ГАЗОСТІЙКІСТЬ РОСЛИН — здатність багатьох видів рослин зберігати життєздатність в умовах забруднення середовища токс. газами. Забезпечується їхніми анат.-морф., фізіол. та біохім. особливостями, що здійснюють ефективну метаболічну деградацію та окиснювальну детоксикацію домішок, що надходять.
За характером реакції у рослин розрізняють газочутливі (тобто швидкість і ступінь прояву патологічних процесів під впливом газів ) і газоустойчівості .
Газоустойчівості - це здатність рослин зберігати життєдіяльність в присутності в атмосфері шкідливих газів.
До них відносяться газоподібні з'єднання: сірчистий газ ( SO2) , оксиди азоту ( NO , NO2) , чадний газ ( СО) , сполуки фтору та ін , вуглеводні , пари кислот ( сірчаної , сірчистої , азотної , соляної ) , фенолу та ін , тверді частинки сажі , золи , пилу , що містять токсичні оксиди свинцю , селену , цинку і т.д.
Забруднюючі атмосферне повітря компоненти ( ексгалати ) за величиною частинок , швидкості осідання під дією сили тяжіння і електромагнітному спектру підрозділяють на пил , пари , тумани і дим.
Гази і пари , легко проникаючи в тканини рослин через продихи , можуть безпосередньо впливати па обмін речовин клітин , вступаючи в хімічні взаємодії вже на рівні клітинних стінок і мембран. Пил , осідаючи на поверхні рослини , закупорює продихи , що погіршує газообмін листя , ускладнює поглинання заспівана , порушує водний режим.
Найбільш сильно гази впливають на процеси в листі. Непрямий ефект забруднення атмосфери проявляється через грунт , де гази впливають на мікрофлору , грунтовий поглинаючий комплекс і коріння рослин. Кислі гази і кислі дощі порушують водний режим тканин , призводять до постійного закислению цитоплазми клітин , зміни роботи транспортних систем мембран ( плазмалемми , хлоропластів ) , накопиченню Са , Zn , Pb , Сu . У цих умовах інтенсивність фотосинтезу знижується через порушення мембран хлоропластів . Крім того , на світлі швидко руйнуються хлорофіл а і каротин , менше - хлорофіл b і ксантофілли .
Адаптація рослин до дії газів. У рослин у процесі еволюції не могла сформуватися стійкість до шкідливих газам , так як сучасна флора формувалася протягом тисячоліть в умовах , при яких їх мало містилося в атмосферному повітрі. Тому здатність протистояти пошкоджуючогодії газів грунтується на механізмах стійкості їх до інших несприятливих факторів .
Для газоустойчівості істотна здатність рослин 1 ) регулювати надходження токсичних газів , 2 ) підтримувати буферність цитоплазми і її іонний баланс , 3 ) здійснювати детоксикацію утворюються отрут.
Незважаючи на успіхи в дослідженні газоустойчівості рослин , єдиною і загальновизнаної теорії стійкості не існує. Значний внесок у розробку різних питань теорії газоустойчівості рослин внесли В. Крокер , Н.П. Красінський , Є.І. Князєва , М.Д. Томас , Ю.3 . Кулагін , Г.М. Ількун , В.С. Миколаївський та ін
Залежно від механізмів , що її визначають, газоустойчівості класифікується як біологічна , анатомо- морфологічна та фізіолого - біохімічна .
Під біологічної газоустойчівості слід розуміти залежність стійкості рослин від біологічних особливостей (фази росту і розвитку , швидкості росту , наявності критичних періодів) , систематичного положення і географічного походження , преадаптаціі , екологічної пластичності , Светолюбив та ін Біологічні механізми стійкості пов'язані з міжродової і міжвидовим різноманітністю. Наприклад , хрестоцвіті стійкіші , ніж бобові , з бобових квасоля більш стійка , ніж конюшина , соя і т.д. Деревні рослини ( в'яз , жимолость , клен ) менш стійкі по відношенню до хлору , фтору , закису азоту , ніж трав'янисті . У квіткових пошкоджуваність листя залежить навіть від їх положення на втечу. Культурним рослинам властива велика чутливість до забруднення атмосфери в порівнянні з дикими видами .
