Augalų Vandens Streso Požymiai: Kaip Atpažinti ir Ką Daryti

Įvadas

Augalai, kaip ir visi gyvi organizmai, patiria stresą. Vienas dažniausių streso faktorių - vandens trūkumas. Šiame straipsnyje aptarsime, kaip atpažinti vandens streso požymius augaluose, kokios priežastys lemia šią būklę ir kaip padėti augalams ją įveikti. Taip pat panagrinėsime naujausius mokslinius tyrimus, atskleidžiančius netikėtus augalų streso signalus.

Augalų Stresas: Bendras Apžvalga

Norint gerai „pažinti“ augalą, reikia pasidomėti ir jo fiziologija. Kai išgirstame žodį - stresas, dažniausiai pagalvojame apie žmogų, apie jo fiziologiją, kaip jis reaguoja į tam tikrus stresorius. Tačiau augalai taip pat patiria stresą, t.y. nepalanki aplinka sutrikdo augalo fiziologinius procesus, mažina augimą, o kartais ir žudo jį. Veikiamo augalo mažėja biologinis aktyvumas, sutrinka kai kurios funkcijos, kurios atsigauna. Tačiau funkcijos gali atsigauti ir nepilnai, augalas adaptuojasi arba prisitaiko. Kiekvieno augalo fiziologinės savybės skirtingos, todėl ir atsparumas nepalankioms sąlygoms skiriasi. Tai priklauso nuo medžiagų apykaitos, morfologinės ir anatominės struktūros, augalo prigimties, užsigrūdinimo. Vieni augalai sulėtina fiziologinius procesus ar net visiškai sustabdo, pavyzdžiui, išgyvena žiemos šaltį. Tačiau augalą galima grūdinti. Taip, grūdinti, kaip žmogus grūdinasi, maudydamasis po šaltu dušu. Augalo atsparumą nepalankioms sąlygoms galima didinti, po truputį prie jų pratinant. Tuomet savo augimo metu augalas patiria stresą, bet nemiršta, jis kaupia genetinę informaciją ir ją saugo kitoms kartoms. Ši augalo savybė vadinama homeostaze, ją turi ir žmogus.

Vandens Streso Požymiai

Vandens trūkumas gali pasireikšti įvairiais būdais, priklausomai nuo augalo rūšies, amžiaus ir aplinkos sąlygų. Štai keletas pagrindinių požymių:

• Lapai:
  • Nudribimas: Tai vienas pirmųjų ir akivaizdžiausių požymių. Lapai praranda stangrumą ir atrodo suglebę.
  • Pageltimas arba parudavimas: Trūkstant vandens, augalas gali pradėti traukti chlorofilą iš lapų, todėl jie pageltonuoja. Lapų kraštai gali paruduoti ir tapti trapūs.
  • Lapų susisukimas: Kai kurie augalai, siekdami sumažinti vandens praradimą, susuka lapus.
• Stiebas:
  • Sumenkęs augimas: Vandens trūkumas slopina augalo augimą. Stiebas gali atrodyti silpnesnis ir plonesnis nei įprastai.
  • Sulėtėjęs naujų ūglių formavimasis: Augalas gali nustoti leisti naujus ūglius arba jie gali būti silpni ir lėti.
• Žiedai ir vaisiai:
  • Žiedų ir vaisių kritimas: Augalas gali numesti žiedus arba vaisius, siekdamas išgyventi ir sutaupyti energiją.
  • Maži vaisiai: Jei vaisiai vis dėlto užauga, jie gali būti mažesni nei įprastai.
• Bendras vaizdas:
  • Sulėtėjęs augimas: Augalas atrodo apskritai lėčiau augantis.
  • Bendras silpnumas: Augalas atrodo silpnas ir pažeidžiamas.

Agurkų Kartumas Šiltnamyje: Vandens Streso Pavyzdys

Agurkų kartumas šiltnamyje gali nustebinti net patyrusį daržininką. Atrodo, kad šiltnamyje sąlygos kontroliuojamos: šiluma, drėgmė, apsauga nuo vėjo. Tačiau net ir čia gali išaugti nemalonaus skonio vaisiai. Agurkus dažniausiai paveikia stresinės sąlygos. Šiltnamyje tai gali būti per dideli temperatūrų svyravimai, netolygus laistymas arba netinkama agurkų veislė. Kartumas susijęs su natūraliai augaluose esančiomis medžiagomis - cucurbitacinais.

