Г. Ж. Сұлтанғазина ортаның Қолайсыз жағдайларына өсімдіктер физиологиясының ТҰРАҚтылығЫ

1. Құрғақшылық пен ыстыққа төзімділікті айқындау

2. Құрғақшылыққа төзімділікті арттырудың осы күнгі әдістері (биотехнологиялық)

3. Құрғақшылыққа төзімділік селекциясының физиологиялық негіздері

Өсімдіктерді реттеуінде су ұстау қабілеттілігі маңызды рөл атқарады. Ол өсімдіктің жасушаларында осмосты белсенді заттардың болуына және коллоидті ісіну қабілетіне негізделген. Жасушалардың су ұстау қабiлеттiлiгi өсiмдiктердiң өсiру жағдайларына тәуелдi болады. Ең маңыздысы қоректенудiң шарттарында болады. Оптимальді жағдайда су ұстап қалатын қабiлеттiлiгі өседi. Арланд бойынша өсiмдiктердiң су ұстап қалатын қабiлеттiлiгін су жоғалтуды есепке алу арқылы анықтауға негiзделген.

Торзионды традесканция жапырақтарын бір бірдей өлшейді де, кептіргіш шкафтың сөресіне жайып қояды, 30 мин; 1, 1,5; 2 сағат соң өлшеп отырады. Масса азаюы тәжірибеде сыналатын өсімдіктердің 30мин. Ішінде жоғалатын абсолюттi су мөлшерін көрсетедi.

Алынған мәлiметтерді пайдалана отырып, әрбір 30 мин. Ішінде буланған су массасын % бойынша есептейдi. Графикалық сызып көрсетеді. Әртүрлі қоректендіру жағдайында өсірілген өсімдіктердің су ұстау қабілеті туралы қортынды жасайды. Нәтижелерді таблицаға толтырады.
11 кесте - Өсімдіктердің су ұстау қабілетін анықтау

Өсімдік құрамының 70-95 процентке дейінгі мөлшері судың үлесіне келеді. Судың биологиялық ролі зор. Барлық клеткалар, тканьдер құрамындағы су бірыңғай жүйе құрады, сонымен бірге клетка компоненттері, өсімдік тканьдері, мүшелеріндегі судың мөлшері бірдей емес. Судың физиологиялық – биохимиялық маңызы мынада: ол клеткада зат алмасу өтетін ішілік орта, метаболизм реакцияларына қатысатын компонент, биоколлоидтарға тұрақтылық береді, физиологиялық активтілікті қамтиды, температура ауытқуынан сақтандырады т.с.с. Өсімдік мүшелерінің құрамындағы судың мөлшерін анықтау үшін, оларды кептіргіш шкафқа салып, 100-105⁰С температурасында тұрақты салмаққа жеткенге дейін кептіреді.

Судың жалпы грамм мөлшерін өсімдік үлгісінің кептірмей тұрғандағы жалпы салмағынан кептірілген үлгінің салмағын алып тастап табады. Кептіру арқылы ұшқан судың мөлшерін процент түрінде табу үшін пропорция жасайды. Онда өсімдік үлгісінің кептірмей тұрғандағы жалпы салмағы 100 пайызға тең. Мынадай теңдеу қолданылады:

а = (Р₁ – Р₂) * 100

Р₁

Р₁ – үлгінің алғашқы салмағы, г.

Р₂ – үлгінің кептіргеннен кейінгі салмағы, г.

Алынған мәліметтер мынадай кестеге жазылады.

Қазіргі замандағы өсімдіктер әлемі атмосферада зиянды газдар аз кезде пайда болды, ал атмосфераның құрамы болса бүдан 1 млрд жылдай бүрын қалыптасты. Алғашқы жер атмосферасы аммиак, күкіртті сутек, метан, көмір оксиді сияқты газдардан протеэрозой және палеозой эраларындағы газдар әсеріне төзімділік механизмдері қалыптасқан автотрофты өсімдіктер тазартқан болуы мүмкін. Бірақ, атмосферада оттегінің көбейіп, зиянды газдардың біртіндеп азаюына байланысты өсімдіктердің бүл қасиеті де жойылған болуы мүмкін.

Қазіргі заманда адам қоғамының тіршілік әрекеттерінің салдары-нан атмосфераның ластану қарқындылығы өсіп, биосфераның өздігінен реттеушілік жүйелерінің ауаны тазарту мүмкіндіктерін жоққа шығаруда. Есептеулерге қарағанда,шамамен, қазір атмосфераға 200-ден артық зиянды қосындылар бөлініп шығады екен. Олардың толып жатқан газ тәріздес - SО₂, N0, N0₂, СО, Ғ, көмірлі сутектер, қышқылдар мен фенол булары, қүрым мен күл, шаң-тозаң құрамындағы уытты қорғасын, селен, мырыш, т.б. ауыр металл тотықта-ры бар.

Атмосфераға бөлінген газдар мен булар өсімдіктердің үлпаларына устьицалар арқылы оңай сіңіп, клетка қабығы мен мембраналардың өзінде-ақ химиялық өзгерістерге қатысып, тікелей зат алмасу процестеріне ықпалын тигізуі мүмкін. Ал шаң-тозандар болса өсімдік мүшелерінің беттеріне жабысып, устьицаларды бітеп, жапырақтағы газ алмасуды, жарықтың сіңуін, т.б. нашарлатады. Суда еритін газдар өсімдік ұлпаларында қышқылға немесе сілтіге айналып, протопластпен әрекеттеседі. Олардың біразы бейтараптанып, біразы сол күйінде қалып қояды. Қышқылдар хлорофилді ыдыратып, өсімдік ұлпаларының рН және цитоплазма биоколлоидтарының құрылысын өзгертеді. Сонымен қатар, олардың әсерінен ферменттік аппарат зақымданып, жапырақ пен өткізгіш шоқтар клеткаларындағы зат алмасу процестері бұзылады, фотосинтез қарқындылығы төмендеп, тыныс алу процесі күшейеді.

Қышқыл газдар, әсіресе, қылқанды ағаштарға көп кесірін тигізеді. Олардың төбелік бүтақтары қурап, діндерінің жуандап өсуі нашарлайды, қылқандары қысқарып, қурап түсіп қалады. Қышқыл газдардың ұзақ уақыт әсерінен фитоценоздар өзгерістерге ұшырайды. Газдар әсеріне реакцияларының өзгешелігіне қарап өсімдіктер газға сезімтал және газға төзімді деп бөлінеді. Өсімдіктің сезімталдығы газдардың әсерінен бүлінушілік процестердің жылдамдығы мен деңгейін бейнелейді. Газға төзімділік қасиеті - уытты газдардың өнуін реттеу, цитоплазманың буферлігі мен иондар ара қатынасын қалпында сақтау, пайда болған уларды залалсыздандыру қабілеттілігімен анықталады.

Газдардың сіңуін реттеу, ең алдымен устьицалардың сезімтал-дығына байланысты. Кейде газдардың өсерінен (әсіресе SО₂) газға тезімді өсімдіктердің устьицалары тез жабылып қалады. Уытты газдарға төзімділік клеткадағы катиондардың (К⁺, Nа⁺, Са²⁺) мөлшері мен қүрамына да байланысты болуы мүмкін. Кейбір ғалымдардың (В.С.Николаевский, 1979) көптеген өсімдіктердің газға (SО₂) шыдамдылығын зерттеу нәтижесінде өсімдіктерді - төзімді, орташа төзімді және төзімсіз деген топтарға бөлуге болады. Солардың ішінде SО₂ газына қарағаш, үшқаш, үйеңкі, ждцек, т.б. ағаш тектестер өте төзімді келеді. Минералдық қоректену және сумен қамтамасыздық деңгейі қалыпты жағдайда болса, өсімдіктердің газға төзімділігі жоғарылау болады.

Жалпы айтқанда, дүниеде өсімдіктер болмаса жер бетіндегі барлық тірі организмдер газдарға әдде қашан тұншыққан болар еді.

Бақылау сұрақтары:

1. Өсімдік шаруашылығы өнімдерінде улы заттардың (ауыр металдар) жиналуы

2. Өсімдіктердің өнеркәсіп пен транспорттан бөлінетін зиянды газ тәрізді заттарға төзімділігі

15 – жұмыс Бөлмелі және саябақжай өсімдіктердің эколого-физиологиялық жинақтамасының үлгілі құрамы
Білім беру саласының экологияландыруының күшеюіне байланысты физиологтардың өсімдіктердің табиғи нысандарына аса маңызды назар аударуын қажет етеді. Жинақтамада ұсынылған табиғи түрлер су алмасу, фотосинтез, өсуі және дамуы, тұрақтылық тараулары бойынша зертхана-тәжірибелік және семинарлық сабақ өткізгенде көрсетілім үшін және студенттер тәжірибелік есеп шығарғанда зерттеу объектісі ретінде пайдаланылады.

Жинақтаманы құрғанда эстетикалық жағынан басқа өсімдіктерді өсіру қарапайымдылығы, оларға тән бейімделу қабілетін көрсететін физиологиялық белгілер ескертіледі. Өсімдіктердің бүкіл әр-алуандылығынан кәдімгі терезе алдында өсіре алатындар таңдалынды. Бірақ бұл мақсатқа географиялық аймақтар мен экологиялық орындардың барлығы емес сәйкес келеді. Бүкіл жинақтама шартты түрде олардың географиялық аймағы мен экологиялық орнын және физиологиялық ерекшеліктерін ескеріп бес экологиялық топқа бөлінген. Жинақтама экстремалды өмір сүру жағдайымен шөлден басталады және өсімдіктер тіршілігіне ең қолайлы аймақ ретінде ылғалды тропикалық ормандармен аяқталады. Ең космополитті флора ретінде сулы және су манындағы флорасы бөлек көрсетілген.

Ағаштәрізді алой (Aloe arborecenc Mill.)

Қауырсынды каланхоэ (Kalanchoe pinnatum Pers.)

Дегремон каланхоэсі (Kalanchoe daigremontiana R. Hamt et Perr.)

Блоссфельд каланхоэсі (Kalanchoe blossfeldiona Poelln.)

Морган бозкілемі (Sedum morganianum Walth.)

Қараот тәрізді жасаңшөп (Crassula portulacea Lam.)

Бір бүйірлі көкшiл сұр эхиверия (Echiveria secunda glauca horst)

Сыпайы эхиверия (Echiveria elegans Rose)
Б. Сабақты
Ақ қылшықты опунция (Opuntia leucotricha D.C.)

Ұсақ қылшықты опунция (Opuntia microdasys Lam.)

Перуан сәлемшөбі (Ceperus peruvianus)

Түтiкгүлді эхинопсис (Echinopsis trubiflora Juss)

Бұл өсімдіктердің жерүсті мүшелерінде су қоры мол, жасуша шырынының концентрациясы төмен, осмостық потенциалы жоғары және фотосинтездің САМ-типі жүреді. Суккуленттердің жерүсті мүшелері кутикуламен қапталған және жие түрде бу конденсаторын ролін атқаратын тікенекпен қорғалынған. Суккуленттер вегетативтi жолмен өте жақсы көбейеді.

Жапырақты жартылай суккуленттер
Блоссфельд традесканциясы (Tradescantia blossfeldiana Mild.)

Қанқызыл сеткреазия (Setcreasea purpurea Boom.)

Бұлар төмен температуралар басым, ал күн сәулесінің спектрісі ультрафиолетке бай биік тасты таулардағы өсімдіктер. Жапырақтың антоциандық реңі ультрафиолет сәулелер ұстауға және биохимиялық процесстердің жүруін жылдамдату үшін жапырақтың температурасын жоғарылатуға қабілетті.

Гемиксерофиттер (жіңішке жапырақты ксерофиттер)
Жылтыр сүттіген (Euphorbia millii Bojer.)

Қылтанақты пейреския (Peireskia aculeata Mill.)

Мына өсімдіктер ылғалды үлкен тереңдiктен алуға қабілетті күшті тамыр жүйесіне ие. Олардың сыртқы түрі кәдімгі мезофилді болып келеді. Олардың ассимиляциялық аппараты шөпқоректі жануарлардан қорғану үшін тікенекпен жабдықталған.
Эвксерофиттер (қалың жапырақты ксерофиттер)
Тiкенектi кірпішөп (Ruscus aculeatus L.)

