Курстық жұмыс: Биология | Қуаңшылықтың өсімдіктегі физиологиялық және биохимиялық процестерге әсері

. Кіріспе………………………………………………..3
1.1 Қуаңшылық және оған төзімділік туралы жалпы ұғымдар………………..4
2. Өсімдіктердің қуаңшылыққа төзімділігі……………………………………………….5
2.1 Қуаңшылықтың өсімдіктегі физиологиялық және биохимиялық процестерге әсері………10
2.2 Өсімдіктердің қуаңшылыққа төзімділігін анықтау………………………………12
2.3 Өсімдіктердің қуаңшылыққа төзімділігін арттыру әдістері………………14
3. Қорытынды…………………………………………………………………………………………..16
Пайдаланылған әдебиеттер……………………………………………………………………..17
1. К і р і с п е
Ауыл шаруашылығы құрғақшылықтан зиян шегеді. Сондықтан құрғақшылықты зерттеу ең басты проблемалардың бірі. Құрғақшылықтың екі түрі болады. Біріншісі — ауа құрғақшылығы, ал екіншісі — топырақ құрғақшылығы. Әдетте ауа құрғақшылығы топырақ құрғақшылығына айналып отырады. Ауа құрғақшылығы ауада антап ыстық желдің соғуы салдарынан пайда болады. Оның әсерінен ауа торланған сияқты көрінеді. Өйткені, жел топырақтын кішкентай бөлшектерін ауаға ұшырып алып кетеді. Ауада олар қатты қызады да өсімдік жапырақтарына түседі, оларды күйдіріп жібереді.
Құрғақшылық жаз айларының әр мезгілінде болады. Қуаңылық болған айларда өсімдік суды қарқынды буландырады. Сондықтан топырақтағы судың қоры өсімдіктерді қамтамасыз етуте жетіспейді.
Күн нұрының әсерімен гидросфера, литосфера және атмосфераның қызуына байланысты, ауа ағынының өзгеруі нәтижесімде жер шарының әр түрлі аймақтарында қуаңшылық құбылысы жиі кездеседі.
Көптеген ғалымдар қуаңшылық құбылысына өздерінше әртүрлі анықтамалар беріп келді. Солардың ішіндегі ең алғашқыларының бірі П.И.Броунов қуаңшылықты атмосфераның, қысымның шамадан тыс жоғарылауына байланысты, қалыпсыз құрғақшылық кезеңі деп сипаттады. Оның ұйғаруынша қуаңшылық өте күшті және әлсіз, ұзақ және қысқа мерзімді деп бөлінеді.
А.А.Каминский өз еңбегінде (1934) қуаңшылықты ауа райы біршама жылынғаннан кейін шаңқай түстік (күндізгі сағат 13-те), температура ұдайы жоғарылайтын кезең деп сипаттайды. Ол бұрынғы Кеңес Одағы көлемінде қуаңшылықтың мынадай екі түрі болатындығы көрсетті.
1.1 Қуаңшылық және оған төзімділік туралы жалпы ұғымдар
Күн нұрының әсерімен гидросфера, литосфера және атмосфераның қызуына байланысты, ауа ағынының өзгеруі нәтижесімде жер шарының әр түрлі аймақтарында қуаңшылық құбылысы жиі кездеседі.
Көптеген ғалымдар қуаңшылық құбылысына өздерінше әртүрлі анықтамалар беріп келді. Солардың ішіндегі ең алғашқыларының бірі П.И.Броунов қуаңшылықты атмосфераның, қысымның шамадан тыс жоғарылауына байланысты, қалыпсыз құрғақшылық кезеңі деп сипаттады. Оның ұйғаруынша қуаңшылық өте күшті және әлсіз, ұзақ және қысқа мерзімді деп бөлінеді.
А.А.Каминский өз еңбегінде (1934) қуаңшылықты ауа райы біршама жылынғаннан кейін шаңқай түстік (күндізгі сағат 13-те), температура ұдайы жоғарылайтын кезең деп сипаттайды. Ол бұрынғы Кеңес Одағы көлемінде қуаңшылықтың мынадай екі түрі болатындығы көрсетті.
1. Оңтүстік-Шығыс, Орал және Батыс Сібірге тән, оңтүстіктегі атмосфсраның тұрақты жоғарылығына (антициклон) байланысты қуаңшылық.
2. Төмен қысымды өлкелерде, олардан солтүстікке қарай антициклондар болғамда байқалатын қуаңшылық.
Соңғысы Орта Азия және Қазақстанға тән. Көпшілік жағдайда қуаңшылық кезінде анызақ та ыстық жел қатар байқалады.Сопымен қатар, мұнар да (ауаның шаң-тозаңнан тұмандануы) қуаңшылықтың жағымсыз әсерін күшейте түседі.
