Механизмы устойчивости растений к загрязнению окружающей среды

В статье мы постараемся ответить на все вопросы по теме: "Механизмы устойчивости растений к загрязнению окружающей среды". Предлагаем ознакомиться и информацией от авторитетных тематических источников. Если же возникли вопросы - задавайте их дежурному специалисту.

Газоустойчивость растений: загрязняющие компоненты, их действие на растения, приспособления.

Особенности засухоустойчивости растений. Ксерофитность растений.

Засухоустойчивость — способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит от продолжительности засухи и ее напряженности. Чувствительным к недостатку влаги является процесс роста, темпы которого при нарастающем недостатке влаги снижаются значительно раньше фотосинтеза и дыхания. Ростовые процессы задерживаются даже после восстановления водоснабжения. Засухоустойчивость определяется способностью растительного организма как можно меньше изменять процессы обмена веществ в условиях недостаточного водоснабжения. Засухоустойчивые виды и сорта имеют биохимические механизмы защиты, способствующие в условиях засухи поддерживать достаточно высокий уровень физиологических процессов растений. Эти механизмы предотвращают обезвоживание клетки за счет накопления низкомолекулярных гидрофильных белков, увеличения моносахаров; способствуют восстановлению нарушенных структур цитоплазмы при условии сохранения от повреждения генетического аппарата клеток. Защита молекул ДНК от вредного действия обезвоживания обеспечивается частичным переводом их в пассивное состояние с помощью ядерных белков или, возможно, специальных стрессовых белков.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 11020 — | 7448 — или читать все.

185.189.13.12 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Добавить в ЗАКЛАДКИ

Поделиться:

Разрушающее воздействие

Все загрязняющие вещества могут необратимо влиять на растительные организмы, вызывая как морфологические, так и физиолого-биохимические изменения. Эти воздействия, как правило, носят неспецифичный характер. К примеру, тяжелые металлы и радионуклиды, попадая в растительные клетки, могут взаимодействовать с различными белками, что приводит к изменениям клеточного метаболизма – нарушаются процессы фотосинтеза, дыхания, меняются функции клеточных мембран и т. д.

На морфологическом уровне могут происходить изменения размеров, формы, окраски листьев и цветков, их увядания или опадения. Нередко усыхает крона деревьев, нарушается целостность коры, деформируется корневая система, срастаются некоторые органы. У хвойных деревьев отмечают изменения в размерах хвоинок. При сильных атмосферных загрязнениях у различных древесных и кустарниковых наблюдают нарушение интенсивности ветвления.

Атмосферные поллютанты также могут воздействовать на пыльцу растений, изменяя поверхность и форму пыльцевых зерен, нарушая целостность оболочек и вызывая их слипание.

В целом характер воздействия загрязняющих веществ зависит от их количества в окружающей среде, от их химического строения, а также от генетических и видовых особенностей самих растений, которые различаются по устойчивости к токсическому воздействию повышенных концентраций загрязняющих веществ.

Грибы-аккумуляторы

Достаточно интенсивно способны поглощать и накапливать тяжелые металлы грибы. Интересно, что отдельные виды обладают определенной избирательностью по отношению к этим элементам.

Грибы также активно способны сорбировать из лесной подстилки радионуклиды, в частности радиоактивный цезий. Так, в первые годы после аварии на Чернобыльской АЭС грибы использовали как биоиндикаторы радиоактивного загрязнения.

Шампиньоны активно аккумулируют ртуть

Наиболее активно из субстрата грибами поглощаются легкорастворимые соединения тяжелых металлов и радиоизотопов. В молодых плодовых телах отмечают более высокие их концентрации, чем в старых. Наибольшие количества, как правило, аккумулируются в шляпках грибов, особенно в гименофорах. Со временем в условиях постоянного загрязнения эти элементы могут накапливаться в мицелии.

Интенсивность поглощения и накопления тяжелых металлов и радионуклидов грибами сильно зависит от условий окружающей среды, в первую очередь от плотности, состава и степени увлажнения субстрата. К примеру, было установлено, что на увлажненных лесных почвах грибы гораздо интенсивнее накапливают радиоизотопы, чем те же виды, растущие на почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. Определяющими также являются различные видовые особенности, в частности глубина расположения мицелия, тип питания. Так, в грибах-симбионтах содержится больше тяжелых металлов, чем в древоразрушающих грибах-сапрофитах.

При употреблении в пищу съедобных грибов, собранных в лесах с высокой степенью техногенного загрязнения, высока вероятность тяжелых отравлений и внутреннего облучения. Даже кулинарная обработка (например, последовательная варка с неоднократной сменой воды) не всегда приводит к снижению концентрации вредных веществ до допустимых величин.

Адаптация и фиторемедиация

Благодаря механизмам адаптации, действующим на разных организменных уровнях, в фитоценозах постепенно отбираются популяции, способные развиваться и расти без серьезных нарушений физиологических процессов при довольно высоких концентрациях загрязняющих веществ в среде.

Так, к примеру, постоянное накопление тяжелых металлов у одних видов сначала вызывает стимуляцию роста, а затем угнетение и гибель. У других же по мере увеличения содержания вредных веществ включается механизм, препятствующий их поглощению. Такое ограниченное поглощение наиболее характерно для опадающих частей (например, листьев) и репродуктивных органов (цветков) растений, неограниченное – для корней, древесины, стеблей.

