Ζημιά στα φυτά από το κρύο και τον παγετό. Στην οικολογία των φυτών, συνηθίζεται να γίνεται διάκριση μεταξύ των επιπτώσεων του κρύου (χαμηλές θετικές θερμοκρασίες) και του παγετού (αρνητικές θερμοκρασίες). Η αρνητική επίδραση του κρύου εξαρτάται από το εύρος των μειώσεων της θερμοκρασίας και τη διάρκεια της έκθεσής τους. Ακόμη και οι μη ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες έχουν δυσμενή επίδραση στα φυτά, καθώς αναστέλλουν βασικές φυσιολογικές διεργασίες (φωτοσύνθεση, διαπνοή, ανταλλαγή νερού κ.λπ.), μειώνουν την ενεργειακή απόδοση της αναπνοής, αλλάζουν τη λειτουργική δραστηριότητα των μεμβρανών και οδηγούν στην επικράτηση. των υδρολυτικών αντιδράσεων στο μεταβολισμό. Εξωτερικά, η ζημιά από το κρύο συνοδεύεται από απώλεια στροβιλισμού στα φύλλα και αλλαγή στο χρώμα τους λόγω της καταστροφής της χλωροφύλλης. Η ανάπτυξη και η ανάπτυξη επιβραδύνονται απότομα. Έτσι, τα φύλλα του αγγουριού (Cucumis sativus) χάνουν σάρωμα στους 3 °C την 3η ημέρα, το φυτό μαραίνεται και πεθαίνει λόγω της μειωμένης παροχής νερού. Αλλά ακόμη και σε περιβάλλον κορεσμένο με υδρατμούς, οι χαμηλές θερμοκρασίες επηρεάζουν αρνητικά τον μεταβολισμό των φυτών. Σε ορισμένα είδη, η διάσπαση των πρωτεϊνών αυξάνεται και οι διαλυτές μορφές αζώτου συσσωρεύονται.
Ο κύριος λόγος για την καταστροφική επίδραση των χαμηλών θετικών θερμοκρασιών στα θερμόφιλα φυτά είναι η διαταραχή της λειτουργικής δραστηριότητας των μεμβρανών λόγω της μετάβασης κορεσμένων λιπαρά οξέααπό υγρή κρυσταλλική κατάσταση σε γέλη. Ως αποτέλεσμα, αφενός, αυξάνεται η διαπερατότητα των μεμβρανών για ιόντα και, αφετέρου, αυξάνεται η ενέργεια ενεργοποίησης των ενζύμων που σχετίζονται με τη μεμβράνη. Ο ρυθμός των αντιδράσεων που καταλύονται από τα ένζυμα της μεμβράνης μειώνεται πιο γρήγορα μετά από μια μετάβαση φάσης από τον ρυθμό των αντιδράσεων που περιλαμβάνουν διαλυτά ένζυμα. Όλα αυτά οδηγούν σε δυσμενείς αλλαγές στο μεταβολισμό, απότομη αύξηση της ποσότητας ενδογενών τοξικών ουσιών και, με παρατεταμένη έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες, στο θάνατο του φυτού (V.V. Polevoy, 1989). Έτσι, όταν η θερμοκρασία πέσει σε αρκετούς βαθμούς πάνω από τους O °C, πολλά φυτά τροπικής και υποτροπικής προέλευσης πεθαίνουν. Ο θάνατός τους επέρχεται πιο αργά από ό,τι κατά την κατάψυξη, και είναι συνέπεια διαταραχής των βιοχημικών και φυσιολογικές διεργασίεςσε έναν οργανισμό που βρίσκεται σε ένα ασυνήθιστο περιβάλλον.
Έχουν εντοπιστεί πολλοί παράγοντες που έχουν επιζήμια επίδραση στα φυτά σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν: απώλεια θερμότητας, ρήξη αιμοφόρων αγγείων, αφυδάτωση, σχηματισμός πάγου, αυξημένη οξύτητακαι συγκέντρωση κυτταρικού χυμού κ.λπ. Ο κυτταρικός θάνατος από παγετό συνήθως συνδέεται με αποδιοργάνωση του μεταβολισμού των πρωτεϊνών και νουκλεϊκά οξέα, καθώς και με εξίσου σημαντική παραβίαση της διαπερατότητας της μεμβράνης και διακοπή της ροής των αφομοιώσεων. Ως αποτέλεσμα, οι διαδικασίες αποσύνθεσης αρχίζουν να υπερισχύουν των διεργασιών σύνθεσης, συσσωρεύονται δηλητήρια και η δομή του κυτταροπλάσματος διαταράσσεται.
Πολλά φυτά, χωρίς να καταστραφούν σε θερμοκρασίες πάνω από 0 °C, σκοτώνονται από το σχηματισμό πάγου στους ιστούς τους. Σε ποτισμένα, μη σκληρυμένα όργανα, ο πάγος μπορεί να σχηματιστεί σε πρωτοπλάστες, μεσοκυτταρικούς χώρους και κυτταρικά τοιχώματα. Ο G. A. Samygin (1974) προσδιόρισε τρεις τύπους κυτταρικής κατάψυξης, ανάλογα με τη φυσιολογική κατάσταση του οργανισμού και την ετοιμότητά του για διαχείμαση. Στην πρώτη περίπτωση, τα κύτταρα πεθαίνουν μετά τον γρήγορο σχηματισμό πάγου, πρώτα στο κυτταρόπλασμα και μετά στο κενοτόπιο. Ο δεύτερος τύπος κατάψυξης σχετίζεται με αφυδάτωση και παραμόρφωση του κυττάρου κατά τον σχηματισμό μεσοκυττάριου πάγου (Εικ. 7.17). Ο τρίτος τύπος κυτταρικού θανάτου παρατηρείται με συνδυασμό μεσοκυττάριου και ενδοκυτταρικού σχηματισμού πάγου.
Κατά την κατάψυξη, καθώς και ως αποτέλεσμα της ξηρασίας, οι πρωτοπλάστες εγκαταλείπουν το νερό, συρρικνώνονται και η περιεκτικότητα σε άλατα και οργανικά οξέα που είναι διαλυμένα σε αυτά αυξάνεται σε τοξικές συγκεντρώσεις. Αυτό προκαλεί αδρανοποίηση των ενζυμικών συστημάτων που εμπλέκονται στη φωσφορυλίωση και τη σύνθεση ATP. Η κίνηση του νερού και η κατάψυξη συνεχίζονται έως ότου επιτευχθεί μια ισορροπία δυνάμεων αναρρόφησης μεταξύ του πάγου και του νερού του πρωτοπλάστη. Και εξαρτάται από τη θερμοκρασία: σε θερμοκρασία -5 °C, η ισορροπία εμφανίζεται στα 60 bar, και στους -10 °C ήδη στα 120 bar (W. Larcher, 1978).
Με παρατεταμένη έκθεση στον παγετό, οι κρύσταλλοι πάγου μεγαλώνουν σε σημαντικά μεγέθη και μπορούν να συμπιέσουν τα κύτταρα και να καταστρέψουν το πλάσμα. Η διαδικασία σχηματισμού πάγου εξαρτάται από τον ρυθμό μείωσης της θερμοκρασίας. Εάν το πάγωμα συμβεί αργά, ο πάγος θα γίνει

Ρύζι. 7.17. Σχέδιο κυτταρικής βλάβης που προκαλείται από εξωκυτταρικό σχηματισμό πάγου και απόψυξη (μετά από J.P. Palt, P.H. Lee, 1983)

αναπτύσσεται έξω από τα κύτταρα και όταν αποψυχθούν παραμένουν ζωντανά. Όταν η θερμοκρασία πέφτει γρήγορα, το νερό δεν έχει χρόνο να διεισδύσει στο κυτταρικό τοίχωμα και παγώνει μεταξύ αυτού και του πρωτοπλάστη. Αυτό προκαλεί καταστροφή των περιφερειακών στοιβάδων του κυτταροπλάσματος και στη συνέχεια μη αναστρέψιμη βλάβη στο κύτταρο. Με μια πολύ γρήγορη πτώση της θερμοκρασίας, το νερό δεν έχει χρόνο να φύγει από τον πρωτοπλάστη και οι κρύσταλλοι πάγου εξαπλώνονται γρήγορα σε όλο το κύτταρο. Κατά συνέπεια, τα κύτταρα παγώνουν γρήγορα εάν το νερό δεν έχει προλάβει να στραγγίσει από αυτά. Επομένως, η ταχεία μεταφορά του στους μεσοκυττάριους χώρους είναι σημαντική, η οποία διευκολύνεται από τη διατήρηση της υψηλής διαπερατότητας της μεμβράνης, που σχετίζεται με την υψηλή περιεκτικότητα σε ακόρεστα λιπαρά οξέα στη σύνθεσή τους (V.V. Polevoy, 1989). Σε σκληρυμένα φυτά σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν, οι μεμβράνες «δεν παγώνουν», διατηρώντας τη λειτουργική δραστηριότητα. Η αντίσταση του κυττάρου στον παγετό αυξάνεται επίσης εάν το νερό είναι σταθερά συνδεδεμένο με τις δομές του κυτταροπλάσματος.
Ο παγετός μπορεί να βλάψει σοβαρά τη δομή των μεμβρανών. Οι πρωτεΐνες της μεμβράνης αφυδατώνονται και μετουσιώνονται, γεγονός που αδρανοποιεί σημαντικά συστήματαενεργή μεταφορά σακχάρων και ιόντων. Η πήξη των πρωτεϊνών υπό την επίδραση του παγετού είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστική νότια φυτά, πεθαίνει πριν σχηματιστεί πάγος. Και η παγωμένη διάσπαση των λιπιδικών συστατικών των μεμβρανών συνοδεύεται από υδρόλυση φωσφολιπιδίων και σχηματισμό φωσφορικού οξέος. Ως αποτέλεσμα, οι κατεστραμμένες μεμβράνες χάνουν ημιπερατότητα, η απώλεια νερού από τα κύτταρα αυξάνεται, η στρέβλωση πέφτει, οι μεσοκυτταρικοί χώροι γεμίζουν με νερό και τα απαραίτητα ιόντα ξεπλένονται εντατικά από τα κύτταρα.
Ο παγετός βλάπτει επίσης το σύστημα χρωστικών των φυτών. Επιπλέον, η επίδραση του θερμοκρασιακού στρες το χειμώνα συχνά συνδυάζεται με βλάβες στα όργανα αφομοίωσης από το φως. Έτσι, στους χλωροπλάστες των βελόνων, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι κατεστραμμένη, αλλά αυτή η βλάβη είναι αναστρέψιμη. Στα διαχειμάζοντα φυτά, η περιεκτικότητα σε καροτενοειδή αυξάνεται, προστατεύοντας τη χλωροφύλλη από τη φθορά από το φως. Η διατήρηση των χρωστικών και η φωτοσύνθεση είναι σημαντική για τη σταθερότητα των φυτών το φθινόπωρο, όταν συντίθενται προστατευτικές ενώσεις σε χαμηλές θετικές θερμοκρασίες και για το ξεχειμώνιασμα των φυτών. Σε αρνητικές θερμοκρασίες, τα χειμερινά δημητριακά αντισταθμίζουν εν μέρει το κόστος διατήρησης της βιωσιμότητας κάτω από στρεσογόνες συνθήκες λόγω της φωτοσύνθεσης (L. G. Kosulina et al., 1993).
