При воздействии диоксида серы

Барьеры. При ингаляционном воздействии токсикантов функцию барьеров выполняет апертура устьиц. При воздействии токсичных веществ она уменьшается. Водорастворимые токсиканты задерживаются липидной мембраной клеток.

Поглощение SO₂ растениями в основном происходит за счет диффузии газа через устьица. Некоторое количество SO₂ может проникать в лист через влажную поверхность кутикулы, однако этот путь проникновения SO₂ не имеет для растений большого значения. Определяющим фактором в поглощении SO₂ является число устьиц и размер их апертуры, который зависит от влажности, скорости ветра, освещенности и температуры воздуха, концентрации в воздухе SO₂ и CO₂, рН окружающей клетки воды. Степень выраженности токсического действия SO₂ зависит от скорости его абсорбции. Присутствие в атмосферном воздухе SO₂ стимулирует открывание или закрывание устьиц. Низкие концентрации SO₂ в атмосферном воздухе усиливают устьичную проводимость (это происходит вследствие обширной деструкции примыкающих к устьицам эпидермальных клеток), высокие концентрации вызывают значительную ультраклеточную дезорганизацию. Увеличение концентрации CO₂ в атмосферном воздухе приводит к закрыванию устьиц, вследствие чего поражающее воздействие SO₂ в таких условиях меньше ожидаемого.

Проникающий через устьица SO₂ растворяется в воде, соприкасаясь с влажной поверхностью клеток листа. При этом в зависимости от значений рН окружающей клетки воды могут образовываться сульфиты, гидросульфиты и другие соединения. Сопутствующее этому процессу образование H⁺ влияет на рН клеток, следствием чего является АБК (абсцизовая кислота) -рН зависимое функционирование устьиц. В отсутствие АБК под действием ионов SO₃^2– происходит стимуляция процесса открывания устьиц, в присутствии АБК этого эффекта не наблюдается. В отсутствие АБК уменьшение рН от 7 до 4 не влияет на размер апертур устьиц, добавление АБК вызывает резкое уменьшение апертур устьиц при рН £ 4.

АБК-рН зависимое закрывание устьиц под действием SO₂ является результатом закисления поверхности или цитоплазмы замыкающих клеток устьиц.

Тканевые депо. Растения, подвергаемые воздействию SO₂, могут аккумулировать серосодержащие компоненты. Причем при низких концентрациях SO₂ степень аккумуляции серосодержащих веществ выше, чем при воздействии высоких концентраций SO₂, вызывающих дезорганизацию устьичной регуляции. У большинства растений метаболически активные молодые листья аккумулируют больше серы, чем старые.

Транспортные системы. Токсичные вещества не локализуются в местах проникновения, а в зависимости от их природы и физико-химических свойств обладают различной степенью подвижности и могут транспортироваться из старых листьев в молодые, из листьев в корни, из корней в окружающую среду. Для адсорбированного листьями растений SO₂ характерна высокая степень подвижности.

Ферментные системы переводят наиболее токсичные формы ксенобиотиков в менее токсичные. Степень выраженности фитотоксических эффектов, возникающих при воздействиях на растения SO₂, зависит от способности растительных тканей переводить соединения, образующиеся при растворении SO₂, в относительно нетоксичные формы. В водных растворах SO₂ в основном образует сульфит и гидросульфит. Соотношение этих анионов зависит от рН среды. Ионы SO₃^2– и HSO₃^– токсичны для многих биохимических и физиологических процессов. Степень фитотоксичности снижается при окислении сульфита до сульфата:

2SO₃^2–_(водн) + O_2(водн) 2SO₄^2–_(водн)

Окисление SO₃^2– до SO₄^2– может осуществляться в растительных клетках как энзиматическим, так и неэнзиматическим путем. Накапливаемый при этом в тканевых депо сульфат менее токсичен для растений, чем сульфит.

Иммунная система защищает растения от поражения насекомыми и микробами и препятствует проникновению их во внутреннюю среду. Функцию иммунной системы растений выполняют фитонциды (от гр. phyton растение + лат. caedere убиваю). Фитонциды (летучие органические соединения) обеспечивают иммунитет растений двумя путями:

- ограждают белки, углеводы, жирные масла растительных клеток от разрушительной деятельности микроорганизмов;

- образуют комплексные соединения с белками и другими питательными веществами растительных клеток и делают их несъедобными и неусвояемыми для микроорганизмов и насекомых.

Антимикробную активность проявляют многие компоненты летучих органических соединений. Действие фитонцидов может быть направлено и против высших растений других видов. В этом случае они выступают чаще всего в качестве химических ингибиторов, подавляющих прорастание семян растений-конкурентов. По терминологии, принятой в химической экологии, такие вещества называются колинами.

Кроме того, фитонциды оказывают ядовитое действие на болезнетворные микроорганизмы, патогенные для животных и человека, таким образом предупреждая ряд заболеваний. Например, издавна известно антигриппозное действие чеснока и лука. В садоводческих хозяйствах применяют посадку помидоров в междурядьях кустов крыжовника. Фитонциды помидоров предупреждают поражение крыжовника сельскохозяйственными вредителями.