Способность растительных организмов поглощать, аккумулировать и трансформировать поллютанты используют для фиторемедиации (от греческого phyton – «растение» и латинского remedium – «восстанавливать») – очистки окружающей среды (воды, почвы, атмосферы) при помощи растений.

устойчивость к загрязнению

К свойствам и показателям ландшафтов, от которых зависит их устойчивость к загрязнению, т.е. скорейшему выносу загрязнителей за пределы ландшафта, согласно М.А. Глазовской, относятся: положение в сопряженном миграционном ряду ландшафтов — от элювиального, геохимически автономного, до подчиненного, аккумулятивного, в котором вещества накапливаются, водный и тепловой режим грунтов; величина поверхностного и грунтового стока, соотношение осадков и испарения; степень расчлененности и дрепированкости территории; мощность и биохимическая активность органогенного горизонта почв; интенсивность биологического круговорота (годичный прирост фитомассы, скорость разложения растительных остатков).[ . ]

Наиболее устойчивы к загрязнению травянистые рудеральные (т. е. растущие на мусорных свалках, пустырях) фитоценозы, образованные сорными видами разнотравья и злаков (мать-и-мачеха, хвощ, латук, бодяк, пырей). Из древесных пород в насаждениях наиболее устойчивы к загрязнению береза, ива, осина, из хвойных — сосна. Из естественных фитоценозов наиболее устойчивы к загрязнению сосново-березовые, злаковые (вейниковые) и разнотравные ассоциации.[ . ]

В работах по изучению устойчивости к загрязнению токсичными тяжелыми металлами (свинцом, цинком, медью и т. д.) с предельной ясностью показано (Antonovics, Bradshaw, 1970), что у растений пространственный масштаб локальной специализации может быть чрезвычайно мелким. На краях участков, оказавшихся в результате разработки рудных месторождений загрязненными, интенсивность отбора против «восприимчивых» генотипов резко изменяется, и популяции, занимающие загрязненные участки, могут очень сильно различаться по степени устойчивости к тяжелым металлам, будучи при этом разделенными расстоянием менее чем в 100 м (у душистого колоска — менее чем 1,5 м). И все это — несмотря на то, что ветёр и насекомые беспрепятственно переносят пыльцу через эти границы.[ . ]

Рекультивацию земель, загрязненных тяжелыми металлами, осуществляют [Голованов и др., 2001] культивированием устойчивых к загрязнению культурных и дикорастущих растений, растений, способных накапливать тяжелые металлы в вегетативных органах (фиторекультивация), регулированием подвижности тяжелых металлов в почве, регулированием соотношений химических элементов в почве, созданием рекультивационного слоя, заменой и разбавлением загрязненного слоя почвы. Рекультивация земель, загрязненных пестицидами, заключается в активизации процессов разложения их остаточных форм. Для этого используют биодеструкторы, ориентированные на разложение определенных соединений, проводят ультрафиолетовое облучение растений и почв, вносят органические и минеральные удобрения, проводят агротехнические и агромелиоративные мероприятия. В качестве специальных мероприятий используют химические мелиоранты, сокращающие время полураспада пестицидов или образующие нетоксичные соединения, вносят природные и искусственные сорбенты, проводят известкование, вводят в севообороты культуры, способные усваивать отдельные соединения.[ . ]

Чем больше в воздухе С02, тем устойчивее к загрязнению растения. И это немаловажно, если вспомнить, какие нагрузки приходятся сегодня на городские парки и скверы.[ . ]

Почвы существенно различаются по устойчивости к химическому загрязнению. Аккумуляция поступающих в них химических веществ зависит от таких свойств почвы, как содержание гумуса, механический состав, карбонатность, реакция среды, емкость поглощения. Очень большое влияние оказывает водный режим. Устойчивость к загрязнению существенно зависит от строения почвенного профиля, от наличия почвенно-геохимических барьеров, способных задерживать загрязняющие вещества.[ . ]

Почвы существенно различаются по устойчивости к химическому загрязнению. Аккумуляция поступающих в них химических веществ зависит от таких свойств почвы, как содержание гумуса, механический состав, карбонатность, реакция среды, емкость поглощения. Очень большое влияние оказывает водный режим. Устойчивость к загрязнению существенно зависит от строения почвенного профиля, от наличия почвенно-геохимических барьеров, способных задерживать загрязняющие вещества.[ . ]

Малочувствительным к загрязнению был байкальский бокоплав Стеипо1йев /шаШю, отличающийся высокой эврибионтностыо.[ . ]

Если лесной массив сформирован из пород, не устойчивых к загрязнению территории промышленными выбросами, необходимо предусмотреть лесохозяйственные мероприятия по постепенной замене этих пород на устойчивые.[ . ]

Из других древесных пород ель более чувствительна к нефтяному загрязнению, чем кедр; наибольшую устойчивость к нему проявляет береза (высотой более 0,5 м), причем независимо от концентрации загрязнения [Захаров, Шишкин, 1988 ]. Подрост березы устойчив к слабому нефтезагряз-нению, но при возрастании степени загрязнения его устойчивость резко снижается [Казанцева, 1994]. В целом лиственные породы более устойчивы к загрязнению, чем хвойные. На основании перечисленных работ древесные породы лесов Тюменской области можно расположить в следующем порядке по степени устойчивости (от более к менее устойчивым): береза—кедр—сосна—лиственница—ель.[ . ]

