Головна
Реферати » Реферати по біології » Екологічні основи стійкості рослин

Екологічні основи стійкості рослин

клітинами, і листя повертаються в нормальний стан.
Однак клітини, тканини і рослини можуть загинути від морозу. Основними причинами загибелі клітин рослин при низьких негативних температурах і льодоутворенні є надмірне зневоднення клітин або механічний тиск, стиск клітин кристалами льоду, шкідливу тонкі клітинні структури. Обидва ці фактори можуть діяти одночасно. Летальність дії морозу визначається декількома обставинами. Наслідки впливу низьких негативних температур залежать від оводненности тканин рослини. Насичені водою тканини легко пошкоджуються, сухі ж насіння можуть виносити глибокі низькі температури (до-196 ° С). Низький вміст води охороняє від утворення льоду в рослинах при проморожуванні. Різні рослини, їх клітини мають свій критичний межа зневоднення і стиснення, перевищення якого, а не тільки зниження температури призводить до їх загибелі.
Загибель клітин, тканин і рослин під дією морозів обумовлюється незворотними змінами, що відбуваються в протопласте клітин: його коагуляцией, денатурацією колоїдів протопласта, механічним тиском льоду, ушкоджувальним поверхневі структури цитоплазми, кристалами льоду, що порушують мембрани і проникаючими всередину клітини. Шкідливий вплив надає підвищення концентрації і зміна рН клітинного соку, супроводжуючі зневоднення клітин.
Дія льоду, особливо при тривалому впливі низьких температур, подібно з зневодненням клітин при посухи. Ознаками ушкодження клітин морозом є втрата ними тур-гора, інфільтрація межклеточніках водою і вихід іонів з клітин. Вихід іонів К + і Сахаров з клітин, очевидно, пов'язаний з пошкодженням мембранних систем їх активного транспорту. Пошкоджені рослини при переносі в тепле місце мають вигляд ошпарених, втрачають тургор, листя швидко буріють і засихають. При відтаванні морожених бульб картоплі, коренеплодів кормового і цукрового буряка вода легко випливає з тканин. Важливо відзначити, що стан переохолодження (без утворення льоду) рослини переносять без шкоди; при тих же температурах, але з утворенням льоду в тканинах рослини гинуть.
Рослини по-різному реагують на утворення льоду в тканинах: бульби картоплі й жоржина швидко гинуть, капуста і цибуля переносять лише помірне промороження, жито й пшениця витримують на рівні вузла кущіння морози до-15 ...-20 ° С. У стійких до морозу рослин є захисні механізми, в основі яких лежать певні фізико-хімічні зміни.
Морозостійкі рослини володіють пристосуваннями, що зменшують зневоднення клітин. При зниженні температури у таких рослин відзначаються підвищення вмісту Сахаров та інших речовин, що захищають тканини (кріопротек-тори), це перш за все гідрофільні білки, моно-і олігос-харідов; зниження оводненности клітин; збільшення кількості полярних ліпідів і зниження насиченості їх жірнокіслот-них залишків; збільшення кількості захисних білків.
На ступінь морозостійкості рослин великий вплив мають цукру, регулятори росту та інші речовини, що утворюються в клітинах. В зимуючих рослинах в цитоплазмі накопичуються цукру, а вміст крохмалю знижується. Вплив саха-рів на підвищення морозостійкості рослин багатосторонньо. Накопичення Сахаров оберігає від замерзання великий обсяг внутрішньоклітинної води, помітно зменшує кількість утворюється льоду.
Сахара захищають білкові сполуки від коагуляції при виморожування; вони утворюють гідрофільні зв'язку з білками цитоплазми, оберігаючи їх від можливої ??денатурації, підвищують осмотичний тиск і знижують температуру замерзання цитозоля. В результаті накопичення Сахаров зміст прочнос-в'язаного води збільшується, а вільної зменшується. Особливе значення має захисний вплив Сахаров на білки, зосереджені в поверхневих мембранах клітини. Сахара збільшують водоутримуючу здатність колоїдів протоплазми клітин; пов'язана з колоїдами вода у вигляді гідратних оболонок біополімерів при низьких, температурах не замерзає і не транспортується, залишаючись в клітині.
Кріопротектор є також молекули гемицеллюлоз
(ксилан, арабіноксілани), виділювані цитоплазмою в клітинну стінку, обволікаючі зростаючі кристали льоду, що запобігає утворенню великих кристалів, які пошкоджують клітину. Так клітини захищаються як від внутрішньоклітинного льоду, так і від надмірного зневоднення. Значна кількість захисних білків і модифікації молекул ліпідів збільшують структурованість клітин. У більшості рослин зростає синтез водорозчинних білків. Білкові речовини, частково гідролізуючись, збільшують вміст вільних амінокислот. У тканинах морозостійких рослин в кінці літа і восени накопичуються в достатній кількості запасні речовини (насамперед цукру), які використовуються навесні при відновленні зростання, забезпечуючи потреби рослин в будівельному матеріалі та енергії. Необхідно також враховувати стійкість рослин до хвороб, ймовірність розвитку яких збільшується при пошкодженні тканин морозом.

Загартовування рослин.

