Өсімдіктердің тіршілігіне жарықтың әсері

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

Атырау облыстық білім басқармасы

Мақат аудандық білім беру бөлімі

Л.Шахатов атындағы орта мектебі

 

 

 

 

 

Төленова Нұршат

                                                                                                        9 сынып

 

 

 

Тақырыбы: «Өсімдіктердің тіршілігіне жарықтың әсері»

 

 

 

 

Бағыты:Биология

 

 

 

Секциясы:Биология

 

 

 

 

 

Жетекшісі:Дощатова Райгүл Жасұланқызы биология пәнінің мұғалімі

 

 

 

 

 

 

 

 

Мазмұны

 

Кіріспе

 

1.Негізгі бөлім

 

1.1.Жарықтың сандық сипаттамасы

 

1.2.Өсімдіктердің анатомиялық-морфологиялық бейімділіктері

 

1.3.Физиологиялық адаптация

 

1.4.Өсімдіктердің жарық режиміне  тәуліктік адаптация

 

1.5.Өсімдіктердің көлеңкеге шыдамдылығы

 

Қорытынды

 

Пайдаланған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

 

Зерттеу объектісі: Бөлме өсімдіктері

 

 

Мақсаты: Өсімдіктердің өсуіне жарықтың әсерін білу.Тәулік бойы жарықтың мөлшерінің өзгеруіне байланысты,өсімдіктердегі болатын өзгерістерді анықтау.Өсімдіктердің тіршілік әрекетіне жарықтың әсері жайлы әдеби деректерді жинақтап,талдау.

 

 

Зерттеу әдістері: Өсімдіктердің жарық режиміне тәуліктік,маусымдық өзгерістерін фенологиялық бақылау арқылы зерттелді.Әдеби деректерді жинақтау,талдау,салыстыру,қорытындылау.

 

 

Қорытынды: Өсімдіктер тіршілігіне жарық маңызды үлес қосып,өсімдік ерекшеліктеріне байланысты олардың қарқынды өсуіне немесе өсуінің шектелуіне соқтырады.

 

Ғылыми зерттеу негізгі мәліметтері (ғылыми практикалық): Фотопериодтылық сәйкес келмейтін жағдайда тұрғанда қысқа күн өсімдіктері де,ұзақ күн өсімдіктері де гүлдемейді.

 

Қолданылуы:  Әр түрлі жағдайда өсірілген және жаңадан егілген өсімдіктер түрлеріне тәжірибелер жүргізіп белгілі нәтиже алуға көмектеседі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

          Жарық-қоршаған ортаның динамикалық факторларының бірі.Өсімдіктердің қоршаған ортада жарық шарттарының тек уақыт өзгерісі де есептеледі.Жарық - өсімдік өміріне маңызды абиотикалық факторлардың бірі.Олардың негізгі рөлі биосферада афтотрофты,жай бейорганикалық қосылыстар энергияны пайдаланып органикалық заттарды түзуі болып табылады.Жасыл өсімдіктердің күн сәулесінің жарығынсыз өмір сүре алмайтын ескере отырып,

К.А.Тимерязев өсімдіктерді «күн балалары» деп атады.Жарық өсімдік мүшелерінің дамуына,бойының өсуіне,жапырақтың  ішкі клеткаларының дамуына,хлоропластар мөлшеріне және клеткалардың дамуына т.б әсер етеді.Кейбір жарық режимдерінің ерекшеліктері өсімдіктердің географиялық дамуына да әсерін тигізеді.

