Газоустойчивость и радиационная устойчивость растений

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 ряды: F₂ > Сl₂ > SO₂ > NO > СО > СO₂; С1₂ > SO₂ > NH₃ > HCN > H₂S.

Пагубное влияние газов на растения проявляется начиная с концентрации 500 мкг/м³.

Газоустойчивостъ – это способность растений противостоять действию газов, сохраняя нормальный рост и развитие. 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.

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, отравление корневой системы, нарушение минерального питания. При понижении pH в результате кислотных дождей увеличивается подвижность токсических металлов (цинк, свинец, медь).

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 снижает 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. Чуткие индикаторы загазованности – мхи и лишайники. 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, у них 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. Из-за 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 из-за 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 свободнорадикальные процессы, особенно под влиянием озона. В результате фотолиза озона образуются активные супероксиданионрадикалы, которые могут повреждать белки и нуклеиновые кислоты, вызывать мутации, разрушать липиды в результате их перекисного окисления. Озон повреждает мембраны тилакоидов хлоропластов, разрушает РБФ-декарбоксилазу, ингибирует фотосинтез.

На степень газоустойчивости растений влияет их обеспеченность минеральными элементами. Внесение минеральных удобрений в почву (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.

Механизмы, обеспечивающие газоустойчивость растений.В зависимости от механизмов газоустойчивость классифицируется как биологическая, анатомо-морфологическая и физиолого-биохимическая.

Биологические механизмы устойчивости связаны с межродовым и межвидовым разнообразием. Например, крестоцветные более устойчивы, чем бобовые, из бобовых фасоль устойчивее клевера, сои и т.д.

Древесные растения (вяз, жимолость, клен) менее устойчивы 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, их эколого-географического происхождения и экологической пластичности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: