А. С. Шарипханова

Жыл ішіндегі жауын-шашын көлемінен ол көлем артық болса, аридтік (құрғақ, шөл облысқа) – мұнда өсімдік вегетациялық кезеңінің көп бөлігінде ылғалдылыққа тапшы болады. Өсімдік ылғалмен қамтамасыз етілген облыстарды – гумидтік (ылғалды) деп атайды. Аридтік және гумидтік тіршілік ету ортасының арасындағы шекара шартты түрде. Кейде өтпелі семиаридтік (жартылай аридтік) өмір сүру орта деп бөледі. Өте құрғақ аудандарда экстрааридтік жағдайларды айтады.

Жауын-шашын көлемімен қатар өсімдік тіршілігі үшін олардың уақыт бойынша бөлінуі де маңызды. Ең бірінші кезекте вегетациялық дәуірдің ылғалмен қамтамасыз етілу қажеттілігі және жауын-шашынның жылдық температурамен қатынасы өте маңызды. Жалпы климаттық қордан басқа өсімдіктің сумен қамтамасыз етілу сипаты үшін олардың белгілі жерлердегі ылғалдану жағдайларын білу қажет. Жер бетіндегі өсімдіктерге судың түсуі – топырақтан тамырлары арқылы сіңіріледі (ризоидтары арқылы).

Топырақта су бөлшектенген қалыпта болып, құрамында көптеген катиондар мен аниондар болады. Осыған байланысты топырақтағы ылғал химиялық, физикалық қасиеті жағынан біркелкі емес. Топырақтағы судың үш категориясын ажыратады: гравитациялық, капиллярлық және байланысқан.

Гравитациялық су – қозғалмалы су, топырақ аралығындағы ірі бөліктерді толтырып және тартылу күші арқылы төменге, грунттың (жер асты) суларға жеткенге дейін тартылып тұрады.

Капиллярлық су – топырақ арасындағы ұсақ аралықтарды толтырып тұрады және капиллярлық тартылу күшімен байланысып тұрады.

Байланысқан су – топырақ бөліктерінің бетінде адсорбциялық күштермен байланысып тұрады.

Аталған су формаларынан басқа топырақта бу тәрізді ылғалды түрде болады, ал ол судан бос орындарда кездеседі. Бұл ылғалда қаныққан су болады. Температура нөл градустан төмендесе, топырақ ылғалдығы мұзға айналады. (Алғашында бос су, ары қарай суығанда – байланысқан суға айналады).

Әртүрлі формадағы топырақтағы ылғалдылық өсімдік тамыр жүйесіне әртүрлі беріледі. Ең жеңіл гравитациялық су, көптеген кедергілермен – капиллярлық сіңіріледі. Алынбайтын ылғалдылық (недоступная влага) немесе өлі қор шамамен мықты байланысқан судың қатынас мөлшерімен сәйкес.

Топырақтағы ылғалдылықты сіңіруден басқа өсімдіктерге ылғалды тамшылы-сұйықтық ауадағы бу түріндегі ылғалдылық пен жаңбыр түрінде өсімдіктердің жер үсті бөлімдері арқылы өтеді.

Жоғары сатыдағы өсімдіктерде бұл құбылыс көбінесе тропикалық ормандардағы эпифиттерде кездеседі. Олар суды бүкіл жапырақ беті және ауа тамырлары арқылы сіңіреді. Эпифитті орхидеялардың ауа тамырлары көп қабатты эпидермис – веламенмен қапталған, ол жаңбыр жауған кезде губка сияқты суды сіңіреді, құрғақ кезде жасушасы ауамен толады. Көптеген эпифиттерде су жинайтын маманданған ұлпалар дамыған. Кейбір кактустардың тікенектері де су сіңіреді. Тамшылы-сұйықтықты сіңіруге мүмкіндігі бар екендігі анықталған. Белгіленген сұйықтықтың кактус тікеніне өткенін көруге болады. Бу тәрізді ылғалды ауадан шөлде өсетін кейбір жапырақсыз бұта және ағаш өсімдіктерінің бұтақтары сіңіреді. Сексеуіл – саксаул, канымдар т.б. терескен, жусан.

