Gölge toleransı - Shade tolerance

Doğu Hemlock gölgeye dayanıklı bir ağaçtır.

Olarak ekoloji , gölge toleransı bir belirtmektedir bitki düşük tahammül yeteneği 'nin hafif seviyeleri. Terim aynı zamanda bahçecilik ve peyzajda da kullanılır , ancak bu bağlamda kullanımı bazen kesin değildir, özellikle ticari fidanlıklarda satılık bitkilerin etiketlenmesinde .

Gölge toleransı, tek bir değişken veya basit bir süreklilik değil, bitkilerin karmaşık, çok yönlü bir özelliği olan göreceli bir terimdir. Farklı bitki türleri , gölgeye farklı adaptasyonlar sergiler . Aslında, belirli bir bitki, geçmişine veya gelişim aşamasına bağlı olarak değişen derecelerde gölge toleransı veya hatta ışık gereksinimi sergileyebilir.

Temel konseptler

Bazı parazit bitkiler hariç , tüm kara bitkileri hayatta kalmak için güneş ışığına ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, genel olarak, daha fazla güneş ışığı, bitkilerin hayatta kalmasını her zaman kolaylaştırmaz. Doğrudan güneş ışığında, bitkiler kuruma ve UV ışınlarına maruz kalma ile karşı karşıya kalırlar ve UV ışığını engellemek için enerji üreten pigmentler ve su kaybını önlemek için mumsu kaplamalar harcamak zorundadırlar .

Gölgeye adapte olmuş bitkiler, tam güneş ışığına adapte olmuş bitkilerden daha etkili bir şekilde uzak kırmızı ışığı (yaklaşık 730 nm) kullanma kabiliyetine sahiptir. Kırmızı ışığın çoğu, gölgeye toleranslı olmayan gölgelik bitkileri tarafından emilir, ancak uzak kırmızı ışığın çoğu gölgelikten geçerek alt kata ulaşır. Burada bulunan gölgeye dayanıklı bitkiler, bu tür dalga boylarında ışık kullanarak fotosentez yapabilir.

Besin maddeleri açısından durum genellikle gölgede ve güneşte farklıdır. Çoğu gölge, diğer bitkilerin bir gölgesinin varlığından kaynaklanır ve bu genellikle güneşli alanlardan tamamen farklı bir ortamla - toprak besinleri açısından daha zengin - ilişkilidir .

Gölgeye dayanıklı bitkiler böylece verimli enerji kullanıcıları olacak şekilde uyarlanmıştır. Basit bir ifadeyle, gölgeye dayanıklı bitkiler , yaprak üretme maliyetine göre daha fazla güneş ışığı yakalamak için daha geniş, daha ince yapraklar büyür . Gölgeye toleranslı bitkiler de genellikle topraktaki besin maddelerinden gölgeye toleranslı olmayan bitkilerden daha fazla faydalanmak üzere uyarlanmıştır.

" Gölgeye dayanıklı" bitkiler ile "gölgeyi seven" veya sciophilous bitkiler arasında bir ayrım yapılabilir . Sciophilous bitkiler, sonunda diğer bitkilerin çoğunu öldürecek veya büyümelerini önemli ölçüde durduracak bir gölgeleme derecesine bağlıdır.

Bitkilerin değişen ışığa adaptasyonu

Bitkiler, sistemik seviyeden moleküler seviyeye değişen ışık ortamına çok seviyeli adaptasyonlar uyguladı.

Sedum adolphii'deki mevsimsel renk değişimleri - gün ışığı miktarındaki değişime tepki

yaprak hareketi

Değişen ışık ortamına uyum sağlamak için çeşitli yaprak hareketi türleri tanımlanmıştır: gelişimsel, pasif ve aktif.

  • Aktif hareketler geri dönüşümlüdür. Bazı bitkiler, yaprak hareketini sağlamak için bir sensör ve pulvinar motor dokusu olarak mavi ışık emici pigmentler kullanır. Bu uyarlamalar genellikle yavaş ama nispeten verimlidir. Düşük fotosentetik kapasiteye sahip olan ancak bazen küçük ışık patlamalarına maruz kalan bazı gölge bitkileri için avantajlıdırlar.
  • Pasif hareketler, bitkilerin yüksek ışık sırasında yaprak yansımasını artırmak (örneğin yaprak yüzeyinde tuz kristalleri üreterek) veya hava dolu tüyler geliştirmek gibi pasif adaptasyon kullandığı kuraklık ile ilgilidir.
  • Gelişimsel hareketler yavaş ve geri döndürülemez.

kloroplast hareketi

Kloroplast hareketi, moleküler düzeyde değişen ışığa bitki adaptasyonlarından biridir. Bir çalışma, kloroplast hareketinin, benzer eylem spektrumları gösterdikleri için yaprak hareketi ile aynı fotoreseptörü paylaştığını ileri sürdü. Hızlı adaptasyon, dakikalar içinde gerçekleşir, ancak yüksek ışık sırasında ışık emiliminin yalnızca %10-20'sini azaltabileceğinden sınırlıdır. Kloroplast hareketinin sınırlamaları, kloroplast geçişini hücrenin istenen tarafına sınırlayan vakuol gibi diğer büyük organellerin varlığı olabilir. Bunun da ötesinde, doğal ışık her yöne dağılma eğiliminde olduğundan kloroplast hareketi verimli olmayabilir.

fotosistem modülasyonu

Fotosistem modülasyonu, genellikle genetik düzeyde meydana gelen uzun vadeli bir ışık adaptasyonu veya aklimasyonu örneğidir; transkripsiyonel, translasyonal ve post-translasyon. Yüksek ışık yoğunluğu altında yetiştirilen bitkiler, düşük ışık altında yetiştirilen bitkilere kıyasla genellikle daha küçük antene sahiptir. Bir çalışma, PSII anten boyutunun iklimlendirme modülasyonunun yalnızca apoproteininin proteolizinin neden olduğu PSII'nin (LHC-PSII) dış ışık toplama komplekslerini içerdiğini buldu.

Daha yüksek ışığa tepki, enzim ekspresyonu ve aktivasyonu üzerine iki güne kadar sürdü . Proteoliz yoluyla dış LHC-II'nin yarı yarıya azaltılması, aktive edildikten sonra bir günden az sürdü. PS numaralarını değiştirerek, bitki ortamın değişen ışığına uyum sağlayabilir. Gölgelik altında yetişen bitkinin genellikle karşılaştığı kırmızı ışığın azalmasını telafi etmek için, daha yüksek ışık altında yetiştirilen bitkiye kıyasla daha yüksek PS-II / PS-I oranına sahiptiler. Ancak mekanizmada yer alan faktörler iyi anlaşılmamıştır. Çalışma, LHC-II'yi içeren protein fosforilasyonunun, ışık iklimlendirmesinde sinyal iletimi için önemli bir yol olduğunu ileri sürdü.

otsu bitkiler

Ilıman bölgelerde, birçok kır çiçeği ve odunsu olmayan bitki, ağaçların yapraklarını dökmeden önce, ilkbaharın başlarında yapraklarını dökerek bir ormanın kapalı gölgesinde varlığını sürdürür. Bu kısmen mümkündür, çünkü zemin daha korunaklı olma eğilimindedir ve bu nedenle bitkiler, ağaçların yaprak dökmesinin hala tehlikeli olacağı süre boyunca dona karşı daha az hassastır . Bunun uç bir örneği olarak, kış yıllıkları sonbaharda filizlenir , kış boyunca büyür ve ilkbaharda çiçek açar ve ölür.

Tıpkı ağaçlarda olduğu gibi, otsu bitkilerde de gölge toleransı çeşitlidir. Bazı erken yaprak döken bitkiler, gölgelik dışarı çıktıktan sonra varlığını sürdürürken, diğerleri hızla ölür. Birçok türde bunun gerçekleşip gerçekleşmeyeceği, su kaynağı ve güneş ışığı seviyeleri gibi çevreye bağlıdır. Hydrangea hirta , Japonya'da bulunan, gölgeye dayanıklı, yaprak döken bir çalıdır .

Bitkilerin çoğu ışığa doğru büyüse de , Monstera deliciosa ve Araceae familyasının Philodendron cinsinin üyeleri gibi diğer bazı üyeleri gibi birçok tropik sarmaşık başlangıçta ışıktan uzaklaşır ; Bu, bir ağaç gövdesini bulmalarına yardımcı olan ve daha sonra daha parlak ışık bölgelerine tırmandıkları sciophilous büyümesinin çarpıcı bir örneğidir. Böyle bir Philodendron'un üst sürgünleri ve yaprakları, tam güneş ışığına çıktıklarında tipik ışık seven, fotofilik bitkiler olarak büyürler .

Ağaçlar

Yağmurun bol olduğu ve suyun büyümeyi sınırlayan faktör olmadığı ormanlarda , gölge toleransı ağaç türlerini karakterize eden en önemli faktörlerden biridir. Bununla birlikte, farklı ağaç türleri, gölgeye farklı adaptasyonlar sergiler.

Tüm Kuzey Amerika ağaç türlerinin en gölgeye toleranslısı olarak kabul edilen doğu baldıran otu , tamamen kapalı bir gölgelik altında filizlenebilir , kalıcı olabilir ve hatta büyüyebilir. Hemlocks ayrıca kök sistemleri aracılığıyla yakındaki ağaçlara enerji aktarma yeteneği sergiler . Buna karşılık, aynı zamanda gölgeye oldukça dayanıklı olduğu düşünülen Sugar Maple , kapalı bir gölgelik altında filizlenecek ve bir alt tür olarak devam edecek, ancak yalnızca bir boşluk oluşturulduğunda tam boyuta büyüyecek.

Söğüt ve titrek kavak gibi gölgeye toleranssız türler kapalı bir gölgelik altında filizlenemez. Gölgeye tolerans göstermeyen türler genellikle sulak alanlarda , su yolları boyunca veya doğrudan güneş ışığına yeterli erişimin olduğu rahatsız alanlarda yetişir .

Gölgeli türler, özellikle ağaçlar, düşük ışık yoğunluğu koşullarında rekabet edebilmelerinin yanı sıra , açık alanla karşılaştırıldığında nispeten düşük gündüz sıcaklıklarına ve hepsinden önemlisi, özellikle ikincil bitki örtüsü ile yüksek kök rekabetine dayanabilmektedir. Hafif ve yer altı rekabetinin göreli önemini ayırmak çok zordur ve pratik açıdan ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdırlar.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Bitkiler fotosentez olmadan büyüyebilir mi?" . UCSB Bilim Hattı . Erişim tarihi: 3 Nisan 2015 .
  2. ^ Komün İntegral Biol. Ocak-Şubat 2009; 2(1): 50–55
  3. ^ Koller D (1990). "Işıkla çalışan yaprak hareketleri". Bitki, Hücre ve Çevre . 13 (7): 615-632. doi : 10.1111/j.1365-3040.1990.tb01079.x .
  4. ^ Chow WS, Anderson JM, Hope AB (1988). "Fotosistem-II'nin fotosistem-I reaksiyon merkezlerine değişken stokiyometrileri". Fotosentez Araş . 17 (3): 277-281. doi : 10.1007/BF00035454 . PMID  24429774 . S2CID  31055842 .
  5. ^ a b Brugnoli E, Björkman O (1992). "Sürekli tuzluluk stresi altında pamuğun büyümesi - tahsis modeli, fotosentezin stoma ve stoma dışı bileşenleri ve aşırı ışık enerjisinin dağılması üzerindeki etkisi". bitki . 187 (3): 335-347. doi : 10.1007/BF00195657 . PMID  24178074 . S2CID  23161525 .
  6. ^ Kloppstech K (1997). "Fotosentetik genlerin ışık regülasyonu". Fizyol Tesisi . 100 (4): 739-747. doi : 10.1111/j.1399-3054.1997.tb00001.x .
  7. ^ Anderson JM, Chow WS, Park YI (1995). "Fotosentezin büyük tasarımı: Fotosentetik aygıtın çevresel ipuçlarına alışması". Fotosentez Araş . 46 (1–2): 129–139. doi : 10.1007/BF00020423 . PMID  24301575 . S2CID  21254330 .
  8. ^ Andersson B, Aro EM (1997). "Bitki kloroplastlarının proteolitik aktiviteleri ve proteazları". Fizyol Tesisi . 100 (4): 780–793. doi : 10.1111/j.1399-3054.1997.tb00005.x .
  9. ^ Anderson JM, Osmond B (2001). Kyle DJ, Osmond B, Arntzen CJ (ed.). "Güneş gölgesi tepkileri: Aklimasyon ve fotoinhibisyon arasındaki uzlaşmalar". Fotoinhibisyon . Amsterdam: Elsevier: 1-38.
  • Canham, CD (Haziran 1989). "Gölge Toleranslı Ağaç Türleri Arasındaki Boşluklara Farklı Tepkiler". Ekoloji . 70 (3): 548–550. doi : 10.2307/1940200 . JSTOR  1940200 .