Газоустойчивость и радиационная устойчивость растений - Устойчивость растений
Несовершенное до сих пор использование в качестве энергетического химического, металлургического и иных ресурсов каменного угля, нефти, торфа, различных руд и других видов минерального сырья, отсутствие замкнутых циклов и средств очистки приводят к загрязнению воздуха вредными для растений газами, особенно сернистым и серным ангидридами, окисью углерода, фтором, хлором, парами соляной и синильной кислот. Загрязняют воздух автомобильный транспорт, предприятия стройматериалов и др.
Сернистый и серный газы, проникая в мезофилл листа в токсических концентрациях, вызывают фотоокисление хлорофилла, хлороз, образуют сернистую и серную кислоты и тем самым резко изменяют рН клеточного сока листьев.
Одновременно нарушается деятельность ферментов, уменьшается стабильность биоколлоидов и мембран, ингибируется фотосинтез (как световые, так и темновые реакции), нарушается белковый и углеводный обмен в листьях, водный режим.
Растения сильно снижают свою продуктивность, урожайность, сопротивляемость к болезням и вредителям. При остром повреждении происходит коагуляция белков и других биоколлоидов, нарушения мембран и отмирание части или целого листа. Это подкисляющее действие сернистого ангидрида подтверждается тем фактом, что симптомы повреждений от него и от Фтористоводородной кислоты очень сходны. Возможно, что указанные вещества и другие газы вызывают образование в клетках свободных радикалов, резко нарушающих общий обмен веществ и энергии в растении.
Газообразные токсиканты отрицательно влияют на плодоношение и семеношение древесных растений, завязавшиеся шишки у хвойных растений отличаются меньшими размерами, а семена - меньшей массой и худшей всхожестью. Вредное воздействие оказывают газы и на прорастание пыльцы, длину пыльцевых трубок.
Такие токсиканты, как окислы азота, озон, пероксиацетилнитрат и др., проникая в растение, действуют как сильнейшие окислители, прежде всего, на фосфолипиды мембран, органелл и ЭПС клеток. В результате этого окисления мембраны теряют свои основные свойства, а клетки - свойственную им систему компартментов и структуру.
Обобщая изложенное, можно заключить, что воздушные токсиканты в критических дозах вызывают серьезные сдвиги в ходе физиологических процессов растений. Но эти сдвиги могут быть обратимыми при небольших дозах и экспозициях. Высокие же дозы при длительном пребывании растений в среде с газообразными загрязнителями приводят к полной дисгармонии физиологобиохимических функций и отмиранию клеток и тканей.
Ю. З. Кулагин выделяет следующие основные формы газо - и дымоустойчивости растений:
- - анатомо-морфологическая, связанная с особенностями строения покровных и внутренних тканей, препятствующих проникновению газов и их распространению по телу растения (ксероморфизм, плотное сложение внутренних тканей, пробка на побегах и стволах деревьев); - физиологическая, основанная на снижении активности газообмена, в частности, фотосинтеза, рефлекторном закрывании устьичных щелей и т. д.; - биохимическая, определяемая теми особенностями метаболизма, которые затрудняют или исключают повреждаемость ферментных систем и нарушения обмена веществ.
Следует отметить, что особой чувствительностью к газам обладают лишайники. Уже одна сотая той концентрации SO2, которая токсична для высших растений, сильно угнетает рост и развитие лишайников. Вот почему вокруг металлургических предприятий и в крупных городах лишайники встречаются весьма редко.
Из высших травянистых растений очень чувствительны к SO2 люцерна, люпин, клевер, фасоль, салат, редис, томаты, ячмень, цинния и другие растения, а устойчивы - рапс, лук, кукуруза.
Очень страдают от HF гладиолусы, тюльпаны, нарциссы, шафран, кукуруза и мало повреждаются томаты, спаржа, пшеница, подсолнечник, алиссум, левкои, тагетесы, целлозия, некоторые астры, гайллардия, цинния и др.
Из древесных растений: чувствительных к SO2 и HF, следует назвать ель, лиственницу, сосну обыкновенную, орехи; из устойчивых - туи, можжевельник, дуб черешчатый, клен американский, бузину и некоторые другие.
Сернистый и серный ангидриды, фтористо-водородная кислота, хлор и другие газы, скапливаясь в атмосфере, сильно подкисляют воду дождей.
В настоящее время "кислые дожди" создали очень сложную проблему не только в самих промышленно развитых странах, но и в соседних странах с менее развитой промышленностью. В частности, сильно ухудшилось состояние лесов, их продуктивность. Кроме того, эти дожди вмешиваются в почвообразовательные процессы, наносят урон плодородию почвы, подкисляют воды озер и рек, вызывают коррозию металлов, повреждение зданий и памятников и ряд других трудно предсказуемых явлений.
Повышенное содержанuе СО2 также промышленного выброса, в несколько раз снижает повреждаемость растений сернистым ангидридом и окислами азота, что может найти практическое применение: на небольших площадях или около особо ценных растений в условиях аварийного выброса указанных токсикантов проводить тем или иным способом обогащение воздуха СО2.
Отдельно следует сказать о твердых загрязнителях атмосферы - цементной пыли, окислах тяжелых металлов, сажи и др. При выпадении пыли в количестве 1,0 - 2,5 г на 1 м2 поверхности почвы резко ослабляется фотосинтез и усиливается дыхание листьев в связи с повышением температуры более темных листьев, нарушается водообмен. Лесоводами отмечалось снижение в 2 раза скорости роста основных лесообразующих древесных пород вблизи цементных заводов, выбрасывающих пылеватые загрязнения. Резко падают декоративные свойства древесных растений в зоне действия пылеватых частиц.
Замечено также повышение чувствительности древесных растений вблизи промышленных предприятий к грибным и вирусным заболеваниям, нападению энтомовредителей.
Действие ионизирующих излучений. Рост использования ядерной энергетики в народном хозяйстве, некоторое увеличение радиационного фона в локальных местах Земли, широкое практическое использование излучения и приборов на радиоактивных источниках в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицине, науке и других отраслях вызвали интерес к изучению действия ионизирующей радиации на живой организм, в том числе растительный. Знание первичных радиационно-физиологических и радиационно-биохимических процессов совершенно необходимо для решения вопросов профилактики и терапии лучевой болезни.
К ионизирующей радиации относятся рентгеновские и ядерные излучения. Под влиянием ионизирующих излучений в летальных (смертельных) дозах в клетках растений происходят различные молекулярные и структурные изменения и нарушения, приводящие к сложной физиологической реакции.
На первом этапе происходит мгновенное поглощение клеткой ионизирующей частицы или фотона и передача этой энергии молекулам воды и органических веществ, что вызывает их ионизацию или возбуждение и увеличение их химической активности.
На втором этапе образуются свободные радикалы (атомы или группы атомов со свободной валентностью). Так, ионизированные молекулы воды очень неустойчивы и расщепляются с образованием свободных радикалов. Ионизированные молекулы органических веществ также образуют свободные радикалы.
На третьем этапе эти свободные радикалы и окислители, возникшие через ионизированные молекулы воды, реагируют с белками и нуклеиновыми кислотами с образованием радиотоксинов, не свойственных организму и оказывающих поражающее действие. Свободные радикалы, возникшие вследствие ионизации органических веществ, вызывают еще большие нарушения молекулярных и надмолекулярных структур.
Так, в молекуле ДНК происходят разрывы фосфорноэфирных, межуглеродных и водородных связей, внутри - и межмолекулярные сшивки благодаря возникновению ковалентных связей между поврежденными азотистыми основаниями и поврежденными сахарофосфатными остатками и т. д. Одновременно с этим увеличивается активность ферментов, расщепляющих ДНК. Все это может привести к необратимому разрушению молекул ДНК, разрыву хромосом.
На завершающем этапе наблюдается резкое изменение хода физиологических процессов и метаболизма в целом. При летальных дозах наблюдается стойкое нарушение функции и смерть клетки.
Различные растения на разных этапах развития неодинаково реагируют на радиацию. Наиболее устойчивы сухие семена и покоящиеся почки, выдерживающие облучение в дозах до 300 тыс. рад (рад - единица поглощенной дозы ионизирующей радиации, равная 100 эрг энергии, поглощенной 1 г вещества). Весьма чувствительны проростки и вегетирующие растения.
Из травянистых растений наиболее радиоустойчивы донники, капуста, различные виды клевера, клещевина, люцерна, табак, морковь, редька, турнепс, эспарцет, брюква, лен, редис и другие; неустойчивы бобы, горох, кукуруза, пшеница, рожь, фасоль (разные сорта).
