Солеустойчивость растений

Свет как фактор фотосинтеза

Структура листа обеспечивает оптимальное поглощение света. Клетки эпидермиса в разрезе имеют форму линзы. Они фокусируют свет и направляют его на нижележащие клетки палисадной паренхимы, где проходит до 80% фотосинтеза. Непоглощенные фотоны рассеиваются по пограничным поверхностям клеток губчатой паренхимы, благодаря чему фотоны не устремляются в определенном направлении, пусть света через лист удлиняется, и вероятность поглощения квантов повышается.

Интенсивность направленного на лист излучения может измениться за короткий промежуток времени (например, во время затенения при облачной погоде). Хлоропласты многих растений противостоят таким колебаниям, изменяя свое положение относительно падающего на лист света. В так называемом положении слабого освещения линзовидные органеллы подставляют свету свою широкую сторону, в положении сильного освещения свою узкую сторону. В переориентации органелл принимают участие кальций зависимые процессы с участием цитоскелета, предположительно, актина. Благодаря этому изменяется поперечное сечение «Световых ловушек», и поглощение квантов света в антенных комплексах стабилизируется в определенных границах независимо от интенсивности поступающего света.

Листья или побеги многих растений (например, люпина, люцерны, фасоли, сои, хлопчатника) следуют за дневным ходом солнца таким образом, чтобы листовые пластинки оставались перпендикулярными к лучам падающего света. Этот положительный фототропизм способствует максимально интенсивному освещению листьев и сокращает до минимума потери при отражении.

В естественных условиях количество хлорофилла не является фактором, ограничивающим интенсивность фотосинтеза, так как даже при низкой интенсивности освещения листья с пониженным содержанием хлорофилла поглощают так много фотонов, что фотосинтетический аппарат насыщается.

Солеустойчивость растений — это способность растений противостоять засолению, не снижая интенсивность течения основных физиологических процессов. Изучение солеустойчивости растений имеет большое практическое значение, поскольку океаны, воды которых содержат 3 — 4% солей, занимают около 75% поверхности Земли, более четверти всех почв засолены, а еще одна треть всех почв имеет тенденцию к засолению.

Влияние засоления на физиологические процессы. Главными причинами гибели растений при засолении являются нарушение ионного гомеостаза и токсичное действие солей, а также гиперосмотический стресс.

Высокие концентрации солей влияют на структуру органелл.По степени устойчивости к избытку солей, например хлорида натрия, органеллы можно расположить в такой последовательности: митохондрии – ядро – хлоропласты – рибосомы. В хлоропластах при засолении накапливается много ионов натрия и хлора, что приводит к разрушению гран. Избыток в цитоплазме этих ионов вызывает набухание не только хлоропластов, но и митохондрий. Процесс фотосинтетического транспорта электронов достаточно солеустойчив, однако восстановление углерода и фосфорилирование нарушаются при избыточном содержании ионов в клетках.

В условиях засоления в почвенных растворах преобладают одновалентные ионы, например хлор, натрий, вызывающие увеличение проницаемости мембран, в частности тонопласта. В результате кислоты клеточного сока проникают в хлоропласты, действуют на хлорофилл, превращая его в феофитин.

При слабом засолении у растений-гликофитов тормозится рост, резко снижается прирост сухой массы и обесцвечиваются листья. Обычно соли сильнее угнетают рост корней, чем надземных органов, возможно, потому, что корни в отличие от побегов постоянно находятся в контакте с засоленной почвой. Соли повреждают клетки зоны растяжения и зоны корневых волосков – главных зон поглощения солей и поступления воды. Повреждение этих зон увеличивает водный дефицит в тканях, несмотря на снижение интенсивности транспирации. Повреждение клеток в зоне корневых волосков является причиной плохого поглощения элементов минерального питания, прежде всего азота, фосфора и калия. В результате растения голодают. Засоление приводит к нарушению соотношения между поглощением натрия, калия и магния: интенсивное поглощение натрия уменьшает поглощение калия и магния.

В клетках корней снижается проницаемость мембран для воды – это одно из приспособлений растения к водному режиму засоленной почвы.

Избыток солей в почве может вызвать асинхронные деления меристематических клеток, но всего сильнее оно подавляет растяжение клеток. В результате возникает ксероморфная структура.

Кратковременное засоление повышает интенсивность дыхания, длительное – приводит к снижению его интенсивности. При засолении нарушается сопряженность дыхания и синтеза АТФ.

Билет 19

Дата добавления: 2015-06-25