إلى الوسط الأقل تركيز، ححيث تنتشر الأيونات السالبة مثل أو الأيونات الموجبة مثل مستقلة عن بعضها.
" قد يحدث تبادل للأيونات مثل خروج أيونات مثل ودخول أيونات
2- النفاذية الاختيارية:
يسمح الغشاء البلازمي بمرور بعض العناصر دون غيرها حسب حاجة النبات، وليتوقف ذلك علي حجم أو تركيز أو شحنة هذه الأيونات.
3- النقل النشط:
انتقال الأيونات من التربة (الأقل تركيزًا) إلى خلايا النبات (الأعلى تركيزًا) ويتطلب ذلك طاقة لنقل هذه الأيونات- لأنه نقل ضد تدرج التركيز.
تجارب اثبات نقل أيونات الأملاح بالنقل النشط
1- طحلب النيتللا
" تركيز الأملاح في خلايا الطحلب أعلى من تركيز نفس الأملاح في مياه البركة التي يعيش فيها الطحلب.
" يتم انتقال هذه الأيونات من البركة إلي الطحلب بالنقل النشط حيث يلزم لنقلها طاقة.
" نلاحظ اختلاف تركيز الأيونات في خلايا الطحلب وهذا دليل على النفاذية الاختيارية.
2- نبات الشعير
" اعطيت لبادرات الشعير أملاح الكبريتات (بها كبريت مشع ).
" قسمت البادرات إلي مجموعتين، وضعت مجموعة في ظروف هوائية (توافر الأكسجين) والمجموعة الأخرى وضعت في ظروف لا هوائية (غياب الأكسجين) ثم قدرت كمية الكبريت الممتصة بعداد جيجر.
نلاحظ أن:
الكمية الممتصة من هذه الأملاح في حالة التنفس الهوائي أكبر من الكمية الممتصة في حالة التنفس اللاهوائي وهذا دليل على حدوث النقل النشط الذي يتطلب طاقة يوفرها التنفس الهوائي.
ثانيًا: عملية البناء الضوئي
أهمية عملية البناء الضوئي:
تعتبر عملية البناء الضوئي من أهم العمليات الكيميائية بالنسبة للإنسان فهي:
1- تنتج الغذاء 2- تنتج الأكسجين
3- مصدر الألياف ا4- مصدر الوقود العضوي
لذا فالحياة ظاهرة ضوء كيميائية: حيث يتم امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلي طاقة كيميائية في النباتاتالخضراء أثناء عملية البناء الضوئي فينتج الغذاء ويتحرر الأكسجين فلولاها لمااستمرت الحياة على سطح الأرض.
المواداللازمة لعملية البناء الضوئي:
1- الماء: مصدر الهيدروجين اللازم لاختزال غاز ثاني أكسيد الكربون.
2- ثاني أكسيد الكربون: مصدر الكربون (العنصر الأساسي في الكربوهيدرات).
3- الأملاح المعدينة مثل:
" الفسفور: يدخل في تركيب المركبات الناقلة للطاقة (ATP) أثناء عملية البناء الضوئي.
" الماغنسيوم: يدخل في تركيب جزئ الكلوروفيل
" النترات والفوسفات والكبريتات: تحول الكربوهيدرات إلي بروتين.
" الحديد: يدخل في بناء الإنزيمات المساعدة.
نواتج البناء الضوئي:
1- سكر أحادي التسكر (ناتج رئيسي) " يتحول إلي بروتينات عملية بناء.
" مصدر للطاقة (عملية هدم)." يتحول إلي نشا عملية التخزين.
2- غاز الأكسجين: (ناتج ثانوي) يتحرر.
أين تحدث عملية البناء الضوئي؟
في الأجزاء الخضراء من النبات
مثال: الأوراق والسيقان العشبية (لاحتوائها علي أنسجة كلورشيمية بها البلاستيدات الخضراء)
تركيب البلاستيدة الخضراء:- تظهر البلاستيدات الخضراء في النباتات الراقية علي شكل عدسات محدبة وتتكون من: 1- غشاء رقيق مزدوج
2- أرضية البلاستيدة (النخاع أو الستروما: تتركب من مادة بروتينية عديمة اللون.
3- حبيبات الجرانا وتتكون من حوالي 15 قرص أو أكثر متراصة فوق بعضها وتمتد حواف الأقراص لتلتقي معا فتعمل بذلك على زيادة مساحة سطح الأقراص وتحتوي علي الكلوروفيل.
4- حبيبات نشا: تكون صغيرة الحجم تم تتحلل إلى سكر ويتم نقله إلي خلايا أخرى في النبات.
أصباغ البلاستيدة الخضراء:-
*كلوروفيل-أ (أخضر مرزق) + كلوروفيل -ب (أخضر مصر) = 70%
* زانثوفيل (أصفر ليموني) = 25%--* كاروتين (أصفر برتقالي) = 5%
كيف تلائم الأوراق لوظيفتها؟
1- نظام توزيع الأوراق على الساق تساعده علي امتصاص أكبر قدر من الضوء.
2- نصل الأوراق مفلطح لزيادة مساحة السطح المعرض للضوء.
3- يحتوي العرق الوسطي علي أوعية خشب (لنقل الماء والأملاح) واللحاء (لنقل الغذاء).
