Úpal a spála viniča (1)
Pojmy, mechanizmus účinku žiarenia
Naučme sa bezpečne poznať a rozlíšiť škody, spôsobené slnečným žiarením, ktoré sa z roka na rok v čoraz väčšej miere objavujú.
Tejto téme venujeme sériu článkov:
- Pojmy, mechanizmus účinku žiarenia
- Diagnóza porúch zo žiarenia
- Prejav úpalu a spály v posledných rokoch
- Pokusy s možnosťou ochrany
- Ochrana viniča pred toxickým žiarením
Vysvetlenie pojmov
| Pojem | Vysvetlenie |
|---|---|
| Slnečné žiarenie | elektromagnetické a korpuskulárne (častice α, β)
žiarenie vysielané slnkom. Z meteorologického hľadiska je zaujímavá
časť elektromagnetického žiarenia vlnových dĺžok 100 až 10000 nm
(nanometrov). Delí sa na:
Infračervené žiarenie (730 až 10000 nm, 46% energie) |
| Ultrafialové slnečné žiarenie | je neviditeľná časť spektra elektromagnetického žiarenia slnka.
Delí sa na:
Najškodlivejšiu UV-C časť žiarenia úplne pohlcujú plyny v atmosfére. UV-B časť žiarenia je najviac absorbovaná ozónom, preto množstvo dopadajúceho žiarenia v tejto vlnovej oblasti závisí od stavu ozónovej vrstvy. Vyvoláva celý rad biologických efektov, aj keď dosahuje necelé 2% z energie dopadajúceho slnečného spektra. |
| Globálne slnečné žiarenie | je súčet priameho slnečného žiarenia a rozptýleného slnečného žiarenia. |
| Priame slnečné žiarenie | je žiarenie prichádzajúce zo slnečného kotúča, a dopadá na určitú danú plochu. Keď je slnko zakryté oblakom, je jeho intenzita nulová. |
| Rozptýlené slnečné žiarenie | je slnečné žiarenie rozptylované molekulami vzduchu, atmosferickým aerosolom a vodnými kvapkami. Veľkosť rozptýlenia závisí od vlnovej dĺžky žiarenia. Z viditeľnej časti spektra je najviac rozptyľované modré svetlo (preto je obloha modrá), ešte intenzívnejšie je rozptylované ultrafialové slnečné žiarenie. |
| Ozón | je nestály (jedovatý) plyn obsahujúci molekulu zloženú z 3 atómov kyslíka (O3). |
| Dobsonova jednotka (D.U. Dobson Unit) | je jednotka udávajúca celkové množstvo atmosferického ozónu. Jedna D.U. je množstvo ozónu vo vertikálnom stĺpci atmosféry, ktoré by pri tlaku 1013 hPa a teplote 15°C vytvorilo vrstvu hrubú 0,01 mm. Napr. celkové množstvo ozónu 300 D.U. vytvorilo vrstvu hrubú 3 mm |
| Celkový ozón | je celkové množstvo ozónu vo vertikálnom stĺpci atmosféry. V troposfére sa nachádza 5 - 20% ozónu, v stratosfére je 80 - 95% ozónu. Najvyššie koncentrácie ozónu sú vo výškach 18 až 25 km. Geograficky najviac ozónu je v polárnej oblasti, najmenej ozónu je v rovníkovej oblasti. V ročnom delení maximum ozónu býva na prelome marca a apríla (nad Slovenskom 390 D.U.), najmenej ozónu býva spravidla na prelome októbra a novembra (nad Slovenskom 290 D.U.) |
| Ozónová vrstva | najviac sa používa na označenie ozónu v stratosfére, kde sa nachádza 85 - 95% celkového množstva atmosferického ozónu. Je to teda vrstva najvyššej koncentrácie ozónu medzi 18 až 25 km. Všeobecne sa tento pojem používa pre to množstvo ozónu, ktoré sa vyskytuje vo vrstve atmosféry od zemského povrchu až do výšky 50 - 60 km |
| Ozónová diera | sa vytvára následkom poklesu celkového množstva ozónu pod 220 D.U. nad oblasťou Antarktídy. V súčasnosti je tento jav trikrát intenzívnejší, ako na začiatku 80-tych rokov minulého storočia. |
| Látky poškodzujúce ozónovú vrstvu | sú tie látky, ktoré sa do zemskej atmosféry dostávajú prevažne v dôsledku ľudskej činnosti. Tieto látky sú v nižších vrstvách ovdušia stabilné, a z nich sa nebezpečné zložky uvoľňujú rozkladom až v stratosfére, následkom pôsobenia ultrafialového slnečného žiarenia. Medzi tieto látky, uvoľňujúce sa do atmosféry následkom ľudskej činnosti, patria hlavne freóny a halogénované uhľovodíky. |
| Halogénové uhľovodíky | z týchto uhľovodíkov sú najnebzpečnejšie tie, ktoré obsahujú vo svojej molekule aj bróm. Ukázalo sa, že bróm rozkladá atmosferický ozón ešte agresívnejšie, ako chlór, našťaste týchto látok bolo vyrobených podstatne menej ako freónov. Najčastejšie sa používali ako hasiace médiá. |
| Freón | flórované a chlórované uhľovodíky používané najmä v chladničkách a aerosolových bombičkách. |
| Stratosferický ozón | je ozón vo vyšších vrstvách atmosféry. Pri prírodzenom vzniku a zániku ozónu sa spotrebuje škodlivé ultrafialové slnečné žiarenie. Ozónová vrstva takto chráni biosféru pred prienikom tohto žiarenia k zemskému povrchu. Najvyššie koncentrácie ozónu sú vo vrstve 18 - 25 km. |
| Prízemný (troposferický) ozón | je ozón v prízemnej vrstve atmosféry. Vyššie koncentrácie prízemného ozónu nie sú žiadúce pre jeho negatívny vplyv na živé organizmy. |
| Atmosféra | je ovzdušie, t.j. vzdušný obal zeme, tvorený zmesou plynov s rozličnými prímesmi. |
| Troposféra | je časť zemskej atmosféry od povrchu zeme do výšky okolo 10 km. Vyznačuje sa poklesom teploty s výškou, v priemere o 6,5 stupňa na 1 km. V tejto vrstve sa vyskytuje takmer všetka voda obsiahnutá v atmosfére. V tejto vrstve prebiehajú takmer všetky meteorologické deje. |
| Tropopauza | je prechodná vrstva atmosféry medzi troposférou a stratosférou, ležiaca v miernych zemepisných šírkach vo výške 10 - 12 km, s teplotou -56 až -60°C. |
| Stratosféra | nachádza sa vo výške ca 10 - 50 km. Nad výškou 20 - 25 km teplota stúpa. Ohrievanie je spôsobené pohlcovaním enegrie ultrafialového slnečného žiarenia pri fotochemických reakciách, pri ktorých vzniká a zaniká ozón. |
| Stratopauza | je vrstva atmosféry, ktorá oddeľuje stratosféru a mezosféru vo výške 45 - 50 km. |
| Mezopauza | je prechodná vrstva medzi mezosférou a termosférou vo výške 85 - 90 km. |
| Mezosféra | je časť atmosféry ležiaca vo výškach 50 - 80 km. |
| Termosféra | je časť atmosféry vo výške okolo 90 km, charakterizovaná vzrastom teploty v závislosti od výšky a viditeľnosti meteorov. |
Úpal viniča
Úpal viniča je porucha viniča, ktorú za určitých podmienok spôsobuje infračervené žiarenie (730 až 10000 nm), t.j. tepelné spektrum slnečného žiarenia. Porucha vzniká tým, že infračervené (tepelné) žiarenie zohreje pletivá listov, či bobúľ na vysokú teplotu, pri ktorej dochádza k denaturácii bielkovín v bunkách, následkom čoho pletivá odumierajú (nekróza pletív). Táto porucha má príznaky na listoch - prejavuje sa nekrózou pletív, odumreté časti sú ostro ohraničené od zelených častí. Príznaky na bobuliach sa prejavujú dvojakým spôsobom:
- zo strany ožiarenia na časti bobúľ najprv vznikajú kruhovité prepadnuté škvrny, ktoré sa rozširujú a neskôr postihnuté časti bobúľ nekrotizujú, scvrkávajú a vysychajú.
- pri silnom poškodení u celých bobúľ bez predchádzajúcich príznakov dochádza priamo k deštrukcii, tieto bubule sa neskôr scvrkávajú a vysychajú.
Spála viniča
Spála viniča je porucha viniča, ktorú za určitých podmienok spôsobuje ultrafialové - UV-B žiarenie (vlnová dĺžka okolo 280-315 nm). Na listoch sa prejavuje tým, že z ožiarenej strany sa listy zafarbujú do karmínovohneda, sektoriálne, alebo na celej ploche. Neskôr časti listov môžu aj nekrotizovať. Príznaky na bobuliach: šupka bubúľ zo strany ožiarenia slnkom postupne hnedne, hnednutie sa zosilňuje, až sa na bobuliach objavia preliačiny. Môže nastať scvrkávanie bobúľ, ale podstatne pozvolnejšie, ako v prípade poškodenia úpalom. V poškodených bobuliach sa spomalí tvorba cukrov, bobule zostávajú kyslé a sú vystavené druhotným infekciám rôznymi hnilobu spôsobujúcimi patogénmi. Často dochádza k interakcii dvoch poškodení, úpalu a spály.
Mechanizmus účinku škodlivého slnečného žiarenia na vinič
Medzi nevyhnutné ekologické – najmä klimatické činitele pre vinič patria okrem iných svetlo a teplo. Z agroekologického potenciálu predstavujú najväčší podiel klíma 45%, pôda 27%, odroda 27% a tieto činitele spolu určujú v prevažnej miere podmienky pestovateľského rajónu. Činitele svetlo a teplo majú svoje optimá. Odchylkou od normálu dochádza spravidla k poškodeniu viniča.
Teplotné podmienky
Životné funkcie viniča sú determinované najviac teplotou okolitého prostredia. Prekročením optimálnej teploty bývajú často porušené životné pochody viniča a môže dôjsť k poškodeniu až hynutiu častí orgánov viniča. Spravidla teploty vzduchu v tieni, z rozptýleného slnečného žiarenia 35 - 37°C, pri ktorej sa výrazne zvýši aj teplota bobule, už môžu byť škodlivé pre pletivá bobúľ. Dôležitejšie je však priame slnečné žiarenie na listy, či strapce. Porucha vzniká tým, že infračervené (tepelné) žiarenie zohreje pletivá listov, či bobúľ na vysokú teplotu, pri ktorej dochádza k denaturácii bielkovín v bunkách, následkom čoho pletivá odumierajú (nekróza pletív). Poškodenie vysokou teplotou nazývame slnečným úpalom.
Svetelné podmienky
Vinič patrí medzi rastliny s vysokou požiadavkou na svetlo. Nadzemné orgány sú vybavené citlivým perceptorovým (schopnosť vnímať) mechanizmom, ktorý zabezpečuje rastline lokalizáciu a maximálne využitie svetla. Ako rastlina, ktorá sa aklimatizovala z pôvodného lesného spoločenstva, dobre využíva aj rozptýlené svetlo. Pri pestovaní viniča má najväčší význam množstvo fyziologicky aktívneho svetla (FAR - Fotosynteticky aktívna radiácia), ktoré hrá úlohu pri fotosyntetických reakciách v rastline. Vinič k fotosyntéze (k tvorbe organických látok a plodov) spravidla využíva len 1-3%, avšak maximálne 5% z fyziologicky aktívneho svetla. Táto hodnota sa nazýva činiteľom využitia slnečnej energie, ktorú môžeme ovplyvniť vhodnou agrotechnikou. Z fyziologicky aktívneho svetla výsadba viniča pohltí ca 50%, alebo aj menej, pretože značná časť tohto svetla dopadá do medziradia. Čím sú rady hustejšie a kry vyššie, tým väčší podiel svetla využíva výsadba. Globálnu energiu žiarenia vyjadrujeme v jouloch (J), predtým to vyjadrovali v kalóriách či wattoch. Listová plocha o rozlohe 1 m2 je schopná vyprodukovať za 1 deň 5 - 12 g uhlohydrátov v závislosti od jej fotosyntetickej aktivity. Teda agrotechniku musíme usmerniť tak, aby sa vo vinohrade maximálne využívalo slnečné svetlo.
Na druhej strane slnečné žiarenie môže mať aj nepriaznivé účinky na jednotlivé orgány viniča. Spektrálne zloženie svetla, ktoré sa dostane k viniču, môžu ovplyvniť aj zemepisné a topografické činitele - blízkosť lesov, jazier, farba blízkych budov a pod. Pri lesoch napríklad v odrazenom svetle od okraja lesa narastá podiel horúceho infračerveného spektra, ktoré je fyziologicky neaktívne žiarenie. Odrazené svetlo od povrchu jazera zasa obsahuje veľký podiel fialového a modrého svetelného spektra (chemického žiarenia). Vo väčšej nadmorskej výške narastá podiel UV-žiarenia, a pod.
V posledných rokoch pozorujeme na viniči dôsledky zvýšeného tzv. krátkovlnného – ultrafialového UV-B-žiarenia (vlnová dĺžka okolo 280-315 nm), ktoré sa prejavuje typickými príznakmi na listoch i plodoch. Výrazné bolo poškodenie týmto spektrom najmä v roku 2003. Krátkovlnné UV-žiarenie (UV-B) je efektívne absorbované vrstvou stratosferického ozónu (O3). V dôsledku antropogénnej činnosti však čoraz častejšie dochádza k stenšeniu ochrannej ozónovej vrstvy v stratosfére, čím sa výrazne zvyšuje koncentrácia slnečného UV-B žiarenia v biosfére. Sú k dispozícii indície, že zvýšená koncentrácia UV-B žiarenia na zemskom povrchu by mohla veľmi významne ovplyvniť rastlinnú výrobu.
Účinok UV-B žiarenia na vinič. Dominantnú bariéru voči fytotoxickým účinkom UV-B žiarenia predstavuje pri väčšine rastlín epidermis, ktorý obsahuje tzv. UV-B absorbujúce látky - flavonoidy. Expozícia rastlinných pletív UV-B žiarením stimuluje výrazné zvýšenie koncentrácie týchto látok, ktoré následne minimalizujú poškodenie fotosyntetických procesov. Sú však rastliny, ktorým UV-B absorbujúce komponenty v epidermise buď úplne chýbajú, resp. nedostatočne filtrujú tento typ žiarenia. Fytotoxický účinok UV-B spočíva v produkcii veľmi reaktívnych foriem kyslíka - AOS (superoxidový anión, peroxid vodíka, hydroxylové radikály atď.), ktoré vznikajú v procese fotooxidatívneho stresu. V prípade prvého typu rastlín, teda tých, ktorých listové bunky obsahujú UV-B absorbujúce komponenty sú škodlivé účinky AOS minimalizované kombinovaným pôsobením nízkomolekulových antioxidantov (opäť sú to flavonoidy, ale aj karotenoidy, glutatión a pod.) a veľmi efektívneho enzymatického aparátu (antioxidačné enzýmy - kataláza, superoxidismutáza, peroxidáza, glutatión reduktáza). V prípade pôsobenia akútneho UV-stresu na druhú skupinu rastlín (bez ochranných flavonoidov), neeliminované AOS atakujú lipidy v bunkových membránach. Peroxidácia lipidov má za následok rozrušenie integrity membrán, dochádza k uvoľneniu elektrolytov z buniek a následne k odumieraniu (nekrotizácii) pletív v procese hypersenzitívnej reakcie, ktorá je z hľadiska finálnych symptómov analogická s pôsobením patogéna. Práve preto je v mnohých prípadoch veľmi ťažké spoľahlivo určiť etiológiu a následne diagnózu ochorenia pozorovaného na listoch viniča.
Prameň: Vanek,G.- Repka, V. (1998) Vinohrad 6, 123-125.
europe4christ.net