Priežastys:

1. Vandens trūkumas: Tai viena dažniausių priežasčių, kurią mini tiek daržininkai, tiek praktika. Jei agurkai gauna per mažai drėgmės - ypač karštomis dienomis - jų skonis pasikeičia. Dažniausiai pradeda kartėti galiukai, tačiau kartais nukenčia ir visas vaisius.
2. Nelygus laistymas: Kartais agurkai laistomi nereguliariai - kelias dienas sausra, po to - gausus lietus ar laistymas.
3. Temperatūrų svyravimai: Šiltnamyje dieną gali būti per karšta, o naktį smarkiai atvėsti. Ypač jei šiltnamis blogai vėdinamas arba paliekamas atviras nakčiai.
4. Veislės savybės: Yra agurkų veislių, kurios yra labiau linkusios kartėti. Jei agurkai išauginti iš sėklų, surinktų nuo karčių vaisių, šis bruožas gali būti perduotas genetiniu būdu.

Ką daryti:

1. Laistykite tolygiai ir reguliariai: Agurkai mėgsta drėgną, bet ne permirkusią dirvą. Geriausia - laistyti dažnai, bet po nedaug, ypač karštomis dienomis.
2. Venkite streso augalams: Apsaugokite agurkus nuo skersvėjų, tiesioginių kaitrių saulės spindulių bei staigių temperatūrų pokyčių.
3. Atsakingai rinkitės sėklas: Jei įmanoma, naudokite veisles, kurios žinomos kaip „nekartūs agurkai“.
4. Netaupykite kalio: Agurkams reikia kalio - jis padeda vaisiui vystytis tinkamai. Tačiau jo perteklius be pakankamos drėgmės taip pat gali sukelti kartumą.

Agurkų kartumas šiltnamyje nėra retas reiškinys, ir dažniausiai jis kyla ne iš netinkamo auginimo, o iš mažų, bet reikšmingų klaidų. Svarbiausia - stebėti, reaguoti ir mokytis.

Taip pat skaitykite: Vandens poreikis daržovėms

Kitos Streso Priežastys Augalams

Vandens trūkumas nėra vienintelė streso priežastis augalams. Be jo, augalus gali paveikti:

• Dirvožemio maistinių medžiagų trūkumas: Augalams reikalingos įvairios maistinės medžiagos, tokios kaip azotas, fosforas, kalis, magnis ir kt. Jų trūkumas gali sukelti įvairius simptomus, tokius kaip lapų pageltimas, augimo sulėtėjimas ir kt.
• Temperatūros stresas: Per aukšta arba per žema temperatūra gali pažeisti augalus.
• Šviesos trūkumas: Augalams reikalinga šviesa fotosintezei. Jos trūkumas gali sukelti augimo sulėtėjimą ir lapų pageltimą.
• Oro tarša: Pramonės įmonės, automobiliai kenkia ir augalams. Patekusios į augalo audinius, šios dujos sukelia protoplazmos, chloroplastų irimą. Dažnai jos patenka per rūgštųjį lietų. Dažniausiai tokie augalai pastebimi netoli pramonės įmonių, pakelėse, kur intensyvesnis automobilių srautas.
• Kenkėjai ir ligos: Kenkėjai ir ligos gali pažeisti augalus ir sukelti stresą.

Kaip Padėti Augalams Įveikti Vandens Stresą

1. Laistymas:
   • Reguliarus laistymas: Laistykite augalus reguliariai, ypač karštomis dienomis.
   • Gilus laistymas: Laistykite giliai, kad vanduo pasiektų šaknis.
   • Laistymo laikas: Geriausia laistyti anksti ryte arba vėlai vakare, kai saulė nėra tokia stipri.
2. Dirvožemis:
   • Geras drenažas: Užtikrinkite, kad dirvožemis gerai drenuotųsi, kad šaknys nepradėtų pūti.
   • Mulčiavimas: Užmulčiuokite dirvožemį aplink augalus, kad sulaikytumėte drėgmę.
3. Apsauga nuo saulės:
   • Pavėsis: Jei įmanoma, apsaugokite augalus nuo tiesioginių saulės spindulių karščiausiomis dienos valandomis.
4. Trąšos:
   • Subalansuotos trąšos: Tręškite augalus subalansuotomis trąšomis, kad jie gautų reikiamų maistinių medžiagų.
5. Veislės pasirinkimas:
   • Atsparios sausrai veislės: Jei gyvenate sausringame regione, rinkitės augalus, kurie yra atsparūs sausrai.

