8. Устойчивость растений к недостатку кислорода: приспособления, способы повышения устойчивости. Газоустойчивость растений
Газоустойчивость растений
В результате деятельности человека в воздух выделяется более 200 различных газообразных компонентов. Это сернистый газ, оксиды азота, угарный газ, озон, соединения фтора, углеводороды, пары кислот и т. д.
По убыванию токсичности для растений газы располагаются в ряды: F2 > Cl2 > SO2 > NO > CO > CO2; Cl2 > SO2 > Nh4 > HCN > h3S.
Пагубное влияние газов на растения проявляется начиная с концентрации 500 мкг/м3.
Газоучтойчивость – это способность растений противостоять действию газов, сохраняя нормальный рост и развитие.
Повреждения различают в зависимости от концентрации газов и по степени усиления повреждений растений отмечают: скрытые, хронические, острые, катастрофические. При действии газов могут наблюдаться такие необратимые явления, как депигментация, некротизация, дефолиация. Следует учитывать также, что при действии нескольких газов создается синергический эффект, т. е. они вызывают более заметные повреждения при более низких концентрациях. Степень отравления газами зависит от различных метеофакторов: температуры, влажности воздуха и почвы, освещенности и т. д.
Косвенное влияние загрязнения приводит к уменьшению плодородия почвы, вызывая гибель полезной микрофлоры, отравление корневой системы, нарушение минерального питания. При понижении рН в результате кислотных дождей увеличивается подвижность токсических металлов. До токсичных концентраций накапливаются, например, цинк, свинец, медь.
Очень сильно страдают от загрязнения хвойные породы: появляется суховершинность, уменьшается длина и увеличивается число хвоинок на побеге, происходит быстрая потеря хвои. У лиственных пород кислые газы вызывают уменьшение размеров и количества листьев, индуцируют появление черт ксероморфности.
Нарушение роста и развития растений под влиянием вредных газов может снижать устойчивость и к другим неблагоприятным факторам среды: засухе, засолению, понижению температуры. Например, растения, выращенные в атмосфере загрязненного воздуха, легче поражаются ржавчиной, серой гнилью, у них снижается интенсивность образования клубеньков.
Различают газочувствительные и газоустойчивые растения. Чуткими индикаторами загазованности служат мхи и лишайники. Отметим, что лишайники устойчивы к обезвоживанию, но не к загрязнению, поскольку у них не сформировалось приспособленности к нему в ходе эволюции.
В результате попадания в атмосферу оксидов серы и азота может происходить закисление осадков и выпадение кислотных дождей. Кислые газы и кислотные дожди нарушают водный режим растений, в результате снижается оводненность тканей, падает содержание связанной воды, изменяется транспирация. Действие газов приводит к закислению цитоплазмы, изменению работы транспортных систем, повреждению плазмалеммы, мембран хлоропластов и других клеточных структур. Вследствие повреждения мембран хлоропластов снижается интенсивность фотосинтеза, разрушается хлорофилл а и каротиноиды, в меньшей степени хлорофилл b и ксантофиллы. Особенно ядовитым для фотосинтеза считается сернистый газ, который лучше растворяется в воде, чем углекислота. Этот газ относят к фотосинтетическим ядам. Интенсивность дыхания вначале повышается, а затем, по мере усиления повреждения и отсутствия поставки субстратов в следствия нарушения фотосинтеза, снижается.
При действии газообразных веществ инактивируется транспорт электронов и всех окислительно-восстановительных ферментов. Нарушается фосфорный обмен, неблагоприятные сдвиги происходят в минеральном обмене. Усиливаются свободно-радикальные процессы, особенно под влиянием озона. В результате фотолиза озона образуются активные супероксид-анион-радикалы, которые могут даже повреждать белки и нуклеиновые кислоты, вызывать мутации, разрушать липиды в результате их перекисного окисления. Озон повреждают мембраны тилакоидов хлоропластов, разрушает РБФ-декарбоксилазу, ингибирует фотосинтез.
Вообще, растения по газоустойчивости делятся на три группы: устойчивые, среднеустойчивые и неустойчивые. Наиболее устойчивые к SO2 древесные породы (вяз, жимолость, лох, клен) оказались устойчивыми и к хлору, фтору, диоксиду азота. Неустойчивыми оказались липа и каштан.
На степень газоустойчивости растений влияет их обеспеченность минеральными элементами. Внесение минеральных удобрений (азот, калий, фосфор) снижает повреждаемость деревьев, особенно липы, каштана, тополя. Замачивание семян в слабых растворах соляной и серной кислот повышает устойчивость растений к кислым газам.
