Г. Ж. Сұлтанғазина ортаның Қолайсыз жағдайларына өсімдіктер физиологиясының ТҰРАҚтылығЫ

1. Қандай өсімдіктер ыстыққа төзімді келеді, оның себептері неге байланысты?

2. Жылу сүйгіш өсімдіктердің темен (+) температура әсерінен зақымдануының қандай себептері бар?

8 - жұмыс Өсімдіктердің қызуға төзімділігі

Жалпы түсінік

Өсімдіктің жапырақтарын жоғары температурада өңдеп болғаннан кейін тұз қышқылының 0,2Н ерітіндісінде тіршілігін тоқтатқан клеткалар мен жартылай зақымданғандардың түсі қоңыр түсті болып келеді. Оның себебі зақымданған клеткаларға тұз қышқылы еніп, хлорофил мен әрекеттесіп, феофитинге көшеді. Ал клетка шырынында органикалық қышқыл жинаған жапырақ клеткалары тұз қышқылында өңдемей – ақ қоңыр түс түзеді. Оның себебі тонопластан қышқыл клетка шырынынан өтіп феофитин түзеді.

Протоплазма жабысқақтығы мен созылғыштығы жоғарғы дәрежедегі өсімдік клеткалары жоғарғы температураның зақымдау әсеріне қарсы тұра алады. Протоплазманың жабысқақтығы дәрежесін ойыс плазмолиздің дөңес түрге айналуға кеткен уақытымен анықтауға болады.

Тәжірибе нәтижесі мынадай кестеде жазылады.

Өсімдікті оптимальдан жоғары қыздырған кезде жасушадағы зат алмасу процесстері бұзылады: тынысалу, фосфорлануы, ақуыздың синтезделуі тоқтап ыдырай бастайды, улы заттар жиналады. Өте жоғары температурада цитоплазма мембраналарының өткізгіштігі жоғарлап, ақуыздар коагуляцияға ұшырайды, жасуша тіршілігін жояды.

Жасушадағы пигменттің көп мөлшерде шығуын тудыратын ең төмен - летальді температурасын табу қажет. Нәтижесін кестеге толтырады.

Әр түрлі өсімдіктердің ыстыққа төзімділігі бірдей болдмайды. 10 минут ішінде цитоплазамадағы ақуыз коагуляцияға ұшырайтын температура шартты: өсімдіктің ыстыққа төзімділік шекарасы болып саналады. Жасушаның тіршілігін тоқтатуы плазмолиздену қабілеттілігі арқылы байқалады.

Нәтижесін кестеге толтырады. Жасушада «+» белгісі плазмолиз бар, «- » белгісі плазмолиз жоқ дегенді білдіреді.

Әр түрлі өсімдіктердің цитоплазмадағы ақуыз коагуляциясының шегін салыстырып қорытынды жасау.

Топырақтың тұздылығы әртүрлі жағдайларға байланысты қалыптасады. Ең алдымен ол топырақтың бастамасы болып есептелетін тау жыныстардың минералдық құрамына байланысты болады. Екінішіден, тұзды топырақтар негізінде қуаңшылық, шөлді дала аймақтарда көп орын алады. Себебі, ондай аймақтарда ауа райының ыстықтығынан, желдің күштілігінен, жер бетінен судың булануы өте қарқынды жүреді. Соған байланысты жер қабаттарындағы топырақ ерітіндісі буланып жоғары көтерілген сайын құрамындағы еріген тұздар да жоғары көтеріліп, топырақтың үстіңгі бетіне келгенде іркіліп жиналып қалады. Егістіктерді көп суару нәтижесінде де топырақтың үстіңгі бетіндегі тұздардың концентрациясы кобейеді. Мысалы, суаруды көп қажет ететін мақта, күріш өсімдіктері бір жерге бірнеше жыл қатар егілетін болса, ондай топырақтар біртіңцеп тұзды топыраққа айналады.

