Ургамлын амьсгалд хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн нөлөө
Ургамлын амьсгал нь ургамалд өсөлт, эсийн хуваагдал, шим тэжээлийн шингээлт, эд эсийн доторх бодисын хөдөлгөөн, эсийн гэмтлийг засах зэрэг янз бүрийн амьдралын үйл ажиллагаанд шаардлагатай энергийг авах боломжийг олгодог амин чухал физиологийн процесс юм. Гэрлийн тусламжтайгаар глюкоз хэлбэрээр химийн энерги үүсгэдэг фотосинтезээс ялгаатай нь амьсгал нь органик нэгдлүүдийг (голчлон глюкоз) задалж, амархан ашиглах боломжтой энерги (ATP) үүсгэдэг. Энэ үйл явц нь ургамлын бүх хэсэгт - үндэс, иш, навч, цэцэг, жимс - явагддаг бөгөөд өдөр шөнөгүй үргэлжилдэг. Гэсэн хэдий ч амьсгалын эрчим харилцан адилгүй байдаг; үүнд хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлс ихээхэн нөлөөлдөг. Температур, хүчилтөрөгчийн хүртээмж, ус, гэрэл, тэр ч байтугай хөрсний нөхцөл байдлын өөрчлөлт нь амьсгалын хурдыг өөрчилж, эцэст нь ургамлын эрүүл мэнд, бүтээмжид нөлөөлдөг.
Ургамлын амьсгалын талаар товчхон ойлголт
Энгийнээр хэлбэл ургамал дахь аэробик амьсгалыг дараах урвалаар нэгтгэн дүгнэж болно.
Глюкоз + Хүчилтөрөгч → Нүүрстөрөгчийн давхар исэл + Ус + Энерги (ATP)
Үүссэн ATP нь бодисын солилцооны үйл явцад ашиглагддаг. Хэрэв хүчилтөрөгч маш хязгаарлагдмал бол ургамал агааргүй амьсгалах (исгэх) үйл явцад орж болох боловч энэ нь хамаагүй бага энерги ялгаруулж, цаг хугацааны явцад хортой дайвар бүтээгдэхүүн үүсгэдэг. Тиймээс хүчилтөрөгчийн хүртээмж, бодисын солилцооны тогтвортой нөхцлийг дэмждэг орчин нь амьсгалын үр ашгийг дээшлүүлэхэд чухал үүрэгтэй.
1. Температур: амьсгалын хурдыг зохицуулдаг хамгийн давамгайлсан хүчин зүйл
Температур нь ургамлын амьсгалд хамгийн хүчтэй нөлөөлдөг хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн нэг юм. Амьсгал нь ферментийн урвалын цуврал юм; ферментүүд оролцдог ихэнх урвалын нэгэн адил амьсгалын хурд нь температур нэмэгдэхийн хэрээр тодорхой хязгаар хүртэл нэмэгдэх хандлагатай байдаг. Ерөнхийдөө температур 10°C-аар нэмэгдэх нь олон зүйлийн амьтдын амьсгалын хурдыг хоёр дахин (Q10 ойлголт) нэмэгдүүлдэг, ялангуяа сэрүүн температурын хязгаарт.
Гэсэн хэдий ч температур хамгийн оновчтой хэмжээнээс хэтэрсэн үед амьсгалын замын ферментүүд бүтцээ алдаж (денатураци) эхэлдэг, эсийн мембран эвдэрч, амьсгалын хурд буурах эсвэл үр ашиггүй болдог. Хэт өндөр температурт ургамал дулааны стрессийг мэдэрч, эсийн тогтвортой байдлыг хадгалах эрчим хүчний хэрэгцээгээ нэмэгдүүлдэг. Үүний үр дүнд фотосинтезийн үр дүнд үүссэн нүүрс ус амьсгалахад хурдан ашиглагдаж, өсөлтийг удаашруулж, ургацын ургацыг бууруулдаг.
Үүний эсрэгээр, хэт бага температурт ферментийн идэвхжил буурч, амьсгалыг удаашруулдаг. Энэ нь бодисын солилцооны үйл явцын эрчим хүчний хангамжийг бууруулж, өсөлтийг саатуулдаг. Халуун орны ургамлын хувьд хүйтэн температур нь физиологийн гэмтэл учруулж болзошгүй, учир нь тэдний ферментийн систем нь бага температурт дасан зохицдоггүй.
