Predstavitev na temo: "Učinki ekstremnih temperatur na rastline. Vpliv nizkih temperatur na rastline. Zimsko mirovanje, stratifikacija, vernalizacija. Odpornost proti zmrzali, zimska odpornost, procesi utrjevanja in razvajanja rastlin. Vpliv na rastline nizkih temperatur.
Pri negi sobnih rastlin je pomembno upoštevati temperaturni režim, ki jim ustreza. Dejansko v naravi vsak od njih raste v določenem podnebnem območju in je prilagojen tem pogojem obstoja.
Doma je skoraj nemogoče ustvariti podnebje tropov, subtropov ali polpuščav za njih, vendar morate poskušati upoštevati podoben temperaturni režim, sicer lahko rastlina izgubi svoj dekorativni učinek in celo umre.
V članku bomo obravnavali vpliv temperature na rast in razvoj rastlin.
Vpliv temperature na rastline
Če rastlini zagotovimo temperaturo, na katero je prilagojena, dobro raste, se razvija in bogato cveti. Toda pogosto imajo pridelovalci cvetja težave pri zagotavljanju želenega temperaturnega režima.
Kljub dejstvu, da veliko sobnih cvetov prihaja iz tropov, ne prenašajo visokih temperatur.. V njihovem domačem podnebju poletno vročino spremlja visoka vlažnost, v nasprotju s podnebjem srednjega pasu. Zato pogosto s povišanjem temperature opazimo sušenje najprej konice in nato celotnega lista.
Tako kot zvišanje temperature je za mnoge rastline škodljivo tudi njeno znižanje.
Nizke temperature v prostoru, ki jih spremlja povečanje vlažnosti, so značilne za jesensko in spomladansko obdobje pred vklopom in po izklopu ogrevanja. V tem času se pogosteje pojavljajo primeri propadanja koreninskega sistema rastlin in če temperatura močno pade, se lahko njihovi listi zvijejo in odpadejo. Rastline reagirajo tudi na močan padec temperature.
Visoka temperatura za rastline
Vse sobne rastline ne prenašajo dobro poletne vročine. Mnogi od njih trpijo zaradi visokih temperatur in nizke vlažnosti v zmernih območjih. Za zaščito sobnih rož pred nenavadnimi temperaturami uporabite obilno zalivanje, škropljenje in senčenje.
Za tropska poletja je značilna visoka vlažnost. Hkrati rastline zlahka prenašajo temperature do 30ºС. Povečanje vlažnosti v prostoru olajša dobro vlaženje zemeljske kome in škropljenje listov rastline.
Za prebivalce tropov je poleg pogostega zalivanja primerno, da lonec namestite v pladenj z navlaženim peskom. Škropljenje lahko izvajate vsak dan z vodo pri sobni temperaturi.
Pogosto rastlina poleti ne trpi toliko zaradi visoke temperature, temveč zaradi delovanja neposredne sončne svetlobe. Da bi se izognili opeklinam na listih in hkrati zmanjšali temperaturo zraka, v katerem živi rastlina, jo morate postaviti v senco ali pokriti pred soncem z belim papirjem.
Vpliv nizkih temperatur na rastline
Zimsko vzdrževanje sobnih rastlin se vedno razlikuje od poletja.
Pozimi ga potrebuje večina rastlin, saj se v njihovi domovini spreminja temperaturni režim. Običajno sobne rože ne smejo rasti pozimi, zato jih hranimo pri nizkih temperaturah in šibkem zalivanju.
Obstajajo vrste, ki so neobčutljive na temperaturne spremembe in nimajo izrazitega obdobja mirovanja. Ostali naj prezimujejo pri temperaturah, na katere so prilagojeni.
Rastline, odporne na ekstremne temperature
Nekatere nezahtevne vrste skoraj sploh ne reagirajo na znižanje ali zvišanje temperature. So zelo odporne na temperaturne vplive in pozimi ne zahtevajo vzdrževanja posebne temperature.
To so takšne okrasne listnate rastline:,. Pozimi jih lahko hranimo pri sobni temperaturi, vendar lahko prenesejo znižanje na plus 5-10ºС.
Številne vrste iglavcev rastejo v prenese tudi kratke zmrzali. Zelo odporna je tudi pelargonija, ki odvrže liste šele, ko temperatura pade pod 0ºС.
Razmislite o skupinah rastlin glede na temperaturo.
Ta članek se pogosto bere:
sobne rastline, ki ljubijo toploto
Obstaja veliko vrst, ki ne prenašajo nizkih temperatur. Če temperatura zraka pade na 10-13ºС, se njihovi listi zvijejo in odpadejo.
Takšne toploljubne nežne rastline vključujejo:,, fitonijo. Optimalna temperatura za njihovo prezimovanje je 15-20ºС.