Әдетте топырақтың тұздылығы оның үстіңгі айдалмалы (30-40см) қабатындағы тұздар концентрациясымен анықталады. Егер топырақтың кез келген қабатынды оңай еритін тұздардың мөлшері 0,25 %-тен кем болса, ондай топырақ тұздыға жатпайды. Жоғары (30 см) қабатында еритін тұздың мөлшері 0,25 %-тен артық топырақты тұздылау деп атайды. Құрамында 1 %, немесе одан да көп оңай еритін тұздары бар топырақтар сор топырақ деп аталады.

Әдетте топырақтың тұздалуы, негізінен аниондармен анықталады. Соған байланысты сульфатты, хлоридті және аниондардың басымдығына қарай сульфатты-хлоридті, хлоридті-сульфатты, тағы басқа тұзды топырақ деп бөлінеді.

Тұзды топырақтардың физикалық, химиялық қасиеттері өсімдіктердің өсіп-дамуына қолайлы келмейді. Тіпті, зиянсыз тұздардың мөлшері көбірек топырақтар ерітіндісінің осмостық қысымы жоғарылап, өсімдіктердің сумен қамтамасыздығын нашарлатады. Со­нымен қатар, кейбір тұздар (аниондар) ерекше улы заттар сияқты әсер етеді. Осыған байланысты тұздардың өсімдікке тигізетін осмостық және уытты әсерлердің бірінен-бірін ажырату өте қиынға соғады. Тұздардың әсерінен өсімдіктердің сыртқы ортаның басқа жағдай-ларына реакциялары да өзгереді. Қалыпты жағдайда жағымды әсер ететін температура, жарық деңгейі тұзды топырақта өсетін өсімдіктерге жағымсыз әсер етуі мүмкін.

Қоршаған ортаның (топырақ, су) тұздылығына байланысты өсімдіктер екі топқа - галофиттер және гликофиттер деп бөлінеді. П.А.Генкельдің (1954) анықтауынша - тұзды топырақтарда тіршілік ету нәтижесінде пайда болған белгілері мен ішкі ерекшеліктеріне байланысты, тұздың көптігіне оңай бейімделгіш өсімдіктерге галофиттерге жатады. Тұщы топырақтарда тіршілік етуіне байланысты, тұзды ортаға бейімделушілік қабілеті қалыптаспаған және тұздың әсерінен оңай, тез залалданатын өсімдіктер гликофиттер деп аталады.

Галофиттер мен гликофиттер темен сатыдағы, сондай-ақ жоғары сатыдығы өсімдіктердің де араларында кездеседі. Бірақ, шығу тектеріне байланысты, табиғатта өсімдіктер галофиттер немесе гликофиттер деп нақты бөлінбеген. Мысалы, галофиттерге жатпайтын қызылша, мақта, т.б. өсімдіктер топырақтың, қоректік ортаның тұздығына төзімді келеді.

Бақылау сұрақтары:

1. Топырақтың тұздануы қандай себептерге байланысты және оның қандай түрлері бар?

2. Тұзды топырақтарда өніп-өсетін өсімдіктердің қандай ерекшеліктерін және топтарын білесіз?

3. Өсімдіктердің топырақ тұздылығына биологиялық және агрономиялық төзімділігі деген ұғымды қалайша сипаттауға болады?

Топырақ құрамында тұз көп мөлшерде болған жағдайда өсімдік тұқымының өнгіштігі мен өсу қарқындылығы баяулайды. Осы әдіс тұзға тұрақтылығын, тұз ерітіндісіндегі және дистилденген судағы тұқымның өніп шыққан санының айырмашылығынан анықтауға болады.