Ашық тасты шөгінділерде өседі. Жапырақтың ролін филлодиялар атқарады. Жерүсті бөлігінің осмостық потенциалы өте төмен. Жасуша шырынынды бөліп алу мүмкін емес.

Саусақты құрма (Phoenix dactilifera L.)

Ксерофиттердің екі топ арасында аралық орын алады. Пальма – оазистегі өсімдік. Оның тамырлары кен суларына дейін жетеді және олардың деңгейін реттейді. Бұл кәдімгі фреатофит. Пальма – кальциофил және күштi сортаңдауға (құрғақ салмақтан тұздың 1%-на дейін) төзімді, тұзға тұрақты өсімдік. Жапырақтың ксероморфтығы құрмаға құмды дауылды төзуге мүмкіндік береді.

Ақ гүлді гемантус (Haemanthus allitls Iacq.)

Мур кринумы (Crinum moorei Hoot)

Гибридтік кринум (Crinum hybridum Hort)

Ірі гүлді зефирантес (Zephyranthes grandiflora Lind.)

Бақтық гиппеаструм (Hippeastrum xhortorum Maotsch.)

Бұл өсімдіктер құрғақшылықты тыныштық күйінде өткізеді (пиязшық түрінде).


2 Құрғақ субтропиктер өкілдері
Кәдімгі мирт (Myrtus communis)

Үй пеларгониясы (Pelargonium domesticum)

Хош иісті пеларгония (Pelargonium graveolens Ait.)

Бақтық пеларгония (Pelargonium hortorum)

Бұталы плектрантус (Plectrantus friticosus L. Her.)

Эртендель плектрантусы (Plectrantus oertendalu TH. Fries.)

Дәрілік гүлшетен (Rosmarinus officinalis)

Ірі гүлді бақытгүл (Dendranthema morifolia L.)

Мына өсімдіктер жарықсүйгiш және ксероморфтыққа ие. Бұлар жапырақтарында эфирлік майлар болуымен және буландыруды азайтатын бейімделу ретінде түктенуімен ерекшеленеді. Мирт пен гүлшетен үшін айқын бейнеленген склерофиллия тән (ұсақ қабықты жапырақтар және шыбықтәрізді өркендер). Бақытгүл – қысқа күнді өсімдіктердің айқын өкілі.
3 Ылғалды субтропикалық орман өкілдері

Ағашты түрлер
Жапон алтынағашы (Aucuba japonica Thunb.)

Апельсин (Citrus sinensis L.)

Бекзат лавр (Lauras nobilis L.)

Лимон (Citrus limon Burm.)

Бұрышты алқа (Solanum capsicastrum)

Мәңгіжасыл шамшит (Buxus sempervirens L.)

Гибридті фуксия (Fuchsia hybrida L.)
Шөпті тоғай
Адиант, Шолпаншаш (Adiantum cappilus - veneris L.)

Биік аспидистра (Aspidistra elatior)

Деппей саумалдығы (Oxalis deppei Lodd.)

Ортгис саумалдығы (Oxalis ortgiesii Rgl.)

Шырмауықты тасжарған (Saxifraga stolonifera Meerd.)

Ұялшақ мимоза (Mimosa pibica L.)

Кәдімгі  айұрық, айтұқым (Hedera helus L.)

Солейролия (Soleirolia soleirolii Dandy.)

Ағашты өсімдіктер негізінен мәңгіжасыл болып келеді. Түрлердің көбісі жоғары дәрежелі көлеңке төзімділігіне ие, ал айұрық пен аспидистра хлорофиллдің жоғары мөлшермен ерекшеленеді. Көптеген түрлердің жапырақтық аппараты нөсер жауынды төзуге бейімделген. Су жапырақтан балауыз қабаты есебінен түседі. Мимозада жапырақтың сейсмонастикалық қозғалысы байқалады. Саумалдықтың екі түрінде сейсмонастикалық қозғалыс бар.
4 Ылғалды тропикалық орман өкілдері

Ағашты жыныстар

Бөрітарақ, қытай раушаны (Hibiscus rosa-sinensis L.)