Rastline, ki potrebujejo hlajenje
Hladno prezimovanje je potrebno predvsem za cvetoče rastline, ki po obdobju mirovanja začnejo intenzivno rasti in cveteti. Ta , .
Med tistimi, ki prezimijo v hladu, so tudi okrasne listnate rastline.. To so nekatere vrste fikusov, praproti, Kalanchoe. Vse te rastline je priporočljivo hraniti pozimi pri temperaturi 8-15ºС.
Rastline, ki zahtevajo hladno shranjevanje
Med sobnimi cvetovi so tiste, ki rastejo pri nizki sobni temperaturi. To so predvsem sukulente, ki naj pozimi ne rastejo. Rast sukulentov s skrajšanim svetlobnim dnevom vodi v raztezanje. Oslabijo, izgubijo dekorativni videz, ne cvetijo.
Skoraj vse vrste kaktusov potrebujejo prezimovanje pri temperaturi 5-8ºС z zelo redkim zalivanjem enkrat na mesec ali manj. Pri isti temperaturi nekatere vrste, eonije, prezimijo.
Agave lahko hranimo tudi pri nižjih temperaturah - do 0ºС.
Številne čebulice in gomolji gloxinia vsebujejo tudi pozimi pri temperaturah okoli 8ºС, ki spomladi spodbudi njihovo rast in cvetenje.
Preučili smo razvrstitev rastlin glede na temperaturo.
Zaščita cvetja med zračenjem
Prezračevanje je potrebno za sobne rastline, saj potrebujejo svež zrak. To slabost občutijo predvsem pozimi, ko so okna zaradi zimskega mraza zaprta. Vendar je treba zimsko prezračevanje izvajati zelo previdno, da ne bi močno znižali temperature v prostoru in ne poškodovali rastlin.
Lahko naredite postopno prezračevanje prostora skozi vmesni prostor, katerega zrak je že posodobljen.
V tem primeru se bo svež zrak postopoma preselil v prostor z rastlinami in ne bo povzročil močnega znižanja temperature.
Prostor najlažje prezračimo tako, da rože odnesemo v drug prostor..
Še posebej morate skrbeti za tiste rastline, ki so bližje oknu, saj lahko tam temperatura doseže mejne vrednosti zanje. Priporočljivo je, da jih vrnete šele, ko se temperaturni režim vrne v normalno stanje.
Poleg znižanja temperature med prezračevanjem obstaja tudi nevarnost prepiha. Mnoge vrste negativno reagirajo na prepih z odpadanjem listov, kar se lahko zgodi tudi poleti. Zato je treba zagotoviti, da sobno cvetje ne konča na prepihu, odstranite ga, ko odprete okna.
Prilagajanje rastlin na visoke temperature
Sposobnost rastlin, da se prilagodijo in prenesejo izpostavljenost visokim temperaturam, imenujemo toplotna toleranca. Toploljubni cvetovi lahko prenesejo dolgotrajno pregrevanje, medtem ko zmerno toplotno ljubeče - kratkoročno.
Za zaščito pred visokimi temperaturami rastline uporabljajo različne vrste prilagajanja.
Morfološke in anatomske naprave so posebna struktura, ki pomaga preprečevati pregrevanje. Te lastnosti vključujejo:
- Sijoča površina listov in stebel, ki odbija sončno svetlobo;
- Gosta pubescenca rastline, ki poveča sposobnost odseva listov in jim daje svetlo barvo;
- Meridionalni ali navpični položaj listov, ki zmanjšuje površino, ki absorbira sončne žarke;
- Splošno zmanjšanje površine listov.
Vse te lastnosti tudi pomagajo, da rastlina izgubi manj vode.
Fiziološke prilagoditve vključujejo:
Odpornost rastlin na nizke temperature
Posebnih lastnosti prilagajanja rastlin na nizke temperature ni. Vendar pa obstajajo naprave, ki ščitijo pred kompleksom neugodnih razmer - vetrom, mrazom, možnostjo sušenja. Med njimi so:
- Pubescenca ledvičnih lusk;
- Zgostitev plasti plute;
- pubescenca listov;
- Zadebeljena povrhnjica;
- Smoljenje ledvic za zimo v iglavcih;
- Posebne oblike rasti in majhnosti, na primer majhni listi, pritlikavost, zaprti internodiji, horizontalna oblika rasti;
- Razvoj debelih in mesnatih kontraktilnih korenin. Konec jeseni se posušijo in skrajšajo, v tla potegnejo čebulice, korenine, prezimne popke.
