Устойчивость растений к внешней среде


Значение термина Устойчивость растений к внешней среде в Энциклопедии Научной Библиотеки



Устойчивость растений к внешней среде - Проблема устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды - засухе, высоким и низким температурам, выпреванию, вымоканию, выпиранию - имеет большое практическое значение.

Засухоустойчивость

Растения, произрастающие в зоне достаточного увлажнения, редко испытывают недостаток воды и постоянно компенсируют ее потери за счет транспирации. В умеренной и тем более засушливой зонах растительность часто на протяжении длительного периода испытывает водный дефицит. При обезвоживании растительных тканей возникают те или иные нарушения в ходе физиологических процессов, приводящие к снижению интенсивности фотосинтеза и усилению процессов распада. Сдвиг в обмене веществ при засухе зависит от внутренних особенностей растения, его возраста, фазы развития. Наибольший вред засуха причиняет молодым растущим органам и тканям. Злаки, например, очень чувствительны к недостатку почвенной влаги в период формирования у них репродуктивных органов. В засушливую погоду угнетается рост растений, нарушаются процессы формирования цветков и пыльцы, уменьшается число колосков, что выражается в череззернице, пустоколосице (белоколосице) и щуплости зерна (захват). Картофель при высокой температуре не образовывает клубни и вырождается. Оптимальная температура для клуб - необразования у картофеля 17 - 26°С.

Засухоустойчивые растения имеют разнообразные приспособления: у одних - мощная кутикула, сильное опушение, у других - глубокая и хорошо развитая корневая система, высокое осмотическое давление клеточного сока и способность клеток и их структур выносить обезвоживание.

Засуха может быть атмосферной и почвенной. Атмосферная засуха - это комплексное метеорологическое явление, характеризующееся низкой влажностью воздуха (8 - 30%) и, как правило, повышенной температурой. В тихую погоду при достаточном содержании влаги в почве отрицательное действие атмосферной засухи проявляется слабо. Положение усугубляется сухими горячими ветрами - суховеями. В ветреную погоду возрастает транспирация, корневая система не успевает компенсировать расход воды и растение завядает.

Гораздо опаснее почвенная засуха, особенно если она сопровождается низкой влажностью воздуха и высокими температурами. В этом случае растения не получают влаги из почвы и находятся в завядшем состоянии длительное время, что приводит к нарушению обмена веществ и гибели растений.

Кроме физической сухости воздуха и почвы имеет место физиологическая засуха. Физиологическую засуху испытывают растения на сырых, болотистых, холодных почвах в северных районах. Потребление холодной воды корнями, несмотря на ее избыток в почве, происходит очень медленно. Поэтому растения болотистых мест - клюква, багульник, брусника и другие - имеют приспособления, снижающие транспирацию: листья покрыты опушением или кутикулой.

Жароустойчивость

Повреждающее действие, оказываемое на растение недостатком воды, значительно усиливается влиянием высоких температур. Для подавляющей части наземной флоры верхняя граница нормальной жизнедеятельности составляет 45°С. Наиболее благоприятные (оптимальные) температуры для растений умеренного климата находятся в интервале от 15 до 35 °С. Устойчивость растений к воздействию температур выше оптимальной является ценным приспособительным свойством. Однако жароустойчивость не всегда сочетается с засухоустойчивостью. Известны формы растений, хорошо переносящие влияние засухи, но не устойчивые к высоким температурам, и наоборот. Даже в пределах группы жаростойких растений существуют различия в механизме устойчивости. Например, у тыквы устойчивость к высоким температурам обусловлена физико - химическими свойствами протоплазмы, а у арбуза - обеспечивается за счет транспирации. У кукурузы температура листьев в дневные часы на 1 - 3°С выше, а у подсолнечника и пшеницы - на 1 - 2°С ниже температуры окружающего воздуха.

У жаростойких форм растений при воздействии высоких температур отмечается снижение дыхательного коэффициента и накопление в тканях органических кислот, которые связывают выделяющийся при нарушении обмена аммиак.

Наименее жаростойки молодые растущие органы растений. Среди сельскохозяйственных культур высокой жароустойчивостью отличаются сорго, рис, хлопчатник, клещевина.

Низкие температуры

Уровень устойчивости к низким температурам сильно варьирует в зависимости от вида растения. Существуют растения, постоянно сохраняющие высокую чувствительность к воздействию низких температур и не способные приобрести свойства морозоустойчивости в результате какого - либо специального воздействия. С другой стороны, имеется большая группа растений, устойчивость которых к низким температурам может быть резко повышена в результате их предварительной подготовки.

Все активно вегетирующие растения повреждаются или гибнут от кратковременного снижения температуры до 0°С. Например, хвоя сосны летом гибнет от заморозка - 2... - 5 °С, тогда как зимой легко переносит морозы ниже - 40 °С.

Всходы некоторых зерновых, зернобобовых и овощных культур могут выдерживать кратковременные заморозки. Многие растения южных широт гибнут при температуре чуть выше 0°С. Так, хлопчатник, огурец, томат, баклажан и арбуз погибают от воздействия в течение нескольких суток положительных температур 1 - 3 °С.

По внешним признакам гибель растений в этих условиях сходна с замерзанием, хотя образования льда в тканях растений при этом, естественно, совершенно не наблюдается. Следовательно, гибель растений наступила в результате нарушения обмена веществ в протоплазме. Устойчивость теплолюбивых растений к температурам несколько выше 0°С называется холодостойкостью. Способность растений переносить температуры ниже 0 °С называется морозоустойчивостью.

Устойчивость растений к низким температурам обеспечивается сложными физико - биохимическими перестройками в цитоплазме клеток. Этот процесс протекает в несколько этапов и называется закаливанием.

Первая фаза закаливания наиболее благоприятно протекает при ясной солнечной погоде, дневной температуре воздуха несколько выше нуля (до 10 °С) и низкой положительной ночной температуре (0 - 1 °С) на фоне постепенно сокращающейся продолжительности дня. За этот период в клетках накапливаются сахара, более простые формы белка и липиды. Морозоустойчивость растений после первой фазы повышается незначительно.

Вторая фаза закаливания протекает при более низких температурах (ниже 0°С). Во второй фазе происходит обезвоживание цитоплазмы и перестройка коллоидной системы клеток. Увеличивается водоудерживающая сила коллоидов, уменьшается общее количество свободной воды, способной превратиться в лед. Растения переходят в состояние органического покоя, приобретя высокую морозоустойчивость.

Повышение температуры нарушает органический покой растений, в результате чего они теряют морозоустойчивость. Поэтому частые оттепели в зимний период снижают устойчивость растений к перезимовке.

Большая роль в морозоустойчивости озимых зерновых принадлежит узлу кущения. Узел кущения представляет собой единственный орган растения, способный к образованию новых корней и побегов кущения в случае их гибели. Успешная перезимовка озимых культур зависит от глубины залегания узла кущения.

Находясь в течение зимы под снегом, растения в процессе дыхания теряют много запасных веществ, бывают сильно ослабленными и могут подвергаться неблагоприятным воздействиям.

Другие проблемы

Выпревание растений происходит в мягкие зимы с глубоким снежным покровом на незамерзшей почве. Растения за счет интенсивного дыхания, так как температура под снегом достаточно высокая, расходуют весь запас питательных веществ и погибают.

Вымокание наблюдается весной, когда талая вода долго задерживается на полях, в результате чего растения задыхаются. Образование льда на поверхности воды при возврате морозов также способствует вымоканию.

Выпирание наблюдается на посевах многолетних трав и озимых культур. Вызывается замерзанием в почве талой воды, а также усадкой почвы, если озимые были посеяны по свежей (не осевшей) пашне. В результате выпирания происходит разрыв корней и гибель посевов, если их своевременно не прикатать.

Таким образом, устойчивость к комплексу неблагоприятных явлений (низкие температуры, выпревание, вымокание, выпирание и др.), воздействующих на растения в течение зимнего периода, называется зимостойкостью.

Знание механизмов устойчивости используется в производственной деятельности. Применяя закалку прорастающих семян, различные удобрения, выводя новые сорта, выбирая сроки и способы посева, систему обрезки деревьев, удается направленно повышать устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды.
читайте так-же
Устойчивость породВ начало
буква "У"
буквосочетание "УС"
Устойчивые минералы

Статья «Устойчивость растений к внешней среде» была прочитана 15763 раз