      Жарық сәулесінің ұзын диопазонды толқындарда электромагниттердің шағылысуы,ол үзілмейтін 3-4 мың км инфрақызыл сәулелер толқындарынан және ұзындығы 290-380 км ультрафиолетті толқындардан құралады.290 км ұзындықтағы сәулелер тірі организмдерге жетпей озон қабатында жұтылып кетеді.Жерге жететін сәулелер 380 км –ден басталады.Жерге күн энергиясының екі млрд бөлігінің 1,95 кал\см немесе 136 МВ\см жетеді.Өсімдік жабындылары күн сәулесін атмосфера арқылы өткен және құрамы мен мөлшері өзгерген күйде алады.42 % барлық күн сәулесінің (33 %+9%) 15%  атмосферада ыдырап кетеді де,тек 43% жер қабатына жетеді.Күн сәулесінің бұл бөлігі тік сәуледен (27%) тұрады.Параллельді сәулелер,олар күннен тіке таралады және энергетикалық күші болады;және шашыраңқы күн сәуле (16%) аспанның кез келген нүктесінен келіп түсетін жарықтар,ауадағы газдардың шашыраңқы молекуласы,су буларының тамшысы күйінде,кристаллды мұздықтар,шаң-тозаң күйінде т.б келіп түседі.Тік және шашыраңқы күн сәулесінің жалпы соммасын суммарлы сәуле деп атайды.Өсімдіктердің жер үсті бөліктері күн сәулені жарық күйінде қабылдайды.Демек күн сәулесінің энергиясы өсімдік тіршілігіне маңызды үлес қосады.Осыған байланысты ғылыми жобаның мақсаты өсімдіктердің тіршілік әрекетіне жарықтың әсері жайлы әдеби деректерді жинақтап,талдау.   Біздің планетамыздағы өсімдіктер жарық сәулелерін алуан түрлі жағдайларда қабылдайды. Ол тіршілік ету ортасына байланысты болады. Әр түрлі қоршаған орталар: биік таулы аймақтар, жазықтар, шөлдер, сулар т.б. Тіршілік орталарының радиациаларының интенсивтілігі ғана емес, сонымен қатар оның спектрлік құрамы да әртүрлі болады. Соған сәйкес өсімдіктердің жарық режиміне бейімделуі де алуан түрлі болады. Жарық қатынасына байланысты өсімдіктер негізінен үш топқа бөлінеді: жарық сүйгіш өсімдіктер (немесе гелиофиттер), көлеңке сүйгіш өсімдіктер (сциофиттер) және аралас (жарықта да, көлеңкеде де өседі) өсімдіктер. Көлеңке жерлерде тіршілік ететін өсімдіктерге күн тәулігінің барлық уақыты емес, тек вегетациялық кезеңнің бір бөлігі ғана әсер етеді. Өсімдіктердің жарық режиміне бейімделуінің тағы бір тәсілі – ассимиляцияның негізгі периодының күшті көлеңке кезеңмен сәйкес келмеуі. Мысал ретінде жапырақты ормандардың шөптесін өсімдіктерінің тәуліктік адаптациясын  алуға болады. Көктемгі экологиялық нышаны жарық сүйгіш өсімдіктер эфемероидтар қолданады. Ол көктемгі көпжылдық, қысқа вегетациялы, ұзын тыныштық кезеңді өсімдік. Жарықтың тәуліктік ауытқулары немесе күн режимі әрқайсысының күндізгі және түнде тіршілік етуге тәуелді еткен. Бұл құбылыстар әрбір организмге тән түрлінше көрініс береді. Мәселен бәрімізге белгілі ақшам өсімдігінің гүлі күн батысымен ашылса, ал күнбағыс өсімдігі ақшамды жабыла бастайды. Организмдер тіршілігіндегі мұндай процестер тек қана жарық мөлшеріне ғана тәуелді болады, сол сияқты тәуліктің күн мен түннің кезектесіп келуіне және оның ұзақтығына да байланысты болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Негізгі бөлім

  1.1. Жарықтың сандық  сипаттамасы.

