Физиологическое состояние древостоя под влиянием неблагоприятных факторов внешней среды

Министерство высшего образования Р.Ф

УГЛТУ

Кафедра ботаники и защиты леса

ОТЧЕТ

По практической работе по физиологии растений

На тему

«Физиологическое состояние древостоя

под влиянием неблагоприятных факторов внешней среды

Выполнили: студенты

группы: ЛХФ-22

Бригады №10

Кондратов А.С

Сухарев А.С

Проверил: Булатова И. К

Екатеринбург 2005г.

Содержание

Характеристика и морфология описания вида

Местоположение объекта

Патологические изменения роста и развития деревьев под влиянием неблагоприятных факторов

3.1 Действие излучения на деревья

Физиолого-биологические изменения

Литература

Характеристика и морфология описания вида

Род сосна (Pinus). Около 100 видов, распространенных в умеренных областях северного полушария, в субтропиках формируют горные леса, несколько видов растет в горах тропических областей. Это крупные или небольшие деревья с мутовчатым расположением ветвей. Удлиненные побеги, покрытые пленчатыми, чешуйчатыми листьями, в пазухах которых образуются укороченные побеги с листьями, расположенными пучками по 2 5 шт.

Сосна обыкновенная (P. sylvestris) широко распространена в европейской части России, Сибири, доходит до Охотского моря. Часто формирует леса на песчаных и супесчаных почвах. Растет также на сфагновых болотах, а на юге – по известковым и меловым склонам. Древесина широко используется как строительный и поделочный материал. Из стволов добывают живицу, из которой при перегонке получают корабельную смолу, канифоль, скипидар. В хвое содержится много аскорбиновой кислоты. Молодые побеги используют для изготовления различных видов лекарств и в парфюмерии, пыльцу применяют в медицине в качестве заменителя спор плауна. Сосна сибирская или сибирская кедровая сосна - крупноствольное дерево, широко распространенное по всей Сибири и в Монголии. Хвоя располагается по укороченным побегам пучками по 5 шт. Женские шишки прямостоячие, семена созревают осенью, на второй год после опыления. При созревании семян, шишки не раскрываются. Семена без крыла. Спермодерма твердая. В быту семена называют кедровыми орехами, их используют в пищу, для получения масла и в производстве кондитерских изделий. Она дает ценную древесину, которая широко используется в отраслях народного хозяйства, из смолы получают скипидар.

Древесина сосны почти на 50% представлена углеродом, на 44% целлюлозой и азотом 6,4%. По химическому составу она состоит из 42,9% целлюлозы, 10,8% пентозанов, 29,5% лигнина, 12,8% гексозанов, 3,2% смолистых веществ и 1,8% прочих растворимых в воде веществ. Сосна имеет и лекарственное значение. В медицине широко используются сосновые почки, собираемые весной до их распускания. В почках содержатся смолы, эфирные мосла, крахмал, горькие и дубильные вещества, минеральные соли, болеретин. Хвоя сосны богата витамином С и каротином. Из нее получают эфирное масло для лечения ревматических заболеваний. Хвою можно переработать в витаминную муку, в сосновую шерсть и вату. Семена сосны содержат очень много жирных масел, которые имеют медицинское, пищевое и текстильное значения. Можно использовать пыльцу сосны в качестве детской присыпки и как заменитель спор плауна при изготовлении пилюль.

неблагоприятный дерево рост физиологический

Местоположение объекта

Наш объект № 9в состоящий из 4 сосёнок вида (P. sylvestris) находится недалеко от нового учебного корпуса Уральского Государственного Лесотехнического Университета в лесопарке имени лесоводов России. Общие неблагоприятные факторы:

Антропогенные: на карте мы видим, что недалеко находится автомагистраль, от которой происходит загрязнение тяжелыми металлами, различными ядовитыми газами. А так же железная дорога, от которой происходят загрязнение различными токсическими веществами при их транспортировке.

Биотические: здесь рассматривается взаимоотношение между живыми организмами и данным видом деревьев.

Абиотические: воздействие климата на условия произрастания деревьев (ФАР, осадки, температура и т.д.)

Воздействие этих факторов на данные древесные породы более подробно рассмотрим в третьей и четвертой главах.

Патологические изменения роста и развития деревьев под влиянием неблагоприятных факторов

Загрязнение атмосферы, связанное с производственной деятельностью человека, возрастает в таких катастрофических масштабах, что системы авторекреакции уже не справляются с ее очисткой. К газообразующим соединениям относят: оксид серы 4 (SO_>2>), оксид азота, угарный газ (СО), соединения фтора, углеводорода, пары кислот и другие твердые частицы и т.д. Дыхание в условиях загрязнения, как правило, возрастает, а затем снижается по мере возрастания повреждений. Все эти изменения нарушают рост растений, ускоряют процессы старения в них. Очень сильно страдают от кислых газов хвойные породы. На нашем участке имеются сосёнки, у которых отсутствует вершина, присутствует ослабление роста ствола в толщину, уменьшение длинны, а так же хорошо выражена однобокость. Все это связано с деятельностью кислых газов.

Но отсутствие вершины связано с очень низкой температурой в зимний период, т. к. растения, находящиеся не под снежным покровом, имеют свойство замерзать, а так же и их части.

3.1 Действие излучения на деревья

Лучевые повреждения касаться ядра или цитоплазмы. Повреждение ядра является следствием разрушающего действия излучений на хромосомы или на соседние молекулы; последние повреждаются ионизацией, что приводит к местному действию продуктов окисления, как находящиеся поблизости. Поскольку степень лучевого повреждения линейно зависит от объема клеточных ядер и убывает прямо пропорционально числу хромосом. Можно сделать вывод: лучевое повреждение ядра, по-видимому, является функцией его объема деленного на число хромосом. Летальным для растения является количество излучения равное 4∙10⁶ эВ на одну хромосому. Излучения приводит не только к уменьшению количества имеющихся ДНК в ядре, но и к подавлению ее дальнейшего синтеза.