Fiziološke prilagoditve pomagajo znižati zmrzišče celičnega soka in zaščititi vodo pred zmrzovanjem. Tej vključujejo:
- Povečana koncentracija celičnega soka;
- Anabioza je zmožnost zaustavitve življenjskih procesov v rastlini v ekstremnih pogojih in zmanjšanja produktivnosti.
Na katere rastline vplivajo temperaturna nihanja?
Tako skozi vse leto kot čez dan prihaja do naravnih temperaturnih nihanj. Kako različne rastline prenašajo takšne kapljice?
Večina sobnih cvetov ne prenaša močnih temperaturnih nihanj.. Torej, ko se ohladi za 6-10 stopinj, listi dieffenbachia začnejo rumeneti in zbledijo, rast pa se ustavi. Enake "simptome" lahko opazimo tudi pri drugih rastlinah. Zato je pri zračenju prostora pozimi bolje odstraniti rože z okenske police.
Pomembno je vedeti, da postopno spremembo temperature, s hitrostjo največ 0,5 stopinje na uro, prenese večina rastlin.
Vendar pa obstajajo rastline, ki normalno prenašajo tudi velika temperaturna nihanja. Sem spadajo aloja, sansiviera, klivija, aspidistra in druge.
Najbolj termofilni in zato slabo prenašajo močne temperaturne spremembe so cvetoči in okrasno-listopadni predstavniki družin aroidov, begonij, murve in bromelije.
Najbolj toplotno ljubeči pestri gostje iz tropov: kaladij, kodij.
Naravna temperaturna nihanja doma
V naravi se temperatura ritmično spreminja: ponoči se zniža, čez dan pa se dvigne. Enake spremembe se dogajajo skozi vse leto, ko se letni časi gladko menjajo eden za drugim.
Rastline se v svojem naravnem okolju prilagodijo takim spremembam.. Sobno cvetje, ki naravno raste v zmernih zemljepisnih širinah, dobro prenaša spremembe v količini toplote, medtem ko so za goste iz tropov takšna temperaturna nihanja bolj boleča.
Zato imajo tropske rastline v hladni sezoni izrazito obdobje mirovanja. Za njih je to zelo pomembno, saj pozitivno vpliva na nadaljnjo rast in razvoj.
Pomembno je vedeti, da bo na sobne rastline blagodejno vplivalo, če bo temperatura čez dan nekaj stopinj višja kot ponoči.
Glede na temperaturo ločimo naslednje vrste rastlin:
- 1. Termofili, megatermalne, toploljubne rastline, katerih temperaturni optimum leži v območju povišanih temperatur.
- 2. Kriofili, mikrotermalne, hladnoljubne rastline, katerih temperaturni optimum leži v območju nizkih temperatur.
- 3. Mezotermalno rastline so vmesna skupina.
Vzdržljivost rastlin do ekstremnih temperatur je značilna za njihovo toplotno odpornost in odpornost proti zmrzali. Na učinek temperature kot dejavnika so kopenske rastline razvile številne prilagoditve.
Torej, rastlina ščiti pred pregrevanjem:
- 1. Transpiracija (izhlapevanje 1 g vode pri 20 ° zahteva 500 kcal)
- 2. Sijoča površina, gosta pubescenca, navpična razporeditev ozkih listnih plošč (fescue, perjanica), splošno zmanjšanje listne površine - to so vse tiste naprave, ki služijo za oslabitev vpliva sončnega sevanja.
- 3. Pluta na lubju, zračne votline na koreninskem vratu - prilagoditve, značilne za puščavske rastline.
- 4. Nekakšna prilagoditev je zasedba rastlin določenih ekoloških niš, zaščitenih pred pregrevanjem.
- 5. Izkušnje najbolj vročih mesecev v stanju mirovanja ali v obliki semen in podzemnih organov.
Posebna prilagoditev na učinek mraza rastline ne, vendar pred celotnim kompleksom neugodnih dejavnikov, povezanih z njo (močni vetrovi, možnost izsušitve), je rastlina zaščitena s takšnimi morfološkimi značilnostmi, kot so pubescenca ledvičnih lusk, katranizacija ledvic, odebeljena plast plute, debela kožica. Svojevrstno prilagoditev na mraz opazimo v visokogorju Afrike pri rozetnih drevesih lobelije med nočnim mrazom, rozete listov se zaprejo.
Pred mrazom pomagajo tudi:
- 1. Majhnost, pritlikavost, oz nanizem. Na primer, v pritlikavi brezi in vrbi - Betula nana, Salix polaris.
- 2. Plazeče oblike - stlantsy.
- 3. Izkušnje najbolj vročih mesecev v stanju mirovanja ali v obliki semen ali podzemnih organov.
- 4. Posebna življenjska oblika blazinastih rastlin (v resju) je sposobna vzdrževati temperaturo v debelini vej za 13 ° C višjo od temperature okolice.