Хвойные и лиственные древесные породы довольно отчетливо различаются по своей способности выносить действие ионизирующей радиации. Среди изученных видов наиболее чувствительными на всех стадиях развития оказались хвойные деревья. Они выдерживают дозы примерно на порядок меньше, чем лиственные породы. Большая радиационная поражаемость связана с более крупными ядрами и хромосомами клеток хвойных древесных пород. Тесная корреляция найдена и с содержанием в ядре ДНК.
Радиочувствительность деревьев, подвергающихся хроническому облучению зимой, примерно в 3 раза ниже, чем при облучении летом.
В зависимости от величины поглощенной дозы радиации реакция древесных растений различна.
Облучение относительно небольшими дозами порядка 500 рад вызывает, образно говоря, ускорение развертывания генетической программы и в целом стимуляцию роста и развития растений.
Более сильное облучение нарушает некоторые структуры и процессы, приводит к разрыву отдельных хромосом и появлению соматических мутаций, что проявляется в изменении морфологических признаков. Скорость роста растений в этом случае или не меняется, или снижается, как и активность обмена веществ.
Известно, что радиорезистентность увеличивается при наличии в растениях ряда специфических веществ - радиопротекторов. Среди них находятся соединения, содержащие сульфгидрильные (SН) и аминогруппы (NH2), например, цистеамин, цистеин и др.
В настоящее время использование облучения в стимулирующих дозах находит широкое применение в практических целях для получения новых сортов и форм растений, ускорения прорастания семян, роста и развития растений, а в критических - для торможения прорастания клубней и луковиц, семян древесных растений при их длительном хранении.
Похожие статьи
-
Более чем на 1/5 поверхности Земли наблюдаются температуры выше 40 °С, а растения при сильном солнечном освещении могут нагреваться до 50 °С и более....
-
Устойчивость растений к засолению - Устойчивость растений
На земном шаре около 25 % почв содержат избыток солей (до нескольких процентов). Засоленность почвы наносит большой урон сельскому хозяйству. Наиболее...
-
Устойчивость растений к патогенным микроорганизмам - Устойчивость растений
Жизнедеятельность растений нередко находится в сложных взаимосвязях с патогенными микроорганизмами и насекомыми. Способность противостоять заболеванию...
-
Типы растений по потребности в воде - Луговое и полевое кормопроизводство
Вода необходима растению во все периоды жизни: потребность в ней только для прорастания семян составляет 10--100 % их массы, в дальнейшем на образование...
-
Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения...
-
Скрининг новых индукторов устойчивости сахарной свеклы в ряду замещенных нафталинсульфониламидов
Скрининг новых индукторов устойчивости сахарной свеклы в ряду замещенных нафталинсульфониламидов Использование гербицидов - практически обязательный...
-
Основное преимущество клонального микроразмножения - получение генетически однородного, безвирусного посадочного материала. Предположение о возможности...
-
Значительное увеличение производства и применения минеральных удобрений, особенно азотных (аммиачной, натриевой и калиевой селитр, мочевины, аммиака), с...
-
Существует много причин, по которым растения, размножаемые методом культуры тканей, не всегда аналогичны исходным. Их можно отнести к двум категориям: 1....
-
Методы оздоровления: Применение и использование свободных от вирусов растений, полученных методом индекации. Термотерапия - выдерживание растений...
-
Этапы микроклонального размножения растений - Клональное размножение и оздоровление растений
Процесс клонального микроразмножения можно разделить на 4 этапа: 1. Выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной...
-
В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба эти способа имеют как свои преимущества, так и недостатки....
-
Введение - Клональное размножение и оздоровление растений
Ускорение и облегчение селекционного процесса, а также создание растений с новыми качествами - это направления, которые достаточно успешно развиваются с...
-
На эффективность микроклонального размножения влияет масса факторов различной природы. Это физиологические особенности вводимого в культуру растения,...
-
Разные группы вирусов обладают неодинаковой устойчивостью во внешней среде. Наименее устойчивы вирусы, имеющие липопротеидные оболочки, наиболее...
-
Биологические методы сорных растений - Качественные свойства и признаки почв
К сорнякам относятся растения, не выращиваемые человеком, но засоряющие сельскохозяйственные угодья. На территории России встречается около 2 тыс. видов...
