Лекцияның жоспары:
1.Қыста зақымдану түрлері, себептері, алдын алу жолдары.
2.Бидай мен қара бидайдың биологиялық ерекшеліктері.
3.Жүгері, тары, күріш, сорго, қонақ дақылдарының ерекшеліктері.
Қолданылатын әдістер: Лекция-консультация,сұрақ-жауап-талдау.
Лекция мәтіні: Жер шарының әр түрлі аймақтарында климаттық жағдайлар, топырақ құрылыстары мен химиялық құрамдары, жылдың жылы және салқын маусымдарының ұзақтығы мен арақатынастары, температура айырмашылықтары, т.б. біркелкі емес, алуан түрлі болып келетіндігі белгілі. Осыған байланысты жер бетінің әр түрлі аймақтарында өніп өсетін жануарлар мен өсімдіктердің тіршілік әрекеттерінде көптеген ерекшеліктер байқалады.
Өсімдіктердің табиғатта таралуы олардың шыққан тегіне байланысты. Мысалы оңтүстік аймақтарда жылу сүйгіш қысқа күндік өсімдіктер, солтүстік аймақтарда ауа райының салқындығына бейімделген ұзақ күндік өсімдіктер тараған. Белгілі географиялық аймақтың бөліктерінде өсімдіктердің тұқым қуалаушылық қасиеттеріне байланысты ылғал сүйгіштер су қоймаларына жақын, көлеңкеге төзімділері орман шымылдықтарында өніп-өседі.
Қоршаған ортаның белгілі мерзімділікпен және кездейсоқ өзгерулеріне байланысты өсімдіктердің тіршілік әрекеттерінде де көптеген ерекшеліктер қалыптасады. Мысалы, таулы, тегістік дала, қоңыржай, қуаңшылық-шөлейт аймақтарда, қиыр шығыс пен солтүстік аймақтарда тіршілік ететін өсімдік топтарының өздеріне тән сыртқы морфологиялық ерекшеліктерімен қатар, олардың ішкі физиологиялық, биохимиялық, яғни, зат алмасушылық процестерінде де ерекшеліктер қалыптасқан.
Сонымен өсімдіктің ішінде ортаның қолайсыз жағдайларының әсеріне біртіндеп бейімделуінің нәтижесінде төзімді және төзімсіз топтар, түрлер, өкілдер пайда болады.
Ортаның қолайсыз жағдайларына өсімдіктердің төзімділігі негізінен екі бағытта қалыптасады: ортаның қолайсыз (күз, қыс) кезеңдерінде өсімдіктер түгелінен немесе ішінара зат алмасу, өсіп-өну процестерін тоқтатып, тыныштық күйге ауысады; екіншіден, керісінше, тіршілік әрекеттерін күшейтіп, қолайсыз жағдайларға барынша ырықты төтеп береді.
Төзімділіктің алғашқы түрі белгілі мерзімділікпен әсер ететін жағдайларға (үйреншікті – қыс пен жаздық, жазғы қуаңшылықтар, талтүскі ыстық, т.б.) байланысты қалыптасып, екіншісі – үйреншіксіз, кездейсоқ, күтілмеген жағдайларға (радиация, шаң мен газ, індетті аурулар туғызатын организмдер, химиялық уытты заттар) байланысты қалыптасады.
Температуралық жағдайларға байланысты өсімдіктер – ыстыққа, салқындыққа, аязға төзімді және төзімсіз болып бөлінеді.
Сумен қамтамасыздыққа байланысты қуаңшылыққа, ылғал молдығына, су басуға төзімді және төзімсіз деп аталады.
Қыстың қолайсыз жағдайларына байланысты қысқа төзімді, төзімсіз болып, топырақтағы түрлі тұздардың мөлшеріне байланысты тұздануға төзімді, төзімсіз болып бөлінеді.Түрліше індетті аурулар туғызатын микроорганизмдер әрекеттеріне байланысты індет ауруларға төзімді төзімсіз, газдар әсеріне төзімді, төзімсіз өсімдіктер топтары болып ерекшеленеді.
Өсімдіктердің қолайсыз температуралық жағдайларға төзімділігі.
Өсімдіктердің ыстыққа төзімділігі.Өсімдік организміне жоғары температураның (ыстықтың) әсерін зерттеу жұмыстары ХІХ ғасырдың 70-жылдарынан-ақ басталған болатын. Мысалы, Сакс (1864ж.) әр түрлі өсімдіктердің өзіне тән ең жоғарғы (максимум) температуралық деңгейі болады деп көрсетті. Көптеген өсімдіктер +51°С ыстыққа 10 минуттен артық төтеп бере алмайды, бірақ +49-50°С ыстыққа ұзағырақ уақыт шыдайды деп тұжырымдады.