А.М.Шулгиннің (1978) ұйғаруынша қуаңшылық ұзақ уақыт жауын-шашын болмай, ауа температурасы жоғарылап, булану процесі күшейіп, топырақтың және атмосфераның ылғалдығы азаюынан өсімдіктер өнімділігі төмендейтін құбылыс деп анықталды.
Бұл анықтамадан қуаңшылық атмосфералық және топырақ қуаңшылығы болып бөлінетіндігін, олардың өзара байланысты болатындығын байқауға болады.
П.А.Генкель (1982) метеорологиилық факторлардың маңызын өсімдіктердің күйімен байланыстара отырып, қуаңшылықты биометеорологиялық құбылыс ретіндс төмендегіше анықтауды ұсынды. Қуаңшылық ұзаққа созылған, немссе қысқа мерзімді жауын-шашынсыз, ауа температурасы мен ылғал тапшылығы жоғарылап, өсімдіктер шамадан тыс сусызданып, қызуы нәтижесінде залалданып, өнімділігі төмендеп, кейде түгел қурап өліп қалатын кезең деп сипаттады.
Қуаңшылық өсімдіктерге екі жақты әсер етеді:
1. Өсімдік денесінің температурасын жоғарылатады.
2. Сусыздандырады (су ташпылығы, немесе солу).
Сонымен қуаңшылыққа төзімділік өсімдіктің қызуға және сусыздануа төтептілігі болып ессптеледі. Осыған сөйкес ыстыққа төзімділік және қуаңшылыққа төзімділік деген екі ұғым пайда болады.
Осы анықтамаларға сүйене отырып, өзінің онтогенезіне қуаңшылық әсеріне бейімделгіш және сондай жағдайларда қалыпты өсіп дамуын және тұқымдануын эволюция процесінде тіршілік жағдайларының және табиғи сұрыптану нәтижесінде пайда болған қасиеттеріне байланысты, жүзеге асыра алатын өсімдіктерді қуаңшылыққа төзімді деп атауға болады.
2. Өсімдіктердің құрғақшылыққа төзімділігі
Экологиялық фактор ретінде су өсімдіктердің тіршілігінде маңызды роль атқарады. Еліміздің көптеген территориясы климатының құрғақтығымен көзге түседі. Қазақстанның климаттық аймақтары орманды-дала, дала, құрғақ дала, шөл аймақтары мен оңтүстік шөл аймағының тармақтарына бөлінеді. Орманды-дала аймағынан басқа территорияның бәрінің де климаты айқын байқалатын құрғақ климат болып келеді, оларда жауын-шашын өте аз түседі, жазы ыстық және құрғақ болады. Оңтүстікке қарай орналасқан құрғақ дала және шөл аймағының бүкіл территориясы ерекше құрғақшылық климатты болып келеді. Дала аймағында буланғыштық түсетін жауын-шашыннан 3—7 ссе артық болады, ал жауын-шашынның, жылдық мөлшері 200—300 мм аралығында ауытқиды. Құрғақ дала аймағында жазда буланғыштық түсетін жауын-шашыннан 7—20 есе артық, ал жауын-шашынның жылдық мөлшері аймақтың оңтүстігінде 153 мм, солтүстігінде 279 мм болады. Қазақстан территориясының көп бөлігін алып жатқан шөл аймағында жаз бойындағы буланғыштық жауын-шашыннан 20—70 есе артық, ал жыл бойында түсетін жауын-шашынның мөлшері небары 81 —184 мм болады. Мұндай қатаң жағдайларда мәдени дақылдардың ғана емес, сондай-ақ жабайы өсімдіктердің де есіп жетілуі тұтасымен олардың ылғал тапшылығына бейімделуіне байланысты (Т. Б. Дарқанбаев).
Құрғақшылықтың атмосфералық және топырақ құрғақшылығы деген түрлері бар. Атмосфералық құрғақшылық ауаның құрғақтығынан байқалады, ол аптап пен аңызақ желге ұштасады. Ұзаққа созылатын атмосфералық құрғақшылық топырақтық бар ылғалын буландырып, топырақ құрғақшылығын туғызады.