Naujausi Moksliniai Tyrimai: Augalų „Šūksniai“

Mokslininkai nustatė, kad kai jaučia vandens trūkumą ar yra karpomi žirklėmis, augalai pradeda skleisti virtinę staccato „šūksnių“. Tačiau jų dažnis yra per aukštas, kad juos išgirstų žmonių ausys, rodo vienas tyrimas. Kai jų dažnis sumažinamas iki to diapazono, kurį gali užfiksuoti žmonių klausos organai, šis streso sukeltas spragsėjimas skamba taip, tarsi kas nors įnirtingai šokinėtų ant burbulinės plėvelės, rašo livescience.com. Nors žmonės negali išgirsti šių ultragarsinių garsų be technologijų pagalbos, įvairūs žinduoliai, vabzdžiai ir net kiti augalai turėtų gebėti užfiksuoti šiuos garsus laukinėje gamtoje ir į juos reaguoti, ketvirtadienį (kovo 30 d.) žurnale „Cell“ pranešė mokslininkai. (Tie patys tyrėjai pirmą kartą savo atradimu apie sproginėjančius garsus skleidžiančius augalus pasidalijo dar 2019 metais išleidimo laukiančių darbų duomenų bazėje „bioRxiv“, tačiau dabar šis darbas buvo peržiūrėtas recenzentų).

Ankstesni tyrimai buvo parodę, kad nuo sausros nukentėjusiuose augaluose vyksta procesas, vadinamas kavitacija. Jo metu augalo kraujagysliniame audinyje susidaro ir sproginėja oro burbuliukai - būtent jie skleidžia spragsintį garsą, kurį galima užfiksuoti prie augalo pritvirtintais įrašymo prietaisais. Tačiau iki šiol nebuvo aišku, ar tokius spragsėjimo garsus galima girdėti per atstumą, rašė autoriai žurnale „Cell“.

Taigi komanda šalia sveikų ir stresą patiriančių pomidorų (Solanum lycopersicum) bei tabako (Nicotiana tabacum) sumontavo mikrofonus. Visi augalai buvo patalpinti į dėžę su garso izoliacija ir primenančią šiltnamio aplinką. Stresuoti augalai buvo arba dehidratuoti, arba jiems buvo įpjauti stiebai. Mokslininkai taip pat įrašinėjo garsą šalia vazonėlių tik su žemėmis, kad patikrintų, ar dirvožemis neskleidžia jokių garsų. (Jie nustatė, kad neskleidžia.) Sveiki augalai per valandą vidutiniškai išleisdavo mažiau nei vieną pokštelėjimą, o stresą patiriantys augalai - nuo 11 iki 35 spragtelėjimų, nelygu augalo rūšis ir pažeidimai. Sausros ištikti pomidorai buvo triukšmingiausi - kai kurie iš jų skleidė daugiau nei 40 pokštelėjimų per valandą.

Komanda šiuos įrašus perleido mašininio mokymosi algoritmui - dirbtinio intelekto sistemai, naudojamai duomenų modeliams nustatyti, - ir pastebėjo, kad apmokytas algoritmas maždaug 70 proc. tikslumu sugebėdavo atskirti skirtingų augalų, patiriančių įvairų stresą, garsus. Kitą dirbtinio intelekto sistemą jie išmokė 80 proc. tikslumu atskirti nuo sausros kenčiančius ir sveikus pomidorus, augančius šiltnamyje. Dar kitas modelis maždaug 80 proc. tikslumu galėjo nustatyti, kokios dehidratacijos stadijos yra augalas.

Taip pat skaitykite: Kaip saugiai elgtis vandenyje

Papildomų eksperimentų metu komanda sėkmingai įrašė sergančių pomidorų, užkrėstų tabako mozaikos virusu, garsus ir užfiksavo virtinės kitų stresuojančių augalų verksmus - tarp jų buvo kviečiai (Triticum aestivum), kukurūzai (Zea mays) ir kaktusai (Mammillaria spinosissima). Nors tyrėjai šiuos garsus įrašė pastatę mikrofonus maždaug 10 cm atstumu nuo augalų, jie mano, kad šiuos ultragarsinius garsus veikiausiai girdi žinduoliai ir vabzdžiai, pasižymintys gera klausa maždaug 3 - 5 m atstumu.

Mokslininkai teigia, kad ateityje žmonės galėtų pasitelkti įrašymo įrenginius ir dirbtinį intelektą, kad stebėtų pasėlius, ar jie neskleidžia dehidratacijos ar ligų požymių. „Šie atradimai gali pakeisti mūsų požiūrį į augalų karalystę, kuri iki šiol buvo laikoma beveik nebylia“, - rašė tyrimo autoriai.

Sėklų Apsauga Nuo Sausros

Apsaugoti sėklas nuo drėgmės trūkumo jų dygimo fazėje, o sudygusius augalus - nuo aukštos aplinkos temperatūros ir vandens stygiaus ateityje padės mokslininkų kuriamos technologijos.

Kad apsaugotų sėklas nuo vandens trūkumo jų dygimo fazėje, Masačusetso (JAV) technologijų instituto (MIT) mokslininkai siūlo sėklas apvelti į gelį panašia medžiaga, kuri sulaiko drėgmę ir papildomai maitina sėklas. Medžiagos, reikalingos dangai sukurti, jau naudojamos maisto pramonėje.