Петри табақшаларына10 мл-деносмостық қысымы (290, 440, 570, 700, 1070 кПа) болатын NaCI 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 және 1,5% ерітіндісін және (240, 340, 440, 580 кПа) NaHCO₃ 04; 0,6; 0,8 және 1,0% ерітіндісін құяды. Бақылау үшін 10 мл дителденгенсу алынады. Берілген нұсқалар түрлі тұздардың улы және осмос әсерін, сонымен бірге ауылшаруашылық өсімдіктерінің түрлерін және сұрыптарының айырмашылығын бағалайға мүмкіндік береді. Әр үлгіге 2 табақшадан алады.Тұқымдарды өну үшін кюветке салып шкафтың төменгі жағына қояды. Тұқым жетілген (өнген) соң (6-7 тәулік) әр нұсқа бойынша өнген тұқымның орташа ұзындығын анықтайды. Дистелденген судағы тұқымдар санын 100% есептеледі, ал тұз ерітінділеріндегі тұқымдар бақылау пайыздарынан есептейді. Нәтижесін берілген форма бойынша кестеге толтырады.

Құрғақшылықтың атмосфералйқ және топырақ қүрғақшылығы деген түрлері бар. Атмосфералық құрғақшылық ауаның құрғақтығынан байқалады, ол аптап пен аңызақ желге ұштасады. Ұзаққа созылатын атмосфералық құрғақшылық топырақтың бар ылғалын буландырып, топырақ құрғақшылығын туғызады.

Атмосфералық құрғақшылық жағдайында өсімдіктерде транспирация күшейеді, осының нәтижесінде мүшелер мен тканьдер суынан айырылып, олардың су тапшылығы артады, клетка шырынының концентрациясы жоғарылайды, бұл - өсімдіктің сору күшін арттыра түседі. Мұндай жағдайда устьице саңылауы жабылып, судың бұдан былайғы шығыны едәуір кемиді. Сөйтіп, есімдік өзін құрғақшылықтың зиянды әсерінен сақтандырады. Егер өсімдікке ұзақ уақыт бойы атмосфералық құрғақшылық әсер ететін болса, онда II тарауда сиоаттап еткен, неғұрлым күрделі физиолоғиялық-биохимиялық езгерістер туады. Әсіресе, клеткаға судың ағып келуі есебінен өтетін клетканың созылу фазасы баяулайды. Сондықтан су тапшылығы жағдайында өсіп жетілетін өсімдіктердің клеткалары ұсақ, жапырақ тақтасының мөлшері кіші, жапырақ жүйкесі жиі, бойы аласа болады. Өсімдіктің мұндай анатомиялық-морфологиялық құрылымы ксероморфты құрылым деп аталады.

Топырақ ылғалы жеткілікті, өсімдіктің қуатты және терең тамыр жүйесі болса, атмосфералық құрғақшылық өсімдік тіршілігіне қауіп келтірмейді. Мұндай жағдайда атмосфералық құрғақшылық фотосинтез бен өсу процесін баяулатудан артық зиянды әсер ете алмайды.

Өсімдікке келтірілетін зақым құрғақшылықтың ұзақтығы мен дәрежесіне, өсуге әсер еткен жағдайларға, өсімдіктің күйі мен есу фазаларына байланысты. Егер құрғақшылық кенеттен бастадып, ұзаққа созылатын болса, онда өсімдік бұдан күшті зардап шегеді. Бұл жағдайда өсімдік құрғақшылық басталғанға дейін сумен жақсы қамтамасыз етілген болса да көп зақымданады. Астық тұқымдастар жапырақтарының ұштары солады, шеттёрі бүрісіп, ширатылып, жапырақтың жұмсақ учаскелері тіршілігін тоқтатады. Кей жағдайларда жапырақтар жаппай түсе бастайды. Құрғақшылық біртіндеп басталып, бара-бара күшейе түскенде өсімдік оған бейімделіп үлгіреді де, осының нәтижесінде шамалы ғана зақымданады. Топырақ құрғақшылығы өсімдіктер үшін әлдеқайда қауіпті. Бұл жағдайда өсімдіктер өте күшті су тапшылығына душар болып, олардың барлық мүшелері мен тканьдері суынан айрылады.