4- يتم حمياة الأوراق بطبقة من الكيوتين (عدا الثغور)
5- تعتبر الثغور المكان الرئيسي لتبادل الغازات (تفتح في الضوء وتغلق في الظلام) وتتحكم في تبخر الماء من النبات وتتأثر بدرجة الرطوبة.
تركيب ورقة النبات
تتركب ورقة النبات من ثلاثة أنسجة أساسية هي:
1- البشرتان (العليا والسفلى) تتكون كل بشرة من صف واحد من الخلايا البارنشيمية برملية الشكل متلاصقة خالية من الكلوروفيل ومغطاة بطبقة من الكيوتين (عدا الثغور).النسيج المتوسط (الطبقة العمادية + الطبقة الإسفنجية
أ- الطبقة العمادية:-
صف من الخلايا البارنشيمية مستطيلة الشكل وتقع أسفل البشرة العليا وغنية بالبلاستيدات الخضراء.
ب- الطبقة الإسفنجية:
- توجد أسف الطبقة العمادية
- تتكون من خلايا بارنشيمية غير منتظمة الشكل- مفككة- تفصلها غرف هوائية.
- تحتوي على نسبة أقل من البلاستيدات الخضراء.
3- النسيج الوعائي:-
- يتكون من حزم وعائية توجد في العرق الوسطي وتفرعاته.
- تحتوي الحزمة الوعائية علي:-
1- أوعية الخشب.2- اللحاء:
آلية البناء الضوئي
العالم فان نيل:-
- وضح دور الضوء في عملية البناء الضوئي.- درس بكتيريا الكبريت الخضراء والأرجوانية (بكتيريا ذاتية التغذية).تعيش هذه البكتيريا في طين البرك والمستنقعات وتحصل علي الهيدروجين من كبريتيد الهيدروجين معادلة البناء الضوئي في بكتيريا الكبريت:-
معادلة البناء الضوئي في النبات الراقي:-
اثبات صحة نظرية فان نيل: أن مصدر الأكسجين المتصاعد من عملية البناء الضوئي هو وليس استخدم العلماء طحلب الكلوريللا وكان الماء المستخدم به نظير الأكسجين والأكسجين في - لاحظ العلماء أن الأكسجين المتصاعد هو دليل على إن مصدره هو الماء.وعند تكرار التجربة باستخدام ماء عادي يحتوي بينما الأكسجين في ثاني أكسيد الكربون فتصاعد أكسجين عادي دليل على تحرره من الماء وليس من ثاني أكسيد الكربون.
العالم بلاكمان:-
درس العوامل المحددة لمعدل البناء الضوئي- مثال:- الضوء- الحرارة- ثاني أكسيد الكربون وضح إن عملية البناء الضوئي تنقس إلي:-
أ- تفاعلات ضوئية: الضوء هو العامل المحدد لسرعة التفاعلات.
ب- تفاعلات لا ضوئية: درجة الحرارة .
تغذية النباتات بالآزوت وسماد اليوريا
الآزوت: وجوده وتحولاته في التربة:
يعتبر وجود كمية مناسبة من الآزوت في التربة من الأركان الأساسية لخصوبة التربة حيث أنه عنصر غذائي رئيسي إضافة إلى أنه يمكن النبات من الحصول على بعض العناصر الغذائية الأخرى مثل الفوسفور والكالسيوم. إن الآزوت ألزم العناصر الغذائية الضرورية لنمو النبات وهو أكثرها صعوبة في التحكم في كميته وتنظيم إمداد النبات به ومن هنا تنبثق ضرورة المحافظة على آزوت التربة بإضافة بقايا المحاصيل والأسمدة العضوية والأسمدة الآزوتية ونؤكد هنا على أن الاعتقاد السائد بعدم إضافة الأسمدة الآزوتية ونؤكد هنا على أن الاعتقاد السائد بعدم إضافة الأسمدة الآزوتية أثناء النمو بحجة أن المحصول قد تلقى تسميداً عضوياً كافياً هو اعتقاد خاطئ حيث أن السماد العضوي يحسن الصفات الفيزيائية للتربة ويمدها بعناصر غذائية أخرى تساعد المحصول على الاستجابة لإمدادات أكبر من الآزوت غير العضوي وتجدر الإشارة هنا إلى دور زراعة البقوليات في زيادة محتوى التربة من الآزوت عن طريق تثبيت الآزوت الجوي بواسطة بكتيريا العقد الجذرية ويوجد الآزوت بكثرة في الطبيعة ضمن حالتين:
- الآزوت الحر: الذي يشكل حوالي 80% من الغلاف الجوي وبخلاف بعض البكتريا التي تستطيع التغذية المباشرة عليه لايمكن للحيوان والنباتات الراقية استعماله مباشرة.
- الآزوت المرتبط: يشكل مركبات عضوية أو معدنية.
كما يوجد الآزوت في التربة على ثلاث صور:

- الآزوت العضوي
- الآزوت النشادري الأمونياكي
- الآزوت النتراتي
ولاتتساوى القيمة المباشرة لهذه الصور بالنسبة للنبات إذ أن مخزون التربة من الآزوت يكون في الدبال والكائنات الحية الدقيقة ويتحول الآزوت العضوي تدريجياً بتأثير بكتريا التربة إلى آزوت نتراتي صالح لامتصاص النبات.