Соотношение их значений и определяет обобщенную характеристику устойчивости водного объекта. Она обычно выражается в баллах. Одним из наиболее информативных и весомых показателей устойчивости вод является величина поверхностного стока. Чем выше скорость течения, чем больший объем стока воды в водном объекте, тем выше его уровень устойчивости к загрязнению. Следует отметить, что эти характеристики могут быть выражены через объем возможного единовременного водоотбора (чем выше его уровень, тем устойчивее объект по отношению к нагрузке). Водные объекты с возможным водоотбором свыше 5 м3/с принято считать максимально устойчивыми, с уровнем 1—5 м3/с — среднеустойчивыми, при уровне менее 1 м3/с — слабоустойчивыми и при нулевом уровне (что характерно для замкнутых водоемов) — неустойчивыми.[ . ]

Анализ имеющихся литературных данных по влиянию различных видов загрязнений на кормовую базу рыб в реках, озерах и водохранилищах и сопоставление их с экспериментальными данными, полученными в модельных экосистемах прудов различного назначения, позволяют выявить общие закономерности реакции зоопланктонных и зообентосных сообществ загрязненных водоемов. Первичные изменения, это, по-видимому, ухудшение физиологического состояния различных видов кормовых беспозвоночных, ведущее к снижению продуктивности отдельных групп зообентоса или зоопланктона. Продолжающееся воздействие токсикантов влияет на структуру и видовое разнообразие каждого из двух основных водных сообществ, происходит обеднение видового состава зоопланктона и зообентоса за счет выпадения наименее устойчивых к загрязнениям групп беспозвоночных животных. Общая биомасса зоопланктона или зообентоса при этом снижается, однако биомасса циклопов и коловраток в зоопланктоне и хирономид и моллюсков в зообентосе может оставаться без существенных изменений или даже несколько возрасти.[ . ]

Структура популяции водных сообществ при различных степенях загрязнения. Столбец I

Применение активных штаммов микроорганизмов-деструкторов, выделение и использование устойчивых к загрязненным водам микроводорослей, введение в очищающую систему высших водных растений привело к созданию новой комплексной биологической технологии очистки и восстановления водоемов, загрязненных нефтепродуктами.[ . ]

При подборе ассортимента для насаждений оздоравливающего типа следует иметь в виду, что наиболее устойчивы к загрязнению атмосферного воздуха, а также к тяжелым эдафическим условиям кустарники. Древесные породы менее стойки в этом отношении, причем лиственные более устойчивы, чем хвойные.[ . ]

Для озеленения санитарно-защитных зон используются растения, эффективные в санитарном отношении и устойчивые к загрязнению атмосферы и почв промышленными выбросами.[ . ]

Эти фильтры применяются для очистки некоторых видов химических сточных вод и характеризуются высокой устойчивостью к загрязнению, например, смолистыми веществами. Крупность частиц кокса для загрузки фильтра должна быть 5—15 мм. Смоло-емкость коксового фильтра зависит от крупности частиц его загрузки и начальной концентрации смолистых веществ в сточной воде. Так, при диаметре частиц кокса 5 мм 1 кг его загрузки задерживает 0,2—0,3 кг смолистых веществ.[ . ]

Микроскопическими анализами было установлено, что количество организмов снизилось и несколько изменился их состав; появились формы, бол%е устойчивые к загрязнениям: Cyclidium glaucoma, Glaucoma colpidium, Callidina sp. Изучение физиологических групп микробов также показало резкое увеличение анаэробов на глубине 0,25—1 м, уменьшение количества нитрификаторов II фазы, что указывало на недостаток кислорода в толще фильтра и на неблагоприятные условия для развития микрофауны (см. рис. 5). Увеличивать концентрацию кротонового альдегида в очищаемом стоке было нецелесообразно.[ . ]

Всего на карте нашли отражение четыре рода геохимических ландшафтов и 15 видов элементарных геохимических ландшафтов, различающихся по характеру и направлениям миграции и аккумуляции веществ, составу избыточных и дефицитных химических элементов, преобладающим геохимическим барьерам, устойчивости к загрязнению. Легенда-экспликация карты содержит информацию об элементах, находящихся в данном виде элементарного геохимического ландшафта в недостатке или избытке (геохимическая формула по А.И. Перельману), о типоморфных геохимических процессах, определяющих ландшафтно-геохимическую дифференциацию территории, о характере миграции и аккумуляции веществ, об устойчивости данного элементарного геохимического ландшафта к химическому загрязнению (табл. 34). Все выделенные ландшафтно-геохимические территориальные системы (ЛГТС) относятся к тундровому типу, кислому глеевому классу водной миграции. Среди ландшафтно-геохимических барьеров преобладают глеевый и торфяной. Для всех ЛГТС этого типа дефицитными элементами являются И, Р, Са. Местные литологические условия определяют повышенное содержание в почвах Сг, Бг, пониженное — Со, Мо, Си.[ . ]

Следовательно, все антропогенные воздействия могут быть сравнимы с факторами естественного отбора. В конечном счете суммарное воздействие на человека антропогенно измененных факторов окружающей среды происходит аналогично естественному отбору и проявляется в форме бесплодия, предродовой и послеродовой смертности. В старых промышленных районах население благодаря генетической адаптации оказывается более устойчивым к загрязнениям.[ . ]

Охрана среды обитания и системы здравоохранения — факторы, по существу, противостоящие естественному отбору в человеческих популяциях. Тем не менее отбор действует в особенности на пренатальном уровне (например, в виде ранних самопроизвольных абортов, которые могут остаться незамеченными). Любое заболевание снижает шансы на успешную карьеру, создание семьи и полноценный генетический вклад в следующее поколение. Поскольку люди неравноценны в отношении устойчивости к воздействиям специфического и общего характера, то отбор работает в пользу более устойчивых, невзирая на их личностные качества, и тем более активно, чем больше загрязнение среды. Эти процессы не только сокращают разнообразие людей (3 тыс. лет назад светлокудрые ахейцы сражались с темноволосыми малоазийскими племенами; теперь настоящие блондины редки даже среди скандинавов, не говоря уже о греках), но и вымывают из популяции редкие гены, способствующие развитию социально ценных свойств, если они не сцеплены с генетическими факторами устойчивости к загрязнениям.[ . ]

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ (на примере южных морей России) — оно проявляется в ежегодном поступлении на акватории водоемов огромного количества загрязняющих веществ (нефть и нефтепродукты, синтетические поверх-но — тно-активные вещества — СПАВ, хлорированные углеводороды, сульфаты, хлориды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.). Все это вызывает в конечном итоге деградацию морских экосистем: эвтрофирование, снижение видового разнообразия гидробионтов, замена целых классов донной фауны на устойчивые к загрязнению, мутагенность донных осадков и пр. Результаты экологического монитора морей России позволили ранжировать последние по степени деградации экосистем (з порядке убывания масштабов изменений): Азовское — Черное — Каспийское — Балтийское — Японское — Баренцево — Охотское — Белое — Лаптевых — Карское — Восточно-Сибирское — Берингово — Чукотское моря (Израэль и др., 1993). Очевидно, что наиболее ярко негативные последствия антропогенного воздействия на морские экосистемы проявляются в южных морях России. Поэтому вкратце и рассмотрим экологические проблемы Азовского, Черного и Каспийского морей.[ . ]

Газоустойчивость растений

По характеру реакции у растений различают газочувствительность (т.е. скорость и степень проявления патологических процессов под влиянием газов) и газоустойчивость.

Газоустойчивость – это способность растений сохранять жизнедеятельность в присутствии в атмосфере вредных газов.

К ним относятся газообразные соединения: сернистый газ (SO2), оксиды азота (NO, NO2), угарный газ (СО), соединения фтора и др., углеводороды, пары кислот (серной, сернистой, азотной, соляной), фенола и др., твердые частицы сажи, золы, пыли, содержащие токсические оксиды свинца, селена, цинка и т.д.

Загрязняющие атмосферный воздух компоненты (эксгалаты) по величине частиц, скорости оседания под действием силы тяжести и электромагнитному спектру подразделяют на пыль, пары, туманы и дым.

Газы и пары, легко проникая в ткани растений через устьица, могут непосредственно влиять па обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия уже на уровне клеточных стенок и мембран. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ухудшает газообмен листьев, затрудняет поглощение спета, нарушает водный режим.

Наиболее сильно газы воздействуют на процессы в листьях. Косвенный эффект загрязнения атмосферы проявляется через почву, где газы влияют на микрофлору, почвенный поглощающий комплекс и корни растений. Кислые газы и кислые дожди нарушают водный режим тканей, приводят к постоянному закислению цитоплазмы клеток, изменению работы транспортных систем мембран (плазмалеммы, хлоропластов), накоплению Са, Zn, Pb, Сu. В этих условиях интенсивность фотосинтеза снижается из-за нарушения мембран хлоропластов. Кроме того, на свету быстро разрушаются хлорофилл а и каротин, меньше – хлорофилл b и ксантофиллы.

Адаптация растений к действию газов. У растений в процессе эволюции не могла сформироваться устойчивость к вредным газам, так как современная флора формировалась в течение тысячелетий в условиях, при которых их мало содержалось в атмосферном воздухе. Поэтому способность противостоять повреждающему действию газов основывается на механизмах устойчивости их к другим неблагоприятным факторам.

Для газоустойчивости существенна способность растений 1) регулировать поступление токсических газов, 2) поддерживать буферность цитоплазмы и её ионный баланс, 3) осуществлять детоксикацию образующихся ядов.

Несмотря на успехи в исследовании газоустойчивости растений, единой и общепризнанной теории устойчивости не существует. Значительный вклад в разработку различных вопросов теории газоустойчивости растений внесли В. Крокер, Н.П. Красинский, Е.И. Князева, М.Д. Томас, Ю.3. Кулагин, Г.М. Илькун, В.С. Николаевский и др.

В зависимости от механизмов, ее определяющих, газоустойчивость классифицируется как биологическая, анатомо-морфологическая и физиолого-биохимическая.