В зависимости от механизмов, ее определяющих, газоустойчивость классифицируется как биологическая, анатомо-морфологическая и физиолого-биохимическая (рис. 7.8).
Рис. 7.8. Механизмы газоустойчивости растений
Биологические механизмы устойчивости связаны с межродовым и межвидовым разнообразием. Например, крестоцветные более устойчивы, чем бобовые, из бобовых фасоль более устойчива, чем клевер, соя и т. д.
Древесные растения (вяз, жимолость, клен) менее устойчивы по отношению к хлору, фтору, закиси азота, чем травянистые. У цветковых повреждаемость листьев зависит даже от их положения на побеге. Эфемеры, отличающиеся интенсивным обменом веществ и коротким вегетативным периодом, относятся к неустойчивым. Виды с более длительным вегетативным периодом лучше переносят условия загазованности. Культурным растениям свойственна большая чувствительность к загрязнению атмосферы по сравнению с дикими видами. Газоустойчивость зависит и от фазы развития, интенсивности роста, возраста растений, положения видов в эволюционной системе, от их эколого-географического происхождения и экологической пластичности.
Анатомо-морфологические признаки, способствующие повышению газоустойчивости, – это мощная кутикула, дополнительные восковые покровы, опушение, меньшая вентилируемость губчатой паренхимы, черты ксероморфности, в частности мелкие устьица. Восковой налет на листьях создает водоотталкивающее покрытие, и грязь легко смывается водой. Восковой налет закрывает также устьичные щели, что повышает устойчивость к загазованности. У С4-растений клетки обкладки проводящих пучков создают барьер, препятствующий воздействию СO2 на загрузку флоэмы ассимилятами.
Физиолого-биохимические приспособительные механизмы включают регулирование поступления газов, поддержание буферности цитоплазмы и ее ионного баланса, детоксикацию образующихся ядов. Регуляция поглощения газов определяется, прежде всего, чувствительностью устьиц. Под влиянием газов (особенно сернистого) растения газоустойчивых видов сами закрывают устьица. Например, у растений приспособленных видов при повышении концентрации газов степень открытости устьиц уменьшается на 40 %, а у неприспособленных только на 11 %.
Поддержание ионного баланса и буферных свойств цитоплазмы может быть связано с уровнем в клетках катионов (К+, Nа+, Са2+), способных нейтрализовать ангидриды кислот. Обычно растения, устойчивые к засухе, засолению и некоторым другим подобным воздействиям, имеют более высокую газоустойчивость, возможно благодаря способности регулировать водный режим и ионный состав. На это указывает усиление под влиянием сернистого газа признаков ксероморфности листьев, а под действием хлора признаков суккулентности.
Детоксикация газообразных ядов происходит в результате усиления фитонцидных выделений растений (эфирных масел), обладающих антисептическими свойствами. Это характерно, в частности, для некоторых видов устойчивых к сернистому газу древесных растений. У хвойных повышение уровня сернистого газа приводит к увеличению содержания эфирных масел в хвое. В условиях загазованности подобное обезвреживание ядовитых газов способствует поддержанию фотосинтеза и синтеза в целом на достаточно высоком уровне. У газоустойчивых растений обеспечивается сбалансированность фотосинтеза и оттока ассимилятов. Детоксикация газов может быть результатом и их химического преобразования. Так, в клетках сернистый газ после растворения может дать бисульфит или сульфит. Последний токсичен для растений, но при низкой концентрации метаболизируется хлоропластами до нетоксичного сульфата. При низкой концентрации эффективно обезвреживается и бисульфит, тогда сернистый газ может рассматриваться как источник серы для растения. Однако при повышенных концентрациях этого и других газов их повреждающее действие оказывается настолько сильным, что растения не могут обеспечить их детоксикации.
Уход от воздействия с помощью, например, анатомо-морфологических особенностей – это пассивная устойчивость, а физиологическая способность мириться с поглощением газа или обезвреживать его – активная. Для устойчивых растений характерны: пониженная интенсивность газообмена; высокая скорость метаболизма органических соединений и их транспорта; большая летальная доза при накоплении сернистого газа в клетках и способность к восстановлению обмена веществ, высокая экологическая пластичность. Поэтому в условиях загазованности у приспособленных растений сохраняются необходимый уровень фотосинтеза и дыхания, водный и ионный режимы, катионно-анионный баланс и в целом поддерживается нормальный уровень метаболизма.