-
Выбор растений-доноров Выбор растений-доноров и времени извлечения меристем являются важными факторами. Меристемы извлеченные после термотерапии растут...
-
Методы клонального микроразмножения - Клональное размножение и оздоровление растений
Существует много методов клонального микроразмножения, а также различных их классификаций. Согласно одной из них, предложенной Мурасиге в 1977 году,...
-
Химические - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Уничтожение и подавление сорняков одними агротехническими и биологическими способами не всегда дают желаемые результаты. Это обусловлено тем, что с...
-
Заключение, Список используемых источников - Клональное размножение и оздоровление растений
В целом методы клонального микроразмножения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: - получение...
-
Истребительные мероприятия, Агротехнические - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Агротехнические Агротехнические (провокация, механическое и физическое уничтожение, истощение, удушение, высушивание, вымораживание и др.) Для...
-
Из органических удобрений в сельском хозяйстве используются навоз, навозная жижа, солома, торф, птичий помет, зеленое удобрение, сапропель и др. виды....
-
В этом разделе дается общая характеристика почв хозяйства по заданию. Почвенно-географическое районирование региона (области) Указать область, зону,...
-
Характеристика сорных растений - Характеристика района, влияние абиотических и биотических факторов
Таблица 6 Сведения о сорных растениях Название сорняка Биологический класс (семейство) Биологическая группа Сроки применения гербицидов Фенофаза...
-
Предупредительные мероприятия, Карантинные - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Карантинные Отдел осуществляет контроль и надзор за соблюдением юридическими лицами, индивидуальными предпринимателями и гражданами законодательства...
-
Условия почвообразования Пензенской области - Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию
Геоморфологические и геологические условия. Пензенская область расположена на западном склоне Приволжской возвышенности, которая вблизи западной границы...
-
Важной характеристикой почвенного покрова является его устойчивость к антропогенным воздействиям. Данная его характеристика является интегральным...
-
Прогнозирование - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
В связи с дальнейшей специализацией, интенсификацией и индустриализацией сельскохозяйственного производства потребовалась разработка таких принципов и...
-
Опрыскивание - метод химической защиты растений, заключающийся в нанесении на обрабатываемую поверхность (почвы или растений) пестицидов в виде...
-
Предупредительные и истребительные меры борьбы - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Сельскохозяйственный истребительный вредитель агротехнический В основе борьбы с вредными организмами должны лежать своевременность и высокое качество...
-
Требования к влаге - Выращивание томатов в открытом грунте
Высокая влажность воздуха неблагоприятна для помидоров: она вызывает заболевания растений фитофторой, пятнистостью листьев и другие. Кроме этого, во...
-
Предмет и задачи ветеринарной токсикологии. Понятие о ядах и отравлениях - Ветеринарная токсикология
Ветеринарная токсикология - наука, изучающая действие ядовитых веществ на организм животных с целью разработки методов диагностики, профилактики и...
-
Литература - Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию
1. Ганжара, Н. Ф. Практикум по почвоведению / Н. Ф. Ганжара, Б. А. Борисов, Р. Ф. Байбеков; под ред. проф. Н. Ф. Ганжары. - М.: Агроконсалт, 2002. -...
-
Не смотря на то, что сахаристый сок можно получать от многих древесных растений, в нашей стране основным его источником является береза. Принимая это во...
-
Дается обоснование выбора способа закладки плантации. Для создания клоновых плантаций приводится описание выращивания подвоев, заготовка черенков,...
-
Ценность ягоды малины - Влияние веерной подвязки малины на начало созревания и качество плодов
Малина богата фруктозой и сахарозой, содержит пектины, органические кислоты, клетчатку, витамины (С, В, РР, D, Е, К, А и др.), медь, калий, фосфор,...
-
План написания курсовой работы по почвоведению на тему: "Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию" Введение 1. Природные условия...
-
Интенсивное использование почв при низких объемах применения органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов, использовании тяжелой техники,...
-
Почвы и земельные ресурсы Пензенской области - Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию
Состав почв тесно связан с физико-географическим районированием области. Под лесами сформировались различные виды подзолистых, светло-серых и серых...
-
Основная площадь земель сельскохозяйственных предприятий области занята черноземными почвами - 75,2% (оподзоленные - 7,4, выщелоченные - 61,1, типичные -...
Газоустойчивость и радиационная устойчивость растений - Устойчивость растений