Под биологической газоустойчивостью следует понимать зависимость устойчивости растений от биологических особенностей (фазы роста и развития, скорости роста, наличия критических периодов), систематического положения и географического происхождения, преадаптации, экологической пластичности, светолюбия и др. Биологические механизмы устойчивости связаны с межродовым и межвидовым разнообразием. Например, крестоцветные более устойчивы, чем бобовые, из бобовых фасоль более устойчива, чем клевер, соя и т.д. Древесные растения (вяз, жимолость, клен) менее устойчивы по отношению к хлору, фтору, закиси азота, чем травянистые. У цветковых повреждаемость листьев зависит даже от их положения на побеге. Культурным растениям свойственна большая чувствительность к загрязнению атмосферы по сравнению с дикими видами.

Анатомо-морфологическая устойчивость связана с особенностями строения растений. Она проявляется в зависимости газоустойчивости растений от некоторых особенностей в анатомо-морфологическом строении листьев, ответственных за интенсивность газообмена и, следовательно, за скорость поглощения токсичных газов. Скорость поглощения газов зависит от числа устьиц, динамики их движения (степени открытия) в течение суток, толщины кутикулы, эпидермиса, толщины губчатой ткани, отношения высоты палисадной ткани к высоте губчатой и объема полостей в губчатой паренхиме. Для устойчивых видов древесных и цветочных растений в отличие от неустойчивых характерны большее число устьиц на 1 мм2 поверхности листа; меньшая длительность и степень открытия их в течение дня; большая толщина кутикулы и наличие различных дополнительных покровных образований; меньшая толщина и вентилируемость губчатой ткани; меньшая величина отношения высоты палисадной ткани к высоте губчатой. Все эти признаки в строении обусловливают снижение газообмена и, следовательно, поглощение вредных, газов. Для газоустойчивых видов характерны признаки ксероморфных черт в строении листьев, а для неустойчивых видов – мезоморфных.

Физиолого-биохимическая устойчивость определяется индивидуальными особенностями метаболизма растений, скоростью протекания биохимических реакций, способностью утилизировать ядовитые вещества, связывать их белками цитоплазмы и т.д.

К физиологическим механизмам устойчивости можно отнести состояние покоя у растений, которое выработалось в ходе эволюции как приспособление к перенесению неблагоприятного периода года, характеризующегося низкими температурами или продолжительными засухами. Резкое снижение интенсивности газообмена при одновременном усилении развития покровных тканей обеспечивает зимующим побегам деревьев и кустарников высокую газоустойчивость.

Возрастание уровня сахаров, аскорбиновой кислоты, азотосодержащих веществ в листьях также способствуют повышению газоустойчивости. Поддержание ионного баланса и буферных свойств цитоплазмы может быть связано с уровнем в клетках катионов (К+, Na+, Са2+), способных нейтрализовать ангидриды кислот. Обычно растения, устойчивые к засухе, засолению и некоторым другим подобным воздействиям, имеют более высокую газоустойчивость, возможно благодаря способности регулировать водный режим и ионный состав.

Группы устойчивости растений. Обычно по степени устойчивости выделяют три категории растений: устойчивые, среднеустойчивые и неустойчивые. Данная классификация была дана В.С. Николаевским. Критерием устойчивости служит размер площади некрозов в процентах от общей поверхности листа. Кроме того, могут использоваться такие показатели, как уменьшение всхожести семян, энергия роста и урожайность растения, метод биологических тестов и некоторые физиолого-биохимические, анатомо-морфологические показатели.

Повышение устойчивости растений к загрязняющим газам. Способы повышения устойчивости растений к вредным загрязнениям могут быть различными.

Селекционные методы. Используя высокоустойчивые формы, следует создавать новые формы и сорта еще более устойчивых растений. Успешные работы по отбору и размножению высокоустойчивых к сернистому газу и фтору особей хвойных растений ведутся в Германии. При нахождении таких особей их затем размножают вегетативным путем с целью сохранения признака высокой устойчивости у новых растений. В США созданы устойчивые к фотохимическому смогу сорта сои, шпината, картофеля и томатов. Исследования по выведению устойчивых к фитотоксикантам растений разворачиваются ныне в разных странах.

Агротехнические приемы. На плодородных почвах растения меньше страдают от загрязненности воздуха и оказываются более долговечными. При внесении удобрений в почву нейтрализуются накапливающиеся в ней вредные вещества, улучшаются условия существования микроорганизмов, способствующих детоксикации и нейтрализации вредных примесей.

Видео (кликните для воспроизведения).

Важное значение для нейтрализации кислых газов, поступающих с осадками в почву, имеет известкование.

Газоустойчивость повышается также в результате предпосевной обработки семян слабыми растворами микроэлементов (марганца, кобальта).

Для повышения устойчивости растений к токсическим веществам следует правильно снабжать растения водой. Обычно чем лучше водоснабжение растений, тем шире открыты устьица, интенсивнее транспирация и более активное поступление токсикантов. Вместе с тем осадки смывают с листьев вредные вещества, вымывают из их тканей хлор, сернистый газ и т.д. Удаление пыли способствует усилению процессов жизнедеятельности листьев.

Важное значение в повышении устойчивости растений к фитотоксикантам имеет характер размещения растений в посадках. Отдельно стоящие деревья и кустарники более подвергаются их действию по сравнению с теми, которые находятся внутри древостоя. По этой причине посадки деревьев в зоне атмосферных загрязнений должны располагаться достаточно плотно.

Под влиянием загрязнителей происходит замедление роста побегов, более быстрое их старение. В этих условиях путем обрезки растений можно стимулировать процессы омоложения вегетативных и генеративных органов. Положительное значение в защите неустойчивых к фитотоксикантам растений имеет посадка перед ними устойчивых деревьев и кустарников (Пахомова, 1999; Кузнецов, 2005; Якушина, 2005).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Растения-фильтры и грибы-аккумуляторы. Секреты фитоочистки

З агрязнение окружающей среды оказывает губительное влияние на растительные организмы. Однако многие представители флоры сумели приспособиться к новым условиям обитания. Более того, они научились очищать воздух, почву и воду от вредных химических элементов.

Вредные вещества, поллютанты – пестициды, гербициды, органические растворители, тяжелые металлы, радионуклиды – чаще всего попадают в растительные организмы через корневую систему или листья (через устьица или кутикулу эпидермиса). Соединения, поглощенные корнями, переносятся в надземные части растений или откладываются в запасающих органах.

Древесные биофильтры

Деревья и кустарники часто используют как эффективные и естественные биофильтры в городах и сельской местности:

  • они обладают высокой продуктивностью;
  • способны поглощать загрязняющие вещества из нескольких почвенных горизонтов, благодаря большой поверхности и объему корневой системы;
  • могут адсорбировать пылевые и аэрозольные частицы на высоте до 30 м;
  • достаточно быстро адаптируются к смене окружающей среды.

Так, к примеру, для создания фитозаградительных барьеров вдоль автомагистралей, улиц с активным движением транспорта для защиты воздушной и водной сред часто высаживают различные виды тополя, клена, каштана, липы. Осину, различные виды берез, сосну используют при проведении комплексных работ по фитомелиорации – очистке почвы от нефти и нефтепродуктов.

Береза способствует очистке почв от нефти и нефтепродуктов

При проведении мероприятий по очистке территорий, загрязненных радионуклидами, высаживают манчьжурский орех и амурский бархат, которые считаются гораздо более устойчивыми к радиационному воздействию, чем хвойные деревья и многие лиственные породы. Эти виды отличаются способностью к быстрому вегетативному восстановлению (корневой и пневой порослью) после облучения, а также обладают сильно развитой листовой и корневой поверхностью, что позволяет им удерживать пылевые частицы и капли воды с радионуклидами и локализовать их в ветках, коре, древесине, плодах.

Клен очищает воду и воздух возле автомагистралей

Большинство деревьев могут вступать в симбиотические взаимоотношения с грибами с формированием микоризы. Микориза улучшает почвенную структуру, связывает ионы тяжелых металлов, защищает растения от токсичных органических соединений, помогая им лучше адаптироваться и выживать в условиях повышенного загрязнения окружающей среды. Благоприятный эффект от такого «сотрудничества» наблюдали, к примеру, для ели обыкновенной, различных видов клена, растущих на урбанизированных территориях в «сожительстве» с грибным мицелием.

Смотрите также:

Растения-фильтры

Травянистые растения применяют для фитостабилизации загрязнений – уменьшения их мобильности в почве за счет адсорбции или осаждения на корнях в виде нерастворимых соединений (фосфатов, карбонатов, гидроксидов и т. д.). При этом обычно выбирают виды, устойчивые к загрязнениям, способные образовывать плотный травянистый покров, связывать поллютанты в процессе интенсивного корневого обмена.

Бобовые растения совместно с микроорганизмами-симбионтами из прикорневой зоны также могут участвовать в биодеградации – разложении различных органических поллютантов.

Улучшить почвы с повышенным содержанием свинца помогают бобовые

Некоторые растения – осоковые, различные виды фасоли, пшеницы, риса – способны к фитотрансформации пестицидов, растворителей, топливных остатков, преобразуя (метаболизируя) их при помощи собственных внутриклеточных ферментных систем.

Крестоцветные используют для фитоэкстракции – извлечения загрязнений из почвы. Они являются аккумуляторами тяжелых металлов и радионуклидов, которые поступают в растения через корневую систему и откладываются в надземных органах (стеблях и листьях). Растительную биомассу затем можно собрать и переработать. Наиболее широко фитоэкстракцию используют для удаления из почвы свинца, цинка, кадмия, никеля.

Достаточно активно способны аккумулировать тяжелые металлы также и некоторые виды папоротников, которые являются типичными представителями лесных экосистем.

Страусник обыкновенный способен поглощать из почвы ионы кадмия

Селекция и инженерия

Для получения растений, устойчивых к неблагоприятным антропогенным воздействиям, активно применяют методы современной клеточной селекции, а также генетической клеточной инженерии.

Особое внимание также уделяют получению растений-гипераккумуляторов тяжелых металлов. За основу берут виды с высокой продуктивностью и вводят бактериальный геном, который отвечает за формирование у растений способности адсорбировать или трансформировать поллютанты в значительных количествах. Особо эффективно этот метод применяют для выведения устойчивых газонных трав.

Корневые симбиозы. Микориза

Грибы внутри тканей корня

Сожительство микоризы и растения, как правило, бывает чрезвычайно взаимовыгодно, что обусловлено объединением имеющихся у них различных способностей.

Для справки:

Фиторемедиация – очистка окружающей среды при помощи растений.

Фитостабилизация – уменьшение мобильности поллютантов в почве за счет адсорбции или осаждения на корнях в виде нерастворимых соединений.

Биодеградация – разложение различных органических поллютантов.

Фитоэкстракция – извлечение загрязнений из почвы.

Фитомелиорация – очистка почвы от нефти и нефтепродуктов.

Рекомендуем прочитать:

Строение дерева. От клеток до корней

Строение растений мы изучали еще в школе. В этой статьей мы решили напомнить, что из себя представляет дерево, и рассказать о каждой из его частей: клетках и тканях, древесине и коре, ветвях и ветках, листьях и корнях.

Свойства древесины разных пород

Еще пару веков назад ни сельское хозяйство, ни строительство, ни промышленность не обходились без древесины. Не потеряла она своего важного значения и сегодня

Газоустойчивость растений: загрязняющие компоненты, их действие на растения, приспособления.

Особенности засухоустойчивости растений. Ксерофитность растений.

Засухоустойчивость — способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит от продолжительности засухи и ее напряженности. Чувствительным к недостатку влаги является процесс роста, темпы которого при нарастающем недостатке влаги снижаются значительно раньше фотосинтеза и дыхания. Ростовые процессы задерживаются даже после восстановления водоснабжения. Засухоустойчивость определяется способностью растительного организма как можно меньше изменять процессы обмена веществ в условиях недостаточного водоснабжения. Засухоустойчивые виды и сорта имеют биохимические механизмы защиты, способствующие в условиях засухи поддерживать достаточно высокий уровень физиологических процессов растений. Эти механизмы предотвращают обезвоживание клетки за счет накопления низкомолекулярных гидрофильных белков, увеличения моносахаров; способствуют восстановлению нарушенных структур цитоплазмы при условии сохранения от повреждения генетического аппарата клеток. Защита молекул ДНК от вредного действия обезвоживания обеспечивается частичным переводом их в пассивное состояние с помощью ядерных белков или, возможно, специальных стрессовых белков.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9245 — | 7347 — или читать все.

Газоустойчивость растений

По характеру реакции у растений различают газочувствительность (т.е. скорость и степень проявления патологических процессов под влиянием газов) и газоустойчивость.

Газоустойчивость – это способность растений сохранять жизнедеятельность в присутствии в атмосфере вредных газов.

К ним относятся газообразные соединения: сернистый газ (SO2), оксиды азота (NO, NO2), угарный газ (СО), соединения фтора и др., углеводороды, пары кислот (серной, сернистой, азотной, соляной), фенола и др., твердые частицы сажи, золы, пыли, содержащие токсические оксиды свинца, селена, цинка и т.д.

Загрязняющие атмосферный воздух компоненты (эксгалаты) по величине частиц, скорости оседания под действием силы тяжести и электромагнитному спектру подразделяют на пыль, пары, туманы и дым.

Газы и пары, легко проникая в ткани растений через устьица, могут непосредственно влиять па обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия уже на уровне клеточных стенок и мембран. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ухудшает газообмен листьев, затрудняет поглощение спета, нарушает водный режим.

Наиболее сильно газы воздействуют на процессы в листьях. Косвенный эффект загрязнения атмосферы проявляется через почву, где газы влияют на микрофлору, почвенный поглощающий комплекс и корни растений. Кислые газы и кислые дожди нарушают водный режим тканей, приводят к постоянному закислению цитоплазмы клеток, изменению работы транспортных систем мембран (плазмалеммы, хлоропластов), накоплению Са, Zn, Pb, Сu. В этих условиях интенсивность фотосинтеза снижается из-за нарушения мембран хлоропластов. Кроме того, на свету быстро разрушаются хлорофилл а и каротин, меньше – хлорофилл b и ксантофиллы.

Адаптация растений к действию газов. У растений в процессе эволюции не могла сформироваться устойчивость к вредным газам, так как современная флора формировалась в течение тысячелетий в условиях, при которых их мало содержалось в атмосферном воздухе. Поэтому способность противостоять повреждающему действию газов основывается на механизмах устойчивости их к другим неблагоприятным факторам.

Для газоустойчивости существенна способность растений 1) регулировать поступление токсических газов, 2) поддерживать буферность цитоплазмы и её ионный баланс, 3) осуществлять детоксикацию образующихся ядов.

Несмотря на успехи в исследовании газоустойчивости растений, единой и общепризнанной теории устойчивости не существует. Значительный вклад в разработку различных вопросов теории газоустойчивости растений внесли В. Крокер, Н.П. Красинский, Е.И. Князева, М.Д. Томас, Ю.3. Кулагин, Г.М. Илькун, В.С. Николаевский и др.

В зависимости от механизмов, ее определяющих, газоустойчивость классифицируется как биологическая, анатомо-морфологическая и физиолого-биохимическая.

Под биологической газоустойчивостью следует понимать зависимость устойчивости растений от биологических особенностей (фазы роста и развития, скорости роста, наличия критических периодов), систематического положения и географического происхождения, преадаптации, экологической пластичности, светолюбия и др. Биологические механизмы устойчивости связаны с межродовым и межвидовым разнообразием. Например, крестоцветные более устойчивы, чем бобовые, из бобовых фасоль более устойчива, чем клевер, соя и т.д. Древесные растения (вяз, жимолость, клен) менее устойчивы по отношению к хлору, фтору, закиси азота, чем травянистые. У цветковых повреждаемость листьев зависит даже от их положения на побеге. Культурным растениям свойственна большая чувствительность к загрязнению атмосферы по сравнению с дикими видами.