Жоғары споралы өсімдіктердің және төменгі сатыдағы өсімдіктердің сумен қоректену тәсілі, мүктер, қыналар, кейбір балдырлар су мен ылғалдылық жетіспеген кезде анабиоз кезеңіне өтіп, ұзақ уақыт құрғақ-ауалы жағдайға өтеді.

Ауадағы су буының (ауаның ылғалдылығы) өте үлкен экологиялық маңызды фактор болып табылады, көптеген жағдайда өсімдіктердің суды жоғалту дәрежесінің көрсеткіші болып табылады.

Көпшілігінде өте құрғақ және қатты қызатын жерлерде ауа ылғалдылығы күндізгі уақытта төмендейді.

Қар өсiмдiк өмiрiнде екi рөл атқарады. Бiр жағынан қатты жауған қар өсімдіктерге механикалық зардап шектіреді. Екiншi жағынан, қыстап шығатын өсiмдiк бөлiктерiн суықтан, ал топырақты терең және қатты тоңазудан сақтайды. Өсiмдiктердiң алғашқы вегетациялық кезеңiнде ылғалмен қамтамасыз етуде қардың жауғаны мен қар бетiнiң үлкен маңызы бар.

Мұз өсiмдiкке негiзiнен қолайсыз әсер етедi. Топырақ бетiнде мұз қабатының пайда болуынан топыраққа ауа өтуі тоқтап, қыстайтын өсімдік тұншығып, қысылады да өледi.

Бұршақ - ылғал көзi болып табылғанымен, өсiмдiкке зияны тиедi, себебi фотосинтез аппараттары - жапырақ және өсiмдiктiң жер үстi бөлiктерiне әсер етедi.

Шық - суық бетте бу тәрiздi ылғалдың конденсаты - өсiмдiк өмiрiндегi күнделiктi құбылыс. Шық түсуiне таңертеңгi және кешкi уақыттағы өсiмдiк бiрлестiгiндегi үлкен жапырақ бетi ықпал етедi.

Өсiмдiкке судың өту жолдарын қарастырсақ, өсiмдiкке тамыры арқылы ылғалдың өту мөлшерiн анықтау өте сирек болады. Көпшiлiгiнде өсiмдiктiң суды алу немесе сору күшiмен - жасуша шырынындағы осмотикалық қысым Па — паскальда анықтайды, әртүрлi жағдайларға байланысты 500-700 ден 7000-9000 кПа.

Экологиялық жұмыстарда транспирацияның интенсивтiлiгi - бiр сағат iшiндегi жапырақ бiрлiгiндегi судың булану мөлшерiнiң өсiмдiк массасындағы құрғақ немесе ылғалды граммда болуы немесе жапырақ транспирациясының көрсеткiштерi ғана емес, экологиялық маңызды уақытқа, тәулiктiк (күндiзгi) және маусымдық өзгерiстерi деп сипаттайды. Күндiзгi бiр жартылықта ауа ылғалдылығының жетiспеушiлiгiнен өсiмдiк транспирациясы депрессияға ұшырайды, ол лептесіктің жабылуымен, жапырақтың жиырылуымен байқалады. Ал, өте құрғақ аудандарда транспирацияның шегi ерте таңертеңгi сағатқа ауысқан.

Маусымдық транспирация динамикасы белгiлi ылғалдану жағдайларымен анықталады. Көктемгi ылғалдың қоры тез жұмсалса, соғұрлым жазда құрғақ болады, соған байланысты транспирацияның ерте төмендеуi байқалады немесе ол анық көрiнедi. Маусымдық транспирация шегiнiң ауысуы кейбiр жағдайларда температураның өзгеру бағытымен байланысты.

Бүкiл өсiмдiк бiрлестiгiндегi судың жоғалуы транспирацияға кеткен судың 1 га жердегi вегетациялық маусымдағы 1 мл мөлшерiн көрсетедi.

Алаңның өлшем бірлігіндегі территориядағы жалпы жоғалған су ылғалдылығын өлшеумен қатар эвапотранспирацияны анықтайды (транспирация +топырақ және өсімдіктегі ылғалдың физикалық булануы).

