Механізми захисту і стійкості в рослин

Здатність до захисту від дії несприятливих абіотичних і біотичних факторів середовища — настільки ж обов'язкова властивість будь-якого організму, як живлення, рух, розмноження та ін. Ця функція з'явилася одночасно з виникненням перших живих організмів і в ході подальшої еволюції розвивалася й удосконалювалася. Оскільки факторів ушкодження і знищення безліч, то утворені способи захисту від них виявилися найрізноманітнішими — від метаболічних механізмів до морфологічних пристосувань (кутикули, колючок та ін.). Виживання і розселення по нових екологічних нішах визначалися здатністю організмів пристосовуватися до незвичайних умов середовища.

Адаптація, тобто пристосування організму до конкретних умов існування, в індивідуума досягається за рахунок фізіологічних механізмів (фізіологічна адаптація), а в популяції організмів (виду) — завдяки механізмам генетичної мінливості й спадковості (генетична адаптація).

Способи захисту і надійність рослинних організмів

Якщо порушення обміну речовин і функціональної активності визначити як «відмову», то у фізіології рослин можна використовувати технічний термін «надійність», припускаючи під цим безвідмовність функціонування рослинного організму в нормальних умовах існування і при відхиленні від норми. Надійність рослинного організму визначається його здатністю не допускати чи ліквідовувати відмову на різних рівнях: молекулярному, субклітинному, клітинному, тканинному, чи певного органа, організму, популяції. Для запобігання відмов використовуються системи стабілізації: принцип надмірності, принцип гетерогенності рівнозначних компонентів, механізми гомеостазу. Для ліквідації виникаючих відмов служать системи репарації (відновлення). На кожному рівні біологічної організації діють свої механізми. На рівні цілісного організму принцип надмірності знаходить своє вираження, наприклад, в утворенні великої кількості гамет і насіння, на молекулярному — у поліплоїдії. Прикладами відновної активності на рівні організму служить пробудження пазушних бруньок при ушкодженні апікальної меристеми, регенерація і т.д, на молекулярному — ензиматична репарація ушкодженої ДНК.

Захист від несприятливих факторів середовища в рослин забезпечується особливостями анатомічної будови (кутикула, кірка, механічні тканини і т.д.), спеціальними органами захисту (пекучі волоски, колючки), руховими і фізіологічними реакціями, виробленням захисних речовин (смол, фітоалексинів, фітонцидів, токсинів, захисних білків).

Надійність організму виявляється в ефективності його захисних пристосувань, у його стійкості до дії несприятливих факторів зовнішнього середовища: високої і низької температури, нестачі кисню, дефіциту води, засолення і загазованості середовища, іонізуючих випромінювань, інфекції тощо. Ці несприятливі фактори останнім часом часто називають стресорами, а реакцію організму на будь-які відхилення від норми — стресом. Найрізноманітніші несприятливі фактори можуть діяти як тривалий час, так і мати порівняно короткочасний, але сильний вплив. У першому випадку, як правило, більшою мірою виявляються специфічні механізми стійкості, у другому — неспецифічні. Вчення про неспецифічні реакції-відповіді клітин на вплив різноманітних факторів зовнішнього середовища було розроблене Н. Е. Введенським. Д. Н. Насоновим і В. Я. Александровим. Проблема надійності у фізіології рослин у повному обсязі висунена й розвинена Д. М. Гродзінським (1983).

Фізіологія стресу

Канадський учений Г. Селье з другої половини 30-х років ввів у медицину поняття «стрес» (від англ. stress — напруга). Стрес — це сукупність усіх неспецифічних змін, що виникають в організмі тварини під впливом будь-яких сильних впливів (стресорів), і зумовлюють перебудову захисних сил організму. Ця перебудова супроводжується збільшенням у крові адреналіну й інших гормонів, які мобілізують обмін речовин. За Г.Селье, стрес, як реакція організму на несприятливий вплив, проходить три фази: 1) тривоги, 2) резистентності (адаптації) і 3) виснаження. Якщо при сильних впливах остання фаза настає і розвивається швидко, то організм гине.

Перенесення теорії стресу в тому вигляді, як це викладено вище, на рослинні об'єкти видається на перший погляд дискусійним. У рослин немає ні нервової системи, ні тих гормонів, які беруть участь у стресових реакціях тварин. Однак якщо розглядати не фрагменти, а суть теорії стресу, як неспецифічної реакції клітин й організму в цілому на екстремальні впливи, то це питання у фізіології рослин заслуговує детальної уваги, хоч і вимагає певних коректив.