Prezentacja na temat: „Wpływ ekstremalnych temperatur na rośliny. Wpływ niskich temperatur na rośliny. Spoczynek zimowy, stratyfikacja, wernalizacja. Mrozoodporność, zimotrwalosc, procesy hartowania i rozpieszczania roślin. Wpływ na rośliny w niskich temperaturach
Podczas opieki rośliny doniczkowe ważne jest, aby postępować zgodnie z odpowiednim dla nich reżim temperaturowy. Przecież w dzikiej przyrody każdy z nich rośnie w określonej strefie klimatycznej i jest przystosowany do tych warunków życia.
W domu prawie niemożliwe jest stworzenie dla nich klimatu tropikalnego, subtropikalnego lub półpustynnego, ale należy starać się utrzymać podobny reżim temperaturowy, w przeciwnym razie roślina może stracić swój efekt dekoracyjny, a nawet umrzeć.
W tym artykule przyjrzymy się wpływowi temperatury na wzrost i rozwój roślin.
Wpływ temperatury na rośliny
Jeśli roślinie zapewni się temperaturę, do której jest przystosowana, dobrze rośnie, rozwija się i obficie kwitnie. Jednak hodowcy kwiatów często mają trudności z zapewnieniem wymaganych warunków temperaturowych.
Pomimo tego, że wiele kwiatów domowych pochodzi z tropików, źle tolerują rosnące temperatury.. W ich rodzimym klimacie letnim upałom towarzyszy wysoka wilgotność, w przeciwieństwie do klimatu strefy środkowej. Dlatego często, gdy temperatura wzrasta, najpierw wysycha czubek, a następnie cały liść.
Podobnie jak wzrost temperatury, spadek temperatury jest szkodliwy dla wielu roślin.
Niskie temperatury w pomieszczeniach, którym towarzyszy podwyższona wilgotność, są typowe dla jesieni i okresy wiosenne przed włączeniem i po wyłączeniu ogrzewania. W tym czasie coraz częstsze są przypadki gnicia systemu korzeniowego roślin, a jeśli temperatura znacznie spadnie, ich liście mogą zwijać się i opadać. Rośliny reagują również na gwałtowny spadek temperatury.
Wysoka temperatura dla roślin
Nie wszystkie rośliny domowe dobrze tolerują letnie upały. Wiele z nich cierpi z powodu wysokich temperatur i niskiej wilgotności na obszarach klimat umiarkowany. Aby chronić kwiaty w pomieszczeniach przed nietypowymi temperaturami, należy stosować obfite podlewanie, opryskiwanie i cieniowanie.
Lata tropikalne charakteryzują się dużą wilgotnością. Jednocześnie rośliny łatwo tolerują temperatury do 30 ° C. Zwiększenie wilgotności w pomieszczeniu ułatwia dobre zwilżenie gliniastej bryły i opryskiwanie liści rośliny.
Dla mieszkańców tropików, z wyjątkiem częste podlewanie, odpowiednie jest umieszczenie doniczki na tacy z zwilżonym piaskiem. Opryskiwanie można wykonywać codziennie wodą o temperaturze pokojowej.
Często roślina cierpi latem nie tyle z powodu wysokiej temperatury, co z powodu bezpośredniego działania promienie słoneczne. Aby uniknąć oparzeń liści, a jednocześnie obniżyć temperaturę powietrza, w którym żyje roślina, należy umieścić ją w cieniu lub przykryć przed słońcem białym papierem.
Wpływ niskich temperatur na rośliny
Zimowa pielęgnacja roślin domowych zawsze różni się od letniej.
Zimą większość roślin tego potrzebuje, ponieważ w ich ojczyźnie zmienia się reżim temperaturowy. Zazwyczaj kwiaty w pomieszczeniach nie powinny rosnąć zimą, dlatego są trzymane w niskich temperaturach i przy niskim podlewaniu.
Istnieją gatunki, które są niewrażliwe na zmiany temperatury i nie mają wyraźnego okresu uśpienia. Reszta musi zimować w temperaturach, do których są przystosowane.
Rośliny tolerancyjne na zmiany temperatury
Niektóre bezpretensjonalny gatunek prawie w ogóle nie reagują na spadek lub wzrost temperatury. Są bardzo odporne na wpływy temperatury i nie wymagają utrzymywania określonej temperatury. okres zimowy.
Są to następujące rośliny ozdobne liściaste: , . Zimą można je przechowywać w temperaturze pokojowej, ale mogą wytrzymać spadek temperatury do plus 5-10°С.
Rosnące w nim wiele gatunków iglastych , wytrzymuje nawet krótkotrwałe przymrozki. Pelargonia jest również bardzo odporna, zrzuca liście dopiero, gdy temperatura spadnie poniżej 0°C.
Rozważmy grupy roślin w zależności od temperatury.
Ten artykuł jest często czytany z:
Ciepłolubne rośliny domowe
Jest wiele gatunków, które nie tolerują niskie temperatury. Jeśli temperatura powietrza spadnie do 10-13 ° C, ich liście zwijają się i opadają.
Do takich kochających ciepło delikatne rośliny obejmują: , , fittonia. Optymalna temperatura ich obszar zimowania wynosi 15-20°С.
Rośliny wymagające niskich temperatur
Chłodna zima jest potrzebna głównie do rośliny kwitnące, które po okresie spoczynku zaczynają intensywnie rosnąć i kwitnąć. Ten , .
Wśród tych, które zimują w chłodne dni, znajdują się również rośliny ozdobne o liściach. Oto niektóre rodzaje figowców, paproci i Kalanchoe. Zaleca się trzymanie wszystkich tych roślin zimą w temperaturze 8-15°С.
Rośliny wymagające przechowywania w chłodniach
Wśród kwiatów domowych znajdują się również te uprawiane w niskich temperaturach pokojowych. Są to głównie sukulenty, które nie powinny rosnąć zimą. Wzrost sukulentów przy skróconych godzinach dziennych prowadzi do wydłużenia. Osłabiają, przegrywają dekoracyjny wygląd, nie kwitną.
Prawie wszystkie rodzaje kaktusów wymagają zimowania w temperaturze 5-8 ° C z bardzo rzadkim podlewaniem raz w miesiącu lub rzadziej. Niektóre gatunki, Aeoniums, zimują w tej samej temperaturze.
Agawę można przechowywać także w niższych temperaturach – do 0°С.
Wiele roślin bulwiastych i bulw gloksynii utrzymuje się również zimą w temperaturze około 8°С, co stymuluje ich wzrost i kwitnienie na wiosnę.
Przyjrzeliśmy się klasyfikacji roślin ze względu na temperaturę.
Ochrona kwiatów podczas wentylacji
Wentylacja jest konieczna w przypadku roślin domowych, ponieważ potrzebują świeżego powietrza. Szczególnie doświadczają tej wady zimą, kiedy okna są zamknięte z powodu zimowy chłód. Jednak zimową wentylację należy przeprowadzać bardzo ostrożnie, aby nie gwałtownie obniżyć temperatury w pomieszczeniu i nie zaszkodzić roślinom.
Możesz stopniowo wentylować pomieszczenie przez pomieszczenie pośrednie, którego powietrze zostało już odnowione.
W tym przypadku Świeże powietrze będzie stopniowo wnikać do pomieszczenia z roślinami i nie doprowadzi do silnego spadku temperatury.
Najprostszym sposobem na przewietrzenie pomieszczenia jest przeniesienie kwiatów do innego pokoju..
Szczególnie trzeba zadbać o te rośliny, które znajdują się bliżej okna, ponieważ tam temperatura może osiągnąć swoje wartości graniczne. Zaleca się przyniesienie ich z powrotem dopiero po powrocie temperatury do normy.
Oprócz obniżenia temperatury podczas wietrzenia istnieje również ryzyko przeciągów. Wiele gatunków reaguje negatywnie na przeciągi zrzucaniem liści, a zdarza się to nawet latem. Dlatego należy upewnić się, że kwiaty w pomieszczeniach nie są narażone na przeciągi i usunąć je podczas otwierania okien.
Przystosowanie roślin do wysokich temperatur
Zdolność roślin do adaptacji i tolerowania stresu wysokie temperatury zwany odpornością na ciepło. Kwiaty kochające ciepło mogą wytrzymać długotrwałe przegrzanie, podczas gdy kwiaty umiarkowanie ciepłolubne mogą wytrzymać krótkotrwałe przegrzanie.
Aby chronić się przed wysokimi temperaturami, rośliny używają Różne rodzaje dostosowanie.
Urządzenia morfologiczne i anatomiczne są specjalna konstrukcja, co pomaga zapobiegać przegrzaniu. Funkcje te obejmują:
- Błyszcząca powierzchnia liści i łodyg, odbijająca światło słoneczne;
- Gęste pokwitanie rośliny, które zwiększa zdolność liści do odbijania światła i nadaje im jasny kolor;
- Południkowy lub pozycja pionowa liście, co zmniejsza powierzchnię pochłaniającą światło słoneczne;
- Ogólne zmniejszenie powierzchni liści.
Wszystkie te cechy sprawiają również, że roślina traci mniej wody.
Adaptacje fizjologiczne obejmują:
Odporność roślin na niskie temperatury
Rośliny nie mają specjalnych właściwości przystosowujących się do niskich temperatur. Istnieją jednak urządzenia, które chronią przed zespołem niekorzystnych warunków - wiatrem, zimnem i możliwością wysuszenia. Wśród nich są:
- Pokwitanie łusek nerek;
- Pogrubienie warstwy korka;
- Pokwitanie liści;
- Pogrubiony naskórek;
- Pąki żywiczne na zimę u roślin iglastych;
- Specjalne formy wzrostu i małe rozmiary, Na przykład, małe liście, karłowatość, bliskie międzywęźla, pozioma forma wzrostu;
- Rozwój grubych i mięsistych korzeni kurczliwych. Pod koniec jesieni wysychają i zmniejszają się, wciągając w ziemię cebule, korzenie i zimujące pąki.
Adaptacje fizjologiczne pomagają obniżyć temperaturę zamarzania soków komórkowych i chronić wodę przed zamarzaniem. Obejmują one:
- Zwiększone stężenie soku komórkowego;
- Anabioza jest możliwa, gdy ekstremalne warunki zawieszają procesy życiowe w roślinie i zmniejszają produktywność.
Dla jakich roślin niebezpieczne są wahania temperatury?
Naturalne wahania temperatury występują zarówno w ciągu roku, jak i w ciągu dnia. Jak różne rośliny czy mogą tolerować takie zmiany?
Większość kwiatów w pomieszczeniach nie toleruje silnych wahań temperatury.. Tak więc, gdy temperatura spadnie o 6-10 stopni, liście Dieffenbachii zaczynają żółknąć i więdnąć, a wzrost zatrzymuje się. Te same „objawy” można zaobserwować u innych roślin. Dlatego wietrząc pomieszczenie zimą, lepiej usunąć kwiaty z parapetu.
Ważne jest, aby wiedzieć, że większość roślin toleruje stopniową zmianę temperatury w tempie nie większym niż 0,5 stopnia na godzinę.
Istnieją jednak rośliny, które tolerują nawet duże wahania temperatury. Należą do nich aloes, sansevieria, Clivia, aspidistra i inne.
Najbardziej ciepłolubnymi, a zatem słabo tolerującymi silne zmiany temperatury, są kwitnący i dekoracyjni przedstawiciele rodzin aroidów, begonii, morwy i bromeliad.
Najbardziej ciepłolubni są zróżnicowani goście z tropików: caladium, codiaeum.
Naturalne wahania temperatury w domu
W przyrodzie następuje rytmiczna zmiana temperatury: w nocy spada, a w ciągu dnia wzrasta. Te same zmiany zachodzą przez cały rok, kiedy pory roku płynnie zmieniają się jedna po drugiej.
Rośliny, w środowisko naturalne przystosować się do takich zmian. Kwiaty doniczkowe naturalne warunki wrosnąć umiarkowane szerokości geograficzne, dobrze znoszą zmiany ilości ciepła, natomiast dla gości z tropików takie wahania temperatury są bardziej bolesne.
Dlatego w zimnych porach roku rośliny tropikalne rozpoczyna się wyraźny okres odpoczynku. Jest to dla nich bardzo ważne, ponieważ ma pozytywny wpływ na dalszy wzrost i rozwój.
Ważne jest, aby wiedzieć, że rośliny domowe odniosą korzyści, gdy temperatura będzie wysoka dzień będzie o kilka stopni wyższa niż w nocy.
Jeśli chodzi o temperaturę, są następujące typy rośliny:
- 1. Termofile, rośliny megatermiczne, ciepłolubne, których optymalne temperatury leżą w obszarze temperatur podwyższonych.
- 2. Kriofile, mikrotermiczne, zimnolubne rośliny, których optymalna temperatura leży w obszarze niskich temperatur.
- 3. Mezotermiczny rośliny stanowią grupę pośrednią.
Tolerancja roślin na ekstremalne temperatury charakteryzuje ich odporność na ciepło i mrozoodporność. Ze względu na wpływ temperatury rośliny lądowe wykształciły szereg adaptacji.
Tak więc roślina chroni przed przegrzaniem:
- 1. Transpiracja (odparowanie 1 g wody w temperaturze 20° wymaga 500 kcal)
- 2. Błyszcząca powierzchnia, gęste pokwitanie, pionowe ułożenie wąskich blaszek liściowych (kostrzewa, pierzówka), ogólne zmniejszenie powierzchni liści - czyli wszystkie te urządzenia, które służą osłabieniu wpływu promieniowania słonecznego.
- 3. Korek na korze, pustki powietrzne na szyjce korzeniowej - adaptacje charakterystyczne dla roślin pustynnych.
- 4. Osobliwą adaptacją jest zajmowanie przez rośliny pewnych nisz ekologicznych chronionych przed przegrzaniem.
- 5. Przetrwanie najgorętszych miesięcy w stanie zawieszenia lub w postaci nasion i organów podziemnych.
Specjalne adaptacje na skutki zimna rośliny tego nie robią, ale przed całym zespołem niekorzystnych czynników z tym związanych (silny wiatr, możliwość przesuszenia) roślinę chronią takie cechy morfologiczne, jak owłosione łuski pąków, pąki smołowane, pogrubiona warstwa korka i gruba warstwa korka naskórek. Na wyżynach Afryki obserwuje się osobliwą adaptację do zimna u drzew lobeliowych rozetowych; podczas nocnego chłodu rozety liści zamykają się.
Ochrona przed zimnem przyczynia się również do:
- 1. Mały rozmiar, karłowatość lub nanizm. Na przykład w brzozie karłowatej i wierzbie - Betula nana, Salix polaris.
- 2. Formy pełzające - stlanty.
- 3. Przetrwanie najgorętszych miesięcy w stanie zawieszenia lub w postaci nasion lub organów podziemnych.
- 4. Specjalna forma życia roślin poduszkowych (we wrzosie) jest w stanie utrzymać w gąszczu gałęzi temperaturę o 13°C wyższą od temperatury otoczenia.
- 5. Rozwój skurczony- korzenie kurczliwe. Jesienią takie korzenie wysychają, kurczą się i wciskają zimujące pąki głęboko w glebę, co zakłóca siłę wyporu wiecznej zmarzliny).
Fizjologiczne metody ochrony przed zimnem są bardziej typowe dla roślin w regionach umiarkowanych.
- 1. Obniżenie temperatury zamarzania soków komórkowych (więcej rozpuszczalnych cukrów, zwiększenie udziału wody związanej koloidem). Ogólnie rzecz biorąc, rośliny są pod tym względem gorzej przystosowane niż owady.
- 2. Obniżenie optymalnej temperatury procesów fizjologicznych. Na przykład u porostów arktycznych fotosynteza jest optymalna w temperaturze 5° i możliwa w -10°
- 3. Śnieżny wzrost cebul, tulipanów i innych efemeroidów w okresie przedwiosennym.
- 4. Anabioza- skrajny środek ochrony roślin - stan spoczynku, podczas którego roślina toleruje temperaturę do -200°C. W stanie spoczynku zimowego rozróżnia się fazę głębokiego lub organicznego spoczynku, kiedy ścięte gałęzie nie kwitną w cieple, i fazę wymuszonego spoczynku pod koniec zimy. Sygnałem do rozpoczęcia odpoczynku jest skrócenie dnia.
Dziś chcę zwrócić uwagę na wpływ temperatury na rośliny. Nie jest tajemnicą, że każdy rodzaj rośliny jest dostosowany do określonej strefy klimatycznej, która charakteryzuje się określonymi temperaturami. Temperatura zmienia się w ciągu roku i dnia, gdzieś w tropikach jest nieznaczna, ale u nas środkowy pas- od 40 stopni latem do -30 zimą. Zmiany temperatury stały się częścią koło życia rośliny: robi się cieplej – zaczynają pąki pączkować, jesienny mróz – zrzucamy liście. Często nawet temperatura oszukuje Zegar biologiczny rośliny.
Głównym problemem mieszkań jest nadmiar ciepła. Temperatura w mieszkaniu często jest stabilna, a wszelkie wahania mikroklimatu pomieszczenia wcale nie pokrywają się z warunkami atmosferycznymi za oknem.
Przyjrzyjmy się każdemu sezonowi i zastanówmy się, jak możemy pomóc. zioła ogrodowe dostosować się do mikroklimatu naszych mieszkań.
Lato
Najpierw spójrzmy na opcję bez klimatyzacji. Wydawałoby się, że temperatura pokojowa latem jest blisko warunków otwarta przestrzeń. Okazuje się jednak, że w rzeczywistości temperatura w mieszkaniu jest nieco wyższa od temperatury na ulicy - wychodząc do pracy zamykamy okna, szkło tworzy efekt cieplarniany, nie ma najmniejszego przeciągu... Ale efekt cieplarniany jest na tle suchego powietrza, a nie wysoka wilgotność. Wieczorem, gdy rośliny przejdą w stan półuśpienia, dmuchamy je wentylatorem. 
Klimatyzator w domu również nieco wysusza powietrze, dlatego rano i wieczorem spryskuj rośliny i postaw kubki z wodą. Możesz zdobyć dekoracyjny mini-wodospad. Strumień powietrza z klimatyzatora nie powinien wibrować liści roślin - przeciąg jest źle tolerowany nie tylko przez ozdobne rośliny domowe, ale także zioła.
Rozwiązanie: umieść szklanki z wodą pomiędzy garnkami. Wilgoć pomoże roślinom przetrwać letni upał. Zacieniaj rośliny, na przykład, przyczepiając arkusze białego papieru lub folia odblaskowa(jeśli okna wychodzą na południe i południowy wschód).
Możesz pomóc roślinie przystosować się do ciepła za pomocą fitohormonów. Na przykład Epin lub Cyrkon. Leki te zwiększają odporność roślin na suszę, upał, zmiany gleby i brak światła.
Jesień i zima
Od października większość naszych gatunki wieloletnie przyprawy stopniowo przechodzą w fazę uśpienia, więdną i czekają na moment, kiedy znajdziemy dla nich chłodne miejsce ciemne miejsce. Takie warunki są potrzebne na przykład w przypadku oregano (oregano). Może to być przeszklona loggia, w której temperatura zimą nie spada poniżej 5 stopni. Zimowanie ziół w mieszkaniu zasługuje na osobny artykuł.
Zimą temperatura w naszym przeciętnym mieszkaniu nie przekraczała 18 stopni. Parapet, na którym stoją rośliny, nagrzewa się bardziej, wysuszając glebę.
Rozwiązanie: Ja tak robię - zwijam ręcznik kąpielowy i kładę go pomiędzy parapetem a kaloryferem, odprowadzając w ten sposób ciepło. Dotyczy to jednak roślin, które nie przechodzą w stan uśpienia, takich jak rozmaryn i tymianek. Chociaż należy je wysłać do chłodniejszego (10-12 stopni), ale jasnego miejsca.
Wiosna
Wiosną nasze zioła wchodzą w fazę intensywnego wzrostu, przesadzamy rośliny – to właśnie w tym okresie rośliny potrzebują nieco więcej ciepła. Wiosna nie zawsze nadchodzi zgodnie z kalendarzem, dlatego może przydać się małe dogrzanie.
Rozwiązanie: Ćwiczę podlewanie w ciepłej temperaturze, około 30 stopni.
Wietrzyć pomieszczenia wieczorami, niezależnie od pory roku. Jest to przydatne nie tylko dla roślin, ale także dla nas.
Uszkodzenia roślin przez zimno i mróz. W ekologii roślin zwyczajowo rozróżnia się skutki zimna (niskie temperatury dodatnie) i mrozu (temperatury ujemne). Negatywny wpływ zimna zależy od zakresu spadków temperatury i czasu ich ekspozycji. Nawet niezbyt ekstremalnie niskie temperatury mają niekorzystny wpływ na rośliny, ponieważ hamują podstawowe procesy fizjologiczne (fotosyntezę, transpirację, wymianę wody itp.), Zmniejszają efektywność energetyczną oddychania, zmieniają aktywność funkcjonalną błon i prowadzą do dominacji reakcji hydrolitycznych w metabolizmie. Zewnętrznie uszkodzeniom spowodowanym zimnem towarzyszy utrata turgoru liści i zmiana ich koloru z powodu zniszczenia chlorofilu. Wzrost i rozwój gwałtownie spowalniają. W ten sposób liście ogórka (Cucumis sativus) tracą turgor w temperaturze 3°C trzeciego dnia, roślina więdnie i obumiera z powodu zaburzenia dostarczania wody. Ale nawet w środowisku nasyconym parą wodną niskie temperatury niekorzystnie wpływają na metabolizm roślin. U wielu gatunków następuje nasilenie rozkładu białek i gromadzenie się rozpuszczalnych form azotu.
Główną przyczyną szkodliwego wpływu niskich dodatnich temperatur na rośliny ciepłolubne jest zakłócenie aktywności funkcjonalnej membran w wyniku przejścia nasyconego Kwasy tłuszczowe ze stanu ciekłokrystalicznego do żelu. W efekcie z jednej strony zwiększa się przepuszczalność błon dla jonów, z drugiej zaś zwiększa się energia aktywacji enzymów związanych z błoną. Szybkość reakcji katalizowanych przez enzymy błonowe maleje po przejściu fazowym szybciej niż szybkość reakcji z udziałem enzymów rozpuszczalnych. Wszystko to prowadzi do niekorzystnych zmian w metabolizmie, gwałtownego wzrostu ilości endogennych substancji toksycznych i kiedy działanie długoterminowe niska temperatura - aż do śmierci rośliny (V.V. Polevoy, 1989). Tak więc, gdy temperatura spadnie do kilku stopni powyżej 0°C, wiele roślin pochodzenia tropikalnego i subtropikalnego obumiera. Ich wymieranie następuje wolniej niż podczas zamrażania i jest konsekwencją zaburzenia procesów biochemicznych i fizjologicznych w organizmie, który znajduje się w nietypowym środowisku.
Zidentyfikowano wiele czynników, które mają szkodliwy wpływ na rośliny w ujemnych temperaturach: utrata ciepła, pękanie naczyń krwionośnych, odwodnienie, tworzenie się lodu, zwiększona kwasowość i stężenie soku komórkowego itp. Śmierć komórki na skutek mrozu wiąże się zwykle z dezorganizacją metabolizmu białek i kwasów nukleinowych, a także z równie ważnym zaburzeniem przepuszczalności błony i zaprzestaniem przepływu asymilatów. W rezultacie procesy rozkładu zaczynają przeważać nad procesami syntezy, kumulują się trucizny, a struktura cytoplazmy zostaje zakłócona.
Wiele roślin, nie ulegając uszkodzeniom w temperaturach powyżej 0°C, ginie w wyniku tworzenia się lodu w ich tkankach. W nawodnionych, nieutwardzonych narządach lód może tworzyć się w protoplastach, przestrzeniach międzykomórkowych i ścianach komórkowych. G. A. Samygin (1974) wyróżnił trzy rodzaje zamrożenia komórek, w zależności od stanu fizjologicznego organizmu i jego gotowości do zimowania. W pierwszym przypadku komórki umierają po szybkim utworzeniu się lodu, najpierw w cytoplazmie, a następnie w wakuoli. Drugi rodzaj zamarzania wiąże się z odwodnieniem i deformacją komórki podczas tworzenia się lodu międzykomórkowego (ryc. 7.17). Trzeci rodzaj śmierci komórek obserwuje się w przypadku połączenia tworzenia się lodu międzykomórkowego i wewnątrzkomórkowego.
Podczas zamarzania, a także w wyniku suszy protoplasty oddają wodę, kurczą się, a zawartość rozpuszczonych w nich soli i kwasów organicznych wzrasta do toksycznych stężeń. Powoduje to inaktywację układów enzymatycznych biorących udział w fosforylacji i syntezie ATP. Ruch wody i zamarzanie trwają do momentu ustalenia się równowagi sił ssania między lodem a wodą protoplastu. A to zależy od temperatury: w temperaturze -5°C równowaga występuje przy ciśnieniu 60 bar, a przy -10°C już przy 120 barach (W. Larcher, 1978).
Przy długotrwałej ekspozycji na mróz kryształki lodu rosną do znacznych rozmiarów i mogą ściskać komórki i uszkadzać plazmalemmę. Proces tworzenia się lodu zależy od szybkości spadku temperatury. Jeśli zamarzanie będzie następować powoli, lód tak się stanie
Ryż. 7.17. Schemat uszkodzeń komórek spowodowanych tworzeniem się i rozmrażaniem lodu zewnątrzkomórkowego (wg J.P. Palta, P.H. Lee, 1983)
rozwija się poza komórkami, a po rozmrożeniu pozostają żywe. Gdy temperatura szybko spada, woda nie ma czasu przeniknąć przez ścianę komórkową i zamarza pomiędzy nią a protoplastem. Powoduje to zniszczenie obwodowych warstw cytoplazmy, a następnie nieodwracalne uszkodzenie komórki. Przy bardzo szybkim spadku temperatury woda nie ma czasu opuścić protoplastu, a kryształki lodu szybko rozprzestrzeniają się po całej komórce. W rezultacie komórki szybko zamarzają, jeśli woda nie zdążyła z nich spłynąć. Dlatego ważny jest jego szybki transport do przestrzeni międzykomórkowych, któremu sprzyja utrzymanie wysokiej przepuszczalności błon, związanej z dużą zawartością w ich składzie nienasyconych kwasów tłuszczowych (V.V. Polevoy, 1989). W utwardzonych roślinach w ujemnych temperaturach membrany „nie zamarzają”, zachowując aktywność funkcjonalną. Mrozoodporność komórki wzrasta również, jeśli woda jest mocno związana ze strukturami cytoplazmy.
Mróz może poważnie uszkodzić strukturę membran. Białka błonowe ulegają odwodnieniu i denaturacji, co inaktywuje ważne aktywne systemy transportu cukrów i jonów. Koagulacja białek pod wpływem mrozu jest szczególnie charakterystyczna dla roślin południowych, które obumierają przed utworzeniem się lodu. A mroźnemu rozkładowi lipidowych składników błon towarzyszy hydroliza fosfolipidów i powstawanie kwasu fosforowego. W efekcie uszkodzone błony tracą półprzepuszczalność, zwiększa się utrata wody z komórek, spada turgor, przestrzenie międzykomórkowe wypełniają się wodą, a niezbędne jony są intensywnie wymywane z komórek.
Mróz uszkadza również system pigmentowy roślin. Co więcej, wpływ stresu temperaturowego w zimie często łączy się z uszkodzeniem narządów asymilujących przez światło. Zatem w chloroplastach igieł łańcuch transportu elektronów ulega uszkodzeniu, ale uszkodzenie to jest odwracalne. W roślinach zimujących zwiększa się zawartość karotenoidów, chroniących chlorofil przed uszkodzeniem przez światło. Zachowanie pigmentów i fotosyntezy jest ważne dla stabilności roślin jesienią, kiedy w niskich temperaturach dodatnich syntetyzowane są związki ochronne, a także dla zimowania roślin. W ujemnych temperaturach zboża ozime częściowo rekompensują koszty utrzymania żywotności w warunkach stresowych na skutek fotosyntezy (L. G. Kosulina i in., 1993).
Mróz może również powodować uszkodzenia mechaniczne organizmów roślinnych. W tym przypadku szczególnie dotknięte są pnie drzew i duże gałęzie. Zimą, przy silnym nocnym chłodzeniu, bagażnik szybko traci ciepło. Kora i zewnętrzne warstwy drewna schładzają się szybciej niż wewnętrzna część pieńdlatego powstają w nich znaczne naprężenia, które przy szybkiej zmianie temperatury prowadzą do pionowego pękania drzewa.
Ponadto możliwe są styczne pęknięcia i odwarstwienia kory. Wdziera się mróz aktywna praca Kambium zamyka się, ale jeśli nowe warstwy drewna nie mają czasu na uformowanie się, pęknięcia rozprzestrzeniają się promieniowo w głąb pnia. Zarażają się, co wnikając do sąsiednich tkanek, zakłóca funkcjonowanie układu przewodzącego i może doprowadzić do śmierci drzewa.
Uszkodzenia spowodowane mrozem występują także w ciągu dnia. Podczas długotrwałych mrozów, szczególnie przy słonecznej pogodzie, wyrastające ponad śnieg części roślin mogą wyschnąć na skutek braku równowagi transpiracji i wchłaniania wody z zimnej gleby (ważne jest również ściskanie komórek podczas odwodnienia i tworzenia się lodu, zamarzanie soku komórkowego). U drewniane rośliny na obszarach o słonecznych zimach ( Wschodnia Syberia, Północny Kaukaz, Krym itp.) zdarzają się nawet zimowo-wiosenne „oparzenia”. Południowa strona gałęzie i młode niezabezpieczone pnie. W pogodne zimowe i wiosenne dni komórki niezakorkowanych części roślin nagrzewają się, tracą mrozoodporność i nie wytrzymują kolejnych przymrozków. A w leśnej tundrze uszkodzenia spowodowane mrozem mogą powstać również latem podczas mrozów. Szczególnie podatne na nie są młode nastolatki. Jego kambium szybko się ochładza, ponieważ nie uformowała się jeszcze wystarczająca warstwa kory izolującej ciepło, a zatem pojemność cieplna cienkich pni jest niska. Efekty te są szczególnie niebezpieczne w środku lata, kiedy aktywność kambium jest maksymalna (M.A. Gurskaya, S.G. Shiyatov, 2002).
Prowadzi to do zagęszczania i pękania zamarzniętej gleby uszkodzenie mechaniczne i pęknięcie korzenia. Może również działać mroźne „wybrzuszenie” roślin, spowodowane nierównomiernym zamarzaniem i rozszerzaniem się wilgoci w glebie. W tym przypadku powstają siły, które wypychają roślinę z gleby. W rezultacie darń zostaje wyrzucona, korzenie odsłonięte i wyrwane, a drzewa wypadają. Podsumowując dane dotyczące zimowych uszkodzeń roślin, oprócz odporności na zimno i samej mrozoodporności, które odzwierciedlają zdolność do wytrzymywania bezpośrednich skutków niskich temperatur, w ekologii wyróżniają także zimotrwalosc - zdolność do wytrzymywania wszystkich niekorzystnych warunki zimowe(zamrożenie, zwilżenie, wybrzuszenie itp.). Jednocześnie rośliny nie mają specjalnych adaptacji morfologicznych, które chronią jedynie przed zimnem, a w zimnych siedliskach ochrona odbywa się przed całym zespołem niekorzystnych warunków (wiatry, wysychanie, zimno itp.)
Zimno wpływa na roślinę nie tylko bezpośrednio (poprzez zaburzenia termiczne), ale także pośrednio, poprzez fizjologiczną „suszę zimową”. Przy intensywnym świetle zimowym i ociepleniu temperatura powietrza może przekroczyć temperaturę gleby. Części nadziemne roślin wzmagają transpirację, a wchłanianie wody z zimnej gleby jest spowolnione.
W efekcie wzrasta ciśnienie osmotyczne w roślinie i pojawia się niedobór wody. Przy długotrwałym mrozie i intensywnym nasłonecznieniu może to prowadzić nawet do śmiertelnych uszkodzeń. Wysuszające działanie zimna potęgują zimowe wiatry, które zwiększają transpirację. Zimowe suszenie zmniejsza się poprzez zmniejszenie powierzchni transpiracyjnej, która ma miejsce podczas jesiennego zrzucania liści. Zimozielone rośliny bardzo intensywnie transponują zimą. R. Tren (1934) ustalił, że w okolicach Heidelbergu bezlistne pędy borówki amerykańskiej (Vaccinium myrtillus) transpirowały trzykrotnie intensywniej niż igły świerka (Picea) i sosny (Pinus). Transpiracja wrzosu (Calluna vulgaris) była 20-krotnie intensywna. Natomiast pędy ropuchy (Linaria cymbalaria) i Parietaria ramiflora, które przetrwały do zimy na ścianach domów, parowały 30-50 razy intensywniej niż gatunki drzewiaste. Na niektórych siedliskach można znacznie ograniczyć suszę zimową. Przykładowo rośliny położone pod śniegiem lub w szczelinach ścian zużywają znacznie mniej wilgoci na transpirację, a podczas odwilży mogą uzupełniać niedobory wody.
Oznaczanie mrozoodporności roślin
Pojęcie stresu niskotemperaturowego (zimnego wstrząsu) obejmuje cały zespół reakcji roślin na działanie zimna lub mrozu oraz reakcje odpowiadające genotypowi rośliny i objawiające się na różnych poziomach organizacji organizmu roślinnego, od molekularnego po organizmowy.
Odporność na zimno - umiejętność rośliny ciepłolubne wytrzymują działanie niskich dodatnich temperatur. Rośliny mrozoodporne to takie, które nie ulegają uszkodzeniom i nie zmniejszają swojej produktywności w temperaturach od 0 do +10°C.
W przypadku większości upraw niskie dodatnie temperatury są prawie nieszkodliwe. Poszczególne narządy roślin ciepłolubnych mają różną odporność na zimno. U kukurydzy i gryki najszybciej obumierają łodygi, u ryżu mniej odporne są liście, u soi najpierw uszkadzane są ogonki, a następnie blaszki liściowe orzeszki ziemne mają system korzeniowy, który jest najbardziej wrażliwy na zimno.
Liście pod wpływem zimna tracą turgor w wyniku zakłócenia dostaw wody do narządów transportowych, co prowadzi do zmniejszenia zawartości wody wewnątrzkomórkowej. Nasilają się procesy hydrolityczne, w wyniku których następuje akumulacja azotu niebiałkowego (proliny i innych związków azotowych) oraz monosacharydów. Zwiększa się niejednorodność i ilość białka, szczególnie o niskiej masie cząsteczkowej (26, 32 kDa).
Zwiększa się przepuszczalność membran. Reakcja ta jest jednym z głównych mechanizmów narażenia na zimno. Zmiana stanu membran w niskich temperaturach jest w dużej mierze związana z utratą jonów wapnia. W przypadku pszenicy ozimej, jeśli wpływ nie jest zbyt silny, błony komórkowe tracą jony wapnia, zwiększa się przepuszczalność; różne jony, przede wszystkim potasu, a także kwasy organiczne i cukry z cytoplazmy dostają się do ściany komórkowej lub przestrzeni międzykomórkowych. Jony wapnia również dostają się do ściany komórkowej, ale ich stężenie również wzrasta w cytoplazmie i następuje aktywacja H+-ATPazy. Aktywny transport protonów uruchamia wtórny transport aktywny, a jony potasu wracają do komórki. W rezultacie zwiększa się wchłanianie wody i tych substancji, które opuszczają komórkę, tj. Przedostaje się do niego sok komórkowy z przestrzeni zewnątrzkomórkowej, co prowadzi do przywrócenia jego stanu po uszkodzeniu (ryc. 24a).
Pod wpływem niższych temperatur utrata jonów wapnia przez membrany jest bardzo duża. W wyniku silnego narażenia zwiększa się ilość jonów wapnia w cytoplazmie, dochodzi do zaburzenia struktur błonowych i funkcji enzymów związanych z błoną. H+-ATPaza ulega inaktywacji, a fosfolipidy, przeciwnie, ulegają aktywacji, co powoduje wyciek jonów i stymuluje degradację lipidów błonowych. W takim przypadku szkody stają się nieodwracalne.
Zmiana przepuszczalności błony wiąże się także ze zmianami w składzie kwasów tłuszczowych: nasycone kwasy tłuszczowe przechodzą ze stanu ciekłokrystalicznego do stanu żelowego wcześniej niż nienasycone kwasy tłuszczowe. Zatem im więcej nasyconych kwasów tłuszczowych w membranie, tym jest ona sztywniejsza, tj. mniej labilny. Zwiększając poziom nienasyconych kwasów tłuszczowych udało się zmniejszyć wrażliwość na niskie temperatury.
Rozpadowi błony sprzyja także wzrost zawartości wolnych rodników, co wskazuje na zwiększoną peroksydację lipidów (LPO). Na przykład w ryżu w temperaturze 2°C aktywność enzymu przeciwutleniającego SOD w tkankach spadła, a zawartość dialdehydu malonowego (MDA), końcowego produktu LPO, wzrosła. Po leczeniu tokoferolem ilość MDA spadła.
Naruszenie integralności błony prowadzi do rozpadu struktury komórkowe: mitochondria i chloroplasty puchną, liczba w nich cristae i tylakoidów maleje, pojawiają się wakuole, ER tworzy koncentryczne kręgi, w tym tonoplast wewnątrz wakuoli. Są to zmiany niespecyficzne.
W wyniku rozpadu błon tylakoidowych chloroplastów dochodzi do zaburzenia fotosyntezy, co dotyczy zarówno ETC, jak i enzymów cyklu Calvina.
Uszkodzenie procesu oddechowego obserwuje się także podczas ekspozycji na zimno, a spadek efektywności energetycznej wiąże się z dodatkowymi kosztami utrzymania metabolizmu. Zwiększa się aktywność alternatywnej drogi oddechowej. W niektórych przypadkach, np. U aroidów, intensyfikacja tego szlaku przyczynia się do wzrostu temperatury kwiatów w chłodne dni, co jest niezbędne do odparowania olejki eteryczne które przyciągają owady. Stosunek dróg oddechowych również zmienia się na korzyść szlaku pentozofosforanowego.
U roślin ciepłolubnych całkowite zahamowanie fotosyntezy następuje w temperaturze 0°C, ponieważ Błony chloroplastów ulegają zakłóceniu, a transport elektronów i fosforylacja fotosyntetyczna zostają rozłączone. W nieodpornych na zimno odmianach kukurydzy chloroplasty rozpadają się, a pigmenty ulegają zniszczeniu już po 20 godzinach od wystawienia na działanie temperatury +30°C. W mrozoodpornych mieszańcach, takich jak kukurydza, temperatura +3°C nie ma wpływu na skład pigmentów i strukturę chloroplastów.
Wpływ temperatury na fotosyntezę zależy od ekspozycji na światło. Tworzenie się chlorofilu w liściach ogórka w temperaturze utwardzania (+15°C) jest w mniejszym stopniu hamowane przy niższym poziomie oświetlenia. Wzrost zostaje zahamowany, zmienia się równowaga fitohormonów – zwiększa się zawartość ABA (głównie w odmiany odporne i gatunek), a auksyna maleje. Spadek temperatury powoduje także zmiany w procesach transportowych: absorpcja NO3 słabnie, a wzrasta NH4, szczególnie w zakładach przystosowanych. Transport NO3 z korzeni do liści jest najbardziej narażony na działanie niskich temperatur.
Długotrwała ekspozycja na niskie temperatury prowadzi do śmierci rośliny. Głównymi przyczynami śmierci roślin są nieodwracalny wzrost przepuszczalności błon, uszkodzenie metabolizmu komórkowego i nagromadzenie substancji toksycznych.