Экологиялық-физиологиялық жұмыстарда судың жұмсалуын (жоғалу) сипаттаудың тағы бір тәсілі: судың жұмсалу жылдамдығын кесілген бөліктерде анықтау (топырақ, бұтақта) транспирациямен салыстырғанда ол көрсеткіштер өте ұзақ уақыт аралығында анықталады, (сағат, күн) әмбе тірі өсімдіктегі буланған ылғалдылықтың нақты мөлшерін көрсетпейді. Зертхана жағдайында өсімдіктің кесінді бөліктерін өлшеу кезінде анықтайды.

Өсімдік денесінің көп бөлігін су құрайтыны белгілі. Ал, экологиялық топтардағы өсімдіктің құрамындағы су мөлшері әртүрлі. Судың әртүрлі болуы өсімдіктің анатомоиялық және морфологиялық ерекшеліктеріне байланысты. Өсімдік ұлпасындағы судың мөлшері тұрақты емес.

Су өсімдіктерде екі формада болады. Бос және коллоидты байланысқан. Байланысқан су бөлігі өсімдікте көп маңызды, ол артық транспирациядан қорғаныш қызметін атқарады.

Жаңбырлы тропикалық ормандардың, көлеңке шамадан тыс көп түсетін жерлерінде, өркендердің негізгі бөлігін үстіңгі ярусқа, күннің көзіне алып шығатын, өсімдіктердің ерекше тіршілік формаларының лианалар мен эпифиттер қалыптасады.

Құрғақшылықтың атмосфералық және топырақ құрғақшылығы деген түрлері бар. Атмосфералық құрғақшылық ауаның құрғақтығынан байқалады, ол аптап пен аңызақ желге ұштасады. Ұзаққа созылатын атмосфералық құрғақшылық топырақтың бар ылғалын буландырып, топырақ құрғақшылығын туғызады.

Атмосфералық құрғақшылық жағдайында өсімдіктерде транспирация күшейеді, осының нәтижесінде мүшелер мен ұлпалар суынан айырылып, олардың су тапшылығы артады, жасуша шырынының концентрациясы жоғарылайды, бұл - өсімдіктің сору күшін арттыра түседі. Мұндай жағдайда лептесік саңылауы жабылып, судың бұдан былайғы шығыны едәуір кемиді. Сөйтіп, өсімдік өзін құрғақшылықтың зиянды әсерінен сақтандырады. Егер өсімдікке ұзақ уақыт бойы атмосфералық құрғақшылық әсер ететін болса, неғұрлым күрделі физиологиялық-биохимиялық өзгерістер туады. Әсіресе, жасушаға судың ағып келуі есебінен өтетін жасушаның созылу фазасы баяулайды. Сондықтан су тапшылығы жағдайында өсіп жетілетін өсімдіктердің жасушалары ұсақ, жапырақ тақтасының мөлшері кіші, жапырақ жүйкесі жиі, бойы аласа болады. Өсімдіктің мұндай анатомиялық - морфологиялық құрылымы ксероморфты құрылым деп аталады.

Топырақ ылғалы жеткілікті, өсімдіктің қуатты және терең тамыр жүйесі болса, атмосфералық құрғақшылық өсімдік тіршілігіне қауіп келтірмейді. Мұндай жағдайда атмосфералық құрғақшылық фотосинтездің үрдісін баяулатудан артық зиянды әсер ете алмайды.

Өсімдікке келтірілетін зақым құрғақшылықтың ұзақтығы мен дәрежесіне, өсуге әсер еткен жағдайларға, өсімдіктің күйі мен өсу фазаларына байланысты. Егер құрғақшылық кенеттен басталып, ұзаққа созылатын болса, онда өсімдік бұдан күшті зардап шегеді. Бұл жағдайда өсімдік құрғақшылық басталғанға дейін сумен жақсы қамтамасыз етілген болса да көп зақымданады. Астық тұқымдастар жапырақтарының ұштары солады, шеттері бүрісіп, ширатылып, жапырақтың жұмсақ бөліктері тіршілігін тоқтатады. Кей жағдайларда жапырақтар жаппай түсе бастайды. Құрғақшылық біртіндеп басталып, бара-бара күшейе түскенде өсімдік оған бейімделіп үлгереді де, осының нәтижесінде шамалы ғана зақымданады. Топырақ құрғақшылығы өсімдіктер үшін әлдеқайда қауіпті. Бұл жағдайда өсімдіктер өте күшті су тапшылығына душар болып, олардың барлық мүшелері мен ұлпалары суынан айырылады.

Өсімдіктер қоршаған ортадағы су тапшылығына біршама бейімделеді. Өсімдіктердің бір түрлерінде мұндай бейімдеушілік ойдағыдай өтсе, екінші түрлерінде біраз қиындықпен өтеді. Құрғақшылық жерлердің өсімдіктері ксерофиттер деп аталады. Оларды зерттеу өсімдіктердің құрғашылыққа қалайша бейімделетінін көрсетеді. Алғашқы кезде ксерофиттер суды басқа өсімдіктерден гөрі аз қажет етеді деп есептеліп келген болатын.

А.Ф. Шимпер ксерофиттердің құрғақшылық жағдайларға бейімделуі судың қажеттігін барынша кемітетін қасиеттерді қалыптастыру жолымен жүзеге асады деп тұжырымдады. Сондықтан Шимпердің сипаттауы бойынша ксерофиттер құрғақшылық жерлердің өсімдіктері деп танылады. Алайда бұдан кейін Н.А. Максимов ксерофиттер су режимінің ерекшеліктерін зерттеді. Ол зерттеулерде ксерофиттердің суды мезофиттерге қарағанда көбірек жұмсайтынын көрсетеді. Сөйтіп, Н.А. Максимов алғаш рет ксерофиттердің екі тобы бар деген қорытындыға келді. Ксерофиттердің бір тобы Шимпердің сипаттамасына сәйкес келсе, келесі тобының қасиеті оған қарама-қарсы болады.

П.А. Генкель құрғақ дала өсімдіктерін зерттей отырып, олардың құрғақшылыққа бейімделуі алуан түрлі болатынын көрсетеді. Ол бейімдеушілік сипатына қарай өсімдіктерді мынандай типтерге бөлді: суккуленттер, эвксерофиттер, гемиксерофиттер, пойкилоксерофиттер, эфемерлер.

Қалың кутикула қабатымен қапталған, қалың жұмсақ етті өсімдіктер суккуленттерге жатады. Кейбір суккуленттердің жапырақтары толық дерлік өзгеріп, тікенектерге айналған. Суккуленттерге кактус, агава, алоэ, бозкілем, түбіртек сияқты өсімдіктер жатады. Бұл өсімдіктердің жұмсақ етті жапырақтары мен сабақтарына су жиналады, ал қалың қабатты кутикула мен өзгерген жапырақтар оның баяу және үнемделіп жұмсалуына мүмкіндік береді. Сондықтан транспирация шамалы, жасушаның осмос қысымы төмен болады да, олар едәуір ыстыққа төзімді, тіпті 65⁰С –ге дейінгі қызуға шыдамды келеді. Генкель суккуленттердің аса қызуға төзімділігі жасушаларда байланысқан судың болуы мен цитоплазманың зор тұтқырлығына байланысты деп санайды.

Эвксерофиттер - нағыз ксерофиттер. Оларға құрғақ даланың Veronica incana, Aster villosus, Arlemisia glanca және т.с.с. өсімдіктері жатады. Бұл өсімдіктердің жапырақтарын түк басқан, ол түктер жапырақты суды буландырудан және қызып кетуден қорғайды; тамыр жүйесі өте күшті тармақталған, бірақ ол небары 50-60см тереңдікке бойлай өседі. Оларда транспирация төмен, осмос қысымы жоғары болады, суынан айырылу мен қызып кетуге жақсы төзеді. Бұл өсімдіктердегі мұндай бейімдеушіліктер эволюция барысында қалыптасқан және олар су тапшылығы жағдайындағы тіршілік циклін жүзеге асыруға бағытталған.

Гемиксерофиттер - өз бойында құрғақшылықтан құтылуға мүмкіндік беретін бейімдеушіліктерді қалыптастыратын ксерофиттер тобы. Оларда өте тереңдеп бойлай өсетін тамыр жүйесі жетіледі, мұндай тамыр жүйесі кейде ызы суының деңгейіне дейін жетіп, бұл өсімдіктердің үздіксіз сумен қамтамасыз етілуіне мүмкіндік береді. 50 %-ға дейінгі су тапшылығына төзетін эвксерофиттермен салыстырғанда гемиксерофиттер 5-25% су тапшылығына төзе алады. Гемиксерофиттерге жалбыз (шалфей), Falcaria rivini және т.б жатады.