Кейінірек, өсімдіктердің көпшілігі үшін ең жоғарғы температуралық деңгей бұған қарағанда төменірек болатындығы анықталды. Мысалы, картоп өсімдігі 42,5°С ыстыққа бір сағаттан артық шыдай алмай, залалданатындығы байқалды.
Заппер (1935ж.) өсімдіктердің әр түрлі экологиялық топтарға жататын өкілдерінің ыстыққа төзімділігін зерттеді. Зерттелген өсімдіктерді ыстыққа төзімділік деңгейіне қарап, төмендегідей 6 топқа бөлді:
1. Көлеңкеде өсетін саумалдық (Oxalis acetosella), шытырлақ (Impatiens parviflora) т.б температуралық максимумы + 40,5-42,5°С;
2. Су өсімдіктеріне жататын элодея (Elodea callitrichoides) +38,5°С, валлиснерия (Vallisneria) +41,5° С;
3. Біршама көлеңкелеу жерде өсетін шыршай (Geum urbanum), сүйел шөп (Chelidonium majus), қырыққұлақтардың т.б. өсімдіктерде ең жоғары температуралық деңгейі +45-46° С шамасында болады;
4. Ең жоғарғы температуралық деңгейі +48°С шамасында болатын қалампыр гүлдердің біраз түрлері, андыз, т.б. ашық, қуаңшылық аймақтарда өсетін өсімдіктер;
5. Қоңыржай аймақтарда өсетін (мезофиттер) қара алқа (Solanum nigrum) және сасық мендуана (Datura stramonium) +49,5 және +47°С, қарамықша (Agrostemma githago) +44-45° С;
6. Ыстыққа өте төзімді жасаңшөптер (суккулент) +48,5-54,5°С ыстыққа шыдай алады.
Қазіргі кездегі мәліметтер бойынша температураның жоғарылауынан (+35°С және одан да жоғары) цитоплазманың тұтқырлығы екі жақты, көбінесе күшейіп, сиректеу төмендеп өзгереді. Цитоплазма тұтқырлығының жоғарылауы оның жылжымалылығын бәсеңдетеді. Бірақ бұл процесс қайтымды болып есептеледі. Жоғары температура клетка сөлінің концентрациясын жоғарылатып, клетканың несеп нәрі глицерин, эозин және басқа қосындыларды сіңіргіштігі күшейеді. Клетка сөліндегі еріген заттардың сыртқа бөлінуіне (экзоосмос) байланысты біртіндеп осмостық қысымы төмендейді. Бірақ, температура 35°С-тан жоғарылағанда, крахмалдың ыдырап, моносахаридтер мөлшерінің көбеюіне байланысты, осмостық қысым қайтадан жоғарылайды.
Фотосинтез процесі тыныс алуға қарағанда, жоғары температураға сезімталдау келеді. Су тапшылық кезеңдерінде жеделденетін полимерлердің алмасуы, соның ішінде белоктардың ыдырауы, температура көтерілгенде одан да үдей түседі. Белоктардың ыдырауынан пайда болатын аммиак өсімдіктің төзімсіз клеткаларына уытты әсер етеді. Ыстыққа төзімді өсімдіктерде көп мөлшерде пайда болатын органикалық қышқылдар, аммиактың артық мөлшерін байланыстырып, клеткаларды уланудан сақтайды.
Кейбір өсімдіктердің ыстыққа төзімділігі, тамырларының тереңдеп өсуіне байланысты, транспирацияның жоғары қарқындылығымен анықталады. Суккуленттердің ыстыққа төзімділігі ұлпаларында байланысқан судың көп болып, тұтқырлығының жоғары болатындығымен анықталады. Сонымен қатар, температураның көтерілуінен өсімдік клеткаларында «зорлану» (стресс) белоктарының синтезделуі жеделдейді.
Біраз ғалымдардың ұйғаруынша (Н.С. Петинов, Ю.Г.Молотковский) ыстыққа төзімді өсімдікте температураның жоғарылау әсерінен тыныс алу коэффициенті төмендеп, органикалық қышқылдар көбірек жиналады. Олар аммиакты байланыстырып, аммоний тұздарына айналады да, аммиактың уыттығын жоққа шығарады.
Осыған байланысты, ұлпаларында органикалық қышқылдар көп мөлшерде пайда болатын суккуленттердің ыстыққа төзімділігінің себебін түсінуге болады.
Өсімдіктердің салқындыққа (төмен температураға) төзімділігі.