Приобретенная газоустойчивость может передаваться по наследству. Например, лиственница японская, растущая вблизи вулканов, более устойчива к сернистому газу, чем европейская, что было установлено после испытания их гибридов. Сопряженная устойчивость проявляется и для газоустойчивых растений: они отличаются большей устойчивостью и к затемнению, засухе, засолению, ионизирующей радиации.
Для повышения газоустойчивости важен отбор видов, устойчивых, в том числе и к другим воздействиям, например к засолению. Повышению уровня устойчивости способствует и выращивание растений на плодородных незагрязненных почвах или смена почвы на газонах и цветниках около промышленных предприятий. Обработка семян слабыми (0,1%-ными) растворами соляной и серной кислот и полив всходов подкисленной водой повышают газоустойчивость, как и периодическое смывание токсических соединений с листьев и нейтрализация известковыми и другими специальными растворами. Эффективны введение физиологически активных соединений, в том числе антиоксидантов – аскорбиновой кислоты, тиомочевины, гидрохинона и др., а также регуляция минерального питания, введение азота в виде мочевины. Несмотря на определенные успехи в исследовании газоустойчивости, общепринятой теории газоустойчивости в настоящее время пока не существует.
biofile.ru
Биология для студентов - 20. Влияние качества воздуха на древесные растения. Газоустойчивость растений. Виды газоустойчивости
В атмосферном воздухе современных городов присутствуют сотни органических и неорганических веществ различных химических классов, поступающих из многочисленных источников, как правило, антропогенного характера. Основными источниками поступления вредных веществ в атмосферный воздух городов являются промышленные предприятия и автотранспорт, а наиболее распространенными загрязняющими веществами:
- пыль (взвешенные вещества различной природы),
- сернистый ангидрид,
- окислы азота,
- окись углерода,
- различные углеводороды.
Среди компонентов биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации загрязнения воздушной среды является растительность, особенно древесно-кустарниковые насаждения и естественные лесные массивы. Зеленые насаждения выполняют разные функции в формировании городской среды:
- санитарно-гигиеническую,
- архитектурно-эстетическую,
- эмоционально-психологическую и др.
Для создания благоприятных условий жизнедеятельности человека наиболее важна санитарно-гигиеническая роль растений. Работая как своеобразный живой фильтр, они поглощают из воздуха химические токсины и задерживают на поверхности ассимиляционных органов значительное количество пыли. Древесные растения очищают, увлажняют и обогащают кислородом атмосферу городов, изменяют радиационный и температурный режимы, снижают силу ветра и шума. Выполняя санитарно-гигиенические, архитектурные, хозяйственно-экономические и другие функции, зеленые насаждения несут огромную нагрузку.
Вышеуказанные возможности древесных растений велики, но не беспредельны. Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже в малых дозах токсических веществ. Иногда они реагируют на такие концентрации вредных веществ, которые у людей и животных не вызывают видимых нарушений, т.е. выполняют индикаторную функцию. В зонах повышенной загазованности, запыленности и перегрева атмосферного воздуха выявлена тотальная поврежденность растений. Установлено, что велика повреждаемость их дымом со значительной концентрацией двуокиси серы, окиси азота и углерода, сероводорода, аммиака и др. Многие из этих соединений, растворяясь в воде, образуют вредные для растений кислоты.
У растений в условиях урбанизированной (техногенной) среды при сохранении внешне неизменного вида наблюдаются значительные изменения биохимического состава и физиологических процессов. Промышленные газы и аэрозоли могут оказывать на растения комплексное и индивидуальное воздействие. Но нередко негативный эффект вызывается одним, преобладающим в среде, соединением. Для оценки и прогноза состояния древостоя необходима ранняя диагностика нарушения жизненных функций древесных растений, подвергнутых воздействию газовых токсикантов. В первую очередь повреждения проявляются на физиолого-биохимическом уровне, затем распространяются на ультраструктурный и клеточный уровни, и лишь после этого развиваются видимые признаки повреждения:
- хлорозы и некрозы тканей листа,
- опадение листьев,
- торможение роста снижается биологическая продуктивность,
- сокращается продолжительность жизни растений.
Газоустойчивость растений, способность растений расти и размножаться без существенных изменений в условиях повышенной концентрации вредоносных газов (SO2, Nh4, h3S, СО, окислы азота). Газоустойчивость обеспечивается главным образом способностью тканей ограничивать проникновение ядовитых веществ внутрь растит, организма и осуществлять их внутриклеточное обезвреживание. У более газоустойчивых растений, как правило, покровные ткани имеют кутикулу, воск, опушение, пробку, обычно плотное сложение внутренних тканей, пониженный газообмен и т. д. У всех растений имеются критические периоды низкой газоустойчивости, когда у них слабо развиты покровы, повышается газочувствительность растущих побегов, теряется способность к повторному облиствению.