        Қоршаған орта факторы ретінде қолданылуына байланысты болады

( техникада, фотографияда, гигиена  т.б. ). Жарық көздерінің қуаттылығын  анықтап, жарық күші жөнінде айтуға  болады. Жарық сәулелерінің энергетикалық санының сипаттамасы жоғарғы сәулелер уақыт бірлігі мен перпендикуляр келу керек. Ол күн сәулесінің интенсивтілігі немесе шағылысу деп аталады, энергетикалық бірліктер арқылы белгіленеді (Дж/см2 мин немесе Вт/см2). Бұл сипаттама климотологияда қолданылыады, соның ішінде, күн сәулесі радиациясын зерттейтін – актинометрияда. Одан басқа ол өсімдіктердің тіршілік ортасының экологиялық жарық сәулелерінен бағалауда да қолданылады, сонымен қатар өсімдіктер физиологиясында, агрометеорологияда т.б. да қолданылады.Бұлармен қатар жарықтану сипаттамасы да кең қолданылады. Жарық сәулесінің бірлігі люкс (лк) деп белгіленеді, жарық ағымы – 1 люменге тең болады, 1м2 сай келеді. Тіршілік орталарындағы жарық сәулелері мыңдаған люменге тең болады. Энергетикалық бірліктерді есептелінген коэфиценттер көмегімен энергетикалық эквивалент люкске және жарық эквиваленттер радиациасына ауыстыруға болады. Күн сәулесінің интенсивтілігін арнайы приборлар – актинометр мен пиргелиометр арқылы, суммарлы радиация интенсивтілігін – пиранометр көмегімен өлшейді. Шашыраңқы радиация да күн сәулелерінен арнайы экранмен көлеңкеленген пиранометрмен өлшенеді. Жарықты бағалау үшін (өсімдіктер қабылдайтын) олардың тек сандық сипатын ғана емес, сонымен қатар оның сапалық құрамында білу керек, яғни сәулелердің әртүрлі толқын ұзындықтарындағы қатынасы, немесе спектрлі құрамы. Адамның көзі мен өсімдіктер жарықтың спектрлік құрамын әртүрлі қабылдайды. Жасыл өсімдіктер хлорофилл жұтатын қызыл және жасыл сәулелерді жақсы қабылдайды. Сондықтанда жарықты қоршаған орта факторына жатқыза отырып, оны «өсімдіктер көзі» деп атауға болады. (К.А.Тимерязев).

   Біздің планетамыздағы өсімдіктер  жарық сәулелерін алуан түрлі  жағдайларда қабылдайды. Ол тіршілік  ету ортасына байланысты болады. Әр түрлі қоршаған орталар: биік таулы аймақтар, жазықтар, шөлдер, сулар т.б. Тіршілік орталарының радиациаларының интенсивтілігі ғана емес, сонымен қатар оның спектрлік құрамы да әртүрлі болады. Соған сәйкес өсімдіктердің жарық режиміне бейімделуі де алуан түрлі болады. Жарық қатынасына байланысты өсімдіктер негізінен үш топқа бөлінеді: жарық сүйгіш өсімдіктер (немесе гелиофиттер), көлеңке сүйгіш өсімдіктер (сциофиттер) және аралас (жарықта да, көлеңкеде де өседі) өсімдіктер. Бірінші екі топ экологиялық оптиум бойынша ажыратылады. Жарық сүйгіш өсімдіктерде ол толық күн сәулесімен жарықтанған жерде болады, көлеңке оларға кері әсер етеді. Бұлар ашық немесе жарық экологиялық орталарда да өсетін өсімдіктер. Мысалы, дала және шалғын шөптері, өзен жағалаулары және су өсімдіктері және т.б, сонымен қатар жалпақ жапырақты ормандар өсімдіктері, ашық грунттарда өсетін мәдени өсімдіктер.

    Көлеңке сүйгіш өсімдіктер - әлсіз жарықтанған оптиумды аймақтарда өседі, күшті жарық көтере алмайды. Бұл топқа көлеңкелі тіршілік орталарда өмір сүретін өсімдіктер жатады. Көлеңкеленген абиотопты сипаттағы аймақтар (үңгірлер, тастар, топырақтың балдырлар тұратын беткі қабаты т.б) өте аз болады. Негізінде көлеңкені өте биік болып өсетін өсімдіктер жасайды. Сондықтан да көпшілік көлеңке сүйгіш өсімдіктер күрделі өсімдіктер бірлестігінің төменгі ярустарында өседі. Мысалы емен, тропикалық гелли т.б. Көлеңке сүйгіштіктерге бөлме және  оренжерея өсімдіктері де жатады.

   Аралас өсімдіктер –  жарыққа үлкен экологиялық амплитудалық  қатынаста болады. Олардың экологиялық жарыққа қатысы ассиметриялы болады, яғни олар толық жарықтанған ортада жақсы өсіп, дамиды. Бұлар өте кең таралған және пластикалық топ.

 

1.2. Өсімдіктердің  анатомиялық  – морфологиялық бейімділіктері.

 

     Әр түрлі жарықтанған орталарда өсетін өсімдіктердің ең бірінші айырмашылығы – олардың жапырақ тақталарының алуан түрлілігі. Бұл белгі тұқымқуалаушылық морфологиялық ерекшілігі ғана емес, сонымен қатар алынатын радиация шөптеріде де соған байланысты болады. Жарық сүйгіш өсімдіктердің жапырақтары көлеңке сүйгіш өсімдіктермен салыстырғанда ұсақ болады. Бұл систематикалық жағдай бойынша әр түрлі жарықтың оларда өмір сүретін туыс, түрлерде де ұқсас болады. Мысалы, шалғын қоңыраугүлі – campanula patula және орман c. tracheluim, дала шегіргүлі – viola arvens, орман шегіргүлі – v.mirabies, v.hitra. Тағы бір мысал ретінде жапырақтардың жылдық диморфизмін алуға болады, көктемде өркендердің күшті жарықтанған ортада дамуы, ал жазда оларда ірі ұзын жапырақ пластинкалары алмастырады. Көлеңкелі шыршалы ормандарда ірі жапырақты шөптесін өсімдіктер сирек кездеседі ( oxalis acеtosella, majanhemum bifolium, trientalis europaeo ). Гелиофит - өсімдіктердің жапырақтары радиацияны күннің «қауіпті» мезгілдерінде аз қабылдауға ориентацияланған жапырақ пластинкалары, горизонтальды бұрыштың астында вертикаль бағытта орналасады, яғни күндіз жапырақтар тек шашыраңқы сәулелерді қабылдайды. Бұған мысал ретінде теректәрізді өсімдіктердің арасынан эвкалипті, мимозды, акацияны алуға болады: шөптесін өсімдіктерден көптеген дала өсімдіктерін т.б. «Компас» деп аталатын өсімдіктер радиацияны қабылдау кезінде адаптациясы әлсіз болады; олардың жапырақтары бір бағытта орналасады, солтүстіктен оңтүстікке қарай ориентацияланған, яғни түс мезгілінде радиация жапырақ бетіне өте аз түседі (min). Мұндай классикалық жапырақ орналасуларға мысал ретінде мына өсімдіктерді алуға болады: жабайы латук (lactuca sirriola) – дала өсімдігі, ашық жерлерде өседі, американдық sylphum туысы өсімдіктері, т.б. «Жапырақтарының комбастық» бағытта орналасатын басқа да шөптесін өсімдіктерге: қарапайым пижма – janacetum vulgare, мыңжапырақ - Achilla mullufuelm т.б. жатқызуға болады. Көлеңке жерлерде олардың жапырақтары ретсізделіп кетеді, мысалы латук көлеңке жерлерде өзінің «компастық» қасиетін жояды. Егер гелиофиттердің жапырақтары жиі айналып тұратын болса (жарықтың жетіспеуінен), көлеңке сүйгіш өсімдіктерде керісінше жапырақтар радиацияны аз қабылдайтын бағытта орналасқан. Бұл теректі ормандарда жақсы байқалады: егер қалың теректер арасынан кішкене жарық түсіп тұратын болса, онда төменгі ярустағы өсімдіктер жапырағы сол бағытқа қарай өседі.

         Қалың ормандардағы өсімдіктердің негізгі жарық көздері – жоғары радиация диффузиа ағымдары, осыған байланысты орман өсімдіктері горизантальды бағытта өседі. Бұл топырақ ярусындағы шалғын шөптерде де байқалады. Бір жапырақтардың екінші жапырақпен көлеңкеленуі олардың бір бұтақ бойында тізіліп орналасуы арқасында азаяды, яғни «жапырақты мозайка» түрінде. Бұндай сипаттағы өсімдіктерге қысқы бұтақты үйеңкі теректе, ильмя, липалар және т.б. теректәрізділерді алуға болады. Жапырақ массаларының мозаика күйде орналасуы қою көлеңкелі ормандарда өсетін кейбір шөптесін өсімдіктерде де болады. Кейбір көлеңке сүйгіш өсімдіктер өз-өздерін қорғауға қабілетті келеді: олар күшті (жапырақ) жарық түскен кезде жапырақ пластинкаларының жағдайын өзгерте алады. Шыршалы ормандарда oxalus acetosella жарық күшті түсетін жерлерде жапырақтарын вертикаль бағытқа қарай түзеп өседі.

   Күн радиациясын негізінен  қабылдайтын жапырақ құрылымы. Көпшілік гелиофиттердің жапырақ тақталары ерекше болады, оларда күн сәулесін шағылыстырып тұратын ерекше қасиет болады. Мысалы, лаврда, магнолияда, кактустарда, немесе әлсіз әсер (қалың кутикулды) болады. Кейбір клетка эпидермистерінен жарық сәулелерінің экран ролін атқаратын кристаллдық заттар болады. Көлеңке жерлерде өсетін өсімдіктерде жапырақтың жабын тканьдерінде мұндай ерекшеліктер болмайды.Гелиофит - өсімдіктердің жапырақтарының ішкі бұрылымы тканьдер ассимиляциясының жарық құрылымы бойынша ерекшеленеді. Ең біріншіден бұл помисадты тканьдер, олар ұзын және жіңішке тканьдерден тұрады (кейде 2-3 қатарлы). Көпшілік гелиофиттерде помисадты ткань жапырақтың үстіңгі бетінде ғана емес, астыңғы жағында да жақсы жетілген («изопалисадты» жапырақ). Онтогенезде қуатты полисадты «жарық» клеткалардың түзілуі кезінде полисадты клеткалар ұзынынан өседі, ал көлеңке жерлерде өсу тоқтатылады, жарық жапырақтардың мезофилл клеткалары ұсақ, компакты (жинақты) орналасқан болады, ірі аралық клеткалары болмайды, лептесіктері ұсақ, көп болады. Күшті полисадты тканьдердің өсіп дамуына байланысты жапырақ қалыңдай түседі. Жарық жапырақтарының алуан бірлігіне, көлеңкеде өсетін өсімдіктерге қарағанда үлкен масса сәйкес келеді. Көлеңке жерлерде өсетін өсімдіктердің жапырақтарының «көлеңке» құрылымдары болады. Кейбір жағдайда мезофилл полисадты және губка паренхималарда дифференциялданбаған, басқаларда үстіңгі қабат клеткалары астыңғылармен салыстырғанда формасы және орналасуы бойынша ерекшеленеді, бірақ олар нағыз полисадтар емес (жіңішке және жуан). Жапырақ пластинкасы жіңішке болады, сондықтанда күн сәулесінің жапыраққа жақсы сіңуіне көмектеседі. Көлеңкеде өсетін өсімдік жапырақтарының клеткалары ірі болады, мезофилдер ретсіз орналасқан, аралық клеткалар системасы күшті дамыған. Лептесіктер ірі, шашыраңқы орналасқан: жарық клеткалармен салыстырғанда жапырақ тақтасының тек астыңғы бетінде орналасады. Жарық және көлеңке жапырақтарының негізгі айырмашылықтары пластидті система деңгейі. Күшті жарық жағдайында хлоропластардың саны бірнеше есеге артады, көлеңке өсімдіктерімен салыстырғанда. Бұл негізінен жарық жапырақтардың мезофилінің қалың болуына байланысты. Гелиофильді өсімдіктердің хлоропластары ұсақ және ашық түсті, ал көлеңкеде өсетін жапырақтардікі ірі және қою түсті болады. Бұндай құбылыс төменгі сатылы өсімдіктерде де байқалады. Мысалы, қараңғы жерде өскен балдырлардың хроматафоры ашық жерде  өскен балдырлардікімен салыстырғанда ірі болады. Бұндай ерекшелік көлеңке жапырақтардың пластидті аппаратының ассимиляция тканьдерінің жарықты жақсы сіңіртуін қамтиды. Керісінше, қою хлоропласты жарық жапырақтарда да кері процесс жүреді. Тағы бір қорғаныс реакцияларының бірі – клеткалардағы хлоропластардың орындарының ауысуы: көпқабатты жапырақтар мезофилласында бұл қасиет полисадты тканьдер арқылы жүзеге асады. Күшті жарық әсерінен хлоропластар клеткада дұрыс орналасып, оның қабырғасына айналады, ал әлсіз жарықта олар клеткада диффузды күйде төменгі бөлікте жинақталады. Хлоропластардың мұндай қозғалысы тәуліктік ауысу кезінде және эксперимент кезінде байқалады. Микрокинотүсіргіш көмегімен клеткадағы хлоропластардың 15-20 мин жарықты өзгерткеннен кейінгі орналасуын зерттеуге болады. Жарықтың күші мен бағытынан балдырлардың хромотофорларының орны ауысатындығы анықталғын. Соңғы жылдарда жарық және көлеңке жапырақтарының хлоропластарының ішкі құрылымдарының да айырмашылықтары бар деген мәліметтер алынды. Көлеңке жапырақтарда тилокоидтар граномарда тығыз орналасады. Бұл көлеңке балдыры viva fenestaroda жақсы байқалған.