Каучуктәрізді фикус (Ficus elastica Roxb.)

Доғалданған фикус (Ficus retusa L.)

Кофе ағашы (Coffea arabica L.)

Бұл өсімдіктердің барлығы мәңгіжасыл, көлеңкеге жақсы төзімді және хлорофиллдің мөлшері көп. Фикустардың жауынды суды түсіруге күшті балауыз қабаты бар.

Балдырған жапырақты бегония (Begonia heracleifolia Cham et Schlecht)

Шұбар диффенбахия (Diffenbachia moculata W. Don)

Жалаңаш пеперомия (Peperomia glabeella A. Dietr.)

Кадье пилеясы (Pilea cadieru Gagnep. Et Gznill.)

Көпжапырақты сингониум (Syngonium podophyllum Schott)

Барлық өсімдіктер – айқын мезофиттер. Мына топтың түрлері вегетативті жолмен өте жақсы көбейеді (өркендермен, жапырақпен, жапырақ бөліктерінмен).
Лианалар
Самбак ақтамақгүлі (Jasminum sambac L.)

Дәмдi монстера (Monstera deliciosa Liebm.)

Пассифлора, көгілдір страстоцвет (Passiflora caerulea L.)

Алтыншыл сциндапсус (Scindapsus aureus fingl.)

Вуанье тетрастигмасы (Tetrastigma voinierianum Gyagnip.)

Өрмелі филодендрон (Philodendron scandens C. Koch et Sello)

Қиық жапырақты циссус (Cissus rhombifolia Vohl.)

Аталған өсімдіктер әр алуан болғанмен де кейбір жалпы қасиеттерге ие: тамыр қысымы жоғары, жамбыр су домалануға ыңғайлы тiлулi жапырақтар (пассифлора, монстера, циссус) немесе балауыз қабатпен қапталған (сциндапсус, монстера). Халықта жылауық деп аталатын монстераның гидатодалар бар.

Қиылған зигокактус (Zygocactus truncatus К. Schum.)

Түкті тәрізді рипсалис (Rhipsalis capiliformis Wed.)

Биік нефролепис (Nephrolepis exaltata Schott.)

Мына өсімдіктер аз мөлшерлі субстратта ағаштар айрықтарында мекендейдi, минералдық ашығуды және су жетіспеушілікті төзуге бейімделген. Бұларға тамыр жүйесінің шамалы дамуы және жоғары жарықсүйгіші тән. Кактустарға суккуленттік тән, бірақ шөлді түрлерден айырмашылығында олардың тiкенектері жоқ, өйткені ауаның жоғары ылғалдылығынан шіру қауіптілігіне ыхтимал. Нефролепистің ауадан ылғалды ұстап алатын ауа тамырлары бар. Гузмания суды өз жапырақтарының розеткасымен жинайды.
Ашық мекен орындарың өсімдіктері (орман шеті, жарып шабылған жерлер, өзен жағалаулары)
Гибридті абутилон (Abutilon hybridum Hort.)

Ірі тамырлы алоказия (Alocasia makrorhiza Schott.)

Шашақты гүлтәж (Amarantus pagiculatus L.)

Сұлтандық қынагүл (Impatiens syltanii Hook.)

Блюме колеусі (Coleus blumei Benth.)

Бұлар өте жарықсүйгіш, мезофилді өсімдіктер, кейде ашық боялған жапырақтарынмен, бұл жоғары күн радиациясына болып табылатын бейімделу реакциясы. Гүлтәж фотосинтездің С4-типіне ие. Қынагүлдің сабағы жамбырдың алдында терлей бастайды. (Сулы-Ванька).

Жүзетін риччия (Riccia fluitans L.)

Батқан мүйізжапырақ (Ceratophyllum demersum)

Кіші балдыршөп (балықот) (Lemna minor L.)

Канада элодеясы (Elodea canadensis Michx)

Бұл өсімдіктердің түрлеріне тамыр жүйесінің шамалы дамуы немесе жаппай жоқтығы, қоректік заттарды бүкіл сыртқы бетімен сіңіру қабілеттілігі тән. Осмостық потенциалы нөлге жақын.

Ілмелі зебрина (Zebrina pendula Schnizl.)

Ақ гүлді традесканция (Tradescantia albiflora Kunth.)

Виргин традесканциясы (Tradescantia virginica L.)

Өзен манындағы традесканция (Tradescantia flumenensis Veil.)

Осы өсімдіктердің көбінде осмостық қысымы төмен. Олар жарықсүйгіш және ацидофилді. Кейбіреулерінде аэренхима дамыған. Зантедескияның гидатодалары бар. Традесканция - ақ гүлді көлеңкеге төзімді өсімдік, жарыққа қойғанда ағарады, өйткені жапырақтың үстіңгі жағынан қорғаныс су тасымалдау ұлпаның бірнеше қабат түзіледі. Жарықсүйгіш өсімдік болып табылатын ілмелі зебрина осындай ұлпаға және антоциандық түсіне ие болады.

Үшжолақты сансевиерия (Sansevieria trifasciata Willd.)

Кезекті жапырақты сәлемшөп (Cyperus olternifolius)

Айдарлы хлорофитум (Chlorophytum comosum Bak.)

Кап хлорофитумы (Chlorophytum capense Vosse.)

Өсімдіктер түрлерінің бірінші үшеуінде ксероморфтығы байқалады. Хлорофитумдарға ылғалын қорға жинайтын түйнектердің болуы тән.

1 Өсімдіктердің стресс (қолайсыз) жағдайларға бейімделу стратегиялары.

2 Абиотикалық табиғатта кейбір, кең тараған стресс (қолайсыз) жағдайлар әсеріне өсімдіктердің тұрақтылық механизмдері.

3 Өсімдіктердің қорғаныштық механизмдері.

4 Бейiмделу - конституциялық белгi ұрпақтан-ұрпаққа бекiтiлген белгi
Әдебиет: 1, 347-348б.

Қайталау сұрақтары:

1 Стресс дегеніміз не?

2 Стресстің пайда болуы?

3 Қандай стресстерді абиотикалық деп атайды?

1 Физиологиялық механизмдер стресс-периодизм құбылысы.

2 Тiзгiнүздi физиологиялық реакция.
Әдебиет: 1, 357-360б.

Қайталау сұрақтары:

1 Стресс-периодизм дегеніміз не?

2 Стресс-периодизмнің маңызы қандай?

3 Қандай қосулар ескерту функцияларын орындайды?

1 Стресс әсерiнiң ортақ әсер етулерi

2 Өсімдіктердің құрылымды және функционалды ортақ жиынының кезінде пайда болатын зақымдануы.

3 Өсімдіктердің қайтымды реакциялары.

4 Акклиматизация.
Әдебиет: 1, 361-364б.

Қайталау сұрақтары:

1 Стресс кезінде метоболизммен физиология қызметінде қандай өзгерістер байқалады?

2 Өсімдіктерге стресс әсер еткенде кезінде қандай құбылыстар байқалады?

3 Қорғаныш механизмдерінің негігі категорияларын атаңыз?

1 Жасуша дегидратациясы жасуша ішіндегі мұз пайда болуын алдын алу ретінде.

2 Жасушаның сусыздану әсерінің нәтижелері.

3 Салқындану механизмі.

4 Биологиялық антифриздер.

5 Анатомиялық тосқаулдыр.

1 Температура жағдайының өзгеру кезіндегі биополимерлердің метоболикалық белсенділігін және құрылым бірліктігін сақату.

2 Фермент қасиеттерін өзгерту жолы арқылы температура әсерінің қарым- қатынасы.

3 Термофильді бактериялар- термоқалыптылықты зерттеу моделі үшін.

4 Өсімдіктердің жоғары температура кезіндегі акклимация жылу сандырағына ақуыздың әсері.

5 Липидті бислой мембранасының температураға тәуелді модификациясы.

1 Қандай ағзаларды экотермділер деп атайды?

2 Қандай ағзаларды эндотермділер деп атайды?

3 Метаболизм өзгерісі температураның қандай өзгерістерін тудырады?

1 Тынысалу кезіндегі жылу өнімділігі

2 Үсу кезіндегі жылу өнімділігі