Виды растений обладают избирательной чувствительностью к различным газам. Так, липа сердцевидная устойчива к аммиаку и неустойчива к хлору, оксидам серы и азота, к которым устойчив ильм гладкий; жимолость татарская устойчива к оксидам серы и азота и неустойчива к хлору и аммиаку. Повышенной газоустойчивостью отличаются некоторые виды тополя (канадский, чёрный и бальзамический), ель колючая, лох серебристый, роза морщинистая, дёрен белый. Значительная индивидуальная изменчивость древесных растений позволяет вести селекцию с использованием гибридизации и отбора на повышение гозоустойчивости, например, ели европейской, сосны обыкновенной, берёзы повислой, лиственницы европейской и японской. Чем благоприятнее условия роста и выше плодородие почвы, тем выше газоустойчивость и тем эффективнее оздоровляющее действие древесных растений на окружающую среду. Газообразные ядовитые вещества адсорбируются на поверхности крон и стволов, интенсивно поглощаются листьями и частично вымываются дождями.
По степени газоустойчивости растения подразделяются на:
- очень устойчивые — белая акация, боярышник, ива белая, роза, сирень, тополь бальзамический и канадский, ясень зеленый;
- устойчивые — ель колючая, можжевельники казацкий, сибирский и обыкновенный, вяз, дуб, карагана древовидная, разные виды клена, липа крупнолистная и войлочная, рябина обыкновенная, сирень, тополь белый, черный, крупнолистный, яблоня, ясень американский, обыкновенный и пушистый;
- относительно устойчивые — можжевельник виргинский, береза пушистая, граб, конский каштан, клен остролистный, липа мелколистная, орех, тополь китайский, лавролистный;
- малоустойчивые — ель восточная, сибирская, пихта белая, сибирская, барбарис обыкновенный, береза бородавчатая;
- неустойчивые — лиственница, сосна обыкновенная, Банкса, веймутова.
Н. П. Красинский (1937-1959) предложил концепцию фотоокисления. Сернистый и другие газы преступают фотосинтез, при этом на свету начинается фотоокисление белков, аминокислот и других веществ, что приводит к их разрушению и отмиранию клеток. Он выделил 3 вида газоустойчивости:
- Биологическая - быстрорастущие растения энергично замещают испорченные органы - регенерирующая способность; анатомо-морфологическая - если растение быстро связывает квашеные газы, оно нестабильно; физиологическая - количество окисляемых веществ у стабильных видов незначительно, у нестабильных их много Ю. 3. Кулагин (1974) разглядывал загрязнение воздуха как новейший экологический фактор. Им выделено 9 форм стабильности. Анатомическая форма стабильности связана с особенностями построения покровных и внутренних тканей, обеспечивающих защиту от проникновения и распространения по всему растению ядовитых соединений. Физиологическая форма зависит от особенностей жизнедеятельности растений - фотосинтеза, дыхания, газообмена, транспирации. Биохимическая форма обусловливается особенностями обмена веществ, кой исключает вероятность повреждения ферментных систем, белкового, углеводного, азотного, фосфорного и др. обменов.
- Габитуальная форма связана с морфологическими особенностями древесных растений. Феноритмическая форма проявляется в случае несовпадения небезопасного действия газов и критических периодов вегетации. Анабиотическая близка к физиологической и феноритмичеекой формам и связана с состоянием покоя растений зимой и летом. Регенерационная форма обусловлена способностью растений к возрождению утраченных органов (вторичное облиствение, формирование новейших побегов). Популяционая форма стабильности связана с неоднородностью биотипического и возрастного состава популяции.
- Ценотическая форма обусловлена особенностями построения растительного сообщества и обусловливается вертикальной и горизонтальной неоднородностью фитоценоза, густотой и сомкнутостью ярусов, препятствующих проникновению газа. В. С. Николаевский (1979) доказал воздействие экологических факторов на газоустойчивость: газоустойчивость обусловливается скоростью поглощения газа, уровнем летальной дозы, скоростью устранения вредоносных ингредиентов, устойчивостью мембран клетки к вредоносным соединениям.
vseobiology.ru
Газоустойчивость растений - это... Что такое Газоустойчивость растений?
Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989.
Газоустойчивость растений их способность сохранять жизненность в условиях загрязнения воздушной среды вредными газами (особенно опасны из них сернистый ангидрид, фтор, хлориды, двуокись азота).Экологический словарь. — Алма-Ата: «Наука». Б.А. Быков. 1983.
.
- Выщелачивание
- Галоидофиты
Смотреть что такое "Газоустойчивость растений" в других словарях:
ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ — способность растений в их сообществ выносить относительно большие концентрации ядовитых газов и других газообразных веществ, обычно не входящих в состав воздуха … Словарь ботанических терминов
ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ — устойчивость растений к повышению концентрации вредных для них газов (сероводород, окислы углерода, серы, азота и др.) в воздухе. В результате проникновения газов в растит, клетки в них накапливаются ядовитые вещества, нарушающие процессы обмена… … Биологический энциклопедический словарь
Породы древесные — берёза, ель, дуб, сосна и др. роды древесных растений. Представлены разными жизненными формами (См. Жизненная форма) деревьями, кустарниками, кустарничками. Высота деревьев (См. Дерево) в зависимости от видовых особенностей и условий… … Большая советская энциклопедия
УСТОЙЧИВОСТЬ — растений, способность растений противостоять воздействию экстремальных факторов среды (почвенная и воздушная засуха, засоление почв, низкие темп ры и т. д.). Это свойство выработано в процессе эволюции и генетически закрепилось. В р нах с… … Биологический энциклопедический словарь
dic.academic.ru
Биология для студентов - 20. Газочувствительность и газоустойчивость растений.
Проблема газоустойчивости растений стала особенно актуальной с середины XX века в связи с бурным развитием промышленности, энергетики и транспорта, необходимостью отбора газоустойчивых форм для озеленения городов, создания насаждений около промышленных предприятий.
Газы и пары легко проникают в ткани растений через устьица и действуют на обмен веществ в клетках, вступая в химические взаимодействия. Они растворяются в воде клеточных оболочек и образуют кислоты и щелочи. Последние вступают в реакции с веществами цитоплазмы, изменяют pH, разрушают хлорофилл, изменяют активность ферментов. Токсичные вещества увеличивают проницаемость мембран, нарушают работу транспортных белков. Интенсивность фотосинтеза снижается, разрушаются фотосинтетические пигменты. Особенно неблагоприятно влияют на пигментную систему хлоропластов сернистый газ и хлор.
Под газоустойчивостъю понимают способность растений сохранять жизнедеятельность при загрязнении внешней среды вредными газами. Газочувствителъностъ — это скорость и степень появления у растений патологической реакции на токсическое действие газов. В разработку теории газоустойчивости большой вклад внес Н А. Красинский (теория фотоокисления). Согласно этой теории токсичные газы нарушают фотосинтетическую деятельность растений. Снижение фотосинтетической активности влечет нарушение роста и развития растений. На свету происходит фотоокисление белков, аминокислот и других веществ, которое приводит к гибели клеток.
Угнетение фотосинтеза происходит задолго до появления видимых повреждений тканей. Общими внешними признаками повреждения токсичными газами являются некрозы и хлороз листьев, дальнейшее их отмирание и преждевременное опадение. Поскольку эти признаки схожи при действии на растения разных газов, точно определить причину нарушений только по внешнему виду часто не представляется возможным. Действие токсиканта на растения зависит от дозы, которая равна произведению его концентрации в атмосфере на продолжительность воздействия. Доза газа в окружающей среде определяется специальными стандартами по контролю загрязнения воздуха.
Отмечается, что одно и то же растение может быть устойчивым к одному и неустойчивым к другому газу. Например, кукуруза проявляет высокую устойчивость к диоксиду серы, но сильно повреждается фтористым водородом (HF). Фасоль, томат, шпинат относительно устойчивы к HF, но чувствительны к оксидам азота.
Газоустойчивость у различных растений неодинакова. В основе различий разных видов лежат их физиологобиохимические и биологические особенности.
В зависимости от механизмов, ее определяющих, газоустойчивость классифицируется как:
- биологическая,
- анатомо-морфологическая,
- физиолого-биохимическая.
Под биологической газоустойчивостью следует понимать зависимость устойчивости растений от биологических особенностей (фазы роста и развития, скорости роста, наличия критических периодов), систематического положения и географического происхождения, светолюбия и др.
Анатомо-морфологическая устойчивость связана с особенностями строения растений. Скорость поглощения газов зависит от числа устьиц, динамики их движения (степени открытия) в течение суток, толщины кутикулы, эпидермиса, толщины губчатой ткани, отношения высоты палисадной ткани к высоте губчатой и объема полостей в губчатой паренхиме.