2. Хүчилтөрөгчийн хүртээмж: аэробик эсвэл агааргүй байдлыг тодорхойлно
Аэроб амьсгалын сүүлийн шатанд, ялангуяа митохондри дахь электрон дамжуулах гинжин хэлхээнд хүчилтөрөгч шаардлагатай байдаг. Хэрэв хангалттай хүчилтөрөгч байгаа бол ургамал харьцангуй үр дүнтэйгээр их хэмжээний АТФ үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч ус ихтэй хөрс, хөрсний нягтрал эсвэл ус зайлуулах чанар муу зэрэг тодорхой орчны нөхцөлд хөрсөнд хүчилтөрөгчийн тархалт эрс буурдаг. Хүчилтөрөгчөөр өлссөн үндэс нь исгэх (агааргүй амьсгал) руу шилждэг.
Исгэлт нь мэдэгдэхүйц бага энерги ялгаруулдаг тул ургамалд идэвхтэй тээвэрлэлт болон шим тэжээлийг шингээхэд шаардлагатай АТФ бага үлддэг. Цаашилбал, этанол эсвэл сүүн хүчил зэрэг дайвар бүтээгдэхүүнүүд хуримтлагдаж, үндэсний эсийг гэмтээж болно. Цаг хугацаа өнгөрөхөд үндэс ялзарч, ус, шим тэжээлийн шингээлт муудаж, навч шарлаж, өсөлт зогсдог. Тиймээс хөрсний агааржуулалт, ус зайлуулах хоолойг зөв зохистой ашиглах нь үндэсний амьсгалыг хэвийн байлгах гол түлхүүр юм.
3. Усны хүртээмж: шууд ба шууд бус нөлөөлөл
Ус нь ургамлын амьсгалд шууд болон шууд бусаар нөлөөлдөг. Усны хомсдол (ган гачгийн стресс) нөхцөлд стомата нь транспирацийн замаар усны алдагдлыг бууруулахын тулд хаагдах хандлагатай байдаг. Үүний үр дүнд хийн солилцоо буурч, фотосинтезийн CO₂ хангамж буурдаг. Фотосинтез буурах үед амьсгалын "түлш" болох глюкозын хангамж мөн буурдаг. Нөгөөтэйгүүр, ган гачгийн стресс нь осмолит ба стрессийн уургийн нийлэгжилт зэрэг хамгаалалтын механизмын эрчим хүчний хэрэгцээг нэмэгдүүлдэг. Үүний үр дүнд тэнцвэргүй байдал үүсдэг: амьсгалын субстратууд буурдаг ч эрчим хүчний хэрэгцээ нэмэгддэг.
Хэт их усалгаа (усны зогсонги байдал)-ын нөхцөлд гол асуудал нь илүүдэл ус биш, харин өмнө нь тайлбарласны дагуу хүчилтөрөгчийн дутагдал юм. Усны зогсонги байдалд орсон хөрс нь үндэст агааргүй амьсгалыг өдөөж, эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн үр ашгийг бууруулдаг.
4. Гэрэл: шууд бус боловч маш нөлөөтэй
Амьсгалахад гэрэл шууд шаардлагагүй боловч гэрэл нь фотосинтезээр дамжин амьсгалд нөлөөлдөг. Өдрийн цагаар фотосинтез нь глюкоз үүсгэдэг бөгөөд үүнийг амьсгалын субстрат болгон ашиглаж болно. Гэрлийн өндөр эрчим (хамгийн оновчтой түвшинд хүртэл) нь ерөнхийдөө фотосинтезийг нэмэгдүүлж, амьсгалах, өсөлт хөгжилтөд илүү их нүүрс ус хэрэглэх боломжийг олгодог.
Гэсэн хэдий ч хэт өндөр гэрлийн эрчим нь гэрлийн стресс үүсгэж, чөлөөт радикалуудын үүсэлтийг нэмэгдүүлдэг. Исэлдэлтийн гэмтлийг даван туулахын тулд ургамал нэмэлт энерги шаарддаг тул стрессийн хариуд амьсгалын хурд нь нэмэгдэж болно. Цаашилбал, шөнийн цагаар, фотосинтез байхгүй үед ургамал амьсгалахдаа нүүрс усны нөөцөөс бүрэн хамаардаг. Тиймээс гэрлийн орчин нь энерги хадгалах, ашиглах стратегийг тодорхойлдог.
5. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂)-ийн агууламж ба субстратын тэнцвэр
Хэдийгээр CO₂ нь амьсгалын бүтээгдэхүүн боловч хүрээлэн буй орчин дахь түүний концентраци нь ургамлын бодисын солилцооны тэнцвэрт байдалд нөлөөлж болно. Хүлэмжинд CO₂-ийн өндөр агууламж нь фотосинтезийг ихэсгэж, нүүрс усны нөөцийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь эргээд амьсгалыг нэмэгдүүлж, хурдацтай өсөлтийг дэмждэг. Гэсэн хэдий ч тодорхой нөхцөлд битүү орон зайд CO₂-ийн өндөр хуримтлал нь хийн солилцоог тасалдуулж, эдийн рН эсвэл бодисын солилцооны түвшинд нөлөөлдөг. Үр нөлөө нь төрөл зүйл болон температур, усны хүртээмж зэрэг бусад хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлаас хамааран харилцан адилгүй байдаг.
Хамгийн чухал нь фотосинтез ба амьсгалын хоорондын хамаарал юм: субстрат (глюкоз) элбэг байх үед амьсгал илүү эрчимтэй явагдаж болно; субстрат шавхагдах үед амьсгал буурах эсвэл ургамал нь цардуул, өөх тос зэрэг бусад нөөцийг ашиглаж эхэлдэг, эсвэл хүнд стрессийн нөхцөлд уураг задалдаг.
6. Шим тэжээл ба хөрсний нөхцөл байдал: үндэсний бодисын солилцоонд нөлөөлдөг
Азот, фосфор, кали зэрэг эрдэс тэжээлүүд нь фермент, АТФ болон энерги зөөгч молекулуудын үүсэлтэд оролцдог тул амьсгалд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, фосфорын дутагдал нь АТФ үүсэхийг саатуулж, энергийн процессыг үр ашиггүй болгодог. Азотын дутагдал нь уургийн нийлэгжилтийг, түүний дотор амьсгалын ферментийг саатуулж, амьсгалын хурдыг бууруулж, өсөлтийг саатуулдаг.
Шим тэжээлийн хүртээмжээс гадна хөрсний рН болон давсжилт нь амьсгалын замд нөлөөлдөг. Хэт хүчиллэг эсвэл хэт шүлтлэг хөрс нь шим тэжээлийн шингээлтийг саатуулж, үндэсний үйл ажиллагааг дарангуйлдаг. Өндөр давсжилт нь осмосын стрессийг үүсгэдэг; ургамал ион болон усны тэнцвэрийг хадгалахын тулд нэмэлт энерги шаарддаг бөгөөд энэ нь амьсгалыг нэмэгдүүлдэг боловч биомассыг бий болгохоос илүү амьд үлдэхэд илүү их энерги зарцуулдаг тул өсөлт нь ихэвчлэн буурдаг.
Амьсгалын өөрчлөлтийн өсөлт ба ургацад үзүүлэх нөлөө
Байгаль орчны хүчин зүйлс амьсгалыг хэт их нэмэгдүүлэх үед - жишээлбэл, өндөр температур эсвэл давсжилтын стресс - ургамал нь өсөлтөд зориулагдсан энергийг арчлахад ашигладаг тул нүүрс усны "хаягдлыг" мэдэрч болно. Үүний эсрэгээр, хүйтэн температур эсвэл хүчилтөрөгчийн дутагдлаас болж хэт бага амьсгалах нь амин чухал үйл ажиллагаанд шаардлагатай ATP-ийн хангамжийг бууруулдаг. Хоёр туйлын туйлшрал хоёулаа хортой. Фотосинтез (эрчим хүчний оролт) ба амьсгал (эрчим хүчний зарцуулалт)-ын хоорондох оновчтой тэнцвэр нь ургамлын бүтээмжийн гол түлхүүр юм.
Хаах
Ургамлын амьсгал нь хүрээлэн буй орчноос ихээхэн хамааралтай үйл явц юм. Температур нь ферментийн урвалын хурдыг тодорхойлдог; хүчилтөрөгч нь эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн үр ашгийг зохицуулдаг; ус нь хүчилтөрөгчийн хүртээмж болон физиологийн нөхцөлд нөлөөлдөг; гэрэл нь фотосинтезээр дамжуулан субстратын хангамжийг тодорхойлдог; харин CO₂, шим тэжээл, давсжилт, хөрсний рН нь бодисын солилцооны ерөнхий нөхцөлд нөлөөлдөг. Амьсгалахад хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн нөлөөллийг ойлгох нь бидэнд усжуулалт, ус зайлуулах менежмент, тэнцвэртэй бордоо, хүлэмжийн температурын зохицуулалт, дасан зохицох сортуудыг сонгох зэрэг илүү тохиромжтой тариалалтын аргыг хэрэгжүүлэхэд тусалдаг. Ингэснээр ургамал амьсгалыг үр дүнтэй явуулж, оновчтой өсөлт, бүтээмжид хүрэх боломжтой.
