Міністерствоосвіти Республіки Білорусь
Установаосвіти БДПУ ім. М.Танка
Контрольованасамостійна
робота
по фізіологіїрослин
на тему:В«Вплив перегріву рослин на їх функціональні особливостіВ»
Мінск2010
Вплив високихтемператур на рослини
Для більшості рослиннайбільш сприятливими для життя є температури +15 ... +30 про С.При температурі +35 ... +40 про С більшість рослин пошкоджуються.
Дія високихтемператур тягне за собою цілий ряд небезпек для рослин: сильнезневоднення і висушування, опіки, руйнування хлорофілу, незворотні розладидихання та інших фізіологічних процесів, припинення синтезу білків іпосилення їх розпаду, накопичення отруйних речовин, зокрема аміаку. Придуже високих температурах різко підвищується проникність мембран, а потімнастає теплова денатурація білків, коагуляція цитоплазми і відмиранняклітин. Перегрів грунту призводить до пошкодження і відмирання поверхневорозташованих коренів, до опіків кореневої шийки.
Первинні зміниклітинних структур відбуваються на рівні мембран в результаті активації освітикисневих радикалів і подальшого перекисного окислення ліпідів, порушенняантиоксидантної системи - активності супероксиддисмутази, глутатіонредуктази іінших ферментів. Це викликає руйнування білково-ліпідних комплексівплазмалемми та інших клітинних мембран, призводить до втрати осмотичних властивостейклітини. В результаті спостерігаються дезорганізація багатьох функцій клітин, зниженняшвидкості різних фізіологічних процесів. Так, при температурі 20 про Свсі клітини проходять процес мітотичного поділу, при 38 про С мітозвідзначається в кожній сьомій клітці, а підвищення температури до 42 про Сзнижує число діляться клітин у 500 разів.
При максимальнихтемпературах витрата органічних речовин на дихання перевищує його синтез,рослина бідніє вуглеводами, а потім починає голодувати. Особливо різко цевиражено у рослин більш помірного клімату (пшениця, картопля, багатогородні культури). При загальному ослабленні підвищується їх сприйнятливість догрибковим і вірусним інфекціям.
Навіть короткочаснестрессирующих дія високої температури викликає перебудову гормональноїсистеми рослин. На прикладі проростків пшениці та гороху встановлено, щотепловий шок індукує цілий каскад багатоступеневих змін гормональноїсистеми, який запускається викидом ІУК з пулу її кон'югатів, що виконуєроль стресового сигналу і ініціюючого синтез етилену. Результат синтезуетилену - подальше зниження рівня ІОК і збільшення АБК. Ці гормональніперебудови, очевидно, індукують синтез ферментів антиоксидантного захисту табілків теплового шоку, викликають зниження темпів зростання і як наслідок -підвищується стійкість рослини до дії високих температур.
Існує певназв'язок між умовами місцезростання рослин і жаростійкі. Чим сухішеместообитание, тим вище температурний максимум, тим більше жароустойчивостьрослин.
До впливу високихтемператур рослини можуть підготуватися за кілька годин. Так, у спекотні дністійкість рослин до високих температур після полудня вище, ніж вранці.Зазвичай ця стійкість тимчасова, вона не закріплюється і досить швидкозникає, якщо стає прохолодно. Оборотність теплового впливу можестановити від декількох годин до 20 днів.
жароустойчивость пов'язанатакож зі стадією розвитку рослин: молоді, активно зростаючі тканини меншстійкі, ніж старі. Особливо небезпечні високі температури в період цвітіння.Практично всі генеративні клітини в даних умовах зазнають структурнізміни, втрачають активність і здатність до поділу, спостерігається деформаціяпилкових зерен, слабкий розвиток зародкового мішка і поява стерильнихквіток.
Відрізняються зажаростійкими і органи рослин. Краще переносять підвищену температурузневоднені органи: насіння до 120 про С, пилок до 70 про С,спори в перебігу декількох хвилин витримують нагрівання до 180 про С.
З тканин найбільшстійкі камбіальні. Так, камбіальний шар в стовбурах переносить вліткутемпературу до +51 про С.
Пристосування рослин довисоких температур
перегрів рослина температуражароустойчивость
жароустойчивость - цездатність теплолюбних рослин тривало, а помірно теплолюбнихкороткочасно переносити дію високих температур, перегрів.
У захиснихпристосуваннях рослин до високих температур використані різні шляхиадаптації.
Морфологічні риси : в основному ті ж, що служатьрослині для ослаблення приходу сонячної радіації до тканин надземних частин ізабезпечують можливість зменшення втрат води.
Фізіологічніпристосування :
1.посиленатранспірація. Необхідно відзначити, що в інтенсивно транспірірующей видівохолодження листя досягає 15 про С. Це крайній приклад, але йзниження на 3-4 про С може вберегти від згубного перегріву.
2.стабілізаціяметаболічних процесів (більш жорстка структура мембран, висока в'язкістьцитоплазми, низький вміст води в клітині і т.д.). Під дію температури,перш за все, змінюється вміст ліпідів мембран. Так, теплотривкі сортилюцерни при +30 про С містили велику кількість сульфо-іфосфоліпідів, ніж при +15 про С. Крім того, підвищення температуривпливає і на жирнокислотний склад ліпідів: збільшується вмістнасичених жирних кислот, більш тугоплавких.
3.високаінтенсивність фотосинтезу і дихання.
4.високезміст захисних речовин (слизу, органічних кислот і ін.) Аміак,утворився при розпаді білка, викликає отруєння рослинних клітин і їхзагибель. Під впливом високих температур у жаростійких рослин знижуєтьсядихальний коефіцієнт і накопичуються органічні кислоти, які знешкоджуютьаміак, утворюючи з ним амонійні солі. Крім цього, аміак зв'язується замінокислотами з утворенням амідів і з аланином, синтез якого при +30-40 про Срізко зростає.
5.зрушеннятемпературного оптимуму активності найважливіших ферментів.
6.синтезтермостійких білків (БТШ)
БТШ виявляються вклітинах через 10-15 хв після підвищення температури, а через 0,5-3,5 годспостерігається їх максимальний вміст. Локалізуються дані білки в ядрі,цитозолі, клітинних органелах і функціонують в клітинах у виглядівисокомолекулярних комплексів. Очевидно, більшість низькомолекулярних білківтеплового шоку виконують функції шаперонів, тобто захищають поліпептиди відденатурації в період стресу і відновлюють пошкоджені білки. Діябілків теплового шоку приурочено до початкового періоду відповіді рослин напідвищення температури, тобто БТШ захищають клітини лише протягом дужеобмеженого часу. Синтез БТШ має короткочасний характер, тому їхтривалий синтез неможливий через вкрай високу потребу в енергії. ОднакБТШ, запобігаючи швидку загибель рослини створюють тим самим умови дляформування більш досконалих довготривалих механізмів адаптації.
Розглядаючипристосування рослин до дії високих температур, необхідно відзначити своєріднефізіологічне пристосування до температури середовища, що перевищує адаптивніможливості рослин, - перехід у стан анабіозу. З цього стану живіістоти можуть повернутися до нормальної активності тільки в тому випадку, якщоне була порушена структура макромолекул в їх клітинах.
Існує ще одинспосіб адаптації рослин до надмірно високих температур - зміщення вегетаціїна сезон з більш сприятливими температурними умовами. Це сезоннаадаптація, пов'язана з перебудовою всього річного циклу розвитку,забезпечує рослинам надійний захист від спеки навіть у районах найспекотнішихпустель.
Екологічні групирослин по жароустойчивость
Нежаростойкіе -мезофітние і водні рослини. Борються з перегрівом за допомогою вертикальногорозташування листя, складання і згортання листових пластинок, збільшеннямінтенсивності транспірації. Більш жаростійкі мезофіти відрізняються підвищеноюв'язкістю цитоплазми і концентрацією клітинного соку, посиленим синтезомжаростійких білків-ферментів.
Жаровинослівие - рослинипустель і сухих місць проживання. Вони характеризуються специфічнимиморфолого-анатомічними особливостями будови окремих органів, маютьзнижений рівень метаболічних процесів, відрізняються підвищеною в'язкістюцитоплазми, високим вмістом зв'язаної води в клітці і т.д.
Деякі рослини вумовах жаркого клімату здатні виділяти солі, з яких на стовбурах ілисті утворюються кристали, преломляющие і відображають падаючі промені сонця.
Жаростійкі -термофільні синьо-зелені водорості і бактерії гарячих мінеральних джерел ікратерів вулканів. Жароустойчивость визначається високим рівнем метаболізму,підвищеним вмістом РНК в клітинах, стійкістю білка цитоплазми і тепловоїденатурації, синтезом більш жаростійких білків-ферментів, високою в'язкістюцитоплазми, підвищеним вмістом осмотично активних речовин.
Література:
1.Жукова І.І.Адаптація рослин до умов навколишнього середовища. Могильов, 2008.
2.Фізіологія ібіохімія сільськогосподарських рослин/Третьяков М.М. та ін - М.: Колос, 2000.
