Тема 9.1 Приспособление растений к условиям внешней среды

Тема 9 Устойчивость как процесс адаптации растений. Физиология устойчивости. Защитно-приспособительные механизмы растений

Цель:

- сформировать понятия о стрессе, стрессоре. Ознакомить с факторами, способными вызвать стресс у растительных орга­низмов

План:

1 Приспособленность растений к условиям среды как результат их эволюционного развития

2 Критические периоды при воздействии стрессовых условий на растение

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

Надежность организма проявляется в эффективности его за­щитных приспособлений, в его устойчивости к действию небла­гоприятных факторов внешней среды: высокой и низкой темпе­ратуры, недостатка кислорода, дефицита воды, засоления и загазованности среды, ионизирующих излучений, инфекции и др. Эти неблагоприятные факторы в последнее время часто называют стрессорами, а реакцию организма на любые откло­нения от нормы — стрессом. Самые разнообразные неблаго­приятные факторы могут действовать длительное время или оказывают сравнительно кратковременное, но сильное влия­ние. В первом случае, как правило, в большей степени про­являются специфические механизмы устойчивости, во вто­ром - неспецифические. Учение о неспецифических ответах клеток на воздействие разнообразных факторов внешней среды было разработано Н. Е. Введенским, Д. Н. Насоновым и В. Я.Александровым. Проблема надежности в физиологии растений во всем объеме поставлена и развита Д. М. Гродзинским (1983)

По Селье, стресс — это совокупность всех неспецифических изменений, возникающих в организме животного под влиянием любых сильных воздействий (стрессоров), включаю­щих перестройку защитных сил организма. Эта перестройка сопровождается увеличением в крови адреналина и других гормонов, мобилизующих обмен веществ.

2Критические периоды при воздействии стрессовых условий на растение

По Селье, стресс как реакция организма на неблагоприятное воздействие проходит три фазы: I) тревоги, 2) резистентности (адаптации) и 3) истощения. Если при сильных воздействиях последняя фаза наступает и развивается быстро, то организм погибает.

Перенос теории стресса в том виде, как это изложено выше, на растительные объекты кажется на первый взгляд дискус­сионным. У растений нет ни нервной системы, ни тех гормо­нов, которые участвуют в стрессовых реакциях у животных. Однако если рассматривать не частности, а суть теории стресса, как неспецифической реакции клетки и организма в целом

на экстремальные воздействия, то этот вопрос в физиологии растений заслуживает самого пристального внимания, хотя и требует определенных корректив.

Во-первых, применительно к растениям 1-я фаза стрессовой реакции не может быть названа фазой тревоги. Для растений можно говорить о следующих трех фазах: 1) первичной стрессовой реакции, 2) адаптации, 3) истощения ресурсов надежности. Листья проростков фасоли, обдуваемые феном (38 °С), через 12 — 30 мин опускаются вследствие завядания (фа­за первичной реакции), но затем снова поднимаются (фаза адаптации), несмотря на продолжающееся действие «суховея». Во-вторых, растительные организмы в отличие от животных в большинстве случаев реагируют на стрессор не активацией обмена веществ, а, наоборот, снижением своей функциональ­ной активности. В связи с этим при стрессе в тканях растений возрастает концентрация гормонов, тормозящих обмен ве­ществ, — этилена и АБК, о чем более подробно будет сказано ниже.

Факторы, способные вызвать стресс у растительных орга­низмов, можно подразделить на три основные группы:

а) физические: недостаточная или избыточная влажность, освещенность или температура, радиоактивное излучение, ме­ханические воздействия;

б) химические: соли, газы, ксенобиотики 1 (гербициды, инсек­тициды, фунгициды, промышленные отходы и др.);

в) биологические (поражение возбудителями болезней или вредителями, конкуренция с другими растениями, влияние жи­вотных, цветение, созревание плодов).

Действие одного и того же фактора с одним и тем же уров­нем интенсивности может вызывать или не вызывать стресс у растения в зависимости от его сопротивляемости. Так, по от­ношению к засухе растения делятся на две группы: 1) пойкилогидрические, не регулирующие свой водный режим и допу­скающие большую потерю воды (до воздушно-сухого состоя­ния), не теряя жизнеспособности; 2) гомойогидрические расте­ния, регулирующие водный обмен и отвечающие стрессом на водный дефицит.

Устойчивость растения к стрессовому воздействию зависит и от фазы онтогенеза. Наиболее устойчивы растения, находя­щиеся в покоящемся состоянии (в виде семян, луковиц и т. п.). Наиболее чувствительны — растения в молодом возрасте, в пе­риод появления всходов, так как в условиях стресса прежде всего повреждаются те звенья метаболизма, которые связаны с активным ростом. Затем по мере роста и развития устойчи­вость растений к стрессовым воздействиям постепенно возра­стает вплоть до созревания семян. Однако период формирова­ния гамет также является критическим, поскольку растения в это время высокочувствительны к стрессу и реагируют на действие стрессоров снижением продуктивности.

Литература:2, т.2, с.81-92

Контрольные вопросы:

1 Какие вещества в растении в экстремальных условиях способствуют возникновению защитно-приспособительных реакций?

2 Какие повреждения озимых растений наблюдаются в осенний, зимний и весенний периоды?