VIP ►◄ مقالات زیست ►◄

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

تاثیر آلودگی بر گیاهان

مقدمه
در قرن حاضر ، میزان ورود مواد شیمیایی به محیط ، از طریق فعالیتهای صنعتی ، کشاورزی ، حمل و نقل ، فاضلابها و سایر فعالیتهای انسان ، بطور تاسف‌باری افزایش یافته است. مواد شیمیایی ، بعد از ورود به محیط ، ممکن است توسط جابجایی هوا و جریان آب ، بطور وسیعی انتشار یابند و اثرات مختلفی بر محیط و موجودات زنده آن بگذارند. مقادیر کم مواد شیمیایی ممکن است باعث آلودگی محیط شوند اما عوارضی به دنبال نداشته باشند. معمولا یک ماده شیمیایی ، تنها در صورتی آلاینده محسوب می‌شود که اثرات محیط داشته باشد.

اثر آلاینده‌های محیطی
اثر محیطی مواد شیمیایی به غلظت آنها در محیط و یا میزان دریافت و تجمع‌شان توسط موجود زنده بستگی دارد. عوارض ناشی از آلانیده‌ها ممکن است از نظر وسعت محدوده‌ای که اشغال می‌کنند، بسیار متفاوت باشند:

• بعضی از عوارض ، بسیار محدود (محلی) هستند یعنی اثر محیطی آلاینده به نواحی مجاور و نزدیک ، مثلا یک معدن قدیمی ، محدود می‌شود.
  
  
• بعضی دیگر از عوارض ، منطقه‌ای هستند و در نتیجه جابجایی وسیع آلاینده‌ها ایجاد می‌شوند مثل باران اسیدی.
  
  
• بالاخره برخی دیگر ، جهانی هستند مثل تجمع دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای در جو کره زمین یا اثر تغییرات لایه اوزون بر میزان تابش پرتوهای فرابنفش.
  

تاثیرات آلاینده‌ها از نظر مدت زمان نیز بسیار متفاوتند. برای مثال بعضی از عوارض در نتیجه آزاد شدن ناگهانی مقدار زیادی آلاینده در محیط ایجاد می‌شوند که ممکن است موجب اثری آنی شده، سپس و بتدریج بهبود یابد، در حالی که بعضی دیگر از تاثیرات محیط ، نتیجه تجمع تدریجی انبوهی از آلاینده‌ها ، طی سالها یا حتی دهه‌ها هستند.
اثرات آلودگی بر جوامع گیاهی
میزان دریافت آلاینده‌ها
این عامل تا حد زیادی به غلظت آلاینده در محیط و مدتی که گیاه در معرض آن قرار می‌گیرد بستگی دارد. البته گاهی ممکن است آلاینده در محیط وجود نداشته باشد ولی بطور فعال توسط گیاه جذب نشود. برای مثال ، گیاهان جذب اکثر آلاینده‌های هوا را از طریق روزنه‌ها ، کنترل و محدود می‌کنند.
عوامل درونی گیاه
گونه‌های مختلف گیاهی ، عکس‌العملها و میزان حساسیت متفاوتی نسبت به آلاینده‌ها دارند، علاوه بر این بین افراد یک گونه نیز ، تنوع ژنتیکی قابل توجهی در این زمینه وجود دارد. این تفاوتها عمدتا به توانایی گیاه در محدود کردن جذب آلاینده و یا در صورت جذب آن ، به سم زدایی ، سوخت و ساز و دفع سم مربوط می‌شود. علاوه بر ژنوتیپ ، عوامل دیگری از قبیل سن گیاه و مرحله رشد آن نیز در عکس‌المعل گیاه از قبیل سن گیاه و مرحله رشد آن در عکس‌العمل گیاه نسبت به آلاینده ، موثرند.

عوامل محیطی
شرایط محیطی به روشهای مختلفی در عکس‌العمل گیاه نسبت به آلاینده‌ها تاثیر دارند. اولا ، شرایط محیطی می توانند میزان جذب آلاینده را کاهش دهند، برای مثال ، کم آبی خاک موجب بسته شدن روزنه ها و به دنبال آن کاهش جذب آلاینده‌های هوا می‌شود. ثانیا ، عوامل محیط ممکن است توانایی گیاه را در سم‌زدایی کاهش دهند.

مثلا دی‌اکسید سولفور در شرایطی که دما یا نور محیط کم است، سمیت بیشتری برای گیاه دارد. ثالثا ، قرار گرفتن در معرض آلاینده‌ها ممکن است تغییرات مورفولوژیکی در گیاه ایجاد کند که باعث حساسیت و آسیب پذیری بیشتر آن نسبت به صدمات محیطی شود، به عنوان مثال ، افزایش جذب یونهای سولفات یا آمونیوم توسط جوانه‌های کاج ، حساسیت آنها را نسبت به سرما افزایش می‌دهد.
اثر غلظتهای متفاوت آلودگی بر گیاهان

• وقتی غلظت آلاینده به حد کافی زیاد باشد ممکن است باعث نابودی کال گیاه شود.
  
  
• در غلظتهای پایین‌تر ، گیاه قادر به ادامه حیات است ولی اعمال حیاتی آن دچار اختلال می‌شوند. مثلا ممکن است میزان فتوسنتز کاهش یابد، کنترل تعرق از بین برود و یا فعالیت ریشه کم شود. این اثرات معمولا باعث کاهش تولید بیوماس یا ناهماهنگی و تغییر توزیع مواد غذایی بین اندامهای گیاهی می‌شوند.
  
  
• در غلظتهای باز هم پایین‌تر ، ممکن است فعالیت و رشد گیاه در شرایط محیطی بهینه ، عادی به نظر رسند ولی آلاینده موجب تغییرات ریختی یا شیمیایی کوچکی شود که تحمل گیاه را نسبت به صدمات محیط مثل خشکی ، یخ زدگی و یا آفات و بیماریها کاهش دهد.
  
  
• در نهایت ، در مورد بعضی از آلاینده‌های خاص ، ممکن است فعالیت گیاه در غلظتهای مشخصی از آلاینده افزایش یابد. به عنوان مثال ، وجود فلزات سمی خاصی مثل مس و آهن که از عناصر ضروری تغذیه‌ای برای گیاه هستند، و همچنین SO2 ، بخصوص در خاکهایی که سولفور آنها کم است، می‌توانند باعث تحریب رشد گیاه شوند.

اثرات آلودگی بر روابط بین گونه‌ها
وقتی غلظت یک آلاینده به میزانی باشد که بر فعالیت ، رشد یا تولید مثل گیاهان اثر بگذارد، می‌تواند رقابت بین گونه‌ها را نیز تحت تاثیر قرار دهد و آن را به نفع گونه‌های مقاوم نسبت به آلودگی (عمدتا گونه‌های علفی و خانواده شبدر) تغییر دهد. سازوکار دقیق این عکس‌العمل مشخص نیست ولی احتمال دارد که مربوط به اثرات آللوپاتی باشد. گرچه ثابت شده است که آلاینده می‌توانند رقابت بین گیاهان را تغییر دهند ولی چگونگی تغییر این روابط در جمعیت طبیعی ، درستی مشخص نشده است. در مقادیر زیادتر O3 ، رقابت به نفع گونه‌های علفی حساس‌تر نسبت به O3 و به زیان گونه‌های علفی مقاومتر نسبت به آن تغییر کرده و این مساله غیر قابل انتظار بود.

علت این امر ، این بود که O3 شیبها یا لایه‌هایی را بوجود می‌آورد که از نظر غلظت متفاوت بودند، لایه‌های بالاتر دارای مقدار بیشتری O3 بودند و علفهای مقاومتر نسبت به O3 که دارای ارتفاع بیشتر بودند، کاهش یافتند ولی گیاهان علفی حساس‌تر که دارای ارتفاع کمتری بودند، اولا چون در لایه‌های نزدیک‌تر به زمین بودند، O3 کمتری جذب می‌کردند و ثانیا در اثر کاهش جمعیت گونه‌های مقاوم ، میزان نفوذ نور به این لایه بیشتر می‌شد و در نتیجه توانستند به رشد خود ادامه دهند. مساله لایه بندی ، اهمیت زیادی در پاسخ جمعیتهای گیاهی به آلودگی دارد.

افزایش غلظت CO2 جو نیز می‌تواند باعث تغییر ترکیب گونه‌ها شود که این مساله تا حدی ناشی از تفاوتهای رشد گونه‌ها در پاسخ به تغییرات غلظت CO2 است. بسیاری از گونه‌های گلسنگها ، حساسیت زیادی نسبت به ارات مستقیم SO2 دارند و اغلب نسبت به تغییرات شیمیایی پوست درخت نیز بسیار حساس‌اند. به همین دلیل در مناطقی که اسیدگذاری زیاد باشد، قدرت بافری پوست درخت می‌تواند عامل بسیار مهمی در بقای گلسنگ باشد. قرار گرفتن گیاهان در معرض آلودگی هوا ، منجر به تغییر فعالیت حشرات گیاهخوار می‌شود.

آلاینده‌ها در غلظتهای زیاد ممکن است بطور مستقیم بر خود حشرات تاتیر بگذارند ولی در غلظتهای کمتر ، که امروزه در بسیاری از مناطق دیده می‌شود، تاثیر بر حشرات بطور غیرمستقیم از طریق تغییرات شیمیایی در گیاه میزبان ، عمل می‌شود. به عنوان مثال افزایش غلظت CO2 می‌تواند فعالیت حشره گیاه‌خوار را کاهش دهد که این مساله احتمالا به علت افزایش C/N یا افزایش میزان ترکیبات فنلی و یا سایر ترکیبات است، البته ممکن است علت این امر مربوط به افزایش میزان مصرف گیاه برای جبران کاهش نیتروژن باشد. یکی دیگر از آلاینده ها، NO2 است که به نظر می‌رسد عامل مهمی در افزایش تعداد شته‌ها و سایر حشرات گیاه خوار باشد.

افزایش نابودی حشرات می‌تواند علاوه بر کاهش کنترل تعرق در گیاه ، با تخریب لایه کوتیکول باعث افزایش نفوذ آلودگی به آن شود. مشخص شده است که آلاینده‌ها بر عوامل بیماریزای گیاهان نیز تاثیر می‌گذارند و این موجودات نسبت به آلاینده‌ها از قبیل SO2 ، بسیار حساس‌اند ولی تغییرات شیمیایی و زیستی که توسط آلاینده‌ها روی سطح برگها ایجاد می‌شوند، باعث تغییر فعالیت این موجودات می‌شوند.

آلاینده‌ها می‌توانند بر ارتباطات میکوریزها که نقش مهمی در فعالیتهای حیاتی گیاه ، تحمل آن نسبت به صدمات از جمله فلزات سنگین و توانایی رقابت آن با سایر گونه‌ها دارند نیز اثرات زیانباری داشته باشند. این امر ممکن است به علت اثرات مستقیم بارات اسیدی و یا فلزات سنگین روی میکوریزها در زیرزمین باشد و یا آلاینده‌‌ها با تاثیر در اندامهای هوایی گیاه در بالای سطح زمین بطور غیر مستقیم از طریق تغییر توزیع کربن بین ریشه‌ها ، فعالیت میکوریزها را کاهش دهد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

جنگلهای ایران


مقدمه
تفاوت آب و هوا و اختلاف درجه گرما در نقاط مختلف کشور ، انتشار درختان جنگلی و تقسیمات جغرافیایی ویژه گیاهی را سبب شده است. در شمال ایران جنگلهای انبوه و مرطوب پایگاه ویژه خود را بوجود آورده‌اند. آب و هوای مناطق شمالی کشور تقریبا مشابه آب و هوای نواحی اطراف دریای مدیترانه می‌باشد. بخشهای شرقی و غربی کشور ، حوزه پخش جنگلهای خشک و تنک و سواحل جنوبی ایران که جزء نواحی گرمسیری و حاره محسوب می‌شود، دارای جنگلهای تنک از گونه درختان نواحی گرمسیری است و با جنگلهای سایر نقاط کشور کاملا متمایز می‌باشد.

جنلگهای شمال
از کوههای ارسباران و آستارا شروع شده و به جنگلهای خشک مشرق منتهی می‌شود. این جنگلها دامنه شمالی سلسله جبال البرز را می‌پوشانند. آستارا که مبدا جنگلهای مرز محسوب می‌شود. دارای آب و هوای خیلی مرطوب و معتدل می‌باشد. مقدار بارندگی در این منطقه در سال به یک متر بالغ می‌شود. آب و هوای نقاطی که دور از دریای شمال واقع هستند از قبیل کوهستانهای آذربایجان و نواحی شرقی گرگان دارای آب و هوای خشک‌تری است.

پخش و انتشار درختان جنگلی نیز به علت اختلاف آب و هوای و اختلاف بارندگی سالیانه ، در نواحی مختلف متغیر می‌باشد. درختان جنگلی نیز در صورت تغییر ارتفاع نقاط تغییر می‌یابد. درختانی که در نقاط ساحلی آستارا و تالش وجود دارند در سواحل مازندران وسایر نقاط و کرانه‌های دریای شمال دیده نمی‌شوند. از درختان جنگلهای شمال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• راش: این درخت بیشتر در نقاط کوهستانی دیده می‌شود و چوب آنها در مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  
  
• سرخدار: بیشتر در ارتفاعات متوسط جنگلهای شمال دیده می‌شود. چوب سرخدار سخت و سنگین و دارای الیاف یکنواخت و رشد آن نامنظم است و نسبت به آفات گیاهی بادوام است.
  
  
• بلند مازو: از سایر گونه ها فراوان‌تر است. چوب درختان جوان سخت‌تر از درختان مسن است.
  
  
• کلهو (Diosperos): در کلیه جنگلهای مرطوب شمال وجود دارد.
  
  
• آزاد: این درخت صنعتی در تمام جنگلهای شمال وجود دارد.
  
  
• توسکا: در ایران دارای دو گونه ییلاقی و قشلاقی است. نوع ییلاقی این درخت در بیشترین نقاط جنگلهای شمال وجود دارد.
  
  
• نمدار (زیرفون): پایگاه انتشار این درخت در جنگلهای شمال از آستارا تا مینودشت است.

جنگلهای نواحی خشک و استپی
ترکیب درختان نواحی خشک و استپی با ترکیب درختان نقاط مرطوب متفاوت است. بعضی از درختان در حد فاصل جنگل و استپ واقع شده‌اند و بعضی نیز تا مرز فوقانی و خاتمه جنگل بالا می‌روند.
جنگلهای جنوب ایران و گرمسیری
درختان جنگلی این نواحی اغلب با محیط سازش نموده و منظره خاصی را به خود گرفته‌اند. برخی از آنها مانند افوربیا فاقد برگ هستند و بعضی دارای برگهای گوشتی هستند. بعضی دیگر دارای ساختمان داخلی مشخص هستند مثلا برگ خرزهره دارای فرورفتگی‌های ویژه با کرکهای فراوان است که از تبخیر آب گیاه جلوگیری می‌کند.
درختچه‌های کویر
ساختمان درختچه‌های اطراف کویر نیز از لحاظ آب و هوا و جنس خاک با رستنی‌های سایر نقاط متفاوت و متمایز هستند مانند اسکنبیل که اغلب آنها یا فاقد برگ هستند و یا دارای برگهای گوشتی هستند.
درختان جنگلی میوه
فندق ، به ، انار ، گلابی ، گوجه ، آلبالو ، انجیر ، انگور ، پسته ، بادام ، زرشک ، تمشک و ... از جمله این درختان هستند.

جنگلهای پسته
در میان درختان جنگلی میوه دار جنگلهای ایران ، جنگلهای پسته چه از لحاظ وسعت پایگاه و حوزه چخش و چه از لحاظ اقتصادی ، از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در جنگلهای خراسان ، بلوچستان ، فارس ، لرستان و کرمان درختانی از خانواده پسته وجود دارند که به نام بنه یا پسته وحشی خوانده می‌شوند. جنگل پسته خواجه کلات یکی از خالص‌ترین و بزرگترین جنگلهای پسته طبیعی ایران است. این جنگل در خط مرزی ایران و شوروی سابق در شمال خراسان و غرب سرخس و جنوب دشت قره قوم قرار دارد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

جهش ژنی در باکتریها


مقدمه
تغییرات ژنتیکی در هنگام تقسیم یاخته‌ای و ژن که در میکروارگانیسمهای جدا شده از طبیعت وجود دارد به نام شکل اولیه یا وحشی شناخته می‌شود از آنجا که اشکال مختلف یک ژن را الل می‌نامند، لذا این ژن را الل وحشی گویند. انواع جهش یافته را موتانت و ژنهای مربوط به آنها را الل موتانتی می‌نامند.

انواع جهشها

• جهشهایی که در آن یک جفت باز نیتروژن‌دار به یک جفت باز نیتروژن دارد دیگر تبدیل می‌شود این نوع جهش در اثر یک جهش ثانوی قابل برگشت است.
  
  
• جهشهایی که در آن یک جفت بازی جدید به رشته DNA اضافه یا از آن حذف می‌شود. احتمال وقوع این نوع جهش از نوع اول کمتر است ولی مانند نوع اول برگشت پذیر است.
  
  
• جهشهایی که در آن تعداد زیادی بار از مولکول DNA حذف یا به آن اضافه می‌شود. تعداد این بازها گاه به صدها و هزاران می‌رسد و در نتیجه قطعه بزرگی از DNA تغییر می‌کند این نوع جهش برگشت پذیر نیست.

علل وقوع جهش
گرچه جهش بطور تصادفی انجام می‌گیرد ولی می توان امکان وقوع جهش را با استفاده از مواد جهش‌زا افزایش داد.
جهش آنی یا خود برانگیخته
این جهش بطور تصادفی صورت می‌گیرد. در فرایند رونویسی از DNA و تکثیر آن ، امکان خطا و اشتباه کمتر از یک در 500000 است. ولی از آنجا که این نوع جهش به نسبت یک در 108 تا 109 باز آلی در مولکول DNA رخ می‌دهد گاه تصادفا چنین اشتباهی صورت می‌گیرد و یک باز جدید وارد یکی از دو رشته تازه می‌شود و مدتی طول می‌کشد تا نتیجه آن در مقایسه با یاخته مادر که دارای DNA کامل است روشن شود.
جهش به دلیل شباهت بازی
با استفاده از بازهای همانند بازهای موجود در رشته DNA و افزودن آنها به محیط کشت می‌توان میزان این گونه اشتباهات و این نوع جهش را افزایش داد. مثلا باز 5- برمو اوراسیل که همانند تیمین است، می‌تواند به جای آن در رشته DNA قرار گیرد و موجب جهش شود. 5- برمو اوراسیل با آدنین جفت می‌شود و بندرت به جای آدنین با گوانین جفت می‌شود. در این صورت در نسل بعد ، به جای جفت بازی A-T ، جفت بازی G-C در رشته DNA وجود خواهد داشت.
تغییرات شیمیایی DNA
تعدادی از مواد جهش‌زا هستند که بر یک یا چند باز در رشته DNA اثر می‌گذارند و آنها را چنان تغییر می‌دهند که جفت شدنشان با باز مکمل خود به درستی انجام نشود. اسید نیترو از جمله این مواد است. اسید نیترو باعث تبدیل آدنین به هیپوگزانتین می‌شود که در طول تقسیم DNA با سیتوزین جفت می‌شود و بدین ترتیب جفت بازی A-T به G-C مبدل می‌گردد و یا در رشته DNA می‌تواند موجب تبدیل سیتوزرین به اوراسیل شود و از آنجا که اوراسیل با آدنین جفت می‌شود، جفت بازی G-C به A-T تبدیل می‌شود.
جهش ناشی از تغییر یا جابجایی در رونویسی کد ژنتیکی
آکریدین‌ها گروهی از رنگها هستند که بویژه می‌توانند موجب این نوع جهشها شوند. این نوع رنگها مولکولهایی دارند که می‌توانند بین دو جفت بازی در رشته DNA وارد شوند و به این ترتیب تمامی کدهای سه تایی بعد از خود را مختل سازند. از سوی دیگر ، حضور آکریدین ممکن است مانع شرکت یک باز در رشته DNA شود. بنابراین DNA به اندازه یک باز کوتاهتر شده و در این صورت نیز رونویسی تمامی کدهای سه تایی بعدی مختل می‌گردد.