Өсімдіктер қоршаған ортадағы су тапшылығына біршама бейімделеді. Өсімдіктердің бір түрлерінде мұндай бейімделушілік ойдағыдай өтсе, екінші түрлерінде біраз қиындықпен өтеді. Құрғақшылық жерлердің өсімдіқтері ксерофиттер деп аталады. Оларды зерттеу өсімдіктердің құрғақшылыққа қалайша бейімделетінін көрсетеді. Алғашқы кезде ксерофйттер суды басқа өсімдіктерден гөрі аз қажет етеді деп есептеліп келген болатын. А. Ф. Шимпер ксерофиттердің құрғақшылық жағдайларға бейімделуі судын, қажеттігін барынша кемітетін қасиеттерді қалыптастыру жолымен жүзеге асады деп тұжырымдады. Сондықтан Шимпердің сипаттауы бойынша ксерофиттер қүрғақшылык жерлердін, өсімдіктері деп танылды. Алайда бұдан кейін Н. А. Максимов ксерофиттер су режимінің ерекшеліктерін зерттеді: Ол зерттеулерде ксерофиттердің суды мезофиттерге қарағанда көбірек жұмсайтыны көрсетілді. Сөйтіп, Максимов алғаш рет ксерофиттердің екі тобы бар деғен қорытындыға келді. Ксерофиттердің бір тобы Шимпердің-сипаттамасына сәйкес келсе, келесі тобының қасиеті оған қарама-қарсы болды.

П. А. Генкель кұрғақ дала өсімдіктерін зерттей отырып, олардың қүрғақшылыққа бейімделуі алуан түрлі - бөлатынын көрсетті. Ол бейімделушілік сипатына қарай өсімдіктерді мынадай типтерге белді: суккуленттер, эвксерофиттер, гемиксерофиттер, гюйкилоксерофиттер, эфемерлер.

Қалың кутикула кабатымен қапталған, қалың жұмсақ етті өсімдіктер суккуленттерге жатады. Кейбір суккуленттердің жапырақтары толық дерлік өзгеріп, тікенектерге айналған, Суккуленттерге кактус, агава, алоэ.бозкілем, түбіртек сияқты өсімдіктер жатады. Бұл өсімдіктердің жұмсақ етті жапырақтары мен сабақтарына су жиналады, ал қалың қабатты кутикула мен өзгерген жапырақтар оның баяу және үнемделіп жұмсалуына мүмкіндік береді. Сондықтан транспирация шамалы, клетканың. осмос қысымы төмен болады да, олар едәуір ыстыққа төзімді тіпті 65°С-ге дейінгі қызуға шыдамды келеді. Генкель суккуленттердің аса қызуға тезімділігі клеткаларда байланысқан судың болуы мен цитоплазманың зор тұтқырлығына байланысты деп санайды.

Эвксерофиттер - нағыз ксерофиттер. Оларға құрғақ даланың veronica incana, Аster villosus, Аrlеміsіа glаnса және т. с. с өсімдіктері жатады Бұл өсімдіктердің жапырақтарын түк басқан, ол түктер жапырақты суды буландырудан және қызып кетуден қорғайды; тамыр жүйесі өте күшті тармақталған, бірақ. ол ңебары 50-60 см тереңдікке бойлап өскен. Оларда транспирация төмен, осмос қысымы жоғары болады, суынан айырылу мен қызып кетуге жақсы төзеді. Бұл өсімдіктердегі мұндай бейімделушіліктер эволюция барысында қалыптасқан және олар су тапшылығы жағдайындағы тіршілік циклін жүзеге асыруға бағытталған.

Гемиксерофиттер - өз бойында құрғақшылықтан құтылуға мүмкіңдік беретін бейімделушіліктерді қалыптастыратын ксерофиттер тобы. бларда ете тереңге бойлап өсетін тамыр жүйесі жетіледі, мұндай тамыр жүйесі кейде ыза суының деңгейіне дейін жетіп, бұл есімдіктердің үздіксіз сумен қамтамасыз етілуіне мүмкіндік береді 50%-ке дейінгі су тапшылығына төзетін эвксерофиттермен салыстырғанда гемиксерофиттер 5-25% су тапшылығына төзе алады. Гемиксерофиттерге шалфей, Ғаlсаrіа rivini және т. б. жатады.