Пойкилоксерофиттер қыналар сияқты өзінің су режимін реттемейтін өсімдіктер. Олар жаңбыр кезінде өседі де, құрғақшылық кезеңдерде ылғалдылығы қолға сезілместей дәрежеге дейін кеуіп, анабиоз күйіне өтеді.

Эфемерлер - құрғақ дала мен шөл өсімдіктері. Олар қоршаған ортада ылғал болатын қысқа кезеңде ғана өздерінің тіршілік үрдістерін жүзеге асыра отырып, осындай жағдайларда тіршілік етуге бейімделген. Құрғақшылық кезең басталысымен эфемерлер өздерінің тіршілік циклін толығымен аяқтайды да, жер астында тұқым немесе пиязшық және тамырсабақ күйінде сақталып, жылдың келесі ылғалды кезеңін күтеді.

Табиғатта құрғақшылық жағдайларға бейімдеушілігі әр түрлі жолдармен өткен ксерофиттердің түрліше топтарының болуы мәдени өсімдіктерде де осындай бейімдеушілік бағыттың бар екеніне меңзейді. Егін алқабын қорғайтын орман өсіруде және Қарағанды өнеркәсіптік ауданындағы елді мекендерді көгалдандыруда қолданылатын ағаш тұқымдастардың су режимі зерттелді. Олардың құрғақшылыққа бейімделуі негізінен екі бағытта жүзеге асатыны көрсетілді. Қотыр қайың, шетен жапырақты үйеңкі және бальзамды терек транспирацияны кеміту және ұлпаларда суды ұстап тұру жолымен ылғалды үнемдей алатынын байқатады. Ұсақ жапырақты шегіріннің, бозжиде мен сары қарағаның бейімдеушілігі топырақ қабатына тереңдеп өсетін және жиі тармақталған тамыр жүйесі арқылы өзін ылғалдың қажетті мөлшерімен қамтамасыз ету бағытында жүрген. Құрғақшылыққа бейімделу нәтижесінде өсімдіктердің бұл тобында су ырғығының әр түрлі типтері қалыптасқандығы анықталған.

Д.Н. Прянишников минералдық тыңайтқыштар транспирацияны кемітетінін атап көрсетті. Өсімдіктер қоректік элементтермен неғұрлым толық қамтамасыз етілсе, олар суды салмақ бірлігіне соғұрлым аз жұмсайтынын неміс ғалымы А. Арланд анықтады. Ростов тәжірибесі станциясының жүргізіген көп жылдық тәжірибелерінің нәтижелері картопқа тыңайтқыш енгізу оның түсімінің 1 тоннасына жұмсалатын су шығынын 239 м³-ден 152 м³-ге дейін кемітетінін көрсетті.

Қазақ ауыл шаруашылық институтында топырақ ылғалдылығын қатаң есепке ала отырып жүргізілген вегетациялық тәжірибелерде минералдық тыңайтқыштардың құрамы неғұрлым толығырақ болса, картоптың транспирациялық коэффициенті соғұрлым төмен болатыны анықталды (Кенесарина, 1978). Бұл тәжірибелер минералдық тыңайтқыштарды қолдана отырып, тіпті суарылмайтын жағдайларда да суды барынша үнемді және тиімді жұмсауға болатанын көрсетеді.

П.А. Генкель өсімдіктерді егу алдында құрғақшылыққа қарсы шынықтыру әдісін ұсынды. Оның зерттеулері өсімдіктердің неғұрлым жас, тұқымның бөрте бастауы фазасында шынықтыруға ойдағыдай көнетініне негізделген. Бұл кезеңде ылғалдау және онан соң құрғату тұқымды құрғақшылыққа неғұрлым төзімді етеді. Шынықтырылған өсімдіктердің зат алмасу қарқыны едәуір жоғары, олар тіпті құрғақшылық кезінде және одан кейін де өздерінің синтездеушілік қабілетін сақтайды, өсімдіктердің цитоплазмасы жоғары температура мен суынан айырылуға неғұрлым төзімді келеді. Мұндай өсімдіктердің фотосинтезі мен тыныс алуы шынықтырылмаған өсімдіктерге қарағанда едәуір қарқынды өтеді.

