Министерство  образования и науки, молодежи и  спорта Украины

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского

Биологический факультет

Кафедра лесного и садово-паркового хозяйства 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

УСТОЙЧИВОСТЬ  РАСТЕНИЙ К ДЕЙСТВИЮ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 
 
 
 
 
 
 
 

Работу выполнила:

Студенка III курса,

Группа «Лесное и садово-парковое хозяйство»

Голубева Анастасия  
 
 
 
 
 
 
 
 

Работу проверил:                                                                        Петришина Н. Н. 
 
 
 
 
 

                                       Симферополь – 2011

    Содержание 

 

1. Введение  …………………………………………………………………. 3

2. Границы  приспособления и устойчивости…………………………….. 5

3. Защитные возможности растений……………………………………… 8

      2.1  Засухоустойчивость и устойчивость к перегреву…………….. 10

     2.2. Устойчивость растений к низким  температурам……………… 11

     2.3. Солеустойчивость……………………………………………….. 12

     2.4. Устойчивость к недостатку кислорода………………………… 14

    2.5. Газоустойчивость……………………………………………….. 14

     2.6. Радиоустойчивость……………………………………………… 15

    4. Заключение ………………………………………………………….. 17

    5. Список литературы………………………………………………….. 18 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

 

    Приспособленность онтогенеза растений к условиям среды  является результатом их эволюционного  развития (изменчивости, наследственности, отбора). На протяжении филогенеза каждого вида растений в процессе эволюции выработались определенные потребности индивидуума к условиям существования и приспособленность к занимаемой им экологической нише. Влаголюбие и теневыносливость, жароустойчивость, холодоустойчивость и другие экологические особенности конкретных видов растений сформировались в ходе эволюции в результате длительного действия соответствующих условий. Так, теплолюбивые растения и растения короткого дня характерны для южных широт, менее требовательные к теплу и растения длинного дня — для северных.

    В природе в одном географическом регионе каждый вид растений занимает экологическую нишу, соответствующую  его биологическим особенностям: влаголюбивые — ближе к водоемам, теневыносливые — под пологом леса и т. д. Наследственность растений формируется под влиянием определенных условий внешней среды. Важное значение имеют и внешние условия онтогенеза растений.

    В большинстве случаев растения и  посевы (посадки) сельскохозяйственных культур, испытывая действие тех или иных неблагоприятных факторов, проявляют устойчивость к ним как результат приспособления к условиям существования, сложившимся исторически, что отмечал еще К. А. Тимирязев. Способность к эффективной защите от действия неблагоприятных абиотических и биотических факторов среды, устойчивость к ним возделываемых видов и сортов — обязательные свойства районированных в данном регионе сельскохозяйственных культур.

    Адаптация (приспособление) растения к конкретным условиям среды обеспечивается за счет физиологических механизмов (физиологическая адаптация), а у популяции организмов (вида) — благодаря механизмам генетической изменчивости, наследственности и отбора (генетическая адаптация). Факторы внешней среды могут изменяться закономерно и случайно. Закономерно изменяющиеся условия среды (смена сезонов года) вырабатывают у растений генетическую приспособленность к этим условиям.

 

     1. Границы приспособления  и устойчивости

 

    В естественных для вида природных  условиях произрастания или возделывания растения в процессе своего роста и развития часто испытывают воздействие неблагоприятных факторов внешней среды, к которым относят температурные колебания, засуху, избыточное увлажнение, засоленность почвы и т. д.

    Каждое  растение обладает способностью к адаптации в меняющихся условиях внешней среды в пределах, обусловленных его генотипом. Чем выше способность растения изменять метаболизм в соответствии с окружающей средой, тем шире норма реакции данного растения и лучше способность к адаптации.

    Это свойство отличает устойчивые сорта  сельскохозяйственных культур. Как  правило, несильные и кратковременные  изменения факторов внешней среды  не приводят к существенным нарушениям физиологических функций растений, что обусловлено их способностью сохранять относительно стабильное состояние при изменяющихся условиях внешней среды, т. е. поддерживать гомеостаз.

    Однако  резкие и длительные воздействия  приводят к нарушению многих функций  растения, а часто и к его  гибели.

    При действии неблагоприятных условий снижение физиологических процессов и функций может достигать критических уровней, не обеспечивающих реализацию генетической программы онтогенеза, нарушаются энергетический обмен, системы регуляции, белковый обмен и другие жизненно важные функции растительного организма.

    При воздействии на растение неблагоприятных  факторов (стрессоров) в нем возникает  напряженное состояние, отклонение от нормы — стресс.

    Стресс  — общая неспецифическая адаптационная реакция организма на действие любых неблагоприятных факторов.

    Выделяют  три основные группы факторов, вызывающих стресс у растений (В. В. Полевой, 1989): физические — недостаточная или избыточная влажность, освещенность, температура, радиоактивное излучение, механические воздействия; химические — соли, газы, ксенобиотики (гербициды, инсектициды, фунгициды, промышленные отходы и др.); биологические — поражение возбудителями болезней или вредителями, конкуренция е другими растениями, влияние животных, цветение, созревание плодов.

    Сила  стресса зависит от скорости развития неблагоприятной для растения ситуации и уровня стрессирующего фактора.

    Для растений характерны три фазы стресса: 1) первичная стрессовая реакция, 2) адаптация, 3) истощение. Действие стрессора зависит  от величины  повреждающего фактора, длительности его воздействия и сопротивляемости растения. Устойчивость растений к стрессору зависит и от фазы онтогенеза. Наиболее устойчивы растения, находящиеся в состоянии покоя. Наиболее чувствительны растения в молодом возрасте.

