Устойчивость растений к неблагоприятным условиям

Растения очень часто испытывают воздействие неблагоприят-ных факторов среды. К таким факторам относятся почвенная и атмосферная засуха, низкая и высокая температура, избыток со-лей и недостаток кислорода в почве, действие вредных газов и др. Разные растения неодинаково относятся к неблагоприятным фак-торам внешней среды. Одни хорошо переносят действие экстре-мальных факторов, другие серьезно страдают, третьи не выносят эти воздействия и погибают. В связи с этим различают устойчивые и неустойчивые виды и сорта растений. Способность растений сохранять относительно стабильное состояние (гомеостаз) при изменяющихся условиях среды называется устойчивостью. В ее основе лежит генетическая приспособленность к изменяющимся условиям среды — адаптация.

При воздействии на растение неблагоприятных условий в нем возникает напряженное состояние — стресс, мобилизующий за-щитные силы организма. Имеет значение скорость нарастания неблагоприятного воздействия. При медленном развитии небла-гоприятных условий организм легче приспосабливается к ним, происходит закаливание, т.е. обратимое физиологическое при-способление к изменившимся условиям. Устойчивость растений имеет разный характер. В ее основе может лежать избегание дей-ствия неблагоприятного фактора. Например, растения с корот-ким вегетационным периодом до наступления засухи успевают дать полноценные семена. У многих растений для уменьшения потери воды есть защитные приспособления: сильно развитая кутикула, мелкие опушенные листья, заглубленные устьица и т.д. Другой вид устойчивости — выносливость, т. е. способность в процессе адаптации перестраивать как скорость, так и направ-ление процессов обмена веществ таким образом, чтобы процес-сы жизнедеятельности были возможны в изменившихся услови-ях.

Устойчивость растения к неблагоприятным факторам зависит от фазы его развития. Наиболее устойчивы растения в состоянии покоя. У древесных растений этап прорастания семян, формиро-вания и роста всходов является критическим периодом. В этот пе-риод растения очень чувствительны к неблагоприятным условиям и значительно снижают свою продуктивность.

Морозоустойчивость. Под морозоустойчивостью понимают спо-собность растений без вреда переносить температуры ниже 0'С. Причина повреждения растений при замерзании — обезвожива-ние цитоплазмы, вызванное образованием льда в межклетниках. Затем происходит денатурация мембранных белков. Нарушение структуры мембран ведет к утрате избирательной проницаемости и гибели клеток.

Однако даже в самые суровые зимы многие растения, в том числе древесные, не погибают. Морозостойкость у них связана с рядом физиолого-биохимических перестроек, направленных на сохранение структуры цитоплазмы и ее свойств. Повышению мо-розоустойчивости способствует накопление различных защитных веществ — сахаров, свободных аминокислот, солей органических и неорганических кислот. Эти вещества понижают точку замерза-ния растворов в клетке, уменьшают количество свободной воды, способной к льдообразованию.

К условиям низкой температуры зимой древесные растения готовятся постепенно. Процесс закаливания начинается еще за-долго до наступления холодов. Пусковым сигналом закалки ста-новятся уменьшение длины дня, понижение температуры, пере-ход растений в состояние покоя. Процесс закаливания, начавшийся осенью, продолжается и зимой. Наибольшей морозоустойчивос-тью древесные растения обладают в самые лютые морозы. К ним относятся береза, осина, ольха серая, ель, сосна, пихта, листвен-ница и многие другие древесные породы.

Зимостойкость. Комплексная устойчивость растений ко всем не-благоприятным факторам зимы носит название зимостойкости. Зи-мой или ранней весной могут наблюдаться такие неблагоприятные явления, как выпревание, вымокание, выпирание, зимняя засуха.

Выпревание наблюдается у озимых и плодовых культур. Особен-но ярко оно проявляется в зимы, когда мощный снеговой покров ложится на талую землю. Корневая система древесных культур и нижняя часть стволов находятся при температуре около 0'С, а надземная часть выше снега — при низкой отрицательной темпе-ратуре. При таких условиях наблюдается интенсивное дыхание и трата запасных веществ у корней и у нижней части ствола. Живые элементы коры и камбий этих частей отмирают от истощения и токсикоза, вызванного действием вредных продуктов обмена ве-ществ.

Вымокание наблюдается весной, когда после таяния снега часть растений остается под водой. У растений усиливается анаэробное дыхание, и они погибают от истощения и отравления. При замер-зании талой воды образуется ледяная корка, которая усиливает анаэробиоз и чисто механически повреждает растения.

Морозоустойчивость. Под морозоустойчивостью понимают способность растений без вреда переносить температуры ниже 0' С. Причина повреждения растений при замерзании — обезвоживание цитоплазмы, вызванное образованием льда в межклетниках., Затем происходит денатурация мембранных белков. Нарушение ' структуры мембран ведет к утрате избирательной проницаемости и гибели клеток.

Однако даже в самые суровые зимы многие растения, в том числе древесные, не погибают. Морозостойкость у них связана с рядом физиолого-биохимических перестроек, направленных на сохранение структуры цитоплазмы и ее свойств. Повышению морозоустойчивости способствует накопление различных защитных веществ — сахаров, свободных аминокислот, солей органических и неорганических кислот. Эти вещества понижают точку замерзания растворов в клетке, уменьшают количество свободной воды способной кльдообразованию.

К условиям низкой температуры зимой древесные растения готовятся постепенно. Процесс закаливания начинается еще задолго до наступления холодов. Пусковым сигналом закалки становятся уменьшение длины дня, понижение температуры, переход растений в состояние покоя. Процесс закаливания, начавшийся осенью, продолжается и зимой. Наибольшей морозоустойчивостью древесные растения обладают в самые лютые морозы. К ним относятся береза, осина, ольха серая, ель, сосна, пихта, лиственница и многие другие древесные породы.

Зимостойкость. Комплексная устойчивость растений ко всем неблагоприятным факторам зимы носит название зимостойкости. Зимой или ранней весной могут наблюдаться такие неблагоприятные явиения, как выпревание, вымокание, выпирание, зимняя засуха.

Выпревание наблюдается у озимых и плодовых культур. Особенно ярко оно проявляется в зимы, когда мощный снеговой покров ложится на талую землю. Корневая система древесных культур и нижняя часть стволов находятся при температуре около О'С, а надземная часть выше снега — при низкой отрицательной температуре. При таких условиях наблюдается интенсивное дыхание и трата запасных веществ у корней и у нижней части ствола. Живые элементы коры и камбий этих частей отмирают от истощения и токсикоза, вызванного действием вредных продуктов обмена веществ.

Вымокание наблюдается весной, когда после таяния снега часть растений остается под водой. У растений усиливается анаэробное

ыхание, и они погибают от истощения и отравления. При замерзании талой воды образуется ледяная корка, которая усиливает анаэробиоз и чисто механически повреждает растения.

Выпирание растений вызывается неравномерным промерзани, м почвы при больших морозах и образованием в почве прослойки льда, которая поднимает верхний слой почвы. При этом корни разрываются. После оттаивания почва оседает, а растения оказы-ваются на поверхности и засыхают.

От зимней засухи страдают деревья и кустарники. Они находят-ся под иссушающим действием ветра и солнца, а воды из замерз-шей почвы не поступает.

Засухоустойчивость. Засуха характеризуется бездождевым пери-одом, падением относительной влажности и повышением темпе-ратуры почвы и воздуха. Она может быть кратковременной или длительной. В любом случае неприспособленные растения могут испытывать необратимые изменения в обмене веществ и ультра-структуре. При атмосферной засухе возрастает транспирация, по-тери воды не успевают возмещаться корнями, листья завядают. При почвенной засухе отрицательное влияние обезвоживания еще более усиливается, рост приостанавливается. Длительная засуха приводит к гибели посевов и посадок. Засухоустойчивостью расте-ний называют их способность противостоять обезвоживанию и перегреву, переносить атмосферную и почвенную засуху с наи-меньшим ущербом для себя и своего потомства. Обычно засухоус-тойчивость сочетается с высокой водоудерживающей способнос-тью цитоплазмы клеток и относительно высоким осмотическим давлением клеточного сока. Для устойчивых к засухе растений ха-рактерна ксероморфная структура листа, характеризующаяся уменьшением размеров листовой пластинки и клеток мезофилла, большим числом устьиц и жилок на единицу поверхности листа и др. В процессе эволюции возникли ксерофиты — растения, хоро-шо приспособленные к засушливым местообитаниям. Особую группу представляют эфемеры — однолетние скороспелые растения, успевающие до наступления засухи вырасти, отцвести и дать се-мена. Постоянный недостаток влаги в условиях лесостепи и осо-бенно степи приводит не только к снижению продуктивности древесных растений, но и к ускоренному прохождению индиви-дуального развития.

Газоустойчивость. В промышленных выбросах часто содержатся вредные для растений газы — сернистый и серный ангидрид, ок-сид углерода, фтор„хлор, пары соляной кислоты и др. Автомо-бильный транспорт является еще большим источником загрязне-ния воздуха. Под действием газообразных токсикантов нарушают-ся почти все физиологические функции организма. Растения сильно снижают свою продуктивность. Особенно чувствительны к газам лишайники. Уже одна сотая той концентрации ЯО„которая ток-сична для высших растений, сильно угнетает рост и развитие ли-шайников. Этим объясняется их отсутствие в крупных городах. Из древесных растений наиболее чувствительны к SO, и НЕ хвой-ные, устойчивы — туя, можжевельник, дуб черешчатый, клен американский, бузина и некоторые другие. Вредные газы, скап-ливаясь в атмосфере, сильно подкисляют воду дождей. Под воз-действием «кислых дождей» сильно ухудшилось состояние лесов и их продуктивность. Кроме того, они наносят урон плодородию почвы.

Твердые загрязнители атмосферы — цементная пыль, оксиды тяжелых металлов„сажа также вредно влияют на растения, под их действием ослабляется фотосинтез, усиливается дыхание листь-ев, нарушается водообмен. В зоне действия пылеватых частиц рез-ко снижаются декоративные свойства древесных растений.

Контрольные вопросы

1. Что лежит в основе устойчивости растений к неблагоприятным ус-ловиям среды?

2. Что такое закаливяние?

3. Каким образом растения избегают неблагоприятные условия? 4. Чем различаются понятия «морозоустойчивость» и «зимостойкость»? 5. Каковы методы борьбы с выпреванием, вымоканием и выпирани-ем растений?

6. В чем проявляется избегание растениями губительного действия за-сухи?

7. Каково неблагоприятное действие промышленных выбросов на ра-стения?

8. Почему хвойные растения особенно страдают в условиях больших городов?

РАЗДЕЛ IV

Дата добавления: 2015-04-24