جهش ناشی از پرتوها
پرتو فرابنفش عامل جهش‌زای بسیار موثری است پرتوهای فرابنفش با طول موج حدود 260 نانومتر ، بوسیله بازهای DNA به شدت جذب می‌شوند و این امر به ایجاد تغییرات شیمیایی در رشته DNA می‌انجامد. معروف‌ترین و شناخته شده‌ترین اثر پرتو فرابنفش بر روی بازهای رشته DNA این است که موجب پیوندهای دوتایی بین دو مولکول تیمین مجاور هم می‌شود.

نسخه برداری غیر طبیعی از این قسمتها که حاوی تیمین دیمر است موجب جهش می‌شود. بسیاری از ارگانیسمها دارای آنزیمهایی هستند که می‌توانند آسیبهای ناشی از پرتو را ترمیم کنند. پرتوهای یونیزه کننده مانند پرتو ایکس و پرتوهای اتمی نیز جهش‌زا هستند و باعث تغییرات شیمیایی در بازهای DNA و یا باعث شکسته شدن DNA یا حذف یک یا چند باز از رشته DNA می‌گردند.
جدا کردن و تشخیص جهش یاخته‌ها
هر یک از خواص میکروارگانیسمها در اثر جهش قابل تغییر است و کلیه این تغییرات با تغییرات آنزیمی سایر پروتئینهای یاخته‌ای ارتباط دارند. هر چند شناخت رابـ ـطه موجود بین تغییر فنوتیپ میکروبی و تغییرات حاصل در پروتئین یاخته‌ای دشوار است. یکی از انواع موتانتهای میکروبی به سادگی قابل شناخت است. موتانتهای غیر متحرک باکتریهای متحرک است. باکتریهای متحرک می‌توانند بر اثر جهشهای مختلف قدرت تحرک خود را از دست بدهند. کلنی باکتریهای موتانت فاقد کپسول نسبت یه انواع کپسول‌دار بر روی سطح محیط کشت جامد کوچکتر و خشن‌تر هستند و می‌توان آنها را نیز به سادگی از انواع وحشی باز شناخت. جهشی که منجر به از دست رفتن قدرت هاگزایی می‌شود بسیار فراوان است.

این مونتها را از طریق فقدان رنگدانه‌های هاگ که رنگ کلنی را باعث می‌شوند، باز می‌شناسند. مونتهایی که فاقد قدرت تولید آنزیمهای مختلف یاخته هستند نیز بسیار فراوانند. یکی از روشهای متداول برای جدا کردن موتانتهای جدید استفاده از روش انتخابی پنی‌سیلین است. به این ترتیب می‌توان موتانتهایی را که برای رشد خود به آمینو اسیدهایی خاص یا عوامل رشد ویژه‌ای نیاز دارند جدا کرد. افزودن پنی‌سیلین به محیط کشت فاقد این مواد ضروری برای رشد ، یاخته‌های اجدادی جهش نیافته که بر روی این محیط قادر به رشد هستند از بین می‌روند در حالی که یاخته‌های جهش یافته‌ای که در این محیط رشد نمی‌کنند همچنان باقی می‌مانند.
استفاده از صافی
استفاده از صافی نیز برای جدا کردن موتانتهای قارچی مولد هاگ متداول است. در میان باکتریها موتانتهای بسیاری یافت می‌شوند که قادر به تولید آنزیمهای کاتابولیسمی یا تجزیه کننده نیستند. شناسایی این موتانتها از دو طریق امکانپذیر است. به طریق لاکتوز است که در این صورت موتانتهای لاکتوز رشد نمی‌کنند. و استفاده از محیط کشت مایع لاکتوز‌دار است انواعی که قدرت تجزیه لاکتوز را ندارند رشد نمی‌کنند.
روشهای شناسایی موتانتهای مقاوم به دارو
این روشها نسبتا ساده و عملی هستند به این ترتیب که با کشت تعداد زیادی یاخته بر روی محیط کشت جامدی که حاوی مقداری داروی معین است و تنها موتانتهای مقاوم به آن دارو در آن محیط رشد می‌کنند می‌توان موتانتها را شناسایی و جدا کرد.
استفاده از ویروسها
موتانتهای مقاوم در برابر ویروس نیز از انواعی هستند که مورد بررسی قرار گرفته‌اند. جدا کردن این موتانتها از طریق قرار دادن یاخته‌های باکتری در محیط حاوی مقدار زیادی ویروس انجام می‌گیرد. در این صورت تنها موتانتهایی که نسبت به ویروس مقاوم‌اند می‌توانند در چنین محیطی رشد کنند.
استفاده از گرما
از انواع دیگر موتانتها ، موتانتهای حساس به گرما هستند. این موتانتها پروتئینهایی دارند که از آمینو اسیدهای حساس به گرما ساخته شده‌اند. این موتانتها نیز مانند موتانتهای تغذیه‌ای در شرایط نامساعد از بین می‌روند.
کاربرد مواد جهش‌زا در صنایع میکروبی
ایجاد موتانت و جدا کردن انواع جدید میکروبی دارای کاربردهای زیادی در صنایع میکروبی و کلیه صنایعی است که در آنها به گونه‌ای از میکروارگانیسمها استفاده می‌شود شاید یکی از مهمترین و بزرگترین موفقیت در استفاده صنعتی از موتانتها ، تولید آنتی بیوتیک باشد. قارچ پنی سیلیوم که در ابتدای کشف این آنتی بیوتیک جدا شده بود، قادر به تولید مقدار کمی پنی سیلین بود (در حدود یک تا 10 میکروگرم در هر میلی لیتر محیط کشت).

ولی با ایجاد موتانتهای جدید این قارچ به کمک عوامل جهش‌زا ، بتدریج توانستند میزان تولید پنی سیلین را حداقل 1000 بار افزایش دهند. البته باید توجه داشت که ترکیب محیط کشت نیز در میزان تولید آنتی بیوتیک بسیار موثر است و موتانتی که در این محیط کشت قادر به تولید مقدار زیادی آنتی بیوتیک باشد، می‌تواند در محیط کشت دیگر پنی سیلین کمی را تولید کند. بنابراین ، تامین شرایط محیطی مناسب و ایده‌آل برای هر موتانت ، به منظور بهره‌برداری حداکثر از آن ضروری است.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

رقابت بین جانداران

مقدمه کلی
وقتی از کنشهای متقابل بین جمعیت‌ها یا گونه‌های مختلف بحث می‌شود هدف از آن شکل ویژه‌ای از روابط بین افراد متعلق به گونه‌های مختلف با یکدیگر است. این ارتباط ، برخلاف مفهوم روابط متقابل که نشان دهنده تاثیر و تاثر بین محیط زندگی و موجودات است در واقع نوعی ارتباط بین جانداران برقرار است که از اراده و تصمیم جاندار منبعث می‌شود. در این مفهوم ، دو نوع ارتباط وجود دارد: یکی ارتباط بین افراد هم گونه و دیگری ارتباط بین افراد یک گونه با افراد گونه دیگر.
تفاوت کنشهای متقابل و روابط متقابل
کنشهای متقابل شکل ویژه‌ای از روابط متقابل‌اند. اما تفاوت ظریفی نیز در ماهیت کنش و رابـ ـطه وجود دارد که طبعا روی آوردن به مفهوم کنش متقابل را ضروری ساخته است. عبارت روابط متقابل وقتی بکار می‌رود که بین محیط زندگی و موجودات زنده تاثیراتی برقرار باشد مانند اثر دما و رطوبت محیط بر جانداران و اثر موجود زنده بر تغییر میزان مواد آلی یا شرایط فیزیکی محیط. ولی واژه برهم کنشهای بین جانداران بیانگر ارتباطاتی است که ناشی از رفتار به تعبیری از اراده و تصمیم جاندار باشد.

انواع روابط ممکن بین گونه‌ها
رقابت ، همیاری یا همزیستی ، صیادی یا شکاگری یا طعمه خواری ، انگلی ، همسفرگی و دگرآسیبی.
رقابت از دیدگاه دانشمندان
در رقابت دو طرف رابـ ـطه ، متقابلا برای یکدیگر محدودیت ایجاد می‌کنند. در اکثر موارد مفهوم رقابت را معادل تلاش برای بقا یا تنازع برای بقا ، اصطلاحی است که بوسیله داروین پیشنهاد شده، گرفته‌اند. هنوز بسیاری از مولفان رقابت را معادل مفهوم داروینی تنازع برای بقا می‌گیرند. برخی نیز نظیر هارپر تداخل متقابل را پیشنهاد می‌کنند و درباره مفهوم رقابت اختلاف نظرهای متعددی وجود دارد.
مفهوم رقابت

• شرط بروز رقابت تنها این نیست که جانداران متعدد از یک منبع زیستی بطور مشترک استفاده کنند بلکه علاوه بر اشتراک محدود بودن آن منبع بعنی عدم کفایت آن برای تامین همه متقاضیان ضروری است. به بیان دیگر مشترک بودن منبع محیطی شرط لازم است ولی شرط کافی نیست. به عنوان مثال ، جانداران هوازی به اکسیژن نیاز کاملا اصلی دارند، ولی به دلیل فراوانی آن در محیطف برای دسترسی به اکسیژن با یکدیگر رقابت نمی‌کنند.
  
  
• همسایه بودن جانداران ، یعنی زیستن آنها در یک منطقه معین ، شرط اجتناب ناپذیر برای بروز رقابت بین آنهاست اما این شرط بطور دقیق به معنای واقعی کلمه تنها در مورد گیاهان و جانوران ساکن صدق می‌کند جانوران متحرک می‌توانند با جانوران دیگری که نه آنها را می‌بینند و نه صدای آنها را می‌شنوند رقابت داشته باشند اما این توضیح به معنای نفی شرط همسایگی در مورد جانداران متحرک نیست بلکه این گروه از رقیبها به نحوی با هم همسایه یکدیگرند. بنابراین بودن در یک منطقه معین برای اشتراک در استفاده از یک منبع محیطی ، شرط حتمی است. ولی این اشتراک با وجود داشتن فاصله محدود به نحوی که عبارت همسایه بودن به معنای دقیق کلمه به آن اطلاق نشود می‌تواند بروز کند.

شکلهای رقابت
شکلهای رقابت بر حسب منبعی که بهره‌وری مشترک و همزمان در آن موجب بروز این پدیده می‌شود، متنوع‌اند. رقابت در بین گیاهان اغلب برای اشغال فضای محدود در بالاتر از سطح خاک بین شاخ و برگ گیاهان و در زیر خاک بین ریشه‌ها رخ می‌دهد محدودیت عوامل زیستی دیگر نظیر آب ، نمکهای کانی و غیره نیز بر این لیست افزوده می‌شود. در بین جانواران ، رقابت عمدتا برای بهره‌وری از منابع غذایی مشترک ، ندرتا برای اشغال فضا جهت ساختن لانه و رعایت حریم است. رقابت فرایندی است که می‌تواند هم بین افراد متعلق به یک گونه و هم بین افراد متعلق به گونه‌های متمایز رخ دهد.

مکانیزم رقابت

• رقابت برای منبع (رقابت غیر تعرضی): این شکل از رقابت وقتی رخ می‌دهد که افراد متعلق به گونه واحد یا گونه‌های مختلف یک منبع محیطی را که با محدودیت و کمیابی روبروست مورد استفاده قرار می‌دهند و آنرا از دسترس متقضیان دیگر خارج می‌سازند.
  
  
• رقابت آمیخته با اقدام (رقابت تعرضی): این شکل از رقابت وقتی بروز می‌کند که جاندارانی برای دستیابی به یک منبع ، برای یکدیگر ممانعت و مزاحمت ایجاد کنند، شرط بروز این الزاما محدودیت منبع نیست، بلکه می‌تواند در حالاتی که منبع مورد نظر با کمیابی و محدودیت نیز مواجه نباشد، بروز کند.

نتیجه
از اینکه گفته شد رقابت دو مکانیزم متفاوت دارد، نباید چنین نتیجه گرفت که هر شکل یا هر موردی از بروز رقابت باید یکی از مکانیزم فوق را بکار برد، بلکه بر عکس گاهی رقابت با یک مکانیزم و برخی اوقات ، با استفاده از هر دو مکانیزم صورت می‌گیرد. رقابت یک پدیده مطلق یا تابع قاعده همه یا هیچ نیست به تعبیر پیانکا رقابت مثل جریان برق نیست که تابع قطع و یا وصل شدن کلید باشد به این معنا که رقابت در کلیت خود یا کاملا برقرار باشد و یا مطلقا تظاهر نکند. بلکه رقابت تغییری طیف گونه یا اتصالی در طول یک طیف ممتد دارد و می‌تواند درجات مختلف یا شدتهای متفاوتی داشته باشد و این شدتها در طول زندگی هر فرد نیز نوسان کند.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

سم شناسی صنعتی

مقدمه
سم شناسی یا Toxicology علمی است که درباره شناسایی سموم مختلف ، خواص و اثرات آنها بر روی موجودات زنده و همچنین تجسس ، نمونه برداری و اندازه‌گیری آنها در محیط زیست و در بدن موجودات زنده و یا مرده بحث می‌نماید. سم شناسی بر حسب آنکه در چه رشته‌ای از علوم و مسائل بکار گرفته شود و به انواع زیر می‌تواند تقسیم شود. سم شناسی پزشکی ، سم شناسی غذایی ، سم شناسی محیط ، سم شناسی پرتوها و سم شناسی صنعتی. مسمومیت عبارت است از بهم خوردن تعادل فیزیکی ، فیزیولوژیکی و یا روانی موجود زنده که در اثر ورود و تماس با ماده خارجی سمی از راههای مختلف اتفاق می‌افتد.
مفهوم سم شناسی صنعتی
سم شناسی صنعتی قسمتی از سم شناسی است که اختصاصا در محیطهای کار و صنایع مختلف که کارگران مشغول کار هستند اعمال می‌گردد. سم شناسی صنعتی یکی از قسمتهای علم بهداشت صنعتی و بطور کلی جزئی از بهداشت حرفه‌ای است. مفهوم سم شناسی صنعتی آن است که بتوان در محیط کار عوامل زیان آور گوناگون را شناخت و از نحوه و تاثیر و چگونگی زیانهای آنها اطلاع حاصل کرد و سپس طبق روشهای خاصی اقدام به نمونه برداری و اندازه‌گیری این مواد نمود و نتایج حاصل از آزمایشات را با اعداد و ارقام مجاز نمود و استانداردها مقایسه و بالاخره با انجام توصیه‌های ممکن از تماس بیشتر کارگران با آن جلوگیری نمود.

سابقه سم شناسی صنعتی
سابقه سم شناسی صنعتی از آن زمان که انسان در رشته‌های مختلف علوم پیشرفت نموده و مخصوصا با روشهای شیمیایی به تهیه مواد گوناگون بسیاری پرداخت و همچنین ماشین را برای بالا بردن سطح تولید بکار گرفت شروع گردیده است. البته انسانهای قدیم تعداد زیادی از سموم گیاهی و معدنی را از دیر باز می‌شناختند و از بعضی از آنها برای مبارزه و نابودی دشمنان استفاده می‌کردند.

پس از جنگ جهانی دوم در اثر پژوهشهای علمی ، دهها عنصر جدید ، صدها ماده معدنی و هزاران ترکیب آلی در اختیار انسان قرار گرفته و علم پزشکی و صنعت داروسازی با تهیه صدها نوع داروهای مختلف بزرگترین خدمت را به انسان نموده است. به موازات پیشرفت تکنولوژی جدید امروزی که در امر ساخت ، تهیه و تولید مواد مختلف حاصل شده است، باید مسائل خاصی را که از نظر تماس با این مواد برای طبقه تولید کننده و همچنین مصرف کنندگان پیش می‌آید در نظر داشت.
راههای تماس با مواد سمی
راه ورود مواد شیمیایی به بدن در موقیعتهای تماس مختلف فرق می‌کند. در شرایط صنعتی ، استشمام راه اصلی ورود می‌باشد و راه پوستی نیز کاملا مهم است اما مصرف خوراکی ، راه نسبتا فرعی می‌باشد. در نتیجه ، معیارهای پیشگیری کننده عمدتا جهت حذف جذب از طریق استشمام یا از طریق تماس موضعی ، طرح ریزی می‌شوند. مواد آلوده کننده اتمسفر از طریق استشمام وارد می‌شوند، در حالی که در موارد آلوده کننده‌های آب و خاک ، مصرف خوراکی راه اصلی تماس در انسان است.

طول مدت تماس
واکنشهای سمی ممکن است بسته به طول مدت تماس از لحاظ کیفی متفاوت باشند. یک تماس واحد یا تماسهای متعدد طی 1 یا 2 روز صورت می‌گیرد، نمایانگر تماس حاد (acute exposure) می‌باشد. تماسهای متعدد که طی دوره طولانی‌تری از زمان ادامه یابد، نمایانگر تماس مزمن است. در شرایط شغلی هر دو تماس حاد و مزمن ممکن است رخ دهد.

در حالی که در حدود مواد شیمیایی یافت شونده در محیط ، احتمال تماس مزمن بیشتر است. در تماسهای مزمن ، تاثیرات سمی ممکن است تا چندین ماه بعد از تماسهای تکراری قابل مشاهده نباشد. تاثیرات زیانبار ناشی از تماس حاد یا مزمن ممکن است برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت باشد. برگشت پذیری نسبی تاثیر سمی به خصوصیات قابلیت بهبود عضو آسیب دیده ، بستگی خواهد داشت.
چشم انداز بحث
بررسی و مطالعه در این مواد و چگونگی تاثیر ، جستجو در محیط زیست ، نمونه برداری و آزمایش و تعیین مقدار آنها روی هم رفته در زیر عنوان سم شناسی صنعتی می‌تواند نمایانگر موقعیت واقعی وارزش حقیقی آنها در زندگی روزمره انسانها باشد و چه بسا موادی که امروزه با خوشوقتی و آسایش خیال از آنها بهره برداری می‌کنیم، فردا ، دیر یا زود ، به علتهای خاص به عنوان سرطان‌زا ، تغییر دهنده ژنها از مصرف منع شوند.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

علف کشها

مقدمه
علفهای هرز از تاثیرات زندگی اجتماعی بشر است. انسان معاصر مفهوم علف هرز را به صورت یک گیاه ناخواسته در یک مکان توصیف نموده است. چند میلیون انسانهای اولیه می‌توانستند به سادگی بر روی زمین زندگی کنند اما امروز نزدیک 6 میلیارد انسان ، غذا و پوشاک و تفریح و فضای کافی برای زیستن می‌خواهند و ما اگر بخواهیم برای کلیه انسانهای زنده غذای کافی تهیه بکنیم، تقریبا تمامی اراضی قابل کشت مورد نیاز خواهد بود.

با ازدیاد جمعیت و کمی میزان عرضه غذا ، هر جریب از اراضی حاصلخیز باید مورد توجه خاص قرار گیرد و تلفات محصول توسط علفهای هرز قابل تحمل نخواهد بود. انقلاب مکانیکی روشهای کشاورزی را بطور کامل تغییر داد و اکنون انقلاب شیمیایی آن را به سوی قله‌های جدید کارایی به پیش می‌برد. بخش اصلی انقلاب شیمیایی استفاده از علف کشها جهت کنترل گیاهان نامطلوب است.

تقسیم بندی علف کشها
بسیاری از مواد شیمیایی با خواص مختلف به حوزه کنترل شیمیایی علفهای هرز راه یافته‌اند. تلاش فراوان جهت یافتن ترکیبات مسموم کننده گیاهان در طی 25 سال گذشته منجر به افزایش زیادی در تعداد علف کشهای موجود شده است. علف کشها را می‌توان به چند روش تقسیم بندی کرد.
طبقه بندی شیمیایی علف کشها

• علف کشهای معدنی: از این علف کشها می‌توان به این موارد اشاره کرد: اسید سولفوریک ، اتیلن دی آمین مس ، بورات و ...
  
  
• علف کشهای آلی: آلیفاتیکها ، آمیدها ، بنزوئیکها ، دی نیتروآنیلینها ، دی فنیل اترها ، نیتریل‌ها ، فنوکسی‌ها و ... از این دسته هستند.

طبقه بندی بر اساس نحوه مصرف

• مصرف بر روی برگها: نیتروفن ، پاراکوت ، پروپانیول ، آسولام ، دالایون و باربان
  
  
• مصرف بر روی خاک: آلاکر ، بوتام و متازول ، ورنولیت و ...

عکس‌العمل گیاهان نسبت به علف کشها
علف کشها ، تغییرات متعددی را در رشد و ساختمان گیاه موجب می‌گردند. حدود این تغییرات از بازدارندگی محض رشد ، تا ناهنجاریهای فاحش مورفولوژی می‌باشد. این مواد ممکن است بر گل گیاه تاثیر گذاشته، یا اینکه فقط اندامهای خاصی را تغییر دهند. اثرات علف کشها ممکن است از یک گونه گیاهی به گونه دیگر متفاوت باشد. ولی اختلافات بین تقسیم سلولی ، طویل شدن سلول و تمایز بافتها و همچنین باعث فساد سلولی و بافتی می‌شوند. این تغییرات موجب ممانعت از رشد ، آویختگی برگها ، اثرات ظاهری ، زردی برگها ، سفید برگی و بافت‌مردگی شده و تشکیل کوتیکول را کاهش می‌دهد و نیز باعث تغییر شکل اندامها و غشای پلاسمایی می‌گردند.
جذب علف کشها توسط اندامهای گیاهی
جذب و انتقال علف کشها از جمله مهمترین مسائل مورد توجه متخصصین علفهای هرز است. زیرا هر ترکیب شیمیایی برای اینکه بتواند به عنوان یک علف‌کش موثر واقع شود باید وارد گیاه شده و به محل عمل خود انتقال یابد. محل مصرف علف کش نقش مهمی در جذب و انتقال آن دارد.
جذب برگی
علف کشهایی که بر روی برگ مصرف می‌شوند قبل از اینکه به فضای بین سلولی برسند باید از بین ترکیبات مختلف با ساختمانهای گوناگون عبور کنند. این مسیر شامل لایه کوتیکولی ، دیواره سلولی و غشای سلولی می‌باشد. لایه کوتیکولی مهمترین مانع در مسیر جذب است.
جذب بوسیله اندامهای زیر زمینی
تعداد زیادی از علف کشها به سهولت توسط ریشه ، ساقه‌های در حال خروج از خاک و سایر اندامهای زیر زمینی گیاهان جذب می‌شوند. ریشه‌های جوان نیز نظیر برگها موانع مشابهی را که شامل کوتیکول ، دیواره سلولی و غشای سلولی می‌باشند، در مقابل علف کشها قرار می‌دهند. البته بر اساس سرعت جذب و مقدار ماده جذب شده به نظر می‌رسد که کوتیکول ریشه نسبت به کوتیکول برگ به مراتب نفوذ پذیری بیشتری در مقابل علف کشها داشته باشد. محل اصلی ورود علف کشها بین 5 تا 50 میلیمتری بالاتر از نوک ریشه است.

انتقال علف کشها
بعد از اینکه فرایند جذب کامل شد، انتقال علف کشها به محل عمل آن مهمترین پدیده فیزیولوژیکی از نقطه نظر نحوه عمل علف کشها می‌باشد. علف کشها در درون گیاه از طریق سیستمهای سیم‌پلاستی و آپوپلاستی انتقال می‌یابند. سیستم آپوپلاست مجموعه بهم پیوسته فضاهای بین سلولی ، دیواره‌های سلولی و آوندهای چوبی تکامل یافته است و نوعی محیط غیر زنده محسوب می‌شود. سیستم سیم پلاست مجموعه بهم پیوسته پروتوپلاسم درون گیاه را دربرمی‌گیرد که شامل سیتوپلاسم هر یک از سلولها ، شبکه ارتباطی داخلی این سلولها یعنی پلاسمودسماتا و آوندهای آبکش می‌باشد. این سیستم محیط زنده در نظر گرفته می‌شود.
سرنوشت مولکولی علف کشها در گیاهان عالی
گیاهان عالی آرایش مولکولی علف کشها را توسط طیف متنوعی از واکنشهای شیمیایی تغییر می‌دهند، گر چه در اغلب موارد این واکنشها بوسیله آنزیمهای خاص کاتالیز می‌شوند ولی به نظر می‌رسد که بعضی از آنها غیر آنزیمی باشند. در اکثر موارد آنزیم یا آنزیمهای خاصی که در این امر دخالت دارند، هنوز استخراج و خصوصیت‌یابی نشده‌اند. معلوم شده است که انواع واکنشهای زیر با ترکیباتی که بطور طبیعی در گیاهان ایجاد می‌شوند در تجزیه علف کشها در گیاهان عالی دخالت دارند: اکسیداسیون ، احیا ، هیدرولیز ، هیدروکسیلاسیون ، دهالوژناسیون ، دآمیناسیون ، دکربوکسیلاسیون.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

فیزیولوژی جذب آب در گیاهان


مقدمه
نظر به اینکه آب مهمترین ماده زیستی برای تمام موجودات است در گیاهان نیز عامل اساسی زندگی و رشد و نمو است. آب در ساختار کلوئیدی پروتوپلاسم شرکت می‌کند و برای انجام فعالیتهای متابولیسمی ضروری است. در گیاه نیروی مکش موجب جذب و انتقال آب به قسمتهای مختلف می‌گردد این نیرو به نام یاخته حاصل می‌گردد. پتانسیل آبی در گیاه نیز مانند خاک منفی است و در مقایسه با پتانسیل آبی خاک منفی‌تر است.

جذب آب توسط ریشه‌ها
سیستم ریشه‌ای گیاهان اغلب بسیار گسترده است. میزان گستردگی ریشه ها در زیرزمین بیش از میزان گستردگی ساقه‌ها در هواست. تارهای کشنده ریشه سطح ریشه‌ها را بطور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهند. اگر مساحت تارهای کشنده بطور جداگانه محاسبه گردد معلوم می‌شود که سطح تارهای کشنده 7/1 برابر قسمتهای دیگر ریشه است. در سایر گونه‌ها سطح تار کشنده ریشه بالغ بر 8 تا 12 برابر بقیه سطح ریشه گزارش شده است.

تارهای کشنده ریشه نه تنها سطح جذب را افزایش می‌دهند بلکه تماس نزدیکی با خاک پیدا می‌کنند و باعث خرد کردن ذرات خاک و نفوذ به داخل شکافها می‌شوند. بیشتر جذب آب در نزدیکی نوک ریشه و منطقه رشد صورت می‌گیرد یعنی در جایی که یاخته‌های اپیدرمی دارای دیواره نازک هستند به تدریج که بافت ریشه بالغ می‌شود اپیدرم و تارهای کشنده آن بوسیله پریدرم چوب پنبه‌ای شده غیر قابل نفوذ جایگزین می‌گردد.
افزایش جذب موثر آب
به منظور افزایش جذب موثر آب ، رشد ریشه باید مرتبا منطقه جذب را که بالاتر از راس رویش ریشه است بازسازی کند. همچنین رشد ریشه برای نفوذ آن در خاک مرطوب ضروری است و این امر در شرایط کمبود آب می‌تواند بسیار باشد. پس از افزودن آب به خاک ، حرکات آب بیشتر به سمت پایین است و به سوی ریشه‌ها حرکت نمی‌کند و تنها راهی که دسترسی ریشه را یه آب زیاد می‌کند رشد و آبدوستی مثبت ریشه است که به سوی محلهای مرطوب و آبدار خاک رشد می‌کند سرعت رشد ریشه زیاد است و در مورد گیاهان علفی این سرعت 10 میلیمتر در روز بطور عادی است.

سیستم ریشه‌ای گیاه ذرت بطور متوسط روزانه 50 تا 60 میلیمتر رشد می‌کند. گرچه منطقه تارهای کشنده مهمترین سطح جذب آب به شمار می‌آید مناطق پیرتر هم در این عمل نقش قابل ملاحظه‌ای دارند. این امر بویژه در زمستانها که رشد ریشه کم است و یا در مواقع کمبود آب بیشتر صورت می‌گیرد نقاط خروج ریشه‌های جانبی لایه‌های چوب پنبه‌ای شده را شکسته و ورود آب را امکان‌پذیر می‌سازد.

عوامل موثر در جذب آب
برای اینکه آب از خاک وارد ریشه گیاه شود باید نیروی جاذبه‌ای در ریشه وجود داشته باشد که به سطح آورده شود و مثل یک فشار منفی عمل کند در عین حال خاک یا محلول غذایی نیز مکش یا جاذبه‌ای در جهت عکس دارد. تفاضل این نیرو مکش خالصی است که منجر به ورود آب در گیاه می‌شود. فزونی نیروی مکش گیاه بر نیروی مکش خاک موجب حرکت آب به سوی گیاه می‌گردد. نیروی مکش خاک به مقدار کلوئید (رس و هوموس) و درجه خشکی آن بستگی دارد.
عوامل موثر در نیروی مکش گیاه

• در سطح تارهای کشنده ، فشار اسمزی شیره واکوئلی تار کشنده بیش از فشار اسمزی محلول خاک است این فزونی فشار موجب کشش و جذب آب می‌شود.
  
  
• بافتهای درونی نیز مکش ایجاد می‌کنند که مربوط به فشار اسمزی واکوئلهای این بافتها و نیروهای آغشتگی کلوئیدی آنها و اندام هوایی است که تعرق انجام می‌دهند.
  
  
• ریشه آب را هنگامی جذب می‌کند که تهویه شده باشد. در خاک خیلی سنگین مثل خاک رس یا خاک بسیار مرطوب ، ریشه‌ها دچار خفگی می‌شوند چنانچه در مورد گیاهانی که ریشه‌های راست و عمیق دارند وقتی ریشه‌ها به سفره آب زیرزمینی می‌رسند علایم خشک شدن را نشان می‌دهند به استثنای گیاهان مانگرو که در این گیاهان ریشه‌های هوایی هدایت گاز را به عهده دارند.
  
  
• آبیاری نباید در فاصله بسیار نزدیک صورت گیرد بویژه اگر خاک سنگین باشد باید به خاک فرصت داد تا تهویه در آن انجام پذیرد.

جذب آب بوسیله برگ
آب جوی می‌تواند در بعضی مناطق که مه فراوان دارند توسط گیاه جذب شود. جذب مستقیم رطوبت مه بیشتر بوسیله برگها صورت می‌گیرد و آزمایش مربوطه بر روی دو گونه گیاه ساحل صحرای نامیبیا انجام شده است. یکی از این گونه ها به نام تریانقاهردوآنسیس از تیره ایزوله آله است و گونه دیگر ولوتیشیا میزابیلیس است. در بروملیاسه نیز جذب آب بوسیله برگها شناخته شده است. بویژه در تیلاندیسا مکانیسم جذب آب در این گیاه شناخته نشده است.

اما چون در گیاه مردهع نیز مانند گیاه زنده صورت می‌گیرد لذا به نظر می‌رسد که پدیده‌ای فیزیکی باشد. ثعلبهای اپی‌فیت می‌توانند آب جوی را جذب کنند. برگهای نهاندانگان متعددی از تک لپه‌ایها و سرخسها مانند پلی‌پودیوم پلی‌پوئیدس و سوراک اوفیسیناروم نیز جذب آب بوسیله برگها مشاهده شده است.

میکوریزها
میکوریزها به معنای قارچ ریشه است. این قارچها از ارتباط متقابل و سودمندی با ریشه‌های گیاهان برخور دارند. ریشه‌های گیاه مواد مترشحه خود را به قارچ منتقل می‌کند و قارچ هم در انتقال مواد غذایی و آب به ریشه گیاه کمک می‌کند. ریشه‌هایی که در خارج ریشه‌های گیاه رشد می‌کنند به مناطق عمقی خاک می‌رسند و به جذب مواد غذایی و انتقال آنها به گیاه بویژه در انتقال یونهای کم تحرک مثل روی ، مس ، مولیبدن کمک می‌کنند. میکوریزها نوعی پوشش حفاظتی بوجود می‌آورند.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

فیزیولوژی غواصی


مقدمه
هنگامی که انسانها به زیر آب فرو می‌روند فشار در اطراف آنها به مقدار فوق‌العاده زیادی افزایش می‌یابد. برای جلوگیری از رویهم خوابیدن ریه‌ها ، هوا نیز بایستی تحت فشار زیاد رسانده شود و این امر خون در ریه‌ها را در معرض فشارهای فوق‌العاده زیاد گازهای حبابچه‌ای قرار می‌دهد که هیپرباریسم نامیده می‌شود. این فشارهای بالا در صورتی که از حدود معینی تجـ*ـاوز کنند می‌توانند موجب تغییرات فوق‌العاده شدیدی در فیزیولوژی بدن شوند.

رابـ ـطه عمق دریا با فشار
ستونی از آب دریا به ارتفاع 10 متر در ته خود فشاری برابر با یک اتمسفر ایجاد می‌کند. بنابراین شخصی که در 10 متری زیر سطح اقیانوس قرار داشته باشد، در معرض فشاری برابر با 2 اتمسفر قرار خواهد گرفت که یک اتمسفر آن مربوط به فشار هوای موجود در بالای آب و یک اتمسفر آن مربوط به وزن خود آب است.
اثر فشارهای سهمی زیاد گازها بر روی بدن
گازهایی که غواص در هنگام استنشاق هوا بطور عادی در معرض آنها قرار دارد عبارتند از نیتروژن ، اکسیژن و دی‌اکسید کربن. هر یک از این گازها می‌توانند گاهی موجب اثرات فیزیولوژیک جدی در فشارهای زیاد شوند.
تخدیر نیتروژنی در فشارهای زیاد نیتروژن
تقریبا 5/4 هوا را نیتروژن تشکیل می‌دهد. نیتروژن در فشار کنار دریا اثر شناخته شده‌ای بر روی اعمال بدن ندارد اما در فشارهای زیاد می‌تواند موجب درجات متغیری از تخدیر یا نارکوز شود. هنگامی که غواص برای یک ساعت یا بیشتر در زیر دریا باقی می‌ماند و هوای فشرده استنشاق می‌کند، عمقی که در آن نخستین علایم نارکوز خفیف ظاهر می‌شود تقریبا 36 متر است.

در این عمق ، غواص شروع به احساس نشاط و از دست دادن بسیاری از ناراحتیهای خود می‌کند. در عمق 45 تا 60 متری ، غواص خواب آلود می‌شود. در عمق 60 تا 75 متری قدرت غواص بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد و غالبا نمی‌تواند کارهایی را که از او خواسته می‌شود با دقت و ظرافت انجام دهد. نارکوز نیتروژنی دارای مشخصاتی بسیار مشابه مـسـ*ـتی با الـ*کـل است و به این دلیل آن را مـسـ*ـتی اعماق نامیده‌اند.

مسمومیت با اکسیژن در فشارهای زیاد
هنگامی که فشار اکسیژن به مقدار زیادی از 100 میلیمتر جیوه بالاتر می‌رود، اکسیژن محلول در آب خون افزایش می‌یابد. در محدوده طبیعی فشار اکسیژن حبابچه‌ای تقریبا هیچ مقداری از اکسیژن کل خون مربوط به اکسیژن محلول نیست اما بتدریج که فشار بطور افزاینده‌ای وارد محدوده هزاران میلیمتر جیوه می‌شود قسمت بزرگی از اکسیژن کل خون به جای اینکه به حال ترکیب با هموگلوبین باشد به حال محلول است.

به علت فشار اکسیژن بافتی که هنگام استنشاق اکسیژن با فشار اکسیژن حبابچه‌ای بسیار بالا بوجود می‌آید به آسانی می‌توان درک کرد که این موضوع می‌تواند برای بسیاری از بافتهای بدن زیان‌آور باشد. این موضوع بویژه در مورد مغز صدق می‌کند. در واقع قرار گرفتن در معرض 4 اتمسفر فشار اکسیژن می‌تواند در بیشتر مردم بعد از 30 دقیقه موجب تشنجات و به دنبال آن اغما گردد.
مسمومیت با کربن دی‌اکسید در اعماق زیاد در دریا
هرگاه وسایل غواصی بطور مناسب طرح شده باشد و به خوبی نیز عمل کند خواص هیچگونه اشکالی از نظر مسمومیت با کربن دی‌اکسید نخواهد داشت زیرا عمق به تنهایی فشار سهمی کربن دی‌اکسید را در حبابچه‌ها افزایش نمی‌دهد. دلیل صحیح بودن این امر آن است که عمق ، میزان تشکیل کربن دی‌اکسید در بدن را افزایش نمی‌دهد و تا زمانی که غواص به استنشاق حجم جاری طبیعی ادامه می‌دهد کربن دی‌اکسید را به مجرد تشکیل از راه هوای بازدمی دفع می‌کند و در نتیجه فشار سهمی کربن دی‌اکسید حبابچه‌ای خود را در حد طبیعی حفظ می‌کند.

غواص تا فشار کربن دی‌اکسید حبابچه‌ای حدود 80 میلیمتر جیوه یعنی دو برابر فشار طبیعی در حبابچه‌ها این تجمع کربن دی‌اکسید را تحمل می‌کند. در فشار کربن دی‌اکسید بالاتر از 80 میلیمتر جیوه این وضعیت غیر قابل تحمل شده و سرانجام مرکز تنفسی به علت اثرات متابولیک منفی فشار این گاز به جای تحـریـ*ک شدن شروع به ضعیف شدن می‌کند و غواص دچار خواب آلودگی می‌شود.

رفع فشار از غواص بعد از قرار گرفتن در معرض فشارهای زیاد
هنگامی که شخصی هوا را در تحت فشار زیاد برای مدت طولانی استنشاق می‌کند، مقدار نیتروژن حل شده در مایعات بدنش زیاد می‌شود. دلیل این امر به قرار زیر است: خونی که در مویرگهای ریوی جریان می‌یابد تا همان فشار زیاد نیتروژن موجود در مخلوط گاز تنفسی از نیتروژن اشباع می‌شود. پس از گذشت چندین ساعت مقدار کافی نیتروژن به تمام بافتهای بدن حمل می‌شود تا آنها را از نیز از نیتروژن حل شده اشباع کند.

چون نیتروژن بوسیله بدن متابولیزه نمی‌شود لذا به حالت محلول باقی می‌ماند تا اینکه فشار نیتروژن در ریه‌ها کاهش یابد. در اینحال ، نیتروژن بوسیله روند معکوس تنفسی خارج می‌شود اما این خروج چندین ساعت وقت لازم دارد و منشا مشکلات متعددی می‌شود که روی هم رفته بیماری رفع فشار نامیده می‌شوند.
نجات از زیر دریاییها
یکی از مشکلات اصلی نجات ، جلوگیری از آمبولی هوا است. بتدریج که شخص از زیر آب بالا می‌آید گازها در ریه‌اش متسع شده و گاهی یک رگ بزرگ ریوی را پاره می‌کنند و موجب ورود گازها به داخل سیستم گردش ریوی و ایجاد آمبولی در گردش خون می شوند. بنابراین بتدریج که شخص صعود می‌کند باید خودآگاهانه بطور مداوم بازدم انجام دهد.

سرعت خارج کردن گازهای در حال اتساع از ریه‌ها در جریان صعود در زیر آب حتی بدون انجام دم ، غالبا برای دفع کربن دی‌اکسید تجمع یابنده در ریه‌ها کافی است. این امر مانع از بالا رفتن غلظت کربن دی‌اکسید در خون شده و از تمایل شخص برای انجام دم جلوگیری می‌کند. بنابراین شخص می‌تواند نفس خود را برای یک مدت فوق‌العاده طولانی اضافی در جریان صعود نگاه دارد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

فیزیولوژی هوانوردی



مقدمه
بتدریج که انسان در هواپیما ، در کوهنوردی و در سفینه‌های فضایی به ارتفاعات بلندتر و بلندتر صعود کرده است درک اثرات ارتفاع و فشار پایین گازها و نیز چندین عامل دیگر از قبیل نیروهای شتابی و بی‌وزنی بر روی بدن انسان بطور فزاینده‌ای اهمیت بیشتری پیدا کرده است.

فشار جو در ارتفاعات مختلف
در سطح دریا فشار جو 760 میلیمتر جیوه ، در ارتفاع 3000 متری فقط 523 میلیمتر جیوه و در ارتفاعات 15000 متری 87 میلیمتر جیوه است. این کاهش فشار بارومتریک علت اصلی تمام مسائل ناشی از هیپوکسی در فیزیولوژی ارتفاعات بلند است زیرا بتدریج که فشار بارومتریک کاهش می‌یابد، فشار سهمی اکسیژن به همان نسبت کم می‌شود و در کلیه اوقات اندکی کمتر از 21 درصد فشار بارومتریک کل باقی می‌ماند.
اثرات حاد هیپوکسی
بعضی از اثرات حاد هیپوکسی با شروع در ارتفاعات تقریبا 3600 متری عبارتند از خواب آلودگی ، بی‌حالی ، خستگی روانی و عضلانی ، گاهی سردرد ، ندرتا تهوع و گاهی احساس خوشی. تمام این علایم در ارتفاع بالاتر از 5400 متری به مرحله پرشهای عضلانی یا تشنجات پیشرفت کرده و در بالاتر از 6900 متری به اغما می‌انجامد. یکی از مهمترین اثرات هیپوکسی کاهش قدرت روانی است که قضاوت ، حافظه و انجام حرکات دقیق را مختل می‌کند.
سازش با فشار اکسیژن پایین
هرگاه شخصی برای چندین روز ، چندین هفته با برای سالها در ارتفاعات بلند اقامت کند با فشار اکسیژن پایین سازش بیشتر و بیشتری پیدا می‌‌کند. بطوری که فشار اکسیژن پایین موجب اثرات زیان آور کمتر و کمتری در بدن می‌شود و لذا شخص قادر می‌شود که بدون بروز اثرات هیپوکسی کار سخت‌تری را انجام دهد یا به ارتفاعات باز هم بلندتری صعود کند. روشهای اصلی که این مصونیت حاصل می‌شود عبارتند از:

• افزایش شدید تهویه ریوی
• افزایش گویچه‌های قرمز خون
• افزایش ظرفیت انتشاری ریه‌ها
• افزایش تعداد رگهای بافتی
• افزایش قدرت سلولها برای به مصرف رساندن اکسیژن با وجود فشار پایین اکسیژن.

نیروهای شتابی در سفرهای فضایی
برخلاف هواپیما ، سفینه فضایی نمی‌تواند چرخشهای سریع انجام دهد. بنابراین ، شتاب گریز از مرکزی اهمیت زیادی ندارد مگر اینکه سفینه فضایی چرخشهای غیر عادی پیدا کند. از طرف دیگر ، شتاب هنگام پرتاب سفینه و آهسته شدن سرعت هنگام فرود سفینه که هر دو از نوع شتاب خطی است ممکن است فوق‌العاده عظیم باشد. هنگام آهسته شدن شتاب در جریان ورود سفینه فضایی به جو نیز مشکلاتی بوجود می‌آید. شخصی را که با سرعت یک ماخ (سرعت سیر صوت و هواپیمای سریع) پرواز می‌کند میتوان بدون خطر شتابش را در یک مسافت 200 متری آهسته کرده و به صفر رساند.

در حالی که شخصی که با سرعت 100 ماخ پرواز می‌کند، نیاز به مسافتی حدود 16000 کیلومتر برای رساندن سرعتش به صفر دارد. دلیل اصلی این اختلاف آن است که مقدار کل انرژی که باید در جریان آهسته شدن سرعت دفع شود متناسب با مجذور سرعت است که به تنهایی مسافت مورد نیاز را در 10000 برابر می‌کند. اما علاوه بر این ، هرگاه آهسته شدن سرعت مدت زیادی طول بکشد نسبت به هنگامی که آهسته شدن سرعت مدت کوتاهی طول بکشد انسان می‌تواند آهسته شدن سرعت بسیار کمتری را تحمل کند. بنابراین آهسته کردن سرعت از سرعتهای بسیار زیاد بایستی با آهستگی بسیار بیشتری از آنچه برای سرعتهای آهسته‌تر مورد نیاز است، انجام شود.
نیروهای کاهش دهنده شتاب در پرش با چتر نجات
هنگامی که یک چتر باز از هواپیما بیرون می‌پرد، سرعت او در ابتدا دقیقا صفر متر در ثانیه است. اما سرعت سقوط او به علت نیروی شتاب ثقل پس از یک ثانیه 9.8 متر در ثانیه و پس از دو ثانیه 19.6 متر در ثانیه خواهد بود و به همین نسبت افزایش خواهد یافت (اگر هیچگونه مقاومت هوا وجود نداشته باشد). نیروی کاهش دهنده شتاب ناشی از مقاومت هوا که تمایل دارد سرعت سقوط را کاهش دهد نیز زیاد می‌شود. سرانجام نیروی کاهش دهنده شتاب ناشی از مقاوت هوا دقیقا با نیروی شتاب ثقل متعادل می‌شود، بطوری که بعد از سقوط برای حدود 12 ثانیه و طی مسافتی حدود 420 متر ، شخص با سرعت نهایی 175 تا 190 کیلومتر در ساعت در حال سقوط خواهد بود.
محیط مصنوعی در سفینه فضایی مسدود
چون در فضای کیهانی هوا وجود ندارد لذا باید یک اتمسفر مصنوعی توام با سایر شرایط اقلیمی در سفینه بوجود آورده شود. مهمتر از همه ، غلظت اکسیژن باید به اندازه کافی بالا و غلظت کربن دی‌اکسید باید به اندازه کافی پایین باقی بماند تا از بروز خفگی جلوگیری شود. در بعضی سفرهای فضایی اولیه یک جو داخل سفینه ای محتوی اکسیژن خالص با هوای طبیعی 260 میلیمتر جیوه بکار میرفت. اما در سفینه رفت و برگشت یا شاتل فضایی گازهایی تقریبا برابر با هوای طبیعی یعنی با نیتروژن به میزان 4 برابر اکسیژن و فشار کل 760 میلیمتر جیوه بکار می‌روند.

در مورد سفرهایی که بیشتر از چندین ماه طول می‌کشند حمل ذخیره کافی اکسیژن و مقدار کافی ماده جذب کننده کربن دی‌اکسید غیر عملی است. به این دلیل تکنیکهای گردش مجدد برای استفاده از اکسیژن مصرفی پیشنهاد شده‌اند. پاره‌ای از روشهای استفاده مجدد بستگی به اعمال فیزیکی خالص از قبیل تقطیر و الکترولیز آب برای آزاد کردن اکسیژن دارد. روشهای دیگر بستگی به اعمال بیولوژیک از قبیل استفاده از جلبکها با ذخیره فتوسنتز دارند.

بی‌وزنی در فضا
کسی که در یک ماهواره مداری یا سفینه بدون شتاب قرار دارد احساس بی‌وزنی خواهد کرد. به این معنی که به سوی کف ، اطراف یا سقف سفینه کشیده نمی‌شود، بلکه صرفا در محفظه داخل سفینه شناور باقی می‌ماند. دلیل این امر وارد نشدن کشش نیروی ثقل بر روی بدن نیست. زیرا نیروی ثقل هر جسم آسمانی نزدیک کماکان بر روی بدن عمل می‌کند.

اما باید دانست که نیروی ثقل توسط نیروی گریز از مرکزی گردش مداری سفینه که بطور همزمان بر روی سفینه و شخص هر دو عمل می‌کند متعادل می‌ شود. بطوری که هر دو توسط نیروی شتاب دهنده دقیقا یکسان ودر یک جهت واحد کشیده می‌شوند. به این دلیل شخص صرفا به سوی هیچیک از جدارهای سفینه فضایی کشیده نمی‌شود.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

کشت هیدروپونیک گیاهان

مقدمه
در اواخر قرن نوزدهم با شناخت مواد غذایی پرمصرف و بعدها نیاز به مواد کم‌مصرف و فراهم نمودن شرایط تهویه مناسب در محلولهای غذایی بطور مصنوعی سیکل کامل تولید از مرحله سبز شدن تا مرحله باردهی و مرگ از نظر علمی در حوالی سالهای 1930 ـ 1920 امکان‌پذیر اعلام گردید. اصطلاح هیدروپونیک (Hydroponicum) اولین بار بوسیله Gericke پیشنهاد شد که او موفق گردیده بود در کالیفرنیا تولید نباتات را در معیار تجارتی بدون استفاده از خاک از رشد اولیه تا مرحله باردهی نشان دهد. این اصطلاح مجموعه‌ای است از یک لغت یونانی Hydro یعنی آب و کلمه لاتین Ponero یعنی جای دادن که بطور خلاصه مفهوم قرار گرفتن چیزی در آب از آن استنباط می‌گردد.

هنگامی که استفاده از روش آب کشت و تولید محصولات کشاورزی بدون استفاده از خاک مطرح می‌شود این سوال ظاهرا بسیار ساده پیش می‌آید که وقتی میلیونها هکتار زمین مزروعی وجود دارد که قسمتی هم بدون استفاده مانده، وقتی خاک به عنوان منبع مواد غذایی گیاهان و محیط طبیعی رشد آنها به بشر ارزانی شده چرا به جای استفاده از آن به دنبال روش تولید بدون استفاده از خاک برویم؟ پاسخ این سوال در مواردی که جامعه مصرف کننده مثلا سبزیجات تازه به دلایل صنعتی ، تجارتی ، نظامی و غیره در منطقه بدون خاک مزروعی مستقر شده و یا دسترسی با آب ارزان قیمت نداشته و مسائل حمل و غیره مطرح باشد نسبتا آسان است.

سیر تکاملی
از زمانی که Gericke در سال 1929 امکان کشت تعدادی از نباتات را بدون استفاده از خاک تا مرحله تکامل و باردهی آنان به ثبوت رساند تا امروز که در نقاط مختلف جهان تولید با روش آب‌کشت به صورت تجارتی معمول گردیده، فکر دانشمندان و متخصصین به تکامل این روش و رفع نواقص آن مشغول بوده است. دستگاه یا ظرفی که Gericke از آن استفاده کرد در حقیقت جعبه‌ای یود که به جای درب آن یک ورق توری قرار داشت. روی توری بستر بذور و زیر آن مقداری فضای خالی و بعد از فضای خالی محلول غذایی در کف محفظه واقع می‌شد.

نبات پس از سبز شدن در بستر بذر که از جنس سنگریزه یا ماده دیگری غیر از خاک بود ریشه خود را از سوراخهای توری عبور داده و ریشه پس از طی فضای خالی زیر توری خود را به محلول غذایی می‌رساند. با پاشیدن آب یا محلول غذایی روی بستر بذر ، رطوبت برای ریشه که داخل محلول غذایی قرار نداشت، تامین می‌گردد. به علاوه با تبخیر مختصری که از سطح محلول غذایی و یا در اثر محلول‌پاشی از بالای توری حاصل می‌شد درصد رطوبت فضای زیر توری تا سطح محلول غذایی را بالا نگه داشته و از خشک شدن ریشه‌های واقع در این قسمت جلوگیری می‌گردید. ضمنا این ریشه‌ها حداکثر دسترسی به هوا را داشتند.

با این روش Gericke تضاد مکانیسم آب و هوا را در محیط رشد ریشه به شکلی از بین برد اما این روش برای تولید تجارتی راه حل مناسبی ارائه نمی‌داد و چند نقص کلی و عمده داشت. یکی اینکه طبیعت این نباتات اقتضا نمی‌کرد که ریشه آنها در هوا آویزان باشد بلکه برعکس نیاز به اتکا داشتند. و دیگر مشکل اینکه در طوقه ریشه گیاهان حساس پوسیدگی ایجاد شد. ولی در هر حال با تلاش شبانه روزی دانشمتدان و محققان ، امروز مطالعه و تحقیق و کسب تجربه در این زمینه به حدی توسعه یافته و مورد توجه قرار گرفته است که آینده کار برد روش آب‌کشت را خیلی روشن جلوه می‌دهد. در حال حاضر تولید تجارتی محصولات با روش آبکشت در آمریکا ، ژاپن ، اروپا و هندوستان رو به افزایش بوده و در سایر نقاط دنیا در حال پیشرفت است. بدون تردید کشور ما نیز دور از این تکنولوژی قرار نخواهد گرفت.
انواع روشها
کشت مستقیم در محلول غیر متحرک
این روش شباهت زیادی به اولین روش تولید آبکشی دارد که در آن قسمتی از ریشه‌ها به منظور جذب اکسیژن در هوا قرار داشته و قسمتی در محلول غذایی جایی می‌گیرند. به دلایلی عمده امروزه در سیستمهای تجارتی از آن استفاده نمی‌شود.
کشت در مه
این روش شباهت زیادی به روش کشت در محلول دارد با تفاوت که غذا به صورت مه یا باران پودر شده به نباتات پاشیده می‌شود ولی به همان دلایل ذکر شده از قبیل اشکالاتی که نگه داشتن نباتات دارد و همان مشکلات بیولوژیکی روش بالا ، روش کشت در مه هنوز تجارتی نگردیده و در حال حاضر تحقیقاتی در این مورد در کشور ایتالیا جریان دارد.
کشت در ماده جامد با مدار باز از نظر محلول غذایی
در عمل مثل روش کشت در خاک است با این تفاوت که به جای خاک ماده بی‌اثری مثل شن یا سنگریزه مورد استفاده قرار گرفته و ریشه‌ها در این ماده رشد می‌کنند. از نظر وسایل و ساختمان و تاسیسات ، روی هم رفته خیلی ساده می‌باشد. مشهورترین نوع این روش ، کشت در ماسه یا شن با استفاده از محلول غذایی از سطح ماسه مصرف شده و پس از آنکه مقداری بوسیله ریشه‌ها جذب گردید، بقیه به صورت فاضلاب از سیستم خارج می‌شود. خروج فاضلاب از مدار محلول دهی باعث می‌شود که این روش از نظر صرفه جویی در مصرف آب در مواردی که هزینه تامین آب زیاد است مقرون به صرفه و قابل توصیه نباشد.
روش کشت در ماده جامد با مدار بسته از نظر محلول غذایی
در این سیستم کشت در حوضچه‌های متصل به مخزنهایی صورت می‌گیرد که بوسیله بتن یا استفاده از مواد دیگر ساخته شده است. محلول غذایی از مخزن مربوط بوسیله پمپ وارد حوضچه شده و سطح ارتفاع آن در حوضچه بالا آمده و مجددا بوسیله پمپ تخلیه گردیده و به مخزن مربوطه برمی‌گردد. این عمل بر حسب نیاز نبات به آب و غذا چند بار در روز تکرار می‌گردد.

مزیت عمده این روش در مقایسه با روش مدار باز امکان صرفه جویی در مصرف آب به مقدار زیاد بوده و با مقدار قابل ملاحظه‌ای نیز در مصرف مواد غذایی صرفه‌جویی می‌شود. بدیهی است از نظر کنترل کیفیت و کمیت محلول غذایی مراقبت و دقت بیشتری لازم خواهد بود. به علاوه هزینه تاسیسات اولیه به مراتب بیشتر می‌باشد . در این گلخانه‌ها مورد توجه باشد ، استفاده از سیستم تغذیه و آبیاری با مدار بسته توصیه و تاکید می‌گردد.

موارد استفاده

• محدودیت اراضی
• تولید برخی محصولات خاص
• تولید محصول در غیر فصل طبیعی

مزایا

• کنترل محیط از نظر عناصر غذایی
• یکی از مزیت‌هایی که در ارتباط با تغذیه گیاه در کشت بدون خاک مطرح بوده کنترل محیط از نظر عناصر غذایی است. فرمول محلول غذایی تهیه شده قابل دسترسی است. به عبارت دیگر می‌توان هر ماده‌ای با هر نوع غلظتی تهیه و در محلول قرار داد. نسبت بین یون‌ها را به خوبی می‌توان حفظ کرد. مثلا می‌توان در محلولی نسبت یون آمونیوم به نیترژون را تنظیم کرد. ولی در محیط خاک این مسأله قابل کنترل نیست.

معایب

• مشکل تهویه
• عدم وجود خاصیت تامپونی
• سرمایه‌گذاری زیاد اولیه

در سیستم‌های بدون کشت می‌توان از طریق تعویض محلول غذایی و تهویه مصنوعی تهویه را تأمین کرد. در خاک خاصیت بافری یا تامپونی برای عناصر غذایی وجود دارد ولی در محلول‌های غذایی این مشکل وجود ندارد. مسأله دیگر در کشت بدون خاک سرمایه‌گذاری اولیه برای گیاه می‌باشد. معمولا هیدروپون‌ها نیاز به سرمایه‌گذاری دارند که ممکن است برای هر نوع محصولی این مساله اقتصادی نباشد.
مواد غذایی مورد نیاز در کشت هیدروپونیک
خاک دارای خاصیت تامپونی و بافری است. بدین مفهوم که اگر عنصری توسط گیاه جذب شد و غلظتش در محلول خاک کاهش پیدا کرد خاک این توانایی را دارد که از فاز جامد یا فاز تبادلی آن عنصر را آزاد و وارد محلول خاک کند و غلظت را به همان سطح اولیه خودش برگرداند. خاصیت تامپونی یا همان حفظ غلظت و آزاد کردن عناصر از فاز جامد یا تبادلی است. ولی در محلول‌های غذایی یا کشت هیدروپونیک تجدید غلظت وجود ندارد. در بعضی از سیستم‌ها ، محلول غذایی حالت چرخشی داشته و در یک محدوده (یا مخزنی) کمبود غلظت خود را جبران کرده و دوباره وارد سیستم خواهد شد که این خود یکی از مزیت‌های خاک در رابـ ـطه با کشت بدون خاک است.

در سیستم‌های بدون خاک در تغذیه گیاه از محلول‌های غذایی استفاده می‌کنند لذا برای تهیه محلول‌های غذایی از نمک‌های عناصری مانند نیترات پتاسیم و سولفات پتاسیم استفاده می‌کنند. معمولا برای تهیه این محلول‌ها ، فرمول‌های غذایی متعددی پیشنهاد شده است. برای هر گیاه خاص با توجه به نیاز غذایی آن گیاه ، فرمول غذایی خاصی تنظیم می‌شود. یعنی غلظت لازم در محلول غذایی کنترل می‌شود. بطوری که تمامی عناصر غذایی مورد نیاز در آن به مقدار کافی وجود داشته باشند.