    К первичным неспецифическим процессам, происходящим в клетках растений при действии любых стрессоров, относятся следующие:

    1. Повышение проницаемости мембран,  деполяризация мембранного потенциала  плазмалеммы.

    2. Вход ионов кальция в цитоплазму  из клеточных стенок и внутриклеточных  компартментов (вакуоль, эндоплазматическая сеть, митохондрии).

    3. Сдвиг рН цитоплазмы в кислую  сторону.

    4. Активация сборки актиновых микрофиламентов  цитоскелета, в результате чего  возрастает вязкость и светорассеяние  цитоплазмы.

    5. Усиление поглощения кислорода, ускоренная трата АТФ, развитие свободнорадикальных процессов.

    6. Повышение содержания аминокислоты  пролина, которая может образовывать  агрегаты, ведущие себя как гидрофильные  коллоиды и способствующие удержанию  воды в клетке. Пролин может  связываться с белковыми молекулами, защищая их от денатурации.

    7. Активация синтеза стрессовых  белков.

    8. Усиление активности протонной  помпы в плазмалемме и, возможно, в тонопласте, препятствующей неблагоприятным  сдвигам ионного гомеостаза.

    9. Усиление синтеза этилена и абсцизовой кислоты, торможение деления и роста, поглотительной активности клеток и других физиологических процессов, осуществляющихся в обычных условиях.

    Кроме того, стрессоры оказывают и специфическое  воздействие на клетки. В невысоких  дозах повторяющиеся стрессы приводят к закаливанию организма, причем закаливание к одному стрессору способствует повышению устойчивости организма и другим повреждающим факторам.

    На  организменном уровне сохраняются  все клеточные механизмы адаптации  и дополняются новыми, отражающими взаимодействие органов в целом растении. Прежде всего, это конкурентные отношения за физиологически активные вещества и пищу. Это позволяет растениям в экстремальных условиях сформировать лишь такой минимум генеративных органов, которые они в состоянии обеспечить необходимыми веществами для созревания. При неблагоприятных условиях ускоряются процессы старения и опадения нижних листьев, а продукты гидролиза их органических соединений используются для питания молодых листьев и формирования генеративных органов. Растения способны замещать поврежденные или утраченные органы путем регенерации и роста пазушных почек. Во всех этих процессах коррелятивного роста участвуют межклеточные системы регуляции (гормональная, трофическая и электрофизиологическая).

    В условиях длительного и сильного стресса в первую очередь гибнут неустойчивые растения. Они устраняются из популяции, а семенное потомство образуют более устойчивые растения. В результате общий уровень устойчивости в популяции возрастает. Таким образом, на популяционном уровне включается отбор, приводящий к появлению более приспособленных организмов и новых видов

                       2. Защитные возможности растений

 

    В природных условиях устойчивость и продуктивность растений определяются рядом признаков, свойств и защитно-приспособительных реакций. Различные виды растений обеспечивают устойчивость и выживание в неблагоприятных условиях тремя основными способами: с помощью механизмов, которые позволяют им избежать неблагоприятных воздействий (состояние покоя, эфемеры и др.); посредством специальных структурных приспособлений; благодаря физиологическим свойствам, позволяющим им преодолеть пагубное влияние окружающей среды.

    Однолетние  сельскохозяйственные растения в умеренных  зонах, завершая свой онтогенез в  сравнительно благоприятных условиях, зимуют в виде устойчивых семян (состояние покоя). Многие многолетние растения зимуют в виде подземных запасающих органов (луковиц или корневищ), защищенных от вымерзания слоем почвы и снега. Плодовые деревья и кустарники умеренных зон, защищаясь от зимних холодов, сбрасывают листья.

    Защита  от неблагоприятных факторов среды  у растений обеспечивается структурными приспособлениями, особенностями анатомического строения (кутикула, корка, механические ткани и т. д.), специальными органами защиты (жгучие волоски, колючки), двигательными и физиологическими реакциями, выработкой защитных веществ (смол, фитонцидов, токсинов, защитных белков).

    К структурным приспособлениям относятся  мелколистность и даже отсутствие листьев, воскообразная кутикула на поверхности листьев, их густое опущение и погруженность устьиц, наличие сочных листьев и стеблей, сохраняющих резервы воды, эректоидность или пониклость листьев и др. Растения располагают различными физиологическими механизмами, позволяющими приспосабливаться к неблагоприятным условиям среды. Это САМ-тип фотосинтеза суккулентных растений, сводящий к минимуму потери воды и крайне важный для выживания растений в пустыне и т. д.

    Многочисленными физиологическими изменениями сопровождается развитие холодоустойчивости и морозостойкости у озимых, двулетних и многолетних растений при уменьшении длины дня и снижении температуры в осеннее время. У сельскохозяйственных растений особое значение имеет устойчивость, определяемая выносливостью клеток растений, их способностью адаптироваться в изменяющихся условиях среды, вырабатывать необходимые для жизнедеятельности продукты метаболизма. Лучше всего растения переносят неблагоприятные условия в состоянии покоя.

    Первым  сигналом для перехода к состоянию  покоя является сокращение светового периода. При этом в клетках растений начинаются биохимические изменения, приводящие в конечном счете к накоплению запасных питательных веществ, снижению оводненности клеток и тканей, образованию защитных структур, накоплению ингибиторов роста. Примером такой подготовки могут служить сбрасывание листьев в осенний период у многолетних растений, развитие запасающих органов у двулетних и образование семян у однолетних.