در زمانهای قدیم واکنش‌های شدید گیاهان به عوامل محیطی ذهن انسان را به خود مشغول کرده بود. تا قبل از آن که علم بیولوژی به وجود آید، کشاورزان فکر می‌کردند گیاهانی که در محیط‌های خشن و خشک زندگی می‌کنند، گیاهانی خشن، غیرلطیف و غیرحساس هستند و گیاهانی که در مناطق مرطوب و خوش آب و هوا زندگی می‌کنند، گیاهان لطیف و حساس هستند.
به هر حال با گسترش علم و افزایش معلومات علمی دانشمندان به دنبال یک اصطلاح جامع و کامل برای این نوع عوامل محیطی هستند. در سال‌های اخیر دانشمندان عبارت تنش را برای این عوامل محیطی نامطلوب برگزیدند و مقاومت تنش را برای توانایی گیاه برای زنده ماندن در برابر این فاکتورهای محیطی نامطلوب در نظر گرفتند.
البته عبارت تنش، فقط در علم مکانیک تعریف شده بود. بنابراین باید قبل از به کار بردن این اصطلاح، محل کاربرد آن را مشخص نمود. برای بهتر مشخص شدن تنش بیولوژی، ابتدا تفاوت‌های این دو را توضیح می‌دهیم.
تنش مکانیکی:
بر طبق قانون اندازه حرکت نیوتن، هرگاه به جسمس نیرو وارد شود، آن جسم نیز، نیرویی مساوی و برابر و مخالف با نیروی اول به جسم دوم وارد می‌کند. این دو نیرو کنش و واکنش نامیده می‌شوند.
وقتی به جسمی نیروی خارجی وارد می‌شود، این نیروی خارجی، نیروهای خارجی در جسم به وجود می‌آورد، که این نیرو بر سطوح خارجی جسم که در تماس با همدیگر هستند، وارد می شود. این نیروهای داخلی موجب تغییراتی در شکل و فرم جسم می‌شوند که به آن کرنش گوییم.
ابعاد تنش نیروی داخلی در واحد سطح می باشد و کرنش بدون بعد است.
=
: تنش بر حسب
P : نیروی داخلی که از نظر مقدار برابر نیروی خارجی است.
A : سطوح داخلی جسم که نیرو بر آنها وارد می شود.
کرنش: در اثر نیروهای داخلی، یک سری تغییرات طولی و فرمی در جسم به وجود می‌آید. ابعاد کرنش عبارت است از تغییرات در واحد طول یا حجم هر جسمی و مقدار کرنش بدون بعد است.
: کرنش، که مقداری بدون بعد می باشد.
: میزان تغییرات طولی یا حجمی.
L : طول یا حجم اولیه.
قانون هوک:
=
E : مقدار الاستیسیته یا مدول الاستیکی: این مدول در اجسام مختلف متفاوت است و هر چه جسم بیشتر الاستیک باشد مقدار این مدول بیشتر خواهد بود.
کرنش بر دو نوع است: 1. کرنش الاستیک
2. کرنش پلاستیک
کرنش الاستیک: کرنشی می‌باشد که تا آن حد نیرو، به جسم وارد شود و سپس نیرو از روی جسم حذف شود. جسم به حالت اولیه خود از لحاظ شکل و فرم اولیه برمی‌گردد (شکل 1).
کرنش پلاستیک: در این نوع کرنش، اگر نیروی وارده بر جسم حذف شود، جسم به حالت اولیه خود برنخواهد گشت و تغییر فرم در آن بوجود خواهد آمد که به این کرنش، کرنش پلاستیک می‌گویند (شکل 1).
میزان کرنش پلاستیک می‌تواند بستگی داشته باشد به زمان، یعنی هرچه زمانی که جسم تحت تاثیر نیرو قرار می‌گیرد، بیشتر باشد، میزان کرنش نیز می‌تواند بیشتر شود. حد نهایی کنش وارد شده گسیختگی جسم می‌باشد که در این حالت دیگر مدولی نخواهیم داشت.
تنش بیولوژیکی:
تنش‌های بیولوژیکی در دو جهت اصلی با تنش‌های مکانیکی متفاوت است:
1. اولاً گیاه قادر است یک سری موانع بین جسم خود و تنش‌های محیطی ایجاد نماید و ثانیاً تنش وارده بر حسب نیرو نمی‌باشد، بلکه بر حسب انرژی می‌باشد.
2. تنش بیولوژیکی همیشه دلالت بر امکان صدمه دیدن و آسیب دارد و بیشتر کرنش‌های پلاستیک مدنظر می‌باشد تا کرنش‌های الاستیک و بیشتر اندازه‌گیری‌های کرنش در گیاهان، کرنش پلاستیکی می‌باشد.
بنابراین تنش‌های بیولوژیکی الزاماً نیرو نیستند و کرنش‌های بیولوژیکی نیز الزاماً یک تغییر در ابعاد و حجم جسم نیستند.
موجود زنده به هرحال شاید نشان دهد یک کرنش فیزیکی مانند توقف حرکت (جریان) سیتوپلاسم یا یک کرنش شیمیایی مانند تحولی در متابولیسم.
بعضی اوقات یک کرنش، احتمال دارد آنقدر شدید باشد که یک قسمت از گیاه را از بین برد.
A:
B:
Fig. 1.1. Elastic (A) and plastic (B) strains in a simple physical system.
شکل 1
مقاومت الاستیکی در گیاهان را می‌توان به مقاومت گیاه در مقابل بیماری‌ها و عوامل نامطلوب اطلاق نمود. در گیاهان، مقاومت پلاستیکی به اندازه وسیعی اندازه‌گیری می‌شود، نسبت به مقاومت الاستیکی.
کرنش‌های پلاستیکی به احتمال زیاد، وابستگی شدیدی به زمان دارد. بنابراین مقاومت تنشی عبارت است از:
1. مقاومت الاستیک یا توانایی موجود زنده در جلوگیری از قابلیت برگشت یا کرنش الاستیکی.
2. مقاومت پلاستیک عبارت است از اندازه‌گیری توانایی‌اش در جلوگیری از تغییرات غیرقابل برگشت با کرنش پلاستیک.
عبارت مقاومت به تنش‌های محیطی تا حالا مربوط بوده است به مقاومت‌های پلاستیک و مفهوم مقاومت الاستیک هنوز به خوبی شناخته نشده است. در تمام مزارع آزمایشی تحقیق بر روی استرم‌های الاستیک در حال بررسی و تحقیق می‌باشد.
مثلاً وقتی یک گیاه ذرت سرد می‌شود، از 30 درجه به 5 درجه، رشد آن کاملاً متوقف می‌شود، ولی گندم در این تغییر درجه حرارت به رشد - خود ادامه می‌دهد. وقتی مجدداً درجه حرارت را برمی‌گردانیم، هر دو گیاه به رشد خود ادامه می‌دهد. بنابراینت مشاهده می‌شود که ذرت کرنش الاستیکی بیشتری را متحمل شده است، نسبت به گندم.
Table 1 Stress Terminology
Term Physical sense Biological sense
Stress A force acting on body (F/A=dyncs/cm2 or bars) An external acting on an organism (e.g., bars of water stress)
Strain A change in dimension produced by a stress Any physical or chemical change produced by a stress
Elastic strain A reversible change in dimension A reversible physical or chemical change
Plastic strain An irreversible change in dimension An irreversible physical chemical change
Modulus of elasticity (or elastic resistance) Stress/elastic strain Intensity of external factor/amount of reversible physical or chemical change
Modulus of plasticity (or plastic resistance) Not measured Intensity of external factor producing standard irreversible physical chemical change
The organism must be exposed to stress for a standard time.
انواع تنش:
1. تنش ناشی از گرمای زیاد؛
2. تنش ناشی از سرما؛
3. تنش ناشی از یخبندان؛
4. تنش ناشی از کبود آب و زیادی آب؛
5. تنش ناشی از تشعشع و نور؛
6. تنش ناشی از گازهای سمی؛
7. تنش ناشی از نمک‌ها و املاح معدنی؛
8. تنش ناشی از باد صوت؛
در این مقاله سعی شده به تنش ناشی از حرارت بالا، کمبود آب، گازهای سمی، صوت و ... اشاره شود.
تنش ناشی از کمبود آب:
آب به عنوان حلال، انتقال دهنده مواد و تشکیل دهنده بافت‌ها، نقش مهمی در فتوسنتز ایجاد فشار آماس، تعرق و خنک کردن گیاه و تاثیر در فرآیند رشد و ... مطرح است.
1. رابطه رشد و فشار آماس: این رابطه بسیار تنگاتنگ است و وقتی فشار آماس به 83-85 درصد می‌رسد، رشد تقریباً به نصف تقلیل می‌یابد؛
2. کاهش نسبت رشد ساقه به ریشه: کاهش نسبت ریشه‌های جانبی بطور کل ریشه، کاهش نسبت برگ به ساقه؛
3. کوتاه ماندن ساقه گیاه، کوچک شدن برگ‌ها؛
4. کاهش فتوسنتز: