Введение к работе
Актуальность темы. Способность живых организмов существовать в широком температурном диапазоне связана о. выработкой приспособлений, реализуемых на разных уровнях (молекулярном, клеточном, органном и др.), что обуславливает необходимость "расчленения" сфер исследований, без чего не возможно понимание и полноценное решение общебиологической проблемы - проблемы адаптации. Изучение приспособлений организмов на клеточном уровне является предметом цитоэкологии. Одним из важных разделов ее было и остается изучение адаптации клеток к температуре среды, определяющей возможность существования организмов а распределения их го всей планете. Именно поэтому исследование температурных адаптации клеток находится под пристальным вниманием-специалистов, работающих как на ботаническом, так и на зоологическом материале.
Изучение природы, механизма теплового воздействия на клетки представляет наибольший интерес для решения названной проблеми. Совершенно недостаточно исследован механизм воздействия экстремальных температур на клетки растений в природных условиях - в различных популяциях и местообитаниях. Одним из возможных'путей выявления адаптивного эффекта после такого воздействия на клетки является сравнительное исследование их теплоустойчивости. В данной работе исследо'вайа теплоустойчивость клеток растений, произрастащих в специфических условиях Туркменистана, для которого характерен особенно жаркий, сухой, резко континентальний климат.. Основное внимание было уделено изучению возможных изменений теплоустойчивости различных клеточных и тканевых функций у типичных представителей флоры Туркменистана.при различных темпег ратурных условиях среды.
Изучались первичная теплоустойчивость клеток* и их ре-параторная способность при тепловом повреждении. Величина первичной теплоустойчивости является косвенным мерилом не только устойчивости протоплазматических белков, но а их кон-
хПод первичной теплоустойчивостью клеток понимается та их устойчивость к нагреву, которая определяется сразу поола. действия интенсивных краткосрочных нагревов, когда сводятся к минимуму результаты деструктивного последействия, репарации я адаптации.
_ 4 -
формационной гибкости. (Александров, 1975). Следовательно,изучение связи температурной экологии вида с первичной теплоустойчивостью клеток способствует пониманию как клеточных, так и молекулярных механизмов адаптации растений.
' Цель и задачи исследования. Основной целью нашей работы являлось исследование адаптации ранее не изученных или мало изученных раатений к температуре среды на клеточном уровне в специфических условиях климата Туркменистана. В лабораторном эксперименте было показано, что теплоустойчивость различных клеточных функций по-разному реагирует на колебание температуры ореды в толерантной зоне. Необходимо было выяснить поведение различных клеточных функций в климатических условиях аридной зоны Туркменистана - в природных условиях - при колебаниях температуры воздуха в разные сезоны и в разное время суток. Для достижения поставленной цели методами цитофизиологии и цитохимии решалиоь следующие задачи:
- сравнение уровня теплоустойчивости клеток систематически
близких видов, различающихся температурными условиями сущест
вования, по подавлению различных клеточных функций при нагре
вах ;
- характеристика сезонной и суточной динамики теплоустой
чивости различных клеточных функций у представителей семейств
злаковых и-парнолистниковых;
.- изучение сезонного и суточного изменений репараторной способности клеток у летневегетируицего вида из семейства злаковых;
. - исследование влияния низких положительных и отрицательных температур воздуха на теплоустойчивость различных клеточных функций двух видов зимнезеленнх раотений.
Научная новизна. Впервые цитофизиологическими и цитохи-. ыическиш методами на не изученных или мало изученных видах флоры Туркменистана выявлены закономерные сезонные и суточные изменения теплоустойчивости различных клеточных функций -. движения цитоплазмы, способности протоплазмы к плазмолизу, реакции вооотановления соли 2,3,5 - трифенидтетразолия хлористого внутриклеточными дегидрогеназами. Наибольшие значения тепло устойчивости изученных клеточных функций, находили летом, в дне вные часы, когда максимальная температура дня достигала
35-40 С и более. Теплоустойчивость их в.этот период значительно выше по сравнению с таковой весной и осенью.
Способность клеток репарировать тепловое повреждение у тростника стимулируется высокой температурой летнего сезона, что выражается в повышении скорости репарации.
Температурный оптимум фотосинтеза весной у летневегетиру-ющего вида ниже, чем летом и осенью. У изученных растений выявлено повышение первичной теплоустойчивости фотосинтеза летом.
Одним из основных факторов, обуславливающих сезонные и суточные изменения теплоустойчивости различных клеточных функций, является температура местообитания растений.
Теоретическая и практическая значимость. Закономерности,
выявленные по изменению теплоустойчивости клеточных функций,
значительно отличающихся по чувствительности к температуре
нагрева, в различных температурных условиях, важны для пони
мания путей адаптации растений к температуре среды в специфи
ческих условиях аридной зоны Туркменистана. Новые данные, со
держащиеся в настоящей работе, могут найти применение в систе
матике, физиологии, экологии, при чтении спецкурсов по общей
цитологии и цитоэкологии и другим предметам, а также для ре
шения вопросов интродукции растений. '
На защиту выдвинуты следующие положения:
I, Сезонная и суточная динамика теплоустойчивости различных КЛеТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ У ДВУХ ЛеТНевегеТИруЮЩИХ ВИДОВ Phreg-mities australis И Tribulus terrestrls обуславливается ИЗМЄ-
нениями температуры воздуха в местах их обитания.
2. Различные клеточные функции зимнезеленых видов Роа buVbosa и bigustrum vulgare неодинаково реагируют по тепло— устойчивости на влияние низких положительных и отрицательннх температур.
-
Под влиянием естественной 'тепловой закалки стимулируется репараторная способность клеток летневегетирущего вида Phragmites auatralls.
-
Сдвиги температурной зависимости и теплоустойчивости фотосинтеза ДВУХ ЛеТНевегеТИруЮЩИХ ( Phragmites auefcralis И Tritmlus terrestris) и одного зимнезеленого (Ров ЪиГЬоаа ) ВИДОВ вызываются изменениями температуры окружающей среды.
- б -
Апробация -работы. Основные результаты диссертация доложены на УІІ Республиканской научной конференции молодых ученых Туркменистана (Ашхабад,1984), УІ научной конференции молодій ученых Института ботаники и Центрального ботанического сада АН Турюланокой ССР (Ашхабад,1985), У Всесоюзной конференции по проблемам комплексного изучения и освоения пустынь СССР (Ашхабад ,1986), Объединенном совещании Совета по координации научной, деятельности Отделения общей биологии АН СССР, бюро отделения биологических наук АН Туркменской ССР (Ашхабад,1987), производственном совещании лаборатории цитоэкологии и цитофи-аиологии растений Ботанического института им.Комарова АН СССР (Ленинград,1991).
Публикации. По теме диссертации имеется 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста и иллюстрирована 12 таблицами, 17 рисунками.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографии, представленной 304 работами, из них 94 иностранных.