- 5. Razvoj kontraktilna- kontraktilne korenine. Jeseni se takšne korenine posušijo, skrajšajo in potisnejo prezimne popke globoko v zemljo, kar prepreči vzgonsko silo večnega ledu).
Za rastline zmernih območij so bolj značilne fiziološke metode zaščite pred mrazom.
- 1. Znižano zmrzišče celičnega soka (več topnih sladkorjev, povečan delež koloidno vezane vode). Na splošno so rastline v tem pogledu manj prilagojene kot žuželke.
- 2. Znižanje temperaturnih optimum fizioloških procesov. Pri arktičnih lišajih je na primer fotosinteza optimalna pri 5° in možna pri -10°
- 3. Snežna rast v predpomladanskem obdobju pri borovnicah, tulipanih in drugih efemeroidih.
- 4. Anabioza- skrajni ukrep varstva rastlin - stanje mirovanja, med katerim rastlina lahko prenese do -200 ° C. V stanju zimskega mirovanja ločimo fazo globokega ali organskega mirovanja, ko odrezane veje na toplem ne cvetijo, in fazo prisilnega mirovanja ob koncu zime. Signal za začetek počitka je skrajšanje dneva.
Danes želim posvetiti pozornost vplivu temperature na rastline. Ni skrivnost, da je vsaka vrsta rastlin prilagojena določenemu podnebnemu pasu, za katerega so značilne določene temperature. Temperatura se spreminja skozi vse leto in dan, nekje v tropih rahlo, v našem srednjem pasu - od 40 stopinj poleti do -30 pozimi. Temperaturne spremembe so postale del življenjskega cikla rastline: segreje se - poženejo brsti, jesenski prehladi - odvržemo liste. Temperatura pogosto prevara celo biološko uro rastlin.
Glavna težava stanovanj je odvečna toplota. V stanovanju je pogosto stabilna temperatura in morebitna nihanja mikroklime v prostoru sploh ne sovpadajo z atmosfero zunaj okna.
Poglejmo vsak letni čas posebej in poglejmo, kako lahko pomagamo vrtnim zeliščem, da se prilagodijo mikroklimi naših stanovanj.
poletje
Najprej razmislite o možnosti brez klimatske naprave. Zdi se, da je sobna temperatura poleti blizu pogojem odprtega tla. Toda izkazalo se je, da je v resnici temperatura v stanovanju nekoliko višja od temperature na ulici - zapremo okna, ko gremo v službo, steklo ustvarja učinek tople grede, ni niti najmanjšega prepiha ... To je samo rastlinjak učinek na ozadju suhega zraka, ne visoke vlažnosti. Zvečer, ko rastline preidejo v stanje zaspanosti, jih prepihamo s pahljačo. 
Klimatska naprava v hiši tudi nekoliko suši zrak, zato rastline poškropite zjutraj in zvečer, postavite skodelice vode. Lahko dobite okrasni mini slap. Pretok zraka iz klimatske naprave ne sme stresati listov rastlin - prepih slabo prenašajo ne le okrasne sobne rastline, ampak tudi zelišča.
rešitev: med lonce postavite skodelice vode. Vlaga bo rastlinam pomagala preživeti poletno vročino. Rastline zasenčite na primer tako, da na steklo pritrdite liste belega papirja ali odsevno folijo (če so okna obrnjena proti jugu in jugovzhodu).
Rastlini lahko malce pomagate pri prilagajanju na vročino s pomočjo fitohormonov. Na primer Epin ali Cirkon. Ta zdravila povečajo odpornost rastlin na suhost, vročino, spremembo tal in pomanjkanje svetlobe.
Jesen in zima
Od oktobra večina naših trajnih dišavnic postopoma preide v fazo mirovanja, ovene in čaka na trenutek, ko jim najdemo hladen temen prostor. Takšni pogoji so potrebni na primer za origano (origano). Lahko je zastekljena loža, temperatura v kateri pozimi ne pade pod 5 stopinj. Prezimovanje zelišč v stanovanju si zasluži ločen članek.
Pozimi se v našem povprečnem stanovanju temperatura ni dvignila nad 18 stopinj. Okenska polica, na kateri stojijo rastline, se bolj segreje in izsuši zemljo.
rešitev: Naredim takole - zvijem kopalno brisačo in jo položim med okensko polico in radiator ter s tem odvajam toploto. Vendar to velja za rastline, ki ne spijo, kot sta rožmarin in timijan. Čeprav jih je treba poslati na hladnejše (10-12 stopinj), vendar svetlo mesto.
Pomlad
Spomladi naša zelišča preidejo v fazo intenzivne rasti, rastline presajamo - v tem obdobju rastline potrebujejo nekoliko več toplote. Pomlad ne pride vedno po koledarju, zato bo morda potrebno malo ogrevanja.
rešitev: Praktiram toplo zalivanje, približno 30 stopinj.