MIT tyrėjai, bendradarbiaudami su Maroko mokslininkais, testuoja sėklų apvėlimo specialiomis medžiagomis procesą ir teigia, kad jis paprastas ir nebrangus.

Taip pat skaitykite: Žiemos pavojai prie vandens

Tyrėjų komandos sukurta dvisluoksnė danga yra daugiamečių tyrimų, susijusių su sėklų apvėlimo medžiagomis, rezultatas. Kiek anksčiau MIT mokslininkų sukurta medžiaga leido sėkloms dygti ypač druskingame dirvožemyje.

Nauja medžiaga sukurta tyrinėjant natūralius bazilikų ir šalavijų (chia) sėklų sluoksnius. Taip išgautas į gelį panašus preparatas, kuris kaupia gautą drėgmę ir drėkina sėklas.

Antrame, vidiniame dangos sluoksnyje yra mikroorganizmų, rizobakterijų ir kai kurių maisto medžiagų, skatinančių sėklų augimą.

Mokslininkai siekė, kad dengiamasis sėklų sluoksnis atliktų kelias funkcijas. Labai svarbios rizobakterijos, kurios sėklas ir dirvą praturtina azoto, tad reikia mažiau azoto pagrindu pagamintų trąšų.

„Pirmieji bandymai, naudojant Maroko bandymų ūkių dirvožemį, parodė vilčių teikiančius rezultatus, teigia mokslininkai, dabar atliekami sėklų lauko bandymai.

Sėklų apvėlimo medžiagos yra pakankamai paprastos, tad jei galutiniai bandymų rezultatai bus sėkmingi, jas bus galima pritaikyti net ir atokiose besivystančio pasaulio šalyse. Tai labai paprasti sėklų mirkymo procesai, kuriuos ūkininkai galėtų atlikti patys. Vis dėlto ekonomiškiau būtų sėklas dengti specialiai tam pritaikytose patalpose, kuriose galima lengviau išsaugoti ir stabilizuoti azotą fiksuojančias bakterijas.“

Nors šis procesas šiek tiek padidins sėklų kainą, tačiau gali padėti sutaupyti vandens ir trąšų poreikį.

Mikrobiotos Įtaka Augalų Atsparumui Sausrai

Naujausi amerikiečių mokslininkų tyrimai rodo, jog žemės ūkio žolinių augalų atsparumas sausrai tiesiogiai susijęs su mikrobiota (sveika mikroorganizmų ekosistema), kuri tarpsta ant stiebų, lapų ir sėklų.

Gerosios bakterijos ne tik aprūpina maisto medžiagomis, pavyzdžiui, azotu, išskiria hormonus, stiprina imuninę funkciją, skatina augimą, bet ir apsaugo nuo UV spindulių ir padeda ištverti sausrą.

Dėl klimato kaitos sausros vis labiau sunkėja ir ilgėja, o tai neigiamai paveikia mikrobiotos galimybes padėti augalui.

Masačiusetso universiteto mokslininkai iškėlė tikslą išsiaiškinti, kaip valdyti augalų ir jų bakterijų sąveiką. Jie atliko eksperimentinius tyrimus šiltnamiuose su paplitusiomis vidutinio ir atogrąžų klimato žolėmis. Imituojant klimato sąlygas buvo sudarytos trys skirtingos aplinkos: optimali, lengvos ir stiprios sausros. Per 1 mėnesio tyrimą mokslininkai vertino bakterijų DNR visose augalų grupėse ir palygino rezultatus.

Nustatyta, jog, pablogėjus aplinkos sąlygoms, streso požymiai pasireiškė tiek bakterijų kolonijoms, tiek augalams. Atogrąžų žolės atlaikė sausrą geriau nei vidutinio klimato augalai, tačiau esant stipriai sausrai visų žolių mikrobiotoje prasidėjo reikšmingi pokyčiai. Sumažėjo ne tik mikrobų populiacija, bet ir įvairovė bei atsparumas aplinkos stresui. Kai kuriais atvejais padaugėjo augalams patogeninių bakterijų skaičius.

Vilties suteikė tai, jog kelios potencialiai naudingos bakterijų rūšys puikiai išgyveno lengvos sausros sąlygomis. Remiantis publikacija leidinyje „Applied and Environmental Microbiology“, ateityje, norint apsaugoti augalus nuo aukštos aplinkos temperatūros ir vandens stygiaus, juos reikėtų purkšti ar tręšti specialiais probiotikais, t. y. gerosiomis bakterijomis.

tags: #vandens #stresas #augaluose