TAIMEFÃœSIOLOOGIA

Taimefüsioloogia on teadus taimse organismi, tema organite, kudede ja rakkude talitlusest.

Taimede mineraalne toitumine

Taimetoitained on keemilised elemendid, mis on vajalikud taime kasvamiseks ja arenemiseks ning mida ei saa asendada teiste elementidega. Toitaineid omastab taim ühenditena (nitraadid, fosfaadid). Toitainete vajadus tehakse kindlaks kunstlike toitelahuste abil, mille koostis on teada. Iga nn proovilahus erineb teistest ühe elemendi poolest. Tuntuim on paljudele taimedele sobiv Knop'i toitelahus: 1,0 g/l Ca(NO₃)₂, 0,25 g/l KH₂PO₄, 0,25g/l MgSO₄, 0,13g/l KCl, veidi FeCl₃.

Lämmastik
Lämmastikuallikaks taimele on ammooniumisoolad (NH4⁺), nitraadid (NO3^-), uurea* ja kõdunemisel tekkinud valgud ja aminohapped*. Happelises keskkonnas on ülekaalus nitraatse lämmastiku omastamine. Osal taimedest aitavad bakterid õhulämmastikku kättesaadavaks muuta otseselt, sellest tuleneb näiteks liblikõieliste kõrge toiteväärtus (vt Juur).

Lämmastikuvaegus põhjustab taime arengu üldise pidurdumise, väheneb lehtede suurus, õite arv ja seemnesaak, eluiga. Lämmastikuliig mullas muudab lehtede kasvu lopsakaks, nende värvuse tumeroheliseks. Juured aga ei jõua maapealsete osade kasvule järele, taimed ei lõpeta oma kasvu õigeaegselt, teraviljad lamanduvad.

Aminohape - orgaaniline aine, mille koostises on aminorühm (-NH2) ja karboksüülrühm (-COOH); Aminohapete liitumisel peptiidsidemega moodustuvad valgud, orgaanilise polümeerid.

Uurea ehk kusiaine - NH₂CONH₂, taim omastab seda lehtede ja juurte kaudu.

Fosfor
Fosforil on keskne koht hingamisprotsessis ja fotosünteesis (ATP*) ning lipiidide moodustamisel. Fosfor omastatakse PO4₃^-, HPO₄^2-, ja H₂PO₄^- kujul, fosfor lülitub kiiresti ainevahetusse. Fosforivaegus põhjustab taime maapealsete osade kasvu nõrgenemise, lehtedele ilmuvad mustad laigud. Liigne fosfor paneb taimed enneaegselt valmima, mistõttu nad ei anna suurt saaki. Fosforit on enim taime noortes lehtedes. Tuntud fosforväetised on superfosfaat Ca(H₂PO₄)₂ ja fosforiidijahu Ca₃(PO₄)₂

ATP - adenosiintrifosfaat, universaalne makroergiline ehk energiarikas ühend elusorganismides, millena talletatakse toiduga saadav energia ning mis on energia ülekandjaks paljudes keemilistes protsessides organismis.

S – Väävel
Väävel esineb mullas peamiselt sulfaatidena. Orgaanilistest ühenditest (valkudest) vabaneb väävel surnud organismide lagunemisel, bakterite tegevuse tulemusena (näiteks H₂S muudetakse SO₄^2-). Väävlivaeguse tagajärjed sarnanevad lämmastikuvaegusele (kidur kasv, valgusisalduse vähenemine).

K – Kaalium
Kaaliumi on taimedes 0,5...2%, rohkem jällegi noortes organites ja õitsemise ajal. Kaalium suurendab membraanide läbilaskvust toitainetele, aktiveerib sünteesiprotsesse rakus, soodustab ainete liikumist taimes ning -rakukesta puitumist. Kaaliumivaegus toob kaasa vastupidavuse languse haigustele ja külmale, kollaseid laike lehtede äärtel.

Mg – Magneesium
Mg esineb soolade või klorofülli koostises. Magneesiumivaegus toob kaasa klorofülli kadumise ning takistab emaka ja tolmukate arengut.

Ca – Kaltsium
Kaltsiumi on rohkem vanades taimeorganites ja seemnetes. See element aktiviseerib biokeemilisi protsesse ning neutraliseerib kahjulikke ainevahetussaadusi. Kaltsiumivaegus põhjustab juurte puudulikku arengut. Väetisena kasutatakse näiteks põlevkivituhka, CaO.

Fe – Raud
Fe on tarvilik ensüümide* koostises. Happelisemas mullas lahustub raud paremini, rauavaeguse kõrvaldamiseks ei lisata rauda, vaid reguleeritakse mulla happesust, pH. Selle elemendi vaegus põhjustab samuti (nagu Mg) klorofülli kadumist.

Mikroelemendid
Mikroelementidest nimetagem järgmisi:
— boor on mullas boorhappena (H₃BO₃), seda on tarvis kambiumi tegevuseks ja rakkude energiamajanduses;
— vask esineb ensüümides, vasevaegus jätab taime väikeseks ja takistab õitsemiseks vajalikke protsesse;
— tsink - samuti ensüümides, vaeguse tõttu jäävad lehed väikeseks ja varisevad ruttu, taime kasv pidurdub;
— mangaan (Mn²⁺) aktiveerib ensüüme, ise nende koostisse mitte kuuludes.

Ensüümid (fermendid) - on valgud, mis reguleerivad biokeemilisi reaktsioone organismis.

Taimede veebilanss

Taime läbiv veehulk on väga suur, näiteks päevalille kasvuperioodi vältel läbib temast ca 300 kg vett.

Vee ülesanded organismides:
— ainete lahustamine;
— ainete transport, nii raku kui organismi tasandil;
— osalemine biokeemilistes protsessides, reaktsioonides;
— termoregulatsioon, stabiilsema keskkonna, sealhulgas turgori tagamine

Difusioon on gaasiliste ainete liikumine suurema kontsentratsiooniga keskkonnast väiksema kontsentratsiooniga keskkonda.

Taimede veebilansi* vastuolu:

Ãœhest küljest peab maismaataimedel olema vett küllaldaselt (vt Vee ülesanded). Vees lahustunult hangitakse ka suurem osa vajalikest mineraalainetest: transpiratsioon* tekitab pideva veevoolu, mis mullast toitained kaasa toob (imemisjõu tekitab vee äravõtmine naaberrakkudelt). Transpiratsiooni käigus taim justkui "raiskab vett". Teisalt vajab taim rakkude pidevat kontakti õhuga fotosünteesi tarbeks. Sellest tuleneb aga vee pidev aurumine ehk transpirastioon, sest nii vee aurustamine kui fotosünteesiks vajaliku CO₂ hankimine toimub lehe õhulõhede kaudu. Taim peab leidma tasakaalu õhulõhede lahtioleku (CO₂ pääseb sisse, vett aga liialt palju välja) ja kinnihoidmise vahel (fotosünteesiks ei piisa CO₂, vett ja energiat aga hoitakse kokku). Seega on orgaaniline toitumine ja veerežiim paratamatus vastuolus.

Taimemahl on ca 0,1...0,4% anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete vesilahus, kevadel on selles rohkem suhkruid ja orgaanilisi happeid, sügisel mineraalaineid. Põuale reageerivad taimed erinevalt, näiteks veesisalduse vähendamisega lehtedes, põhjustades nende imamisjõu suurenemist. Vett võidakse ära võtta ka kasvukuhikutest, õiepungadest ja seemnetest, mille tõttu tekivad arenemisvõimetud kõluseemned.

Kõrgel temperatuuril hakkavad taimerakud hingates kulutama rohkem orgaanilist ainet, kui fotosünteesil juurde tekib. Rakud hakkavad kaotama oma osmoosseid* omadusi, tekivad mürgised vaheühendid ja lõpuks tsütoplasma koaguleerub*.

Bilanss - sissetuleku ja väljamineku vahekord.

Koagulatsioon - kolloidosakeste liitumine suuremateks agregaatideks, nn kalgendumine.

Osmoos on nähtus, kus lahusti (tavaliselt vesi) molekulid liiguvad läbi pool-läbilaskva membraani (vahesein, mis laseb läbi väikesemõõtmelisi lahusti-molekule, kuid ei lase läbi suuremamõõtmelisi lahustunud aine molekule) suurema kontsentratsiooniga lahuse suunas.

Transpiratsioon - vee aurustumine taimest.