الشد الحراري ج2 Temperature Stress

الشد الحراري ج2 Temperature Stress

أجريت دراسات على تأثير درجة الحرارة المنخفضة على العمليات الفزيولوجية وأوضحت انخفاض شديد في عملية التركيب الضوئي، كما أجريت دراسات على تأثير غاز الأوزون O3 فوجد أنه يؤثر بشدة على انخفاض عملية التركيب الضوئي، إضافة إلى نقص واضح في طول الجذور والسيقان للنباتات، وأيضاً نقص واضح في كمية محصول النبات، والسبب في السمية الشديدة Phytototxicity المتسببة عن O3 يرجع إلى قدرتة الفائقة والشديدة على التأكسد لإنتاج جزئيات سامة (generate toxic molecular specie) مثل:

Super Oxide Anion, Hydroxyl Radicals, Hydrogen Peroxide

ويمكن تلخيص التغيرات المورفولوجية والفزيولوجية والبيوكيميائية الناتجة عن الإجهاد الناشئ عن البرودة بالتالي:

- نقص المحتوى المائي في الأنسجة النباتية مما قد يؤدي إلى موت النبات في النهاية.

- جفاف البروتوبلازم وتغير في صفاته المورفولوجية بسبب سحب الماء من الخلايا إلى المسافات البينية ناتجة.

- لوحظ نقص واضح في محتوى الكلوروبلاست من مركب a- Tocopherol تحت ظروف البرودة، وهذا المركب من أهم مركبات مضادات الاكسدة في الكلوربلاست.

- تنشيط بعض التفاعلات والتحورات في التحولات الغذائية ويتبعها إنتاج جذور حرة مثل ROS والتي لها تأثير مدمر على الأغشية البلازمية والمحتوى من DNA.

2- شد التجمد Freezing stress

يشيع حدوث إجهاد التجمد مع الأشجار والشجيرات في فصل الشتاء في المناطق المعتدلة الشمالية من الكرة الأرضية والمناطق تحت القطبية ومناطق الألب. فنجد أحد أنواع الأشجار المسمى Laryx dahurica على سبيل المثال يبقى تحت ظروف التجمد في سيبيريا بدرجة حرارة 65-70 مْ تحت الصفر، في الوقت الذي نجد فيه نباتات أخرى تتعرض إلى ضرر معنوي قد يؤدي إلى موتها عند وصول درجة الحرارة إلى الصفر المئوي أو أدنى منه بقليل خلال مرحلة النمو الفعال. أثبتت التجارب بأن بادرات البرسيم الشتوي Secale cereale التي تعيش في درجة حرارة ليست أقل من 4-5 مْ تحت الصفر، أمكن أقلمته للنمو في درجة حرارة 5 مْ، فتستطيع بادراته العيش في درجة حرارة أقل من 28-30 مْ تحت الصفر.

وعليه، فإن تحمل حرارة التجمد بمفهوم الزراعة يعد ضرورياً ومهماً جداً، عندما يكون سقوط الثلوج في أوائل الربيع أو نهاية الخريف عاملاً محدداً لنجاح بقاء المحصول. ولأجل فهم قدرة النبات على التأقلم لمثل هذه الظروف فإنه من الضروري معرفة كيف وأين يحدث التجمد في النبات أولاً؟ ثم كيف يحدث الضرر ؟ فالمسألة تكمن في تكوين الثلج أو الصقيع وليست درجات الحرارة المنحفضة. وبالتالي فإن الضرر الحاصل هو ضرر التجمد في خلايا النبات. وببساطة، فإن البذور المخزونة، والتي يكون محتواها الرطوبي قليلاً يمكنها أن تعيش في ظروف الصفر المئوي دون حدوث ضرر فيها، ومثلها فإن الخلايا النباتية الجافة تماماً يمكن أن تبقى عند تعرضها لتجميد شديد وسريع عند غمسها في النتروجين السائل (-196 مْ)، بسبب أن مائها يتزجج vitrify، أي تصلب بطريقة تختلف عن التجمد الناجم عن انخفاض درجة الحرارة وتجمد الماء دون تكوين بلورات الثلج التي تتمدد وتحدث الضرر الميكانيكي في أغشية الخلية. وعليه، فإنه من الضروري أن يعود الدفء لها بسرعة لتجنب تكوين البلورات الثلجية لضمان بقائها حية. إن عملية الحفظ في النتروجين السائل تسمى Cryogenic Storage، وهي شائعة الإستخدام في حفظ الخلايا الفطرية إو السائل المنوي لأغراض التخصيب insemination. ولأغراض التوسع من الموضوع يمكن العودة الى كتاب المدخل في فزيولوجية النبات لمؤلفه (Hopkins, 1999).

3- الشد لدرجات الحرارة العالية:

إن نمو النباتات في مناطق الصحارى والمناطق شبه الجافة يعرضها لامحال إلى ظروف ارتفاع درجات الحرارة الناجم عن ارتفاع مستوى الإشعاع الشمسي وانخفاض رطوبة الهواء الجوي وارتفاع معدلات النتح وبالتالي انخفاض رطوبة التربة. وعليه، فإن مثل هذه البيئات غالباً ما تكون صعبة الدراسة لتحديد عامل محدد واحد في الوقت الذي تتداخل فيه جميع العوامل المشار إليها مجتمعة، مع الإشارة إلى أن درجات الحرارة العالية ربما تكون عاملاً رئيساً لتحديد الإنتاجية إن لم تكن كذلك لأجل العيش والبقاء في مثل هذه المناطق.

إن إحدى المشاكل التي يواجهها النبات في مثل هذه الظروف هي شدة الإشعاع الشمسي وما ينجم من حرارة نتيجة امتصاص الأوراق للطاقة، فترتفع درجة حرارة الورقة في النبات بمقدار 5 مْ أو أكثر. فالكثير من النباتات تتجنب ارتفاع درجة