InfoRadar
Мазмұны
Су — тіршіліктің негізі, көпшілік өсімдіктер үшін оның жетіспеушілігі стресс, өсуінің баяулауы немесе тіпті өлуіне әкеледі. Бірақ шөлдерде, саванналарда және құрғақ далаларда флора тек қана өмір сүрмейді, сонымен қатар гүлденеді. Бұл миллиондаған жылдар эволюциясымен қалыптасқан таңғажайып бейімделушіліктер арқасында мүмкін болды. Кейбір түрлер айлап суға деген қажетсіздікті сезбейді, кейбіреулері сирек жаңбырға лезде реакция береді, ал үшіншілері толық дегидратацияға жақын құрғақтыққа шыдай алады. Мұндай механизмдер — морфология, физиология мен биохимияның күрделі өзара әрекеттесуінің нәтижесі. Бұл мақалада өсімдіктер экстремалды су жетіспеушілігімен қалай күресетіні және тіршілік ету үшін қандай стратегиялар қолданатыны қарастырылады.
Анатомиялық бейімделушіліктер
Көптеген құрғақшылыққа төзімді өсімдіктер суын азайту мен оны сақтауды максималдандыру үшін сыртқы пішінін өзгертті. Бұл өзгерістер жапырақтарға, сабақтарға, тамырларға және тіпті эпидермис бетіне әсер етеді.
- кактустарда жапырақтар инелерге айналды, ал фотосинтез сабақ атқарады;
- олеандр мен эвкалипт жапырақтары күн сәулесін шағылдыратын воск қабығымен қапталған;
- кейбір өсімдіктердің газ алмасу үшін арналған тесіктері (стилома) ойпаттарда орналасқан немесе тек түнде ашылады;
- тамыр жүйесі не өте терең, не кең таралған болып, тіпті әлсіз жаңбырды да ұстай алады.
Мұндай ерекшеліктер өсімдікке әр тамшы суды құнды ресурс ретінде «үнемдеуге» мүмкіндік береді.
Физиологиялық механизмдер
Сыртқы өзгерістерден гөрі өсімдіктер құрғақшылыққа жауап ретінде ішкі процестерін белсенді реттейді. Негізгі сигналдардың бірі — абсциз қышқылы (АБҚ) гормоны, ол қорғаныш реакцияларының толқынын бастайды.
- Стиломаның жабылуы. АБҚ концентрациясы артқан сайын стилома жабылып, булануды күрт төмендетеді. Бірақ бұл фотосинтезді баяулатады, сондықтан өсімдік «күтетін белсенділік» күйіне көшеді.
- Осмопротекторларды жинау. Жасушалар суды ішінде ұстап, плазмолизден сақтайтын қанттар, аминқышқылдары мен басқа қосылыстарды синтездей бастайды. Мысалы, Таля резуховкасында пролин деңгейі резко артады — бұл ақуыздарды тұрақтандыратын зат.
- Метаболизмнің төмендеуі. Кейбір өсімдіктер өсу мен жасуша бөлінуін уақытша тоқтатып, анабиозға жақын күйге көшеді. Жаңбырдан кейін олар тез «оянып», вегетацияны жалғастырады.
Бұл процестер молекулалық деңгейде жүреді, бірақ олардың әсері қарулы көзге көрінеді — өсімдік солып кеткендей болады, бірақ тірі қалады.
Өмірлік цикл стратегиялары
Барлық өсімдіктер құрғақшылықпен тікелей күреспейді. Көпшілігі құрғақ маусым басталмай тұрып өмірлік циклін аяқтау тактикасын қолданады.
- шөлдегі мак сияқты біржылдықтар жаңбырдан кейін дереу өсіп, бірнеше апта ішінде гүлдеп, тұқым береді;
- олардың тұқымдары қолайлы жағдай келгенше жылдар бойы топырақта тыныштық күйінде қалады;
- кейбір көпжылдықтар жапырақтарын тастап, жануарлар сияқты ұйқыға кетеді;
- басқалары, мысалы, верблюжья колючка, грунт суына жететін 30 метрге дейінгі тамырларға ие.
Сонымен, табиғат тіршілік етуге бір ғана емес, көптеген жол ұсынады — жылдамдықтан тереңдікке дейін.
Биохимиялық қорғаныс
Күшті дегидратация кезінде жасушаларда белоктар мен ДНҚ-ны зақымдайтын активті оттегі түрлері пайда болады. Бұған қарсы тұру үшін өсімдіктер флавоноидтар, каротиноидтар, С дәрумені сияқты антиоксиданттар бөледі.
- алоэ мен агава тіндерінде суы ұстайтын гель тәрізді масса жасайтын полисахаридтер жиналады;
- «қайта тірілетін өсімдіктерде» (resurrection plants) жасушалық құрылымдарды құрғақтық кезінде қорғайтын арнайы LEA ақуыздары синтезделеді;
- кейбір түрлер CAM-фотосинтезін қолданады, онда стилома түнде ашылып, көмірқышқыл газы күндіз су жоғалтпай фиксацияланады;
- саксаулдың қабығында топырақтан суды сіңіруді жеңілдететін осмостық қысымды төмендететін тұздар бар.
Бұл молекулалық «қалқандар» өсімдіктерге көпшілік организмдер үшін өлімге әкелетін жағдайларға шыдай алуға мүмкіндік береді.
Симбиоздың және микробиомның рөлі
Заманауи зерттеулер құрғақшылықта тіршілік ету өсімдіктің өзіне ғана емес, оның микробтық серіктеріне де байланысты екенін көрсетеді. Көптеген түрлердің тамырлары микориза деп аталатын саңырауқұлақтармен симбиоз құрайды, бұл сіңіру ауданын көп есе арттырады.
- микоризалық саңырауқұлақтар су мен фосфорды қантқа алмастырып жеткізеді;
- ризосферадағы кейбір бактериялар тамыр өсуін ынталандыратын гормондар бөледі;
- стресс жағдайында микробиом құрамын өзгертіп, иесінің қорғаныш реакцияларын күшейтеді;
- ғалымдар өсімдіктердің құрғақшылыққа төзімділігін арттыратын бактериялар мәдениеті болатын «пробиотиктермен» тәжірибе жасап жатыр.
Бұл климат өзгерісі жағдайында ауыл шаруашылығы үшін жаңа мүмкіндіктер ашады.
Өсімдіктер су жетіспеушілігімен күресуде таңғажайып икемділік көрсетеді — молекулалық механизмдерден бастап өмірлік циклдің глобалды стратегияларына дейін. Олардың бейімделушілігі — тек тірі қалу емес, үнемдеу мен тиімділік арасындағы тепе-теңдік өнері. Бұл табиғи шешімдерді зерттеу адамзатқа тек ғылыми ықпал ғана емес, сонымен қатар тұрақты агроэкожүйелерді құру үшін практикалық құралдар береді. Құрғақшылық күннен күнге жиілей түскен әлемде өсімдіктердің мудрлығы тамақ қауіпсіздігінің кілті болуы мүмкін.
