Өсімдіктер физиологиясы

Өсімдіктер физиологиясы (гр. φύσις – табиғат және гр. λόγος – ілім) – өсімдіктің өсуін, дамуын, көбеюін, тыныс алуын, қоректенуін, қоршаған ортаның қолайсыз жағдайына бейімделуін молекулалық, клеткалық, ұлпалық, мүше мен мүшеаралық және біртұтас организмдік деңгейде зерттейтін ғылым; ботаника саласы.

Тарихы

Өсімдіктер физиологиясы дамуына 18 ғ-дың аяғында фотосинтез процесінің ашылуы (Джозеф Пристли, Ж.Сенебье) негіз болды.

• 19 ғ-дың 2-жартысында өсімдіктердің минералды заттармен қоректенуі (Ю.Либих), бұршақ тұқымдас өсімдіктердің түйнек бактериялармен селбесе тіршілік етуінің нәтижесінде атмосф. азоттың сіңірілуі (Ж.Буссенго, Г.Гельригель)
• 20 ғ-дың басында өсімдіктердің тыныс алу механизмінің (В.Палладин, А.Бах) заңдылықтары мен әр түрлі өсу гормондары ашылды. Өсімдіктер физиологиясы саласындағы зерттеулер Қазақстанда ҚазҰУ-да Өсімдіктер физиологиясы кафедрасы (1937), КСРО ҒА-ның Қазақ бөлімшесінде өсімдіктер физиологиясы мен биохимиясы бөлімі (1939) ашылған соң жүйелі түрде жүргізіле бастады. Бұл бөлім 1946 ж. Қазақстан ҒА-ның Ботаника институтының, кейіннен (1993) Өсімдіктер физиологиясы, генетикасы және биоинженерия институтының құрамына кірді. Қазір Өсімдіктер физиологиясы саласындағы зерттеулермен осы институт, ҚазҰУ, Қарағанды мемлекеттік университеті, Қазақ ұлттық аграрлық университеті, т.б. жоғары оқу орындарының арнайы кафедралары шұғылданады.

Үлес қосқандар

Бұл ғылым саласының дамуына үлес қосқан ғалымдар: Л.Добрунов, Т.Дарқанбаев, Ф.Полымбетова, І.Рақымбаев, т.б. Каучукке бай көксағыз бен таусағыздың физиологиялық ерекшеліктері (Добрунов) зерттелді. Тың және тыңайған жерлерді игеру кезінде бидайдың минералды қоректену ерекшеліктерін ескере отырып, фосформен қамтамасыз етудің тиімді жолдары (Добрунов, Полымбетова, Л.Мамонов) ұсынылды. Қант қызылшасының физиология ерекшеліктері зерттеліп, оның өнімі мен қанттылығын арттыру жолдары анықталып, өндіріске (Полымбетова) енгізілді. Жаздық, күздік бидайдың ыстыққа, қуаңшылық пен аязға төзімділігі зерттеліп, оның жоғары өнім беретін сорттары (Полымбетова, Е.Богданова, т.б.) шығарылды. Қапшағай су қоймасы аймағында күрішті тиімді өсірудің жаңа технологиясы (Добрунов, Б.Сәрсенбаев, О.Таранов) жасалды..

Өсімдіктер физиологиясының міндеттері

• Өсімдіктердің тіршілік ету заңдылықтарын зерттеу.
• Ауыл шаруашылығы дақылдарының максималды өнімін алудың теориялық негіздерін әзірлеу.
• Жасанды жағдайда фотосинтез процестерін жүзеге асыруға арналған қондырғыларды әзірлеу.

Өсімдіктер физиологиясын зерттеу бағыттары

Қазіргі өсімдіктер физиологиясында алты түрлі бағыт бар:

• Биохимиялық бағыт фотосинтез, тыныс алу процесінде өсімдіктерде түзілетін әртүрлі органикалық заттардың функционалдық маңыздылығын қарастырады, өсімдіктердің минералды (топырақ) қоректену заңдылықтарын анықтайды, қарапайым минералдардан органикалық қосылыстардың биосинтез жолдарын зерттейді (СО₂, су, аммиак, нитраттар, күкірт және фосфор қышқылдары, магний, кальций, калий, микроэлементтер), минералдардың коллоидтар мен катализаторлардың күйін реттеуші және жасушадағы электрлік құбылыстардың орталығы ретіндегі рөлін ашады, олардың органикалық қосылыстардың синтезіне қатысуы.
• Биофизикалық бағыт жасуша энергетикасы, өсімдік электрофизиологиясы, су режимінің физика-химиялық заңдылықтары, тамырдың қоректенуі, өсуі, тітіркенуі, фотосинтезі және өсімдік тынысы мәселелерін зерттейді.
• Онтогенетикалық бағыт ішкі биохимиялық және биофизикалық процестерге тәуелді өсімдік дамуының жас заңдылықтарын, морфогенезді және өсімдіктердің дамуын басқарудың мүмкін жолдарын (фотопериодизм, жарық мәдениеті, өсімдіктерді шынықтыру және т.б.) зерттейді.
• Эволюциялық немесе Салыстырмалы бағыт түрдің физиологиясының ерекшеліктерін, белгілі бір сыртқы жағдайларда өсімдіктердің жеке дамуының дараларын ашады, онтогенезді филогенезде, өсімдіктердің жасқа байланысты өзгеру процесінде қалыптасқан генотиптің функциясы ретінде зерттейді және тұқым қуалайтын конституция мен сыртқы жағдайларға байланысты.
• Экологиялық бағыт өсімдік ағзасының ішкі процестерінің сыртқы ортаға тәуелділігін зерттейді.
• Синтетикалық немесе Кибернетикалық бағыт өсімдіктердің өсуінің жалпы заңдылықтарын, өзара байланысты процестердің энергетикасы мен кинетикасын зерттейді: фотосинтез, тыныс алу, қоректену және мүше түзу.

Өсімдіктер физиологиясының негізгі процестері

Фотосинтез

Фотосинтез – жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктердің, балдырлардың, фотосинтездеуші хлорофилл және басқа дафотосинтездік пигменттер арқылы күн сәулесі энергиясын сіңіруі нәтижесінде қарапайым қосылыстардан (көмірқышқыл газы, су) өздерінің және басқа организмдердің тіршілігіне қажетті күрделі органикалық заттар түзуі. Фотосинтез нәтижесінде жер жүзіндегі өсімдіктер жыл сайын 100 млрд т-дан астам органикалық заттар түзеді (мұның жартысынан көбін теңіз, мұхит өсімдіктері түзеді) және бұл кезде олар 200 млрд-тай СО₂ сіңіреді, оттегін бөледі.

Өсімдік тынысы

Өсімдік тынысы-өсімдік организмінде органикалық заттардың физиологиялық тотығу процессі.Тірі организмдер сияқты өсімдіктерде жасушалары барлық мүшелер арқылы тыныс алады,бірақ оларда арнаулы тыныс мүшелері болмайды.Тыныс алу процесі өсімдіктің өсіп келе жатқан жас мүшелерінде әсіресе жапырақтарында күшті,ал сабағы мен тамырында баяу жүреді.Өсімдік тынысынды температура жоғарылаған сайын күшейеді де,44-55 °C-қа жеткенде тоқтайды. Совет биохимігі А.Н.Бахтың теориясы бойынша өсімдіктің тыныс алу кезінде май,көмірсулар,ақуыздың тотығуы екі сатыда өтеді:

• біріншісінде тірі жасушадағы өздігінен тотыға алатын қосылыстарға ауадан оттек қосылуынан асқын тотықтар пайда болады,
• екіншісінде асқын тотықтардың белсенділеуінен атомдық оттек бөленеді де,ол қиын тотығатын органикалық заттарды тотықтырады.

Қазіргі ғылыми түсініктер бойынша тыныс алудың негзгі тотығу процесі-электрон жоғалтуы.Электрон жоғалту немесе өзіне электрон қосып алу қабілеті органикалық қосылыстардың тотығу дәрежесіне байланысты.

Өсімдіктер гормондары

Фитогормондар немесе өсімдіктер гормондары — өсімдіктер шығаратын және өте аз мөлшерде әрекет ететін эндогенді органикалық заттектер. Фитогормондар арнаулы өсу процестеріне себеп болады, бұл процестер өсімдіктердің белсенді өсуге, генерациялық дамуға өтуінде, тропизмдерде, регенерацияда, тыныштық күйінде және т.б. үлкен рөл атқарады.

Тағы қараңыз

• Өсімдіктер морфорлогиясы
• Өсімдіктер биотехнологиясы
• Өсімдіктер биохимиясы
• Өсімдіктер генетикасы