Prostore zračite zvečer, ne glede na letni čas. To ni koristno samo za rastline, ampak tudi za nas.
Poškodbe rastlin zaradi mraza in zmrzali. V rastlinski ekologiji je običajno razlikovati med učinki mraza (nizke pozitivne temperature) in zmrzali (negativne temperature). Negativni vpliv mraza je odvisen od obsega padca temperature in trajanja njihove izpostavljenosti. Že neekstremno nizke temperature negativno vplivajo na rastline, saj zavirajo glavne fiziološke procese (fotosintezo, transpiracijo, izmenjavo vode itd.), zmanjšujejo energijsko učinkovitost dihanja, spreminjajo funkcionalno aktivnost membran in vodijo v prevlado hidrolitskega reakcije v metabolizmu. Zunaj poškodbe zaradi mraza spremlja izguba turgorja listov in sprememba njihove barve zaradi uničenja klorofila. Rast in razvoj se močno upočasnita. Tako listi kumare (Cucumis sativus) tretji dan pri 3 °C izgubijo turgor, rastlina oveni in odmre zaradi motenj v dovajanju vode. Toda tudi v okolju, nasičenem z vodno paro, nizke temperature negativno vplivajo na presnovo rastlin. Pri številnih vrstah se intenzivira razgradnja beljakovin in kopičijo topne oblike dušika.
Glavni razlog za škodljiv učinek nizke pozitivne temperature na toploljubne rastline je motnja funkcionalne aktivnosti membran zaradi prehoda nasičenih maščobnih kislin iz tekoče-kristalnega stanja v gel. Posledično se po eni strani poveča prepustnost membran za ione, po drugi strani pa se poveča aktivacijska energija encimov, povezanih z membrano. Hitrost reakcij, ki jih katalizirajo membranski encimi, se po faznem prehodu zmanjša hitreje kot hitrost reakcij, povezanih s topnimi encimi. Vse to vodi do neugodnih sprememb v metabolizmu, močnega povečanja količine endogenih strupov in pri dolgotrajni izpostavljenosti nizkim temperaturam - do smrti rastline (VV Polevoy, 1989). Ko torej temperatura pade za nekaj stopinj nad 0 °C, odmrejo mnoge rastline tropskega in subtropskega izvora. Njihovo odmiranje je počasnejše kot pri zmrzovanju in je posledica motenj biokemičnih in fizioloških procesov v telesu, ki se znajde v neobičajnem okolju.
Ugotovili so številne dejavnike, ki pri nizkih temperaturah škodljivo vplivajo na rastline: izguba toplote, pokanje žil, dehidracija, nastajanje ledu, povečana kislost in koncentracija celičnega soka itd. Smrt celic zaradi zmrzali je običajno povezana z dezorganizacijo presnove beljakovin in nukleinskih kislin, pa tudi z enako pomembno kršitvijo prepustnosti membrane in prenehanjem pretoka asimilatov. Posledično začnejo procesi razpadanja prevladovati nad procesi sinteze, strupi se kopičijo in struktura citoplazme je motena.
Številne rastline, ne da bi bile poškodovane pri temperaturah nad 0 °C, ovirajo nastajanje ledu v njihovih tkivih. V zalitih neotrdelih organih lahko nastane led v protoplastih, medceličnih prostorih in celičnih stenah. G. A. Samygin (1974) je opredelil tri vrste zamrzovanja celic, odvisno od fiziološkega stanja organizma in njegove pripravljenosti za prezimovanje. V prvem primeru celice odmrejo po hitrem nastajanju ledu, najprej v citoplazmi in nato v vakuoli. Druga vrsta zmrzovanja je povezana z dehidracijo in deformacijo celice med nastajanjem medceličnega ledu (slika 7.17). Tretjo vrsto celične smrti opazimo s kombinacijo medceličnega in znotrajceličnega nastajanja ledu.
Pri zmrzovanju, kot tudi zaradi suše, protoplasti oddajo vodo, se skrčijo, vsebnost soli in organskih kislin, raztopljenih v njih, se poveča do strupenih koncentracij. To povzroči inaktivacijo encimskih sistemov, ki sodelujejo pri fosforilaciji in sintezi ATP. Gibanje vode in zmrzovanje se nadaljujeta, dokler se ne vzpostavi ravnovesje sesalnih sil med ledom in vodo protoplasta. In odvisno od temperature: pri temperaturi -5 °C nastopi ravnovesje pri 60 barih, pri -10 °C pa že pri 120 barih (V.Larcher, 1978).
Pri dolgotrajni izpostavljenosti zmrzali se ledeni kristali močno povečajo in lahko stisnejo celice ter poškodujejo plazmalemo. Proces nastajanja ledu je odvisen od hitrosti padanja temperature. Če je zamrzovanje počasno, bo led
riž. 7.17. Shema celične poškodbe zaradi tvorbe zunajceličnega ledu in taljenja (po J.P. Paltu, P.H. Leeju, 1983)
razvijejo zunaj celic in po odmrzovanju ostanejo živi. Ko temperatura hitro pade, voda nima časa, da bi prodrla skozi celično steno in zmrzne med njo in protoplastom. To povzroči uničenje perifernih plasti citoplazme in nato nepopravljivo poškodbo celice. Z zelo hitrim padcem temperature voda nima časa zapustiti protoplasta in ledeni kristali se hitro razširijo po celici. Posledično celice hitro zamrznejo, če voda iz njih ni imela časa odteči. Zato je pomemben njegov hiter transport v medcelične prostore, kar je olajšano z ohranjanjem visoke prepustnosti membran, povezanih z visoko vsebnostjo nenasičenih maščobnih kislin v njihovi sestavi (V.V. Polevoy, 1989). V utrjenih rastlinah pri negativnih temperaturah membrane "ne zamrznejo" in ohranijo svojo funkcionalno aktivnost. Odpornost celice proti zmrzovanju se poveča tudi, če je voda trdno povezana s strukturami citoplazme.
Zmrzal lahko močno poruši strukturo membran. Membranski proteini so dehidrirani in denaturirani, kar inaktivira pomembne aktivne transportne sisteme sladkorja in ionov. Zlaganje beljakovin pod vplivom zmrzali je še posebej značilno za južne rastline, ki odmrejo pred nastankom ledu. In ledeno razgradnjo lipidnih komponent membran spremlja hidroliza fosfolipidov in tvorba fosforne kisline. Posledično poškodovane membrane izgubijo polprepustnost, poveča se izguba vode v celicah, turgor pade, medcelični prostori se napolnijo z vodo, potrebni ioni pa se intenzivno izpirajo iz celic.
Zmrzal poškoduje tudi pigmentni sistem rastlin. Poleg tega je učinek temperaturnega stresa pozimi pogosto povezan s poškodbami asimilacijskih organov zaradi svetlobe. Torej, v kloroplastih iglic je transportna veriga elektronov poškodovana, vendar so te poškodbe reverzibilne. V prezimujočih rastlinah se poveča vsebnost karotenoidov, ki ščitijo klorofil pred poškodbami s svetlobo. Ohranjanje pigmentov in fotosinteze je pomembno za odpornost rastlin tako jeseni, ko se pri nizkih pozitivnih temperaturah sintetizirajo zaščitne spojine, kot tudi za prezimovanje rastlin. Pri negativnih temperaturah ozimna žita delno nadomestijo stroške ohranjanja sposobnosti preživetja v stresnih razmerah zaradi fotosinteze (L. G. Kosulina in sod., 1993).
Pozeba lahko povzroči tudi mehanske poškodbe rastlinskih organizmov. V tem primeru so še posebej prizadeta drevesna debla in velike veje. Pozimi z močnim nočnim hlajenjem deblo hitro izgubi toploto. Lubje in zunanje plasti lesa se ohladijo hitreje kot notranjost debla, zato se v njih ustvari znatna napetost, ki ob hitri spremembi temperature povzroči navpično pokanje drevesa.
Poleg tega so možne tangencialne razpoke in odcepitve korteksa. Zmrzovalne razpoke se med aktivnim delovanjem kambija zaprejo, če pa nove plasti lesa nimajo časa za nastanek, se razpoke širijo vzdolž polmera v deblo. Vanje pride okužba, ki prodre v sosednja tkiva, moti prevodni sistem in lahko povzroči smrt drevesa.
Škoda zaradi pozebe nastane čez dan. Ob dolgotrajnejši zmrzali, zlasti ob sončnem vremenu, se lahko deli rastlin, ki se dvigajo nad sneg, posušijo zaradi neravnovesja v transpiraciji in vsrkavanju vode iz mrzlih tal (pomembna je tudi stiskanje celic pri dehidraciji in nastajanju ledu, zmrzovanje celičnega soka). Pri lesnatih rastlinah na območjih s sončnimi zimami (Vzhodna Sibirija, Severni Kavkaz, Krim itd.) Zimsko-pomladanske "opekline" opazimo celo na južni strani vej in mladih nezaščitenih debel. V jasnih zimskih in spomladanskih dneh se celice odmašenih delov rastlin segrejejo, izgubijo odpornost proti zmrzali in ne prenesejo poznejših zmrzali. In v gozdni tundri lahko poškodbe zaradi zmrzali nastanejo tudi poleti med zmrzali. Zanje je še posebej občutljiva mlada podrast. Njegov kambij se hitro ohladi, saj še ni nastala zadostna toplotnoizolacijska plast lubja, zato je toplotna kapaciteta tankih debel majhna. Ti vplivi so še posebej nevarni sredi poletja, ko je aktivnost kambija največja (M.A. Gurskaya, S.G. Shiyatov, 2002).
Zbijanje in razpokanje zmrznjene zemlje povzroči mehanske poškodbe in pretrganje korenin. Lahko deluje tudi zmrznjeno "izbočenje" rastlin, ki nastane zaradi neenakomernega zmrzovanja in širjenja vlage v tleh. V tem primeru nastanejo sile, ki rastlino potisnejo iz tal. Posledično se ruše obrnejo navzven, korenine so izpostavljene in odrezane, drevesa izpadejo. Če povzamemo podatke o zimskih poškodbah rastlin, poleg lastne odpornosti proti zmrzali in zmrzali, ki odražata sposobnost prenašanja neposrednega vpliva nizkih temperatur, se v ekologiji razlikuje tudi zimska odpornost - sposobnost prenašanja vseh neugodnih zimskih razmer (zmrzovanje , blaženje, izbočenje itd.). Hkrati rastline nimajo posebnih morfoloških prilagoditev, ki ščitijo samo pred mrazom, v hladnih habitatih pa se zaščita izvaja pred celotnim kompleksom neugodnih razmer (vetrovi, izsušitev, mraz itd.).
Mraz na rastlino ne vpliva le neposredno (s toplotnimi motnjami), ampak tudi posredno, s fiziološko »zimsko sušo«. Z zimskim intenzivnim osvetljevanjem in segrevanjem lahko temperatura zraka preseže temperaturo tal. Nadzemni deli rastlin povečajo transpiracijo, absorpcija vode iz mrzle zemlje pa se upočasni.
Posledično se poveča osmotski tlak v rastlini in pride do pomanjkanja vode. Pri dolgotrajnem mrazu in močnem osončenju lahko to povzroči celo smrtne poškodbe. Usihajoči učinek mraza poslabšajo zimski vetrovi, ki povečajo transpiracijo. Zmanjšanje zimskega izsuševanja zmanjša transpiracijsko površino, ki nastane med jesenskim odpadanjem listov. Zimskozelene rastline pozimi zelo močno presvetijo. R.Tren (1934) je ugotovil, da so v okolici Heidelberga brezlistni poganjki borovnic (Vaccinium myrtillus) cveteli trikrat intenzivneje kot iglice smrek (Picea) in borovcev (Pinus). Transpiracija vrese (Calluna vulgaris) je bila 20-krat intenzivnejša. In poganjki krastače (Linaria cymbalaria) in parietaria ramiflora, ki so ostali živi do zime na stenah hiš, so izhlapevali 30-50-krat intenzivneje kot drevesne vrste. V nekaterih rastiščih se lahko zimska suša bistveno zmanjša. Na primer, rastline, ki se nahajajo pod snegom ali v razpokah sten, porabijo veliko manj vlage za transpiracijo in med odmrzovanjem lahko nadomestijo pomanjkanje vode.
Določanje odpornosti rastlin na mraz
Koncept hladnega šoka vključuje celoten sklop odzivov rastlin na delovanje mraza ali zmrzali, poleg tega reakcije, ki ustrezajo genotipu rastline in se kažejo na različnih ravneh organizacije rastlinskega organizma od molekularne do organizmske.
Hladna odpornost - sposobnost toplotno ljubečih rastlin, da prenesejo delovanje nizkih pozitivnih temperatur. Hladno odporne rastline so tiste, ki pri temperaturah od 0 do +10 ° C niso poškodovane in ne zmanjšajo svoje produktivnosti.
Za večino poljščin so nizke pozitivne temperature skoraj neškodljive. Posamezni organi toploljubnih rastlin imajo različno odpornost proti mrazu. Pri koruzi in ajdi najhitreje odmrejo stebla, pri rižu so manj odporni listi, pri soji se najprej poškodujejo peclji, nato listne ploskve, pri arašidu je na mraz najbolj občutljiv koreninski sistem.
Pri izpostavljenosti mrazu pride do izgube turgorja v listih zaradi motene dostave vode v transportne organe, kar vodi do zmanjšanja vsebnosti znotrajcelične vode. Hidrolitični procesi se intenzivirajo, posledično se kopičijo neproteinski dušik (prolin in druge dušikove spojine), monosaharidi. Poveča se heterogenost in količina beljakovin, zlasti nizko molekularnih (26, 32 kDa).
Poveča se prepustnost membrane. Ta reakcija spada med primarne mehanizme izpostavljenosti mrazu. Sprememba stanja membran pri nizkih temperaturah je v veliki meri povezana z izgubo kalcijevih ionov. Pri ozimni pšenici, če vpliv ni premočan, celične membrane izgubijo kalcijeve ione, prepustnost se poveča; različni ioni, predvsem kalij, pa tudi organske kisline in sladkorji, izstopajo iz citoplazme v celično steno ali medcelične prostore. V celično steno preidejo tudi kalcijevi ioni, vendar se poveča tudi njihova koncentracija v citoplazmi, aktivira se H+-ATPaza. Aktivni transport protonov sproži sekundarni aktivni transport in kalijevi ioni se vrnejo v celico. Posledično se poveča absorpcija vode in tistih snovi, ki so zapustile celico, t.j. vanjo vstopi celični sok iz zunajceličnega prostora, kar vodi do ponovne vzpostavitve njenega stanja po poškodbi (slika 24a).
Pod delovanjem nižje temperature je izguba kalcijevih ionov z membranami zelo velika. Zaradi močne izpostavljenosti se poveča količina kalcijevih ionov v citoplazmi, motijo se membranske strukture in delovanje membransko vezanih encimov. H+-ATPaza se inaktivira, fosfolipidi pa se, nasprotno, aktivirajo, kar povzroči uhajanje ionov in spodbuja razgradnjo membranskih lipidov. V tem primeru postane škoda nepopravljiva.
Spremembe prepustnosti membrane so povezane tudi s premiki v komponentah maščobnih kislin: nasičene maščobne kisline preidejo iz tekoče-kristalnega stanja v stanje gela prej kot nenasičene. Torej, več nasičenih maščobnih kislin je v membrani, bolj toga je; manj labilen. S povečanjem ravni nenasičenih maščobnih kislin je bilo mogoče zmanjšati občutljivost na znižanje temperature.
Razpad membran spodbuja tudi povečanje vsebnosti prostih radikalov, kar kaže na povečanje lipidne peroksidacije (LPO). Na primer, pri rižu pri 2 °C se je aktivnost antioksidativnega encima SOD v tkivih zmanjšala in povečala vsebnost malondialdehida (MDA), končnega produkta LPO. Pri zdravljenju s tokoferolom se je količina MDA zmanjšala.
Kršitev celovitosti membran vodi do razpada celičnih struktur: mitohondriji in kloroplasti nabreknejo, v njih se zmanjša število krist in tilakoidov, pojavijo se vakuole, EPR tvori koncentrične kroge, tudi iz tonoplasta znotraj vakuole. To so nespecifične spremembe.
Zaradi razpada tilakoidnih membran kloroplastov je motena fotosinteza, ki zadeva tako ETC kot encime Calvinovega cikla.
Med izpostavljenostjo mrazu opazimo tudi poškodbe dihalnega procesa, zmanjšanje energetske učinkovitosti je povezano z dodatnimi stroški za vzdrževanje metabolizma. Poveča se aktivnost alternativnega načina dihanja. V nekaterih primerih, na primer pri aroidih, intenziviranje te poti prispeva k zvišanju temperature cvetov v hladnem vremenu, kar je potrebno za izhlapevanje eteričnih olj, ki privabljajo žuželke. Spremeni se tudi razmerje dihalnih poti v korist pentozofosfatne poti.
Pri toploljubnih rastlinah pride do popolne inhibicije fotosinteze pri 0°C, ker pride do kršitve membran kloroplastov in odklopa transporta elektronov in fotosintetske fosforilacije. Pri sortah koruze, ki niso odporne na mraz, 20 ur po delovanju temperature + 30 ° C kloroplasti razpadejo in pigmenti se uničijo. Pri hladno odpornih hibridih, kot je koruza, vpliv temperature +3°C ne vpliva na sestavo pigmentov in strukturo kloroplastov.
Vpliv temperature na fotosintezo je odvisen od osvetlitve. Tvorba klorofila v listih kumar pri temperaturi kaljenja (+15°C) je manj zavirana pri slabši osvetlitvi. Zavira se rast, spremeni se ravnovesje fitohormonov - poveča se vsebnost ABA (predvsem pri odpornih sortah in vrstah), zmanjša pa se avksina. Znižanje temperature povzroči tudi spremembe v transportnih procesih: privzem NO3 se zmanjša, NH4 pa poveča, zlasti pri prilagojenih rastlinah. Prenos NO3 od korenin do listov je najbolj ranljiv pod delovanjem nizke temperature.
Dolgotrajna izpostavljenost nizkim temperaturam povzroči smrt rastline. Glavni vzroki odmiranja rastlin so ireverzibilno povečanje prepustnosti membrane, okvara celičnega metabolizma in kopičenje strupenih snovi.