Атмосфералық — құрғақшылық жағдайында өсімдіктерде транспирация күшейеді, осының нәтижесінде мүшелер мен тканьдер суынан айырылып, олардың су тапшылығы артады, клетка шырынының концентрациясы жоғарылайды, бұл — өсімдіктің сору күшін арттыра түседі. Мұндай жағдайда устьице саңылауы жабылып, судың бұдан былайғы шығыны едәуір кемиді. Сөйтіп, өсімдік өзін құрғақшылықтың зиянды әсерінен сақтандңрады. Егер есімдікке ұзақ уақыт бойы атмосфералық құрғақшылық әсер ететін болса, онда II тарауда сипаттап еткен, неғұрлым күрделі физиологиялық-биохимиялық өзгерістер туады. Әсіресе, клеткаға судың ағып келуі есебінен өтетін клетканың созылу фазасы баяулайды. Сондықтан — су тапшылығы жағдайында өсіп жетілетін өсімдіктердің клеткалары ұсақ, жапырақ тақтасынын, мөлшері кіші, жапырақ жүйкесі жиі, бойы, аласа болады. Өсімдіктің мұндай анатомиялық-морфологиялық құрылымы ксероморфты құрылым деп аталады.
Топырақ ылғалы жеткілікті, өсімдіктің қуатты және терең тамыр жүйесі болса, атмосфералық құрғақшылық өсімдік тіршілігіне қауіп келтірмейді. Мұндай жағдайда атмосфералық құрғақшылық фотосиитез бен өсу процесін баяулатудан артық зиянды әсер ете алмайды.
Өсімдікке келтірілетін зақым құрғақшылықтың ұзақтығы мен дәрежесіне, өсуге әсер еткен жағдайларға, өсімдіктің күйі мен өсу фазаларына байланысты. Егер құрғақшылық кенеттен басталып, ұзаққа созылатын болса, онда өсімдік бұдан күшті зардап шегеді. Бұл жағдайда өсімдік құрғақшылық басталғанға дейін сумен жақсы қамтамасыз етілген болса да көп зақымданады. Астық тұқымдастар жапырақтарының ұштары солады, шеттері бүрісіп, ширатылып, жапырақтың жұмсақ учаскелері тіршілігін тоқтатады. Кей жағдайларда жапырақтар жаппай түсе бастайды. Құрғақшылық біртіндеп басталып, бара-бара күшейе түскенде өсімдік оған бейімделіп үлгереді де, осының нәтижесінде шамалы ғана зақымданады. Топырақ құрғақшылығы өсімдіктер үшін әлдеқайда қауіпті. Бұл жағдайда өсімдіктер өте күшті су тапшылығына душар болып, олардың барлық мүшелері мен тканьдері суынан айрылады.
Өсімдіктер қоршаған ортадағы су тапшылығына біршама бейімделеді. Өсімдіктердің бір түрлерінде мұндай бейімделушілік ойдағыдай етсе, екінші түрлерінде біраз қиындықпен өтеді. Құрғақшылық жерлердің өсімдіктері ксерофиттер деп аталады. Оларды зерттеу өсімдіктердің құрғақшылыққа қалайша бейімделетінін көрсетеді. Алғашқы кезде ксерофиттер суды басқа өсімдіктерден гөрі аз қажет етеді деп есептеліп келген болатын.
А. Ф. Шимпер ксерофиттердің құрғақшылық жағдайларға бейімделуі судың қажеттігін барынша кемітетін қасиеттерді қалыптастыру жолымен жүзеге асады деп тұжырымдады. Сондықтан Шимпердің сипаттауы бойынша ксерофиттер құрғақшылық жерлердің өсімдіктері деп танылды. Алайда бұдан кейін Н. А. Максимов ксерофиттер су режимінің ерекшеліктерін зерттеді. Ол зерттеулерде ксерофиттердің суды мезофиттерге қарағанда көбірек-жұмсайтыны көрсетілді. Сөйтіп, Максимов алғаш рет ксерофиттердің екі тобы бар деген қорытындыға келді. Ксерофиттердің бір тобы Шимпердің сипаттамасына сәйкес келсе, келесі тобының қасиеті оған қарама-қарсы болды.
П.А.Генкель құрғақ дала өсімдіктерін зерттей отырып, олардың құрғақшылыққа бейімделуі алуан түрлі болатынын көрсетті. Ол бейімделушілік сипатына қарай өсімдіктерді мынадай типтерге белді: суккуленттер, эвксерофиттер, гемиксерофиттер, пойкилоксерофиттер, эфемерлер.