Шығу тегі жағынан оңтүстік өсімдіктердің көпшілігі төмен, жағымды (+) температураның (1-ден 10°С-қа дейінгі аралықта) әсерінен де зақымданады. Қоңыржай аймақ өсімдіктері мұндай салқындыққа төзімді, қалыптағыдай өсіп-өнуін тоқтатпайды. Оларға арпа, сұлы, зығыр, сиыр жоңышқа сияқты өсімдіктер жатады.
Салқындықтан зақымданған өсімдіктердің жапырақтары алдымен солып, соңында қурап қалады. Салқындықтың әсерінен хлорофилдердің ыдырауы нәтижесінде жапырақтардың түссізденуі күріш, сиыр бұршақ өсімдіктерінде, қоңырлануы күнбағыс, қияр өсімдіктерінде жиі байқалады.
Жылу сүйгіш өсімдіктерде жеке органдарының салқындықтан зақымдануы бірдей болмайды. Жүгері мен қарақұмықтың сабақтары, күріш пен сиыр жоңышқаның, керісінше, жапырақтары төзімсіздеу келеді.
Өсімдіктердің салқындыққа төзімділігінің физиологиялық себептері туралы әр түрлі көзқарастар кездеседі. Неміс ғалымы Сакс (1862ж.) салқын температураның әсерінен өсімдіктерде су алмасу процесі бұзылады деп ұйғарды. Тамырлары салқынданған өсімдіктерде транспирация нәтижесінде буланған судың орны толмағандықтан өсімдік мүшелері қурап қалады деп көрсетті. Кейінірек бұндай болжамның дұрыс еместігі байқалды.
Мысалы, Австрия ғалымы Молиш (1897ж.) салқынға төзімсіз өсімдіктердің зақымдануы зат алмасу процестерінің бұзылуына байланысты деген пікір ұсынды.
Осыдан соң көптеген зерттеулер жүргізіліп, өсімдіктердің салқындықтан зақымдануы протоплазманың тұтқырлығының төмендеуіне, белоктардың ыдырауына байланысты деген де пікірлер айтылды.
Қазіргі кездегі тәжірибелердің нәтижесі жылу сүйгіш өсімдіктердің төменгі жағымды (+) температураның әсерінен зақымдануының негізгі себебі мембраналардың қызметтік ырықтығының бұзылуына байланысты екендігін дәлелдейді. Төмен температураның әсерінен мембраналардың құрамындағы қаныққан май қышқылдары сұйық кристалдық күйден гелге (қатты күйге) айналады. Осының нәтижесінде зат алмасу процесі жағымсыз бағытта өзгеріп, ауа салқындығы көпке созылған жағдайда өсімдіктердің опат болуына әкеп соқтырады.
Агрономиялық тәжірибелерде жылу сүйгіш өсімдіктердің салқындыққа төзімділігін жоғарылату мақсатында біраз әдістер қолданылады. Мысалы, егістікті калий тыңайтқыштарымен қамтамасыз ету, ауаның ылғалдығының жоғарылауы және жарықтың жақсы түсуі өсімдіктердің төзімділігін біршама күшейтеді. Тиімді әдістердің біреуі – шынықтыру болып есептеледі. Ол үшін өсімдіктің өнген тұқымдары бір ай бойы тәулігіне 12 сағат ішінде 0-5°С дейінгі жағдайда, қалған мерзімде +15-20°С жағдайда сақталады. Өсімдіктердің төзімділігін жылу сүйгіш өсімдіктерді салқындыққа төзімделеу өсімдіктерге телу арқылы да жоғарылатуға болады (мысалы, қауынды асқабаққа).
Осылай өнген тұқымдарды бірнеше ұрпақтарда шынықтырудың нәтижесінде біраз өсімдіктердің (мысалы, қызанақ) салқындыққа төзімді сорттары шығарылды. Тұқымдарды егу алдында микроэлементтердің, азот қышқылы аммоний тұздарының әлсіз (0,25%) ерітінділерімен ылғалдап өңдеу әдісі де айтарлықтай нәтиже береді.
Аталған әдістердің жағымды әсерлері өңделген өсімдіктерде энергияның алмасуы мен органоидтар құрылысының тұрақтылануына байланысты деп тұжырымдалады.
Өсімдіктердің суыққа – аязға төзімділігі. Төмен (-) температураның қолайсыз әсерінен, әсіресе, қыстап шығатын шөптесін, ағаш тектес және жемісті өсімдіктер жыл сайын көптеп залалданады.
Өсімдіктің төменгі температураға төзімділігінің, аяздан зақымдануы мен опат болуының себептерін зерттеу жұмыстарымен ғалымдар өсімдіктер физиологиясы ғылымы жаңа ғана қалыптаса басталған кезден-ақ айналысқан.
Олардың ең алғашқылары – француз ғалымдары Бюффон мен Дюамаль (1737ж.) өсімдіктердің төменгі температура әсерінен зардап шегуі немесе опат болуы, олардың ұлпаларында мұздың пайда болып, қайтадан еруіне байланысты деген болжам ұсынған.
Өсімдіктердің аязға төзімділік себептерін тәжірибелер арқылы зерттеу жұмыстарын алғаш Сакс бастады деуге болады. Оның ұйғаруынша өсімдіктің аяздан зақымдануына ұлпада пайда болған мұздың еру жылдамдығы себепші болады. Ал Мюллер-Тургау (1866ж.) болса зақымдану пайда болған мұздың мөлшеріне байланысты деген пікір ұсынды. Бұл пікірді Молиш (1897ж.) өз тәжірибелерінде дәлелдеді [20].
Өсімдіктердің суыққа төзімділігінің физиологиялық себептерін жан-жақты ғылыми зерттеу жұмыстарының алға қарай дамуына орыс ғалымы Н.А. Максимовтың 1913 жылы жариялаған «Физиологические основы морозостойкости растений» деген еңбегі үлкен ықпалын тигізді.
Оның зерттеулері өсімдіктерді суықтан ұлпаларда қатқан мұздың бүлдірушілік әсерінен сақтау әдістерін белгілеуге бастама болды. Максимов өсімдіктердің төзімділігіне химиялық қосындылардың өте маңыздылығын уағыздады (қанттар, тұздар). Сонымен қатар өсімдік ұлпаларында пайда болған мұз ұлпаларды сусыздандырумен қатар, протоплазманың коллоидты күйіне механикалық, коагуляциялаушылықта әсер етеді деген пікір ұсынды.
Америка ғалымдары Сһendier және Нildreth (1935ж.) Н.А. Максимов зерттеулерін жалғастырып, оның алған нәтижелерін дәлелдеді.
Содан соң өсімдіктердің төзімділігінің химиялық негіздері туралы көптеген зерттеулер жүргізілді.
Температураның төмендеуі ферменттік жүйелерге әсер етіп, белоктар ыдырап, қарапайым, төзімді заттарға айналады. Сонымен қатар, қанттарды және белоктарды коагуляцияланудан қорғайтын басқа заттардың мөлшері көбейеді. Төмен температураның әсерінен зат алмасу процесі бұзылып, өсімдік зақымданып және тіршілігін тоқтатуы да мүмкін.
Төмен жағымсыз (-) температураның әсерінен клетканың өлімінің негізгі екі себебі бар: 1) сусыздану; 2) мұздық қысымнан клетка құрылысының бұзылуы.
Клетка аралықтарында пайда болған мұз клеткадан суды өзіне тартып, оны сусыздандырады. Клетканың сусыздануының бұл түрі қуаңшылықта судың қарқынды булануына байланысты сусыздануға ұқсайды. Аяз ұзақ уақыт әсер еткенде мұз кристалдары ұлғайып, плазмалемманы да бұзуы мүмкін.
Аяздың әсерінен пайда болған мұздың әсерінен әр түрлі өсімдіктердің зақымдануы да біркелкі болмайды. Мысалы, картоп пен нарғызгүл түйнектері ілезде, ал қырыққабат, пияз біраз уақыттан соң зақымданады. Солтүстік аймақ өсімдіктері, күздік дәнді дақылдар 15-20°С-тық аязға төтеп бере алады. Жапырақты және қылқанды ағаштардың қыстап шығатын бүршіктері мен қылқандары одан да күшті аязға төзімді.
Өсімдіктердің қатты суыққа төзімділігі клеткаларындағы физикалық-химиялық өзгерістерге байланысты. Қыстайтын жапырақтарда және басқа мүшелерде қанттардың мөлшері көбейіп, крахмалдың мөлшері азаяды. Клеткада қанттың көбеюі протопласт коллоидтарының су ұстағыш қабілетін күшейтіп, клеткада байланыскан судың мөлшері көбейеді де, бос судың мөлшері азаяды. Байланысқан су оңайлықпен қатып мұзға айналмайды. Ағаш өсімдіктердің біразының қабық паренхимасында май және липидтер мөлшері көбейеді. Бұлар суықтан қатпайды да қорғаныштық рөл атқарады. Сонымен қатар, белоктар да кейде ыдырап, аязға шыдамдылау заттарға – амин қышқылдарға айналады.
Лекция №26
