Как некоторые растения переносят низкие температуры?

Известно, что там, где бывают суровые зимы, древесные растения повреждаются под воздействием кристаллов льда. Можно ли добиться того, чтобы кристаллы льда вообще не образовывались в растениях или по крайней мере не вредили растению? Оказалось, что очень быстрое воздействие низких температур (температура жидкого воздуха — 190° и ниже) растения переносят сравнительно легко. Дело в том, что при температурах —150—200° вода, очень быстро охлаждаясь, застывает не в кристаллическом, а в аморфном виде и цитоплазма в клетках растений не повреждается. Некоторые исследователи считают, что при этом все же образуется кристаллический лед, но его кристаллы очень мелки и потому не повреждают содержимого клетки. Этот процесс получил название витрификации (остекления) цитоплазмы, а обратный переход растения из витрифицированного состояния в обычное — девитрификации. В одном из опытов ветки смородины выносили понижение температуры до —195° и после быстрого оттаивания оставались живыми.

В природе нет таких низких температур и процесс витрификации цитоплазмы не наблюдается. Но как же переносят зиму растения, не впадающие в анабиоз? Эти растения готовятся к зиме. Если летом ветку ели и сосны поместить в холодную камеру, уже при температуре —3° или —4° ветка погибнет. Зимой те же растения переносят морозы —40° и ниже без всякого повреждения. В чем же заключается подготовка растений к зиме?

Изменение состояния цитоплазмы в клетках почек смородины: слева -клетки в период покоя, справа — во время роста.

С осени, когда температура воздуха падает, растение сокращает расход веществ на процесс дыхания и начинает усиленно откладывать в запас углеводы (сахара, крахмал) , белки, жиры. Одновременно оно начинает переходить в состояние покоя. При этом рост растения прекращается, резко замедляется интенсивность всех физиолого-биохимических процессов, а у листопадных пород опадают листья. Так растения проходят первую фазу закаливания (приспособления) к зиме. Однако в это время растения еще не приобретают высокую устойчивость к морозу. С первыми морозами в —4°, —5° растение теряет значительное количество воды, в нем происходят глубокие изменения внутреннего содержимого. Это вторая фаза закаливания. В процессе ее растение становится устойчивым к морозу, и эта устойчивость все возрастает в течение суровой зимы. В это же время происходит и переход растения в глубокий покой.

Летом замороженные растения гибнут потому, что быстро образовавшийся в их межклетниках лед давит на цитоплазму и повреждает ее. Зимой этого не происходит. Дело в том, что клетки растительных тканей связаны друг с другом особыми тяжами цитоплазмы — плазмодесмами, которые проходят сквозь поры из одной клетки в другую. При переходе растения в глубокий покой плазмодесмы втягиваются внутрь клетки, и цитоплазма теряет связь с оболочкой (обосабливается) . На ее поверхности у древесных пород скапливаются жировые вещества.

Благодаря процессу обособления цитоплазмы кристаллы льда, возникающие в межклетниках, уже не оказывают давления на цитоплазму и не повреждают ее. Внутри клетки у закаленных растений лед образуется при значительно более низких температурах. Однако в очень суровые зимы озимые и плодовые насаждения все же частично гибнут. Можно ли бороться с повреждениями растений от морозов и в какой-то мере предупреждать вымерзание растений?

Несомненно. Наши ученые-селекционеры создавали и создают морозоустойчивые сорта плодовых и озимых культур. Большое значение имеют также агротехнические мероприятия: своевременная обрезка деревьев, обработка почвы, внесение удобрений, а также осенние поливы плодовых садов.

Порой растения гибнут от возврата холодов весной, когда они уже вышли из состояния покоя и легко повреждаются небольшими морозами. В этом случае применяются разные способы защиты растений.

Однако зимой растения гибнут не только от мороза, но и от других неблагоприятных условий. Так, озимые культуры часто повреждаются и даже гибнут от выпревания.

В условиях низких температур и отсутствия света в растениях начинаеют вырабатываться особые БАВ - биогенные стимуляторы