Қалың кутикула қабатымен қапталған, қалың жұмсақ етті өсімдіктер суккуленттерге жатады. Кейбір суккуленттердің жапырақтары толық дерлік өзгеріп, тікенектерге айналған. Суккуленттерге кактус, агава, алоэ, бозкілем, түбіртек сияқты өсімдіктер жатады. Бұл өсімдіктердің жұмсақ етті жапырақтары мен сабақтарына су жиналады, ал қалың қабатты кутикула мен өзгерген жапырақтар оның баяу және үнемделіп жұмсалуына мүмкіндік береді. Сондықтан транспирация шамалы, клетканың осмос қысымы төмен болады да, олар едәуір ыстыққа төзімді, тіпті 65°С-ге дейінгі қызуға шыдамды келеді. Генкель суккуленттердің аса қызуға төзімділігі клеткаларда байланысқан судың болуы мен цитоплазманың зор тұтқырлығына байланысты деп санайды.
Эвксерофиттер — нағыз ксерофиттер. Оларға құрғақ даланың veronica incana, Aster villosus, Arlemisia glanca және т. с. с. өсімдіктері жатады. Бұл өсімдіктердің жапырақтарын түк басқан, ол түктер жапырақты суды буландырудан және қызып кетуден қорғайды; тамыр жүйесі өте күшті тармақталған, бірақ ол небары 50—60 см тереңдікке бойлап өскен. Оларда транспирация төмен, осмос қысымы жоғары болады, суынан айырылу мен қызып кетуге жақсы төзеді. Бұл өсімдіктердегі мұндай бейімделушіліктер эволюция барысында қалыптасқан және олар су тапшылығы жағдайындағы тіршілік циклін жүзеге асыруға бағытталған.
Гемиксерофиттер — өз бойында құрғақшылықтан құтылуға мүмкіндік беретін бейімделушіліктерді қалыптастыратын ксерофиттер тобы. Оларда өте тереңге бойлап өсетін тамыр жүйесі жетіледі, мұндай тамыр жүйесі кейде ыза суының деңгейіне дейін жетіп, бұл өсімдіктердің үздіксіз сумен қамтамасыз етілуіне мүмкіндік береді. 50%-ке дейінгі су тапшылығына төзетін эвксерофиттермен салыстырғанда гемиксерофиттер 5—25% су тапшылығына төзе алады. Гемиксерофиттерге шалфей, Falcaria rivini және т. б. жатады.
Пойкилоксерофиттер қыналар сияқты өзінің су режимін реттемейтін өсімдіктер. Олар жаңбыр кезінде өседі де, құрғақшылық кезеңдерде ылғалдылығы қолға сезілместей дәрежеге дейін кеуіп, анабиоз күйіне өтеді.
Эфемерлер — құрғақ дала мен шөл өсімдіктері. Олар қоршаған ортада ылғал болатын қысқа кезеңде ғана өздерінін, тіршілік процестерін жүзеге асыра отырып, осындай жағдайларда тіршілік етуге бейімделген. Құрғақшылық кезең басталысымен эфемерлер- өздерінің тіршілік циклін толығымен аяқтайды да, жер астында тұқым немесе пиязшық және тамырсабақ күйінде сақталып, жылдық келесі ылғалды кезеңін күтеді.
Табиғатта құрғақшылық жағдайларға бейімделушілігі әр түрлі жолдармен өткен ксерофиттердің түрліше топтарының болуы мәдени өсімдіктерде де осындай бейімделушілік бағыттың бар екеніне мезгейді. Егін алқабын қорғайтын орман өсіруде және Қарағанды өнеркәсіптік ауданындағы елді мекендерді көгалдандыруда қолданылатын ағаш тұқымдастарының су режимі зерттелді. Олардық құрғақшылыққа бейімделуі негізінен екі бағытта жүзеге асатыны көрсетілді. Қотыр қайың, шетен жапырақты үйеңкі және бальзамды терек транспирацияны кеміту және тканьдерде суды ұстап тұру жолымен ылғалды үнемдей алатынын байқатады. Ұсақ жапырақты шегіршінің, бозжиде мен сары қарағанның бейімделушілігі топырақ қабатына тереңдеп өсетін және жиі тармақталған тамыр жүйесі арқылы өзін ылғалдың қажетті мөлшерімен қамтамасыз ету бағытында жүрген (Кенесарина, 1960). Құрғақшылыққа бейімделу нәтижесінде өсімдіктердің бұл тобында су режимінің әр түрлі типтері қалыптасқан. Қазақ ауыл шаруашылық институттың өсімдіктер физиологиясы кафедрасында суарусыз өсірілген бұршақ тұқымдас өсімдіктердің су режимі зерттелді. Бұршақтың құрғақшылыққа бейімделуі жақсы жетілген тамыр жүйесі мен суды аз буландыруының арқасында жүзеге асатыны анықталды. Тез солатын және суды көп буландыратын асбұршақ, ноқат және сол өсімдіктері мұндай жағдайға бейімделмеген болып шықты. Құрғақшылыққа төзімді қойноқат өсімдігінің бұл ……..