Активизация многих органических веществ под влиянием излучения приводит к образованию свободных радикалов, очень активных окислителей. Именно за счет окислительных свойств свободных радикалов можно отнести действие излучения на сульфид-гидрильное соединение, а также на другие компоненты клетки, способных подвергаться окислению.

4. Физиолого-биологические изменения

Наиболее важные физиологические процессы и условия их обеспечения

Успешный рост деревьев зависит от взаимодействия ряда физиологических процессов и условий. Фотосинтез – синтез углеводов из углекислого газа и воды в хлорофилосной ткани деревьев. Углеводы – основные питательные материалы, используемые в других процессах. Азотный обмен – включение неорганического азота в органические соединения, что даст синтез белки и протоплазмы. Липидный или жировой обмен – синтез липидов и родственных им соединений. Дыхание – окисление питательных веществ в живых клетках, в результате, которого высвобождается энергия, используемая при ассимиляции, поглощении минеральных веществ и других процессах, идущих с затратами энергии. Ассимиляция – это преобразование питательных элементов в новую протоплазму, клеточные оболочки и другие структуры процесса роста. Аккумуляция питательных веществ – запасание питательных веществ в семенах и паренхимных клетках древесины и коры. Аккумуляция солей – это изменение концентрации солей в клетках и тканях с помощью механизма активного транспорта, протекающего с затратами метаболической энергии.

Адсорбция – поглощение воды и минеральных веществ из почвы, кислорода и углекислого газа из воздуха. Жароустойчивость, через этот фактор прошли практически все растения в тропических лесах, но и на Урале бывают высокие температуры. Жароустойчивость – способность растений выносить перегревание, связанное с высокой температура воздуха. Обычно при температуре 40⁰С и выше нормальные физиологические функции растения угнетаются, что вызывает отмирание клеток. Высокие температуры разрушают белково-липидный комплекс плазмолеммы протопласта, что приводит к потере астматических свойств клеток.

Засухоустойчивость – способность растения переносить значительное обезвоживание клеток, тканей и органов, а также перегрев. Обезвоживание вызывает нарушение коллоидных и химических свойств цитоплазмы – изменяются степень ее дисперсности и адсорбционная способность. Синтез белка резко падает, так как активизируется аденазинтрифосфатазы, разрывающая нити информационной РНК, полисомы распадаются на рибосомы и субъединицы. Водный дефицит нарушает метаболизм, и замедляет или останавливает рост растений, снижает их продуктивность.

В критический период образования репродуктивных органов засуха приводит к гибели именных зачатков или к недоразвитию андроцея и пустоколосице.

Холодостойкость – это свойство, которое определяется способностью растений сохранять нормальную структуру цитоплазмы и изменять обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры.

Гибель растений под влиянием морозов обуславливается изменениями, происходящими в протопласте, его коагуляцией. Физико-климатические преобразования в протопласте происходят вследствие оттягивания воды образующимися в межклетниках кристаллами. Кроме того, протопласт подвергается сжатию со стороны растущих в межклетниках кристаллах. В результате наступает необходимая денатурация коллоидов протопласта клеток и отмирания тканей. Если льда образуется немного, то после оттаивания растения может оставаться живым. Нечувствительность к морозам достигается физико-климатическими изменениями в клетках.

В зимующих листьях и других частях растения накапливается много сахара, а крахмала в них почти нет. Сахар защищает белковые соединения от коагуляции при вымораживании, и поэтому его можно называть защитным веществом. Ингибиторы роста типа абсцисовой кислоты сами по себе не влияют на морозоустойчивость, но, ослабляя и ингибируя ростовые процессы, обуславливают наступление периода покоя и тем самым повышают способность древесных растений к закаливанию.

Загрязнение атмосферы газами, пылью и аэрозолями, поступающими с промышленных предприятий, создает неблагоприятные условия для роста растений. Токсичный газ, попадая через устьица и эпидермис в лист, растворяется в воде клеточных оболочек и взаимодействует с цитоплазмой. Первыми повреждаются клетки устьичных полостей, затем клетки губчатой паренхимы. Газ, растворяющийся в воде, образует кислоту или щелочь, которые взаимодействуют с протопластом. Часть их нейтрализуется, а часть остается в свободном состоянии. Кислоты разрушают хлорофилл, изменяют pH, ткани листа и устойчивость биоколлоидов цитоплазмы, повышают общую окисляемость, увеличивают дисперсность коллоидов и жироскопичность ткани, отрицательно влияют на экзиматический аппарат, нарушают обмен веществ в клетках листа и проводящих тканей, снижают интенсивность фотосинтеза, повышают интенсивность дыхания. Для повышения газоустойчивости растений, а именно для грецкого ореха и конского каштана сначала их намачивали 0,1%-ным водным раствором серной кислоты или соляной кислоты, а затем растения поливали 0,2%-ным раствором солей этих кислот. Положительные результаты были получены при применении серной кислоты.

Газоустойчивыми являются те растения, в органах которых накапливаются повышенное количество серы и хлора. Активность ферментных систем у них высокая. Исследования показали, что условия минерального питания растений макро- и микроэлементами играют важную роль в снижении повреждаемости их токсичными газами.

Литература

С.И. Лебедев «Физиология растений».

Т. Козловский «Физиология древесных растений».

Б.А. Рубин «Курс физиологии растений».

В.А. Крючков «Физиология растений с основами биохимии».

С.С. Медведев «Физиология растений».