Ο παγετός μπορεί επίσης να προκαλέσει μηχανική βλάβη στους φυτικούς οργανισμούς. Σε αυτή την περίπτωση επηρεάζονται ιδιαίτερα οι κορμοί δέντρων και τα μεγάλα κλαδιά. Το χειμώνα, με έντονη νυχτερινή ψύξη, ο κορμός χάνει γρήγορα τη θερμότητα. Ο φλοιός και τα εξωτερικά στρώματα του ξύλου κρυώνουν γρηγορότερα από το εσωτερικό του κορμού, έτσι δημιουργείται σημαντική πίεση σε αυτά, η οποία, με γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας, οδηγεί σε κάθετο ράγισμα του δέντρου.
Επιπλέον, είναι πιθανές εφαπτομενικές ρωγμές και αποκολλήσεις του φλοιού. Οι ρωγμές παγετού κλείνουν όταν το κάμπιο είναι ενεργό, αλλά εάν δεν προλάβουν να σχηματιστούν νέα στρώματα ξύλου, οι ρωγμές εξαπλώνονται ακτινωτά στον κορμό. Μολύνονται, το οποίο, διεισδύοντας σε γειτονικούς ιστούς, διαταράσσει τη λειτουργία του συστήματος αγωγής και μπορεί να οδηγήσει στο θάνατο του δέντρου.
Ζημιές από παγετό συμβαίνουν και κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κατά τη διάρκεια παρατεταμένων παγετών, ειδικά σε ηλιόλουστες καιρικές συνθήκες, τμήματα των φυτών που υψώνονται πάνω από το χιόνι μπορεί να στεγνώσουν από ανισορροπία διαπνοής και απορρόφησης νερού από το κρύο έδαφος (συμπίεση των κυττάρων κατά την αφυδάτωση και το σχηματισμό πάγου, η κατάψυξη του κυτταρικού χυμού είναι επίσης σημαντική). U ξυλώδη φυτάσε περιοχές με ηλιόλουστους χειμώνες ( Ανατολική Σιβηρία, Βόρειος Καύκασος, Κριμαία, κ.λπ.) υπάρχουν ακόμη και «καίματα» χειμώνα-άνοιξη Νότια πλευράκλαδιά και νεαρούς απροστάτευτους κορμούς. Τις καθαρές μέρες του χειμώνα και της άνοιξης, τα κύτταρα των τμημάτων των φυτών χωρίς φελλό θερμαίνονται, χάνουν την αντοχή τους στον παγετό και δεν μπορούν να αντέξουν τους επόμενους παγετούς. Και στο δάσος-τούντρα, μπορεί επίσης να σχηματιστεί ζημιά από παγετό το καλοκαίρι κατά τη διάρκεια παγετών. Οι νέοι έφηβοι είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι σε αυτά. Το κάμβιο του ψύχεται γρήγορα, καθώς δεν έχει ακόμη σχηματιστεί ένα επαρκές θερμομονωτικό στρώμα φλοιού και επομένως η θερμοχωρητικότητα των λεπτών κορμών είναι χαμηλή. Αυτές οι επιδράσεις είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες στα μέσα του καλοκαιριού, όταν η δραστηριότητα του καμβίου είναι μέγιστη (M.A. Gurskaya, S.G. Shiyatov, 2002).
Η συμπίεση και το ράγισμα του παγωμένου εδάφους οδηγεί σε μηχανική βλάβη και ρήξη των ριζών. Μπορεί επίσης να δράσει η παγωμένη «διογκωμένη» των φυτών, η οποία προκαλείται από ανομοιόμορφη κατάψυξη και διαστολή της υγρασίας του εδάφους. Σε αυτή την περίπτωση προκύπτουν δυνάμεις που ωθούν το φυτό έξω από το έδαφος. Ως αποτέλεσμα, οι χλοοτάπητες ανοίγουν, οι ρίζες εκτίθενται και αποκόπτονται και δέντρα πέφτουν. Συνοψίζοντας τα δεδομένα για τις χειμερινές ζημιές στα φυτά, εκτός από την αντίσταση στο κρύο και την ίδια την αντίσταση στον παγετό, τα οποία αντικατοπτρίζουν την ικανότητα ανοχής άμεση δράση χαμηλές θερμοκρασίες, στην οικολογία διακρίνουν επίσης τη χειμερινή ανθεκτικότητα - την ικανότητα να ανέχονται όλα τα δυσμενή χειμερινές συνθήκες(πάγωμα, απόσβεση, διόγκωση κ.λπ.). Ταυτόχρονα, τα φυτά δεν έχουν ειδικές μορφολογικές προσαρμογές που προστατεύουν μόνο από το κρύο και σε ψυχρούς βιότοπους η προστασία πραγματοποιείται από ολόκληρο το σύμπλεγμα δυσμενών συνθηκών (άνεμοι, αποξήρανση, κρύο κ.λπ.)
Το κρύο επηρεάζει το φυτό όχι μόνο άμεσα (μέσω θερμικών διαταραχών), αλλά και έμμεσα, μέσω της φυσιολογικής «χειμωνιάτικης ξηρασίας». Με έντονο χειμερινό φως και θέρμανση, η θερμοκρασία του αέρα μπορεί να υπερβεί τη θερμοκρασία του εδάφους. Τα υπέργεια μέρη των φυτών αυξάνουν τη διαπνοή και η απορρόφηση του νερού από το κρύο έδαφος επιβραδύνεται.
Ως αποτέλεσμα, η οσμωτική πίεση στο φυτό αυξάνεται και εμφανίζεται έλλειψη νερού. Με παρατεταμένο κρύο και έντονη ηλιοφάνεια, αυτό μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε θανατηφόρα ζημιά. Η ξηραντική επίδραση του κρύου επιδεινώνεται από τους χειμερινούς ανέμους που αυξάνουν τη διαπνοή. Και η χειμερινή ξήρανση μειώνεται από τη μείωση της διαπνέουσας επιφάνειας, η οποία συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής αποβολής των φύλλων. Τα χειμωνοπράσινα φυτά αναπνέουν πολύ έντονα το χειμώνα. Ο R. Tren (1934) προσδιόρισε ότι στην περιοχή της Χαϊδελβέργης, οι άφυλλοι βλαστοί μύρτιλων (Vaccinium myrtillus) αναπνέουν τρεις φορές πιο έντονα από τις βελόνες της ελάτης (Picea) και του πεύκου (Pinus). Η διαπνοή της ερείκης (Calluna vulgaris) ήταν 20 φορές πιο έντονη. Και οι βλαστοί από λινάρι (Linaria cymbalaria) και Parietaria ramiflora που έμειναν ζωντανοί μέχρι το χειμώνα στους τοίχους των σπιτιών εξατμίστηκαν 30-50 φορές πιο έντονα είδη δέντρων. Σε ορισμένους οικοτόπους, η χειμερινή ξηρασία μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Για παράδειγμα, τα φυτά που βρίσκονται κάτω από το χιόνι ή σε σχισμές τοίχων ξοδεύουν πολύ λιγότερη υγρασία στη διαπνοή και κατά τη διάρκεια της απόψυξης μπορούν να αναπληρώσουν την έλλειψη νερού.

Συμπλήρωσε: Galimova A.R.

Η επίδραση των ακραίων θερμοκρασιών στα φυτά

Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, τα φυτά έχουν προσαρμοστεί αρκετά καλά στις επιπτώσεις των χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών. Ωστόσο, αυτές οι προσαρμογές δεν είναι τόσο τέλειες, επομένως οι ακραίες θερμοκρασίες μπορούν να προκαλέσουν κάποια βλάβη, ακόμη και θάνατο του φυτού. Το εύρος των θερμοκρασιών που επηρεάζουν τα φυτά στη φύση είναι αρκετά ευρύ: από -77ºС έως +55°С, δηλ. είναι 132°C. Οι πιο ευνοϊκές θερμοκρασίες για τη ζωή των περισσότερων χερσαίων οργανισμών είναι +15 - +30°C.

Υψηλές θερμοκρασίες

Ανθεκτικά στη θερμότητα - κυρίως κατώτερα φυτά, για παράδειγμα, θερμόφιλα βακτήρια και μπλε-πράσινα φύκια.

Αυτή η ομάδα οργανισμών είναι σε θέση να αντέξει αυξήσεις θερμοκρασίας έως και 75-90°C.

Η αντοχή του φυτού σε χαμηλές θερμοκρασίες χωρίζεται σε:

Αντοχή στο κρύο;

Αντοχή στον παγετό.

Αντοχή των φυτών στο κρύο

την ικανότητα των φυτών που αγαπούν τη θερμότητα να ανέχονται χαμηλές θετικές θερμοκρασίες. Τα φυτά που αγαπούν τη θερμότητα υποφέρουν πολύ κάτω από θετικές συνθήκες. χαμηλές θερμοκρασίες. Τα εξωτερικά συμπτώματα της ταλαιπωρίας των φυτών περιλαμβάνουν το μαρασμό των φύλλων και την εμφάνιση νεκρωτικών κηλίδων.

