Дишането на растенията се извършва не само в листата, но и през кореновата система. В кореновите системи кислородът (O2) в порите на почвата дифундира в кореновите власинки и се транспортира до всички части на корените. Корените на растенията използват фотосинтати по време на дишането за различните си функции, като усвояване на хранителни вещества и поддържане и растеж на техните тъкани.
Образуваният въглероден диоксид (CO2) се отделя в почвата, дифундирайки през порите в атмосферата.
Значение на кореновото дишане.
Кореновото дишане има три компонента, поддържане, растеж и ризосферно дишане.
- Поддържащото дишане е енергията, генерирана от дишането, необходима за поддържане на корените живи.
- Дишането на растежа на корена е частта, използвана за осигуряване на енергия за растеж на корени и нови тъкани.
- Ризосферното дишане е дишането на микробите, живеещи в ризосферата – почвената зона около корените – където корените влияят върху биологичните и химичните дейности. Микробите в ризосферата, които използват коренови ексудати за своето дишане, участват в кръговрата на хранителните вещества и поддържането на плодородието на почвата.
Въпреки че дишането на корените помага за растежа и производителността на растенията, то също е ресурсоемко и до 75% от асимилирания въглерод може да се използва при много видове. В резултат на това степента на дишане на корените може да повлияе на надземния растеж.
Подгизналите почви са честа причина за недостиг на кислород. Когато водата запуши порите на почвата, тя възпрепятства дифузията на кислорода, причинявайки кислороден дефицит. Резултатът е, че водопропускливостта на корените е намалена. Цялото растение ще страда от недостиг на вода, показвайки симптоми като пожълтяване на листата и увяхване.
Повечето растения могат да преживеят кратък период от преовлажняване. Когато почвите са преовлажнени за дълго време, корените и почвените микроби използват целия наличен кислород. При продължително потапяне във вода корените на повечето растения се атакуват от анаеробни патогени, които заместват аеробните бактерии в почвата или гниене. Тъканите се разлагат от анаеробни микроби и произвеждат метан и въглероден диоксид.
Тъй като растенията дишат по-малко през студените зимни месеци, преовлажняването причинява по-малко вреда през този сезон. Въпреки това, тъй като корените дишат повече през лятото, преовлажняването бързо води до недостиг на кислород.
Някои видове, чиито корени растат във влажни условия, са развили различни адаптации за получаване на кислород.
- Влажните растения имат аеренхим и непропусклива бариера за предотвратяване на загубата на кислород през корените в почвата. Растенията изпращат кислород през вътреклетъчните аеренхимни пътища към източниците. Например, това е начинът, по който корените на ориз дишат в напоени условия.
- Някои мангрови дървета отглеждат пневматофори или дишащи корени, които имат лещи, през които абсорбират кислород, когато са потопени под морска вода по време на приливи.
Анаеробно дишане.
Понякога дори видове, адаптирани към преовлажняване, могат да страдат от условия на недостиг на кислород, което води до аноксия в корените, особено ако цялото растение е потопено по време на наводнения. В тези случаи анаеробното дишане започва в корените и растението преминава в режим на оцеляване, като извършва само процесите, необходими за живот. Ако аноксията продължи, анаеробното дишане ще доведе до гниене на растенията.
Глобално значение на кореновото дишане.
Значението на дишането на корените не може да бъде подценено. Процесът допринася за средно 50% от дишането на почвата, основен компонент на глобалния въглероден цикъл.
Действителният принос за всеки отделен случай може да варира между 10 и 90% от почвеното дишане въз основа на разликите в екосистемата и климата. Почвеното дишане пренася въглерод от почвата в атмосферата и е вторият по големина въглероден поток след брутното първично производство. Въглеродният поток чрез дишането на почвата е по-висок от годишната глобална наземна нетна първична продуктивност.
Фактори, влияещи върху дишането на корените.
Степента на дишане на корените е от решаващо значение, тъй като дишането включва загуба на въглехидрати, които растенията използват за растеж и натрупване на биомаса. Въпреки че дишането на корените е жизненоважно, много високи нива могат да повлияят на продуктивността на растенията. Следователно различни вътрешни фактори и фактори на околната среда могат да повлияят на растенията и на дишането на корените им.
Някои от критичните фактори на околната среда са:
- Структура на почвата – добрата структура на почвата, която задържа достатъчно вода, но има подходящ дренаж, е необходима за дишането на корените. Тежката глинеста или уплътнена почва, която съхранява вода и има по-слаб дренаж, ще повлияе на дишането на корените, като намали наличността на кислород.
- Температура на почвата – повишаването на температурата на почвата, повишава общото дишане на корените. Видовете и сортовете, които могат да понасят продължителна топлина, без да увеличат дишането на корените си, могат вместо това да използват своите ресурси за удължаване на корена, усвояване на хранителни вещества и стабилност на мембраната. Освен това с повишаване на температурата на почвата концентрацията на кислород в почвената вода намалява.
- Съдържание на азот в почвата – увеличаването на азота в почвата намалява дишането на корените, но формата, която азотът приема в почвата, може да бъде критична. Като цяло има по-малко бактерии, когато присъстват нитрати, така че ризосферното дишане – включително бактериалното дишане – пада. Въпреки това, азотът като амоний привлича повече бактерии и увеличава ризосферното дишане.
Увеличаването на азота в почвата може да засили финия растеж на корените, което води до по-високо специфично дишане на корените. В резултат на това разпределението на въглерод към корените е по-ниско, но оборотът на фините корени може да се увеличи и да увеличи въглеродния поток към почвата.
- Калий в почвата – наличието на калий в почвата е от решаващо значение за скоростта на дишане на корените. Липсата на калий може да доведе до повишено дишане на корените и почва с високо съдържание на калий, но ниско съдържание на кислород може да попречи на способността на корените да абсорбират вода. Не е установено обаче, че ниският калий влияе върху водопропускливостта.
- Атмосферен CO2 – тъй като нивата на CO2 в атмосферата се повишават, CO2 в почвата също се увеличава. Учените приемат, че растежът на нови корени се увеличава с по-високи нива на CO2 в почвата, което може да се види в по-високото общо дишане на корените.
Вътрешните фактори в корена, които могат да повлияят на степента на дишане са Азот от корените и увеличаване на плътност им. Дишащите корени и почва са жизненоважни за продуктивността на растенията.
Моника Господинова