Физиолого-биохимическая устойчивость определяется индивидуальными особенностями метаболизма растений, скоростью протекания биохимических реакций, способностью утилизировать ядовитые вещества, связывать их белками цитоплазмы и т.д.
Устойчивость растений к вредным газам определяется в значительной мере способностью устьиц закрываться в ответ на увеличение концентрации газов в воздухе. Важен также уровень содержания в клетках катионов (К+, Са2+, Na+), способных нейтрализовать кислоты, поддерживая постоянство pH цитоплазмы.
Крайней чувствительностью к вредным газам отличаются лишайники, они могут служить индикаторами чистоты воздуха. Сосудистые растения менее чувствительны к газам, по сравнению с лишайниками и мхами, так как поглощают воду из почвы, в которой токсические кислые газы нейтрализуются. Среди сосудистых растений наиболее чувствительны к вредным газам вечнозеленые деревья, кустарники, кустарнички; более устойчивы лиственные древесные растения, которые ежегодно сбрасывают листья, и травы. Из числа декоративных растений очень чувствительны к вредным газам гладиолусы, тюльпаны, нарциссы, а устойчивы левкои, цинния, астры, алиссум, целлозия, гайллардия.
Адаптация растений к действию газов. У растений в процессе эволюции не могла сформироваться устойчивость к вредным газам, так как современная флора формировалась в течение тысячелетий в условиях, при которых их мало содержалось в атмосферном воздухе. Поэтому способность противостоять повреждающему действию газов основывается на механизмах устойчивости их к другим неблагоприятным факторам.
Для газоустойчивости существенна способность растений:
- регулировать поступление токсических газов,
- поддерживать буферность цитоплазмы и её ионный баланс,
- осуществлять детоксикацию образующихся ядов.
Несмотря на успехи в исследовании газоустойчивости растений, единой и общепризнанной теории устойчивости не существует. Значительный вклад в разработку различных вопросов теории газоустойчивости растений внесли В. Крокер, Н.П. Красинский, Е.И. Князева, М.Д. Томас, Ю.3. Кулагин, Г.М. Илькун, В.С. Николаевский и др.
Группы устойчивости растений. Обычно по степени устойчивости выделяют три категории растений:
- устойчивые,
- среднеустойчивые,
- неустойчивые.
Данная классификация была дана В.С. Николаевским. Критерием устойчивости служит размер площади некрозов в процентах от общей поверхности листа. Кроме того, могут использоваться такие показатели, как уменьшение всхожести семян, энергия роста и урожайность растения, метод биологических тестов и некоторые физиолого-биохимические, анатомо-морфологические показатели.
Способы повышения устойчивости растений к вредным загрязнениям могут быть различными.
- Селекционные методы.
- Агротехнические приемы. На плодородных почвах растения меньше страдают от загрязненности воздуха и оказываются более долговечными.
- Важное значение для нейтрализации кислых газов, поступающих с осадками в почву, имеет известкование.
- Газоустойчивость повышается также в результате предпосевной обработки семян слабыми растворами микроэлементов (марганца, кобальта).
- Для повышения устойчивости растений к токсическим веществам следует правильно снабжать растения водой.
- Важное значение в повышении устойчивости растений к фитотоксикантам имеет характер размещения растений в посадках.
vseobiology.ru
8. Устойчивость растений к недостатку кислорода: приспособления, способы повышения устойчивости.
Кислородная недостаточность (гипоксия) возникает при временном или постоянном переувлажнении, при заболачивании почвы, при образовании ледяной корки на озимых посевах M хранении сельскохозяйственной продукции. У растений, корни которых постоянно испытывают недостаток кислорода, в процессе длительной эволюции появились изменения в морфолого-анатомическом строении тканей: разрастание основания стебля, образование дополнительной поверхностной корневой системы M вентиляционных систем межклетников,
необходимых для транспорта кислорода из надземной части растения в корни.
У некоторых растений для защиты от гипоксии активируется пентозофосфатный M гликолитический пути дыхания. В устойчивых к кислородному дефициту растениях не накапливаются токсичные продукты анаэробного распада. При недостатке кислорода как конечного акцептора электронов приспособительными оказываются процессы так называемого аноксического эндогенного окисления, в ходе которого электроны переносятся на такие вещества как нитраты, двойные связи ненасыщенных соединений (жирные кислоты, каротиноиды). Для повышения устойчивости к гипоксии замачивают семена в растворах хлорхолинхлорида, никотиновой кислоты или сульфата марганца.