Шынықтырылған өсімдіктер ылғал жетіспеушілігі кезінде де барынша мол өнім береді. Генкельдің тәжірибелерінде шынықтырылған арпа шынықтырылмаған арпаға қарағанда түсімді гектарына 3 ц, ал тары - 4,4 ц артық берген. Генкель ылғал тапшылығына бейімделіп өскен өсімдіктер ғана шынықтыруға ойдағыдай көнетінін көрсетеді. Оларға эвксерофиттер типіндегі өсімдіктер жатады. Гигрофиттер, суккуленттер мен гемиксерофиттер (жоңышқа) шынықтыруға көнбейді. Ксерофитті типтегі кейбір мезофиттерді де шынықтыруға болады. Қатты бидай, жұмсақ бидай, арпа, тары, сұлы, жүгері, темекі, махорка, қант қызылшасы, күнбағыс, ноқат, үрмебұршақ, томат шынықтыруға жақсы көнеді.
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Су-экологиялық фактор және су өсімдіктер тіршілігіне қажетті жағдайлардың ішіндегі ең маңыздысы екендігін дәлелдеу.
   
2. 
   Құрылықтағы өсімдіктер үшін әртүрлі пішіндегі сулардың экологиялық маңызын анықтау.
   
3. 
   Сумен қамтамасыз етілу жағдайларының өсімдіктер морфологиясына әсерін анықтау.
   
4. 
   Осмостық қысымның экологиялық маңызымен танысу.
   
5. 
   Топырақтағы су (ылғал), оның түрлі пішіндегі күйлеріне сипаттама беру.
   
6. 
   Суға байланысты өсімдіктердің экологиялық топтарын білу.
   
7. 
   Гигрофиттер, ксерофиттер, мезофиттер, гидрофиттер. Псаммофиттер.
   
8. 
   Өсімдіктер жамылғысының жер бетінде таралуындағы судың маңызын анықтау.
   

6 ТАРАУ АУА ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОР РЕТІНДЕ

Алайда ауа - сондай-ақ жер беті өсімдіктерінің денесін қоршап тұрған материалды орта; сондықтан өсімдіктерге оның механикалық әсері де мәнсіз емес.

6.1 АУА ҚОЗҒАЛЫСЫ

Өсімдіктерге желдің тікелей әсер етуі әртүрлі. Бұл ең алдымен механикалық әсерлер: өте қатты желдерде – сыну, тамырымен жұлыну, әсіресе үлкен парусты ірі ағаштар. Өте күшті желдерден, көбінесе бұталы породалылар зақымданады - мысалы шыршалар, ал жапырақты породалылардан – қайың мен шамшат. Сондай-ақ 1-2 сағаттық күшті желден орманның бірнеше ондық гектар жері өлімге ұшыраған деген мәліметтер бар.

Желге тұрақты - емен, сібір қарағайы, эвкалиптер, секвойя және де терең әрі бұтақталған тамыр жүйелі өсімдіктер.

Әрқашан бір бағытта соғатын желдер ағаштардың бойының деформациясын туғызады: діңді ағаштың эксцентрикалық өсуі (9 - сурет). Жел қысымының әсерінен діңнің иілуі; діңінің бірбүйірлілігіне әкеліп соғатыны белгілі болған. Өте желді мекенорталарында (теңіз жағалаулары) ағаш діңдері «жалау» пішінді болады. (10,11 - суреттер).

Егер жел құмның немесе қардың ұсақ бөліктерін тасыса өсімдіктерге желдің механикалық әсері ұлғаяды. Шөлді облыстарда құмдыжел ағымынан жапырақтар мен бұтақтар үзіліп, қабық тегістеледі.

Желдің әсері төніп тұрған арктикалық және биіктаулы мекен орындарда «қарлы коррозия» - өте қатты жылдамдықпен ұшқан қардың бөліктері өсімдіктерді осып өтіп, өлім қаупін туғызады. Оның әсерінен қыста қар жамылғысының үстіндегі өсімдіктің барлық бөлімдері өліп, қардың биіктігімен бірдей болып қырқылады.

9 – Сурет. Таймырдағы самырсын діңінің радиальды өсуіне басымды желдің деформациялық әсері (Н.В.Ловелиус бойынша, 1973)

1- діңнің жылдық өсу көлемі, 2-желдің қайталануы (бағыт бойынша)