Αντοχή στον παγετό

την ικανότητα των φυτών να ανέχονται αρνητικές θερμοκρασίες. Μπιενάλε και πολυετή φυτά, που αναπτύσσονται σε εύκρατες ζώνες, εκτίθενται περιοδικά σε χαμηλές αρνητικές θερμοκρασίες. Διάφορα φυτάέχουν διαφορετική αντίσταση σε αυτό το αποτέλεσμα.

Ανθεκτικά στον παγετό φυτά

Επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών στα φυτά

Με ταχεία μείωση της θερμοκρασίας, σχηματίζεται πάγος μέσα στο κύτταρο.Με σταδιακή μείωση της θερμοκρασίας, σχηματίζονται κρύσταλλοι πάγου κυρίως στους μεσοκυττάριους χώρους. Ο θάνατος ενός κυττάρου και του οργανισμού στο σύνολό του μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι οι κρύσταλλοι πάγου που σχηματίζονται στους μεσοκυττάριους χώρους, αντλώντας νερό από το κύτταρο, προκαλούν αφυδάτωση και ταυτόχρονα ασκούν μηχανική πίεση στο κυτταρόπλασμα, καταστρέφοντας κυτταρικές δομές. Αυτό προκαλεί μια σειρά από συνέπειες - απώλεια στρεσίματος, αυξημένη συγκέντρωση του κυτταρικού χυμού, απότομη μείωση του όγκου των κυττάρων και μετατόπιση των τιμών του pH σε δυσμενή κατεύθυνση.

Επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών στα φυτά

Το πλάσμα χάνει ημιπερατότητα. Το έργο των ενζύμων που εντοπίζονται στις μεμβράνες των χλωροπλαστών και των μιτοχονδρίων και οι σχετικές διαδικασίες οξειδωτικής και φωτοσυνθετικής φωσφορυλίωσης διαταράσσονται. Η ένταση της φωτοσύνθεσης μειώνεται και η εκροή των αφομοιώσεων μειώνεται. Είναι η αλλαγή στις ιδιότητες της μεμβράνης που είναι η πρώτη αιτία κυτταρικής βλάβης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, εμφανίζεται βλάβη στη μεμβράνη κατά την απόψυξη. Έτσι, εάν το κύτταρο δεν έχει υποστεί τη διαδικασία σκλήρυνσης, το κυτταρόπλασμα πήζει λόγω της συνδυασμένης επίδρασης της αφυδάτωσης και της μηχανικής πίεσης των κρυστάλλων πάγου που σχηματίζονται στους μεσοκυττάριους χώρους.

Προσαρμογή φυτών σε αρνητικές θερμοκρασίες

Υπάρχουν δύο τύποι προσαρμογών σε αρνητικές θερμοκρασίες:

αποφυγή της καταστροφικής επίδρασης ενός παράγοντα (παθητική προσαρμογή)

αυξημένη επιβίωση (ενεργητική προσαρμογή).

Η θερμοκρασία είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας που καθορίζει τις δυνατότητες και το χρονοδιάγραμμα της καλλιέργειας.

Οι βιολογικές και χημικές διεργασίες μετασχηματισμού των θρεπτικών ουσιών που συμβαίνουν στο έδαφος εξαρτώνται άμεσα από καθεστώς θερμοκρασίας. Η παροχή θερμότητας στις καλλιέργειες χαρακτηρίζεται από το άθροισμα των μέσων ημερήσιων θερμοκρασιών αέρα άνω των 10°C κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Τόσο οι υψηλές όσο και οι χαμηλές θερμοκρασίες διαταράσσουν την πορεία των βιοχημικών διεργασιών στα κύτταρα, και έτσι μπορούν να προκαλέσουν μη αναστρέψιμες αλλαγές σε αυτά, οδηγώντας σε παύση της ανάπτυξης και θάνατο των φυτών. Η αύξηση της θερμοκρασίας στους 25-28°C αυξάνει τη δραστηριότητα της φωτοσύνθεσης και με την περαιτέρω ανάπτυξή της, η αναπνοή αρχίζει να υπερισχύει αισθητά έναντι της φωτοσύνθεσης, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του βάρους των φυτών. Ως εκ τούτου, οι περισσότερες γεωργικές καλλιέργειες σε θερμοκρασίες άνω των 30°C, που σπαταλούν υδατάνθρακες στην αναπνοή, κατά κανόνα, δεν παράγουν αύξηση της απόδοσης. Μείωση θερμοκρασίας περιβάλλοναπό 25 έως 10°C μειώνει την ένταση της φωτοσύνθεσης και την ανάπτυξη των φυτών κατά 4-5 φορές. Η θερμοκρασία στην οποία ο σχηματισμός των φωτοσυνθετικών προϊόντων είναι ίση με την κατανάλωσή τους για την αναπνοή ονομάζεται σημείο αντιστάθμισης.