Морозоустойчивость - воно не було постійним властивість рослин. Вона залежить від фізіологічного стану рослин і умов зовнішнього середовища. Рослини, вирощені при відносно низьких позитивних температурах, більш стійкі, ніж вирощені при відносно високих осінніх температурах.
Властивість морозостійкості формується в процесі онтогенезу рослини під впливом певних умов середовища відповідно до генотипом рослини, пов'язано з різким зниженням темпів росту, переходом рослини в стан спокою.
Життєвий цикл розвитку озимих, дворучок, дворічних і багаторічних рослин контролюється сезонним ритмом світлового та температурного періодів. На відміну від ярих однорічних рослин вони починають готуватися до перенесення несприятливих зимових умов з моменту зупинки зростання і потім протягом осені під час наступу знижених температур.
Підвищення морозостійкості рослин тісно пов'язане з загартовуванням - поступової підготовкою рослин до дії низьких зимових температур.
Загартовування - це оборотна фізіологічна стійкість до несприятливих впливів середовища.
Здатністю до загартовування володіють не всі рослини. Рослини південного походження не здатні переносити морози. Здатність до загартовування у деревних і зимуючих трав'янистих рослин північних широт, що переживають значне пониження температури в зимовий період, в період літньої вегетації відсутній і виявляється тільки під час настання осінніх знижених температур (якщо рослина до цього часу пройшло необхідний цикл розвитку). Процес гарту приурочений лише до певних етапах розвитку рослин. Для придбання здатність до загартовування рослини повинні закінчити процеси росту.
Різні органи рослин мають неоднакову здатність до загартовування, наприклад, листя листопадних дерев (яблуня, груша, вишня) не володіють здатністю до загартовування; квіткові бруньки гартуються гірше, ніж листові. У вегетуючих рослин легко вимерзають зростаючі і не закінчили зростання органи. Витривалість рослин до низьких температур в цей період незначна.
Ефект загартовування може не проявитися, якщо з яких-небудь причин
(посуха, пізній посів, посадки та ін.) Сталася затримка розвитку рослин. Так, якщо протягом літа у плодових рослин процеси росту через літню посуху не встигли закінчитися, то взимку це може привести до загибелі рослин. Справа в тому, що посуха, припиняючи ріст влітку, не дозволяє рослинам завершити його до осені. Одночасно при загартуванню повинен відбутися відтік різних речовин з надземних органів в підземні зимуючі (кореневі системи, кореневища, цибулини, бульби). З цієї ж причини загартування трав'янистих і деревних рослин погіршує надлишкове азотне живлення, подовжується період зростання до пізньої осені, в результаті рослини не здатні пройти процеси загартовування і гинуть навіть при невеликих морозах.
Ярові злаки при озимому посіві в порівнянні з озимими ростуть при більш знижених позитивних температурах, в осінній період майже не знижують темпів росту і не здатні до загартовування. Велику роль в загартовуванні відіграють умови зовнішнього середовища. Так, на озимих культурах переконливо показано необхідність світла для процесу загартовування. Скорочення фотоперіода служить для рослин сигналом до припинення росту і стимулом для накопичення інгібіторів в рослинах. Ймовірно, з цих процесів починається формування морозостійкості у рослин.
Рослини, вирощені при невідповідному фотоперіоді, не встигають завершити річний ріст і не здатні до загартовування. Встановлено, що довгий день сприяє утворенню в листках чорної смородини фітогормонів стимуляторів росту, а короткий - накопиченню інгібіторів. У природних умовах до загартовування здатний лише організм в цілому, при обов'язковій наявності кореневої системи. Мабуть, в коренях виробляються речовини, що підвищують стійкість рослини до морозу.

Фази загартовування.

За І. І. Туманову (1979), процес загартовування рослин вимагає певного комплексу зовнішніх умов і проходить у дві фази, яким передують уповільнення зростання і перехід рослин у стан спокою.
Припинення зростання і перехід в стан спокою - необхідні умови проходження першої фази загартовування. Однак саме по собі воно лише трохи підвищує морозостійкість рослини. У трав'янистих рослин перехід в стан спокою відбувається в період першої фази загартовування. У деревних спокій настає на початку осені, до проходження першої фази загартовування.
При переході в стан спокою змінюється баланс фітогормо-нів: зменшується вміст ауксину і гиббереллинов і збільшується вміст абсцизової кислоти, яка, послаблюючи і Інги-Біру ростові процеси, обумовлює настання періоду спокою. Тому обробка рослин озимої пшениці, люцерни та інших культур в цей період інгібіторами росту (наприклад, хлор-холінхлорид - ССС або трііодбензойной кислотою) підвищує стійкість рослин до низьких температур.
Перша фаза загартовування проходить на світлі й при низьких позитивних температурах в нічний час (вдень близько 10 ° С, вночі близько 2 ° С), що зупиняють ріст, і помірної вологості грунту. Озимі злаки проходять першу фазу на світлі при середньодобовій температурі 0,5-2 ° С за 6-9 днів, деревні - за 30 днів. У цю фазу триває подальше уповільнення і навіть відбувається повна зупинка ростових процесів.
Світло в цій фазі необхідний не тільки для фотосинтезу, але і для підтримки ультраструктур клітини. В таких умовах за рахунок фотосинтезу утворюються цукру, а зниження температури в нічний час значно знижує їх витрата на дихання і процеси росту. В результаті в клітинах рослин накопичуються сахароза, інші олігосахариди, розчинні білки і т. Д., В мембранах зростає вміст ненасичених жирних кислот, знижується точка замерзання цитоплазми, відзначається деяке зменшення внутрішньоклітинної води.
Сприятливі умови для проходження першої фази загартовування озимих рослин складаються при сонячній

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13