Анатомо- морфологічна стійкість пов'язана з особливостями будови рослин . Вона проявляється в залежності газоустойчівості рослин від деяких особливостей в анатомо- морфологічній будові листя , відповідальних за інтенсивність газообміну і , отже , за швидкість поглинання токсичних газів. Швидкість поглинання газів залежить від числа продихів , динаміки їх руху ( ступеня відкриття ) протягом доби , товщини кутикули , епідермісу , товщини губчастої тканини , відносини висоти палісадні тканини до висоті губчастої та обсягу порожнин в губчастої паренхімі . Для стійких видів деревних і квіткових рослин на відміну від нестійких характерні більше число продихів на 1 мм2 поверхні листа; менша тривалість і ступінь відкриття їх протягом дня ; велика товщина кутикули і наявність різних додаткових покривних утворень ; менша товщина і вентилируемость губчастої тканини; менша величина відносини висоти палісадні тканини до висоті губчастої . Всі ці ознаки в будові обумовлюють зниження газообміну і , отже , поглинання шкідливих , газів. Для газоустойчівості видів характерні ознаки ксероморфность рис у будові листя , а для нестійких видів - мезоморфних .
Фізіолого- біохімічна стійкість визначається індивідуальними особливостями метаболізму рослин , швидкістю протікання біохімічних реакцій , здатністю утилізувати отруйні речовини , пов'язувати їх білками цитоплазми і т.д.
До фізіологічним механізмам стійкості можна віднести стан спокою у рослин , яке виробилося в ході еволюції як пристосування до перенесення несприятливого періоду року , що характеризується низькими температурами або тривалими засухами. Різке зниження інтенсивності газообміну при одночасному посиленні розвитку покривних тканин забезпечує зимуючим паросткам дерев і чагарників високу газоустойчівості .
Зростання рівня цукрів , аскорбінової кислоти , азотовмісних речовин в листках також сприяють підвищенню газоустойчівості . Підтримання іонного балансу і буферних властивостей цитоплазми може бути пов'язано з рівнем в клітинах катіонів (К + , Na + , Са2 +) , здатних нейтралізувати ангідриди кислот. Зазвичай рослини , стійкі до посухи , засолення та деяким іншим подібним впливам , мають більш високу газоустойчівості , можливо завдяки здатності регулювати водний режим і іонний склад .
Групи стійкості рослин . Зазвичай за ступенем стійкості виділяють три категорії рослин: стійкі , Середньостійка і нестійкі . Дана класифікація була дана В.С. Миколаївським . Критерієм стійкості служить розмір площі некрозів у відсотках від загальної поверхні листа. Крім того , можуть використовуватися такі показники , як зменшення схожості насіння , енергія росту і врожайність рослини , метод біологічних тестів і деякі фізіолого- біохімічні , анатомо- морфологічні показники .
Підвищення стійкості рослин до забруднюючих газам . Способи підвищення стійкості рослин до шкідливих забруднень можуть бути різними.
Селекційні методи . Використовуючи високостійкі форми, слід створювати нові форми і сорти ще більш стійких рослин. Успішні роботи з відбору і розмноженню високоустойчиви до сірчистому газу і фтору особин хвойних рослин ведуться в Німеччині . При знаходженні таких особин їх потім розмножують вегетативним шляхом з метою збереження ознаки високої стійкості у нових рослин . У США створені стійкі до фотохимическому зможу сорти сої , шпинату , картоплі і томатів. Дослідження з виведенню стійких до фітотоксіканти рослин розгортаються нині в різних країнах.
Агротехнічні прийоми . На родючих грунтах рослини менше страждають від забруднення повітря і виявляються більш довговічними. При внесенні добрив у грунт нейтралізуються накопичуються в ній шкідливі речовини , поліпшуються умови існування мікроорганізмів, що сприяють детоксикації та нейтралізації шкідливих домішок.
Важливе значення для нейтралізації кислих газів, що надходять з опадами в грунт , має вапнування .
Газоустойчівості підвищується також у результаті передпосівної обробки насіння слабкими розчинами мікроелементів ( марганцю , кобальту ) .
Для підвищення стійкості рослин до токсичних речовин слід правильно постачати рослини водою . Звичайно чим краще водопостачання рослин , тим ширше відкриті продихи , інтенсивніше транспірація і більше активне надходження токсикантів . Разом з тим опади змивають з листя шкідливі речовини , вимивають з їхніх тканин хлор , сірчистий газ і т.д. Видалення пилу сприяє посиленню процесів життєдіяльності листя.
Важливе значення у підвищенні стійкості рослин до фітотоксіканти має характер розміщення рослин в посадках. Окремо стоять дерева і чагарники більш піддаються їх дії в порівнянні з тими , які знаходяться всередині деревостану. З цієї причини посадки дерев у зоні атмосферних забруднень повинні розташовуватися досить щільно.
Під впливом забруднювачів відбувається уповільнення росту пагонів , більш швидке їх старіння . У цих умовах шляхом обрізки рослин можна стимулювати процеси омолодження вегетативних та генеративних органів. Позитивне значення у захисті нестійких до фітотоксіканти рослин має посадка перед ними стійких дерев і чагарників