Пойкилоксерофиттер қыналар сияқты өзінің су режимін реттемейтін өсімдіктер. Олар жаңбыр кезінде өседі де, құрғақшылық кезеңдерде ылғалдылығы қолға сезілместей дәрежеге дейін кеуіп, анабиоз күйіне өтеді.

Эфемерлер - құрғақ дала мен шөл есімдіктері, Олар қоршаған ортада ылғал болатын қысқа кезеңде ғана өздерінің тіршілік процестерін жүзеге асыра отырып, осындай жағдайларда тіршілік етуге бейімделген. Құрғақшылық кезең басталысымек эфемерлер өздерінің тіршілік циклін толығымен аяқтайды да, жер астында тұқым немесе пиязшық және тамырсабақ күйінде сақталып, жылдың келесі ылғалды кезеңін күтеді.

Табиғатта құрғақшылық жағдайларға бейімделушілігі әр-түрлі жолдармен өткен ксерофиттердің түрліше топтарының болуы мәдени өсімдіктерде де осындай бейімделушілік бағыттың бар екеніне мезгейді. Егін алқабын қорғайтын орман өсіруде және Қарағанды өнеркәсіптік ауданындағы елді мекендерді көгалдандыруда қолданылатын ағаш тұқымдастардың су режимі зерттелді. Олардьщ құрғақшылыққа бейімделуі негізінен екі бағытта жүзеге асатыны көрсетілді. Қотыр қайың, шетен жапырақты үйеңкі және бальзамды терек транспирацияны кеміту және тканьдерде суды ұстап тұру жолымен ылғалды үнемдей алатынын байқатады. Ұсақ жапырақты шегіршіннің, бозжиде мен сары қарағанның бейімделушілігі топырақ қабатына тереңдеп өсетін және жиі тармақталған тамыр жүйесі арқылы өзін ылғалдыңқажетті мөлшерімен қамтамасыз ету бағытында жүрген (Кенесарина, 1960). Құрғақшылыққа бейімделу нәтижесінде өсімдіктердің бұл тобында су режимінің әр түрлі типтері қалыптасқан. Қазақ ауыл шаруашылық институтының өсімдіктер физиологиясы кафедрасында суарусыз өсірілген бұр-шақ тұқымдас өсімдіктердің су режимі зерттелді. Бұршақтың құрғақшылыққа бейімделуі жақсы жетілген тамыр жүйесі мен суды аз буландыруының арқасында жүзеге асатыны анықталды. Тез солатын және суды көп буландыратын асбұршақ, ноқат және соя есімдіктері мүндай жағдайға бейімделмеген болып шықты. Құрғақшылыққа төзімді қойнокат өсімдігінің бұл жағдайда жаксы өсіп, ойдағыдай түсім беруі жақсы жетілген және қуатты тамыр жүйесі арқылы қамтамасыз етілетіні анықталды (Кенесарина, 1966).

Мәдени өсімдіктердің құрғақшылық жағдайларға бейімделуінде су режимінің типтері, ылғалды үнемдеуге мүмкіндік беретін әр түрлі анатомиялық-морфологиялық бейімделушіліктер, тамыр жүйесі тармақталуының тереңдігі, суынан айрылуы мен қызып кетуге төзімділікті қамтамасыз ететін цитоплазманың созылғыштығы мен тұтқырлығы зор роль атқарады. Өсімдіктердің осындай қасиеттері ылғал жетіспеушілігі жағдайында олардың тіршілік циклін жүзеге асыруға мүмкіндік туғызады. Мұндай қасиеттер өсімдіктердін, құрғақшылыққа төзімділігі деп аталады.