Анатомо-морфологическая устойчивость связана с особенностями строения растений. Она проявляется в зависимости газоустойчивости растений от некоторых особенностей в анатомо-морфологическом строении листьев, ответственных за интенсивность газообмена и, следовательно, за скорость поглощения токсичных газов. Скорость поглощения газов зависит от числа устьиц, динамики их движения (степени открытия) в течение суток, толщины кутикулы, эпидермиса, толщины губчатой ткани, отношения высоты палисадной ткани к высоте губчатой и объема полостей в губчатой паренхиме. Для устойчивых видов древесных и цветочных растений в отличие от неустойчивых характерны большее число устьиц на 1 мм2 поверхности листа; меньшая длительность и степень открытия их в течение дня; большая толщина кутикулы и наличие различных дополнительных покровных образований; меньшая толщина и вентилируемость губчатой ткани; меньшая величина отношения высоты палисадной ткани к высоте губчатой. Все эти признаки в строении обусловливают снижение газообмена и, следовательно, поглощение вредных, газов. Для газоустойчивых видов характерны признаки ксероморфных черт в строении листьев, а для неустойчивых видов – мезоморфных.

Физиолого-биохимическая устойчивость определяется индивидуальными особенностями метаболизма растений, скоростью протекания биохимических реакций, способностью утилизировать ядовитые вещества, связывать их белками цитоплазмы и т.д.

К физиологическим механизмам устойчивости можно отнести состояние покоя у растений, которое выработалось в ходе эволюции как приспособление к перенесению неблагоприятного периода года, характеризующегося низкими температурами или продолжительными засухами. Резкое снижение интенсивности газообмена при одновременном усилении развития покровных тканей обеспечивает зимующим побегам деревьев и кустарников высокую газоустойчивость.

Возрастание уровня сахаров, аскорбиновой кислоты, азотосодержащих веществ в листьях также способствуют повышению газоустойчивости. Поддержание ионного баланса и буферных свойств цитоплазмы может быть связано с уровнем в клетках катионов (К+, Na+, Са2+), способных нейтрализовать ангидриды кислот. Обычно растения, устойчивые к засухе, засолению и некоторым другим подобным воздействиям, имеют более высокую газоустойчивость, возможно благодаря способности регулировать водный режим и ионный состав.

Группы устойчивости растений. Обычно по степени устойчивости выделяют три категории растений: устойчивые, среднеустойчивые и неустойчивые. Данная классификация была дана В.С. Николаевским. Критерием устойчивости служит размер площади некрозов в процентах от общей поверхности листа. Кроме того, могут использоваться такие показатели, как уменьшение всхожести семян, энергия роста и урожайность растения, метод биологических тестов и некоторые физиолого-биохимические, анатомо-морфологические показатели.

Повышение устойчивости растений к загрязняющим газам. Способы повышения устойчивости растений к вредным загрязнениям могут быть различными.

Селекционные методы. Используя высокоустойчивые формы, следует создавать новые формы и сорта еще более устойчивых растений. Успешные работы по отбору и размножению высокоустойчивых к сернистому газу и фтору особей хвойных растений ведутся в Германии. При нахождении таких особей их затем размножают вегетативным путем с целью сохранения признака высокой устойчивости у новых растений. В США созданы устойчивые к фотохимическому смогу сорта сои, шпината, картофеля и томатов. Исследования по выведению устойчивых к фитотоксикантам растений разворачиваются ныне в разных странах.

Агротехнические приемы. На плодородных почвах растения меньше страдают от загрязненности воздуха и оказываются более долговечными. При внесении удобрений в почву нейтрализуются накапливающиеся в ней вредные вещества, улучшаются условия существования микроорганизмов, способствующих детоксикации и нейтрализации вредных примесей.

Важное значение для нейтрализации кислых газов, поступающих с осадками в почву, имеет известкование.

Газоустойчивость повышается также в результате предпосевной обработки семян слабыми растворами микроэлементов (марганца, кобальта).

Для повышения устойчивости растений к токсическим веществам следует правильно снабжать растения водой. Обычно чем лучше водоснабжение растений, тем шире открыты устьица, интенсивнее транспирация и более активное поступление токсикантов. Вместе с тем осадки смывают с листьев вредные вещества, вымывают из их тканей хлор, сернистый газ и т.д. Удаление пыли способствует усилению процессов жизнедеятельности листьев.

Важное значение в повышении устойчивости растений к фитотоксикантам имеет характер размещения растений в посадках. Отдельно стоящие деревья и кустарники более подвергаются их действию по сравнению с теми, которые находятся внутри древостоя. По этой причине посадки деревьев в зоне атмосферных загрязнений должны располагаться достаточно плотно.

Под влиянием загрязнителей происходит замедление роста побегов, более быстрое их старение. В этих условиях путем обрезки растений можно стимулировать процессы омоложения вегетативных и генеративных органов. Положительное значение в защите неустойчивых к фитотоксикантам растений имеет посадка перед ними устойчивых деревьев и кустарников (Пахомова, 1999; Кузнецов, 2005; Якушина, 2005).

Видео (кликните для воспроизведения).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источники

Механизмы устойчивости растений к загрязнению окружающей среды
Оценка 5 проголосовавших: 1
Читайте так же:  Жалоба на незаконные действия пристава образец

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here