مقاله تنش سرما

مقاله تنش سرما

فایل منابع پایانی ندارد

مقدمه

رشد و عملكرد گیاهان زراعی تابعی از كلیه عوامل محیطی و اثرات متقابل آنها می باشد، این عوامل شامل عوامل آب و هوایی (بارندگی، دما، رطوبت، نور و باد)، رطوبت خاك، مواد غذایی و گازهای می باشند كه بسته به مقدار آنها در محیط، رشد و نمو گیاه را افزایش یا كاهش می دهند. علاوه بر این كلیه عوامل بر هم زنندة تعادل آبی در سلول نظیر انجماد، خشكی و شوری نقش مهمی در توزیع جغرافیایی گیاهان دارند. در موجودات زنده، تنش به معنی انحراف معنی دار از شرایط اتپیم برای زندگی تعریف می شود. از نظر لویت، هر عامل محیطی كه باعث ایجاد صدمه یا خسارت در موجود زنده شود تنش بیولوژیكی نام دارد.

وی معتقد بود در موجودات زنده، تنش در ابتدا ممكن است قابل برگشت (الاستیك) باشد ولی با گذشت زمان طولی نمی كشد كه به صورت دائمی درمی آید. اگر یك تغییر قابل برگشت در مدت زمان كافی در یك گیاه ادامه یابد ممكن است باعث تغییر و اختلال در فرآیندهای فیزیولوژیك و متابولیك و در نتیجه موجب آسیب گیاه و ایجاد تغییرات غیر قابل برگشت شود (پلاستیك). در هر صورت واكنش گیاه بسته به مقدار یا غلظت نامناسب و مدت زمان قرار گرفتن در معرض تنش متفاوت است. لویت تنش های محیطی را به دو دسته تنش های زیستی و تنش های غیر زیستی تقسیم نمود. تنش های زیستی شامل حملة آفات و بیماری ها به گیاهان و رقابت با علف های هرز می شود. تنش های غیر زیستی مشتمل بر تنش های مربوط به آسیب های مكانیكی، ناهنجاری، اختلالات ناشی از كمی و زیادی حضور تنظیم كننده های رشد در گیاه و كاربرد علف كش ها، مشكلات ناشی از امواج الكترومغناطیسی و تنش های مرتبط با آب، خاك و دما می باشد. اثرات منفی دما بر گیاهان به عنوان مشكلی جدی مطرح است «كه موضوع بحث مورد نظر ما می باشد».

تنش های محیطی و نیاز به افزایش تولیدات گیاهی

طبق آمار، تنها حدود 10% كل زمین های قابل كشت دنیا ممكن است بدون تنش باشند. خسارت سرما و یخ زدگی در ایالات متحده آمریكا سالانه حدود 3 تا 4% و در برخی مناطق نظیر برزیل و نیمكره جنوبی حدود 5% می باشد. در طی سال های 1950 تا 1980 تولید سرانة غذایی جهان بیش از نرخ رشد جمعیت بوده است. اما این آمار طی 20 سال گذشته افزایش قبلی را نشان نمی دهد. پیشگویی ها در مورد سرنوشت تولد غذا نگران كننده است. شواهد، دال بر آن است كه متخصصین در آینده در این مورد بیشتر تحت فشار خواهند بود و نیاز به افزایش تولید غیر قابل انكار است. بنابراین ضرورت دارد برای 20 تا 30 سال آینده، پروژه هایی تدوین كردند كه بدون زیر كشت بردن زمین های جدید بتوان به افزایش رشد قابل قبول در تولید مواد غذایی جهان دست یافت.

گسترش تنش سرمایی

در اكثر مناطق مخصوصاً در نواحی مدیترانهای دماهای پایین زمستان، میزان رشد گیاهان زراعی را محدود ساخته، توسعه پوشش گیاهی در روی زمین را كند می كند، در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری تنش سرما به عنوان مهمترین عامل محدود كنندة گیاهان معرفی شده است. در ایران بیشر از 5/2 میلیون هكتار از مزارع در مناطق سرد در معرض آسیب سرمای زمستانه قرار دارد.

محدودة دمای بهینه و وقوع تنش سرما

دمای داخل بافت های گیاهی دمای ثابتی نیست و متأثر از دمای محیط می باشد. تنش های دمایی قابل وقوع در گیاهان شامل تنش دمای پایین یا سرما، تنش یخ زدگی و تنش دمایی بالا می باشد.