9. Газоустойчивость растений: загрязняющие компоненты, их действие на растения, приспособления.
Фотосинтез 6CO2+6h3O=(СВЕТ/ХЛОР-Л)=6h22O6+6O2 о-в процесс, при к-м восстан CO2, а h3O окисл
Газоустойчивость – это способность растений сохранять жизнедеятельность в присутствии в атмосфере вредных газов.
К ним относятся газообразные соединения: сернистый газ (SO2), оксиды азота (NO, NO2), угарный газ (СО), соединения фтора и др., углеводороды, пары кислот (серной, сернистой, азотной, соляной), фенола и др., твердые частицы сажи, золы, пыли, содержащие токсические оксиды свинца, селена, цинка и т.д.
Загрязняющие атмосферный воздух компоненты подразделяют на пыль, пары, туманы и дым.
Газы и пары, легко проникая в ткани растений через устьица, могут непосредственно влиять па обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия уже на уровне клеточных стенок и мембран. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ухудшает газообмен листьев, затрудняет поглощение спета, нарушает водный режим.
Наиболее сильно газы воздействуют на процессы в листьях. Косвенный эффект загрязнения атмосферы проявляется через почву, где газы влияют на микрофлору, почвенный поглощающий комплекс и корни растений. Кислые газы и кислые дожди нарушают водный режим тканей, приводят к постоянному закислению цитоплазмы клеток, изменению работы транспортных систем мембран (плазмалеммы, хлоропластов), накоплению ионов Са, Zn, Pb, Сu. В этих условиях интенсивность фотосинтеза снижается из-за нарушения мембран хлоропластов. Кроме того, на свету быстро разрушаются пигменты фотосинтеза.
Пестициды:
Концентрация пестицидов в растениях особенно опасна, поскольку последние входят в пищевой рацион человека и животных. Препараты могут поступать в растения не только через корневую систему из почвы, но и через надземные части растений при обработке их препаратами, проникая вглубь растительных тканей. Кроме того, пестициды, применяемые в растениеводстве, могут сохраняться на вегетирующих культурах от недели до нескольких месяцев. Пестициды могут влиять на обменные процессы в растениях, что может сказаться на химическом составе и пищевой ценности растительной продукции. Нередко под влиянием пестицидов меняется состав витаминов, углеводов, минеральных веществ в плодах, ягодах, молоке, овощах, зерне. Это может происходить и при хранении продовольствнной продукции, если при ее выращивании применялись пестициды.
Радиация:
Первичные реакции в сложном растительном организме начинаются с действия радиации на биологически активные молекулы, входящие в состав практически всех компонентов живой клетки. Биологические процессы, вызванные облучением растений, связаны с множеством обменных реакций в клетках. В зависимости от дозы облучения и фазы развития растений в момент воздействия излучений у вегетирующих растений наблюдается значительнаявариабильность изменений обменных процессов. Реакция растительных объектов на действие гамма- и рентгеновского излучения проявляется в виде активации или подавления ростовых процессов, что вызывает изменение темпов клеточного деления.
При действии повреждающих доз излучений в растениях возникают различные морфологические аномалии. Так, в листьях происходит увеличение или уменьшение количества и размеров, изменение формы, скручиваемость, ассиметричность, утолщение листовой пластинки, опухоли, появление некротических пятен. При поражении стеблей наблюдается угнетение или ускорение их роста, нарушается порядок расположения листьев, изменяется цвет, появляются опухоли и аэральные корни. Наблюдается также угнетение или ускорение роста корня, расщепление главного корня, отсутствие боковых корней, появление вторичного главного корня, опухолей. Происходит также изменение цветков, плодов, семян – ускорение или задержка цветения, увеличение или уменьшение количества цветков, изменение цвета, размеров и формы цветков; увеличение или уменьшение количества плодов и семян, изменение их цвета и формы и т.д.
Нерациональное применение удобрений, как и несоблюдение других агротехнических требований, обуславливает увеличение остаточного содержания нитратов в растениях. Концентрация нитратов в овощах, зеленых культурах колеблется в широких пределах и может достигать очень больших величин (свекла – 1070 мг/кг, морковь – 180 мг/кг, молодой картофель – 170 мг/кг). В сочетании с нитратами питьевой воды это увеличивает нагрузку загрязнителя на население. Кроме того, нитраты широко используются в различных отраслях промышленности (пищевой, химической, текстильной, резиновой, металлургической) и фармакологии. Таким образом, нитросоединения могут поступать в организм человека с овощами и фруктами, колбасными и консервными изделиями, питьевой водой, вдыхаемым воздухом и лекарствами.
Наиболее чувствительны к избытку нитратов дети в первые месяцы жизни.
studfiles.net
Газоустойчивые растения
Автор: Алексей Ширин, г. Нижний Новгород
Жили вы себе в частном секторе на окраине города, не тужили, как вдруг прямо по вашей улице решили городские власти проложить автомагистраль, или того хуже - объездную дорогу для большегрузов. А куда деваться - растет мегаполис. Надо теперь как-то спасаться от загазованности на участке.
 |
Лучший выход - оградить свой участок двухъярусными посадками устойчивых к загазованности деревьев и кустарников. Высокие деревья будут защищать сад на верхнем уровне, а кустарники будут улавливать пыль, пролетающую на уровне их стволов. Предпочтение нужно отдать растениям с морщинистыми, шершавыми или опушенными листьями - они лучше улавливают пыль, чем гладколистные породы. В любом случае обязательно нужно смывать пыль с листьев струей воды из шланга.
Но вернемся к растениям-накопителям. Их устойчивость к загазованности определяется тем, что они в состоянии без какого-либо ущерба для себя накапливать в тканях соли тяжелых металлов. Обычно растения, устойчивые к засухе, засолению и прочим неблагоприятным факторам, более устойчивы и к выхлопным газам.
 |
Вот примерный набор таких пород: дуб черешчатый, сосна обыкновенная, береза обыкновенная, ясень маньчжурский, орех маньчжурский, вяз шершавый, многие виды тополя и ивы, дерен белый, лох серебристый и узколистный, бузина обыкновенная, магония падуболистная, барбарис Тунберга, шиповник собачий, снежноягодник белый. Виноград амурский защитит от выхлопов только в том случае, если растет на нейтральной или слабощелочной почве.
 |
Есть среди таких растений и красивоцветущие - декоративные яблони, калина обыкновенная, сирень венгерская (она более устойчива к загазованности, чем обыкновенная), жимолость татарская, карагана древовидная (желтая акация), черемуха, лапчатка кустарниковая, многие виды спиреи; вне конкуренции конский каштан - это самый мощный "фильтр" в растительном мире.
 |
Особой устойчивостью к загазованности воздуха отличаются травы: костер безостый, мятлик луговой, полевица белая, райграс пастбищный, тимофеевка луговая.
"Хочу на дачу", № 6, 2014 г. (г. Нижний Новгород)
Фото: Максим Минин, Рита Бриллиантова
www.greeninfo.ru
Fiziologia_rasteny
стройки (биохимическая адаптация) становятся доминирующими при возрастании силы анаэробного воздействия. Комплекс их обеспечивает сохранение гомеостаза и репарацию изменений при возвращении в нормальные условия аэрации (в случае устойчи- вых объектов), либо возникают необратимые повреждения вследствие истощения приспособительных возможностей (у неустойчи- вых). Именно сочетание различных видов адаптации (рис. 7.8) обеспечивает длительное существование приспособленных к гипоксии растений в среде их обитания.
7.7. Газоустойчивость
В результате деятельности человеческой цивилизации в воздух выделяется более 200 различных газообразных компонентов. Это сернистый газ, оксиды азота, угарный газ, озон, соединения фтора, углеводороды, пары кислот и т. д.
По убыванию токсичности для растений газы располагаются в
ðÿäû: F2 Cl2 SO2 NO CO CO2; Cl2 SO2 Nh4 HCN h3S. Пагубное влияние газов на растения проявляется начиная с
концентрации 500 мкг/м3.
Газоустойчивость — это способность растений противостоять действию газов, сохраняя нормальный рост и развитие. Растения по газоустойчивости делятся на три группы:устойчивые,
среднеустойчивые è неустойчивые.Наиболее устойчивые к SO2
древесные породы (вяз, жимолость, лох, клен) оказались устой- чивыми и к хлору, фтору, диоксиду азота. Неустойчивыми оказались липа и каштан.
Влияние газов на растение
В зависимости от концентрации газов повреждения подразделяют на: скрытые,хронические,острые,катастрофические. При действии газов могут наблюдаться такие необратимые явления, как депигментация, некротизация, дефолиация. При действии нескольких газов создается синергический эффект, т. е. они вызывают более заметные повреждения при более низких концентрациях. Степень отравления газами зависит от различных метеофакторов: температуры, влажности воздуха и почвы, освещенности и т. д.
Косвенное влияние загрязнения приводит к уменьшению плодородия почвы, вызывая гибель полезной микрофлоры, отравле-
studfiles.net
