Лекция 17. Физиологические основы устойчивости растений

Вопросы:

1. Понятие устойчивости. Нормы реакции. Устойчивость растений к высоким температурам.

2. Морозоустойчивость. Закаливание растений.

3. Зимостойкость, холодоустойчивость.

4. Солеустойчивость.

1. Понятие устойчивости. Нормы реакции. Устойчивость растений к высоким температурам

Каждый организм в процессе эволюции выработал определённые потребности к условиям среды. Вместе с тем организмы способны изменять эти потребности в ответ на изменение условий среды, что позволяет растениям лучше адаптироваться. В связи с изменением условий среды изменяется метаболизм, формируются признаки, позволяющие лучше адаптироваться в конкретных условиях. Чем шире эта способность к появлению новых признаков, тем шире «норма реакции» растений, т. е. пределы, в которых возможны проявление признаков. Эти пределы определяются генотипом растения, но реализуются в конкретных условиях. Норма реакции – это результата взаимодействия генотипа и условий среды. Организмы наследуют не как таковые признаки, а норму реакции, т.е. способность к проявлению этих признаков в конкретных условиях. Способность растений изменяться таким образом, что это позволяет переносить неблагоприятные факторы, называется устойчивостью. При действии неблагоприятных факторов у растений возникает особое стрессовое состояние, сила которого определяется скоростью нарастания неблагоприятных условий. При медленном их развитии может наступить повышение устойчивости или закаливание.

Устойчивость проявляется по-разному: растение убегает от неблагоприятного фактора (эфемеры, суккуленты) или же у них вырабатывается устойчивость, основанная на выносливости, т. е. способности таким образом изменять метаболизм, который позволяет переносить неблагоприятные факторы без значительного снижения продуктивности.

Устойчивость растений к высоким температурам называется жароустойчивостью. Она заложена в наследственности организма, но наследуется не сам признак, а норма реакции.

Большинство растений угнетается при температуре 35-40⁰, т. к. повреждаются белки. Кактусы способны переносить температуру до 60⁰, а термофильные бактерии до 100⁰. У жароустойчивых растений высокий температурный порог коагуляции белков, высокая интенсивность транспирации.

2. Морозоустойчивость. Закаливание растений

Морозоустойчивость – устойчивость растений к низким отрицательным температурам, заложена в наследственной основе и передаётся не сам признак, а норма реакции.

Причинами гибели растений от мороза является:

1). Действие низких отрицательных температур определяется оводнённостью тканей:

1). Сухие семена (12-14⁰) могут переносить температуру (-196⁰);

2). Основное повреждающее действие является ледообразование. При быстром понижении температуры образуется в самой клетке, что разрушает её.

3). При постепенном понижении температуры лёд может образоваться в межклетниках, но у не закаленных растений этот лёд вызывает обезвоживание клетки и разрушение поверхностных слоёв цитоплазмы.

Закаливание растений – повышение устойчивости к низким отрицательным температурам. К закаливанию не способны южные растения, а у растений северных широт оно наступает после достижения покоя и оттока питательных веществ в корень. Оно происходит при благоприятных внешних условиях и на соответствующем фотопериоде. Для закаливания необходима хорошо сформированная корневая система, куда оттекают питательные вещества, а также накапливаются вещества, повышающие устойчивость к низким отрицательным температурам.

Фазы закаливания

Закаливание протекает в две фазы.

I фаза проходит на свету при температуре +10⁰ (день) и 0⁰ (ночь) и умеренной влажности. Происходит полная приостановка ростовых процессов. На I-ой фазе происходит накопление большого количества сахаров, чему способствует приостановка роста и снижение дыхания при низких температурах. Накопление сахаров, в частности сахарозы в клеточном соке, цитоплазме, органеллах понижает температуру его замерзания, меньше опасности образования льда в клетках. Накопление сахаров стабилизирует клеточные структуры, в частности хлоропласты, они дольше фотосинтезируют. Сахар защищает белки в поверхностных слоях цитоплазмы, и она меньше разрушается кристаллами льда. В конце I фазы цитоплазма отстаёт от оболочки, окружается слоем липидов, плазмодесмы втягиваются. Это уменьшает опасность повреждения поверхностных слоёв цитоплазмы льдом в межклетниках.

II фаза закаливания при дальнейшем понижении температуры, днём 0⁰, свет не нужен, накапливаются особые водорастворимые белки, более устойчивые к обезвоживанию, т. к. они окружены гидратными оболочками. Цитоплазма из золя превращается в гель, что уменьшает опасность льдообразования в клетках, Древесные проходят только II фазу закаливания. Рано весной при повышении температуры наступает раскаливание растений.