گیاهان معمولاً در درجات بیش از 35 تا 45 درجه سانتی گراد دچار تنش دمایی و در دماهای بالاتر از صفر درجه سانتی گراد در محدودة دماهای بین 0 تا 15 درجه سانتی گراد دچار تنش سرما می شوند. تنش سرما با تنش یخ زدگی كاملاً متفاوت است. تنش یخ زدگی موقعی اتفاق می افتد كه دمای محیط خارج از گیاه پایین تر از نقطه انجماد باشد، تنش یخ زدگی بیشتر در گیاهان چند ساله مشاهده می شود و در گیاهان یك ساله با تغیر تاریخ كشت می توان از این رویداد پرهیز نمود. در دمای كمی بالاتر از نقطه انجماد اكثر گیاهان گرمسیری آسیب دیده، به سلول بافت ها و اندام های گیاهی آنان خسارت وارد می شود. به همین دلیل این تنش روی حالت آبی گیاه تأثیر نمی گذارد. در سطح گیاه اثرات اولیه حرارت بسیار پیچیده است. اثرات ثانویه حرارت روی فرآیندهای فیزیولوژیكی، سبز شدن برگ و شكستن خواب بذر بسیار مهم است. فعالیت های متابولیكی، رشد و قابلیت زیست گیاهان به شدت تحت تأثیر سرما قرار دارد.

طبقه بندی گیاهان بر اساس واكنش آنها به دماهای پایین

در جدول ذیل فهرستی از چند گیاه و دمای حداقل كشدنه (تقریبی) ارائه شده است. واكنش گیاهان در برابر سرما بسیار پیچیده است و مقاومت واقعی گیاه تحت تأثیر متغیرهای زیادی از جمله مرحلة رشد، اقلیم منطقه و وضعیت سلامت عمومی گیاه قرار می گیرد. طول مدت زمان سرما هم عامل مهمی در این رابطه است. شروع خسارت ها در دماهای بالاتر از مقادیر كشنده صورت می گیرد.

اثرات سوء تنش سرما

به طور كلی تنش سرما به دو طریق بر گیاه اثر سوء می گذارد:

1- خسارت مستقیم

آثار مستقیم خسارت تنش سرما معمولاً در نتیجه قرار گرفتن بافت یا گیاه به مدت چندین ساعت در معرض سرما و یا چند دقیقه در سرمای ناگهانی ایجاد می شود. ایجاد بافت های نكروزه، تجزیه بافت كم شدن رشد و عدم قدرت جوانه زنی بذر نیز برخی از موارد اثرات مستقیم خسارت تنش سرماست. گیاهان برحسب سرعت واكنش آنها به سرما به دو دسته تقسیم می شوند. گروه اول گیاهانی هستند كه علایم خسارت را ظرف چند ساعت یا حداكثر یك روز بروز می دهند. از این گیاهان می توان به گلوكسینیا و آشیمز اشاره نمود.

علایم خسارت در این گیاهان در نتیجه مرگ پرتوپلاسم و نشت آن به درون فضاهای بین سلولی ایجاد می شود. اگر در نتیجه تنش سرما صدمات ناشی از آن به سرعت بروز كند این حالت از تنش سرما را شوك سرمایی می نامند. این حالت در نتیجه كاهش ناگهانی دما در جریان رشد گیاهان پیش می آید و در اثر آن بلافاصله تراوایی غشا سلول از بین رفته، غشا از دیواره سلول جدا شده، سلول ها از نظر میكروسكوپی به حالت پلاسمولز كاذب درمی آیند و در این شرایط به سرعت تركیبات داخلی سلول از جمله پتاسیم K+ به بیرون سلول نشت می كند. از تجمع این مواد در فضاهای بین سلولی تاول های آب سوخته ای به وجود می آید كه در زیر آنها آب جمع می شود. پدیدة آبكی شدن برگ های بالایی در بیشتر گونه های زراعی مهم اتفاق می افتد و در شدت های نوری بالا این خسارت تسریع می گردد. این خسارات سرما برگشت ناپذیر (پلاستیك) بوده و بعد از برطرف شدن سرما، بهبود نخواهد یافت.

2- خسارت غیر مستقیم

برخی گیاهان به كندی به تنش سرما پاسخ می دهند و بعد از قرار گرفتن در تنش سرما، به مدت یك روز به طور طبیعی زنده باقی می مانند و علایم خسارت بعد از چند روز یا چند هفته بروز می كند. این گروه از گیاهان بعد از 5 تا 6 روز نرم و پژمرده شده و در گروه دوم (خسارت غیر مستقیم) طبقه بندی می شوند.

در این نمونه نیز افزایش نشت سلولی مشاهده می شود. بسیاری از میوه ها و درختان برگ بیدی از این نوع هستند. خسارت غیر مستقیم سرما در گیاهان باعث كاهش دانه بندی، كاهش سرعت فتوسنتز و كاهش زمان رسیدن می شود و بر عملكرد آنها اثر می گذارد. در واقع در دمای پایین، گیاهان نمی توانند انرژی نورانی جذب شده توسط رنگیزه ها را در واكنش فتوسنتزی به كار گیرند. به عنوان مثال بسیاری از گونه های گرمسیری به دلیل حساسیت سیستم فتوسنتزی آنها به دما پایین و ممانعت نوری، نمی توانند در دمای پایین تر از 15 درجه سانتی گراد فرآیند فتوستنز خود را به طور طبیعی انجام دهند. در این گیاهان فرآیند فتوسنتز به كندی انجام می شود به نظر می رسد نخستین مكان دریافت تنش سرما فتوسیستم II است كه باعث افت فلورسانس فتوسیستم II و توقف فعالیت فتوسنتز بر اثر سرما می شود.

آسیب ناشی از اكسیداسیون نوری جزء خسارت های غیر مستقیم بوده و بدین معناست كه سرما در حضور نور در مقایسه با تاریكی موجب وارد شدن خسارت (با سرعت بیشتر) می شود. اگر سرما طولانی باشد، این خسارت در شرایط بازگشت به گرما بهبود نیافته و برگ می میرد.

اثرات سرما بر فرآیندهای مختلف گیاهی

اثرات تنش سرما را می توان در فرآیندهای مختلف گیاهی از قبیل جوانه زنی، رشد، فتوسنتز، مقدار میوه، عملكرد و كیفیت میوه اندازه گیری و مطالعه نمود.

الف) اثرات تنش سرما در سطح سلولی

نظیر تنش گرما، اثرات تنش سرما و تغییرات ناشی از وقوع آن در سطح سلولی و اندام ها بروز می كند كه بازتاب آن در سطوح بالاتر (اندام های گیاهی) مشاهده می شود. حساسیت فعالیت های مختلف سلولی به دما یكسان نیست. حد كشنده دما از مشخصات خاص یك گونه است كه بسته به اندام و بافت گیاهی تغییر می كند. وقتی دما به حد آستانه برسد، ساختارهای سلولی و فعالیت های آن ممكن است به طور ناگهانی آسیب ببینند، به طوری كه پروتوپلاسم بلافاصله از بین می رود و در اثر خسارت وارده به غشاها و اختلال در تأمین انرژی سلولی ممكن است مرگ سلولی اتفاق افتد. بررسی واكنش های سلولی در مقابله با سرما، پدیده هایی نظیر از دست دادن فشار تورژسانس، واكوئولیزه شدن، بر هم خوردن تعادل غشاء سیتوپلاسمی، وزیكوله شدن، كاهش جریان سیتوپلاسمی و اختلال كلی در اندامها را نشان می دهد. در شرایط وجود سرما جذب آن و عناصر غذایی توسط گیاه محدود می شود، بیوسنتز كم تری حادث می گردد، آسیمیلاسیون كاهش می یابد و رشد متوقف می شود. غشاء سلولی اوین محلی است كه در معرض عوامل نامساعد محیطی قرار می گیرد. مطالعات نشان می دهد كه اختلال غشاها كه به دنبال وقوع تنش و در نتیجة افزایش شدت و تداوم مدت تنش رخ می دهد بر دیگر اختلالات سلولی مقدم است. در نتیجة تنش سرما، غشا از حالت كریستال مایع به حالت جامد- ژل درآمده و تراوایی خود را از دست می دهد. در این شرایط تغییر حالت فیزیكی غشاء و در نتیجة بر هم خوردن تعادل غشاء سلولی بیش از سایر موارد انجام می پذیرد.تغییر در حالت فیزیكی غشا باعث كاهش نفوذپذیری انتخابی غشا و فعالیت معمول آن شده، منجر به اختلال در فعالیت های سلولی و اندامك ها می شود.

فایل منابع پایانی ندارد