Πλέον μεγάλη έντασηΗ φωτοσύνθεση σε φυτά εύκρατου κλίματος παρατηρείται στην περιοχή 24-26°C. Για τις περισσότερες καλλιέργειες αγρού, η βέλτιστη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι 25°C, τη νύχτα - 16-18°C. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 35-40°C, η φωτοσύνθεση σταματά ως αποτέλεσμα της διακοπής των βιοχημικών διεργασιών και της υπερβολικής διαπνοής (Kuznetsov, Dmitrieva, 2006). Μια σημαντική απόκλιση της θερμοκρασίας από τη βέλτιστη, είτε προς τα πάνω είτε προς τα κάτω, μειώνει αισθητά την ενζυματική δραστηριότητα στα φυτικά κύτταρα, την ένταση της φωτοσύνθεσης και την παροχή θρεπτικών ουσιών στα φυτά.

Η θερμοκρασία έχει μεγάλη επίδραση στην ανάπτυξη των ριζών. Χαμηλό (< 5°С) и высокие (>30°C) οι θερμοκρασίες του εδάφους συμβάλλουν στην επιφανειακή θέση των ριζών, μειώνοντας σημαντικά την ανάπτυξη και τη δραστηριότητά τους. Στα περισσότερα φυτά, τα πιο ισχυρά διακλαδίζονται ριζικό σύστημασχηματίζεται σε θερμοκρασία εδάφους 20-25°C.

Κατά τον προσδιορισμό του χρόνου εφαρμογής του λιπάσματος, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η σημαντική επίδραση της θερμοκρασίας του εδάφους στην παροχή θρεπτικών στοιχείων στα φυτά. Έχει διαπιστωθεί ότι σε θερμοκρασίες κάτω των 12°C, η χρήση φωσφόρου, καλίου και μικροστοιχείων από το έδαφος και τα λιπάσματα από τα φυτά είναι σημαντικά μειωμένη και σε θερμοκρασίες κάτω των 8°C, η κατανάλωση ορυκτού αζώτου μειώνεται επίσης αισθητά. Για τις περισσότερες γεωργικές καλλιέργειες, μια θερμοκρασία 5-6°C είναι κρίσιμη για την παροχή βασικών θρεπτικών στοιχείων στα φυτά.

Η παροχή θερμότητας της καλλιεργητικής περιόδου καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη δομή των σπαρμένων περιοχών και τη δυνατότητα καλλιέργειας πιο παραγωγικών όψιμων καλλιεργειών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα ηλιακή ενέργειανα σχηματίσουν μια καλλιέργεια ή να πραγματοποιήσουν επαναλαμβανόμενες σπορές μετά από πρώιμες συγκομιδές.

Στις συνθήκες της Ζώνης Μη Τσερνόζεμ της Ρωσίας, υπάρχει άμεση εξάρτηση της παραγωγικότητας των γεωργικών καλλιεργειών από το άθροισμα των θερμοκρασιών. Στο δάσος-στέπα και ζώνες στέπας, σε συνθήκες άρδευσης, δεν έχει αποδειχθεί αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ του αριθμού των θετικών θερμοκρασιών και των γεωργικών αποδόσεων. Στις κεντρικές και νότιες περιοχές της χώρας, αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας κατά 2-3 °C δεν έχει σημαντική επίδραση στην παραγωγικότητα των φυτών.

Η θερμοκρασία έχει επίσης μεγάλη επίδραση στη ζωτική δραστηριότητα της μικροχλωρίδας του εδάφους, η οποία καθορίζει την ορυκτή θρέψη των φυτών. Έχει διαπιστωθεί ότι η μεγαλύτερη ένταση αμμωνοποίησης οργανικών υπολειμμάτων στο έδαφος υπό την επίδραση μικροοργανισμών εμφανίζεται σε θερμοκρασία 26-30°C και υγρασία εδάφους 70-80% HB. Η απόκλιση της θερμοκρασίας ή της υγρασίας από τις βέλτιστες τιμές μειώνει σημαντικά την ένταση των μικροβιολογικών διεργασιών στο έδαφος.

Η παροχή υγρασίας των φυτών έχει μεγάλη επίδραση στην ένταση της φωτοσύνθεσης και στην απόδοση των λιπασμάτων. Ο βαθμός ανοίγματος των στομάτων, ο ρυθμός εισόδου του CO 2 στα φύλλα και η απελευθέρωση του O 2 εξαρτώνται από την κατάσταση στροβιλισμού των φυτών. Σε συνθήκες ξηρασίας και υπερβολικής υγρασίας, τα στομία συνήθως κλείνουν και σταματά η αφομοίωση του διοξειδίου του άνθρακα (φωτοσύνθεση). Η υψηλότερη ένταση φωτοσύνθεσης παρατηρείται με ένα ελαφρύ έλλειμμα νερού στο φύλλο (10-15% του πλήρους κορεσμού), όταν τα στομάχια είναι στο μέγιστο ανοιχτό. Μόνο υπό συνθήκες βέλτιστου καθεστώτος νερού το ριζικό σύστημα των φυτών παρουσιάζει τα περισσότερα υψηλή δραστηριότητακατανάλωση θρεπτικών ουσιών από εδαφικό διάλυμα. Η έλλειψη υγρασίας στο έδαφος οδηγεί σε μείωση του ρυθμού κίνησης του νερού και των θρεπτικών ουσιών μέσω του ξυλώματος προς τα φύλλα, την ένταση της φωτοσύνθεσης και τη μείωση της φυτικής βιομάζας.

Σημαντική δεν είναι μόνο η ποσότητα της βροχόπτωσης, αλλά και η δυναμική κατανομής της κατά την καλλιεργητική περίοδο σε σχέση με μεμονωμένες καλλιέργειες. Η παραγωγικότητα των γεωργικών καλλιεργειών καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη διαθεσιμότητα υγρασίας κατά τις πιο κρίσιμες φάσεις ανάπτυξης και ανάπτυξης των φυτών.

Για τη ζώνη Non-Chernozem, έχει διαπιστωθεί μια σκοτεινή συσχέτιση μεταξύ της απόδοσης και της βροχόπτωσης στα τέλη Μαΐου - αρχές Ιουνίου για τις καλλιέργειες σιτηρών, τον Ιούλιο - Αύγουστο για τις πατάτες, το καλαμπόκι, τις ριζικές καλλιέργειες και λαχανικών. Η έλλειψη υγρασίας σε αυτές τις περιόδους μειώνει σημαντικά την απόδοση των φυτών και την αποτελεσματικότητα των λιπασμάτων.

Εφαρμογή αζώτου και λιπάσματα φωσφόρου-καλίουαυξάνει σημαντικά το έλλειμμα υγρασίας, αφού αναλογικά με την αύξηση της απόδοσης της υπέργειας μάζας αυξάνεται και η κατανάλωση νερού. Έχει διαπιστωθεί ότι στα γονιμοποιημένα χωράφια η επίδραση της ξήρανσης των φυτών στο έδαφος αρχίζει να εκδηλώνεται νωρίτερα και σε μεγαλύτερο βάθος από ό,τι στα μη γονιμοποιημένα χωράφια. Ως εκ τούτου, όταν υπάρχει έλλειμμα υγρασίας, τα γονιμοποιημένα χωράφια σπέρνονται όσο το δυνατόν νωρίτερα, έτσι ώστε μέχρι να αρχίσει η ξηρασία και να στεγνώσει το ανώτερο στρώμα του εδάφους, οι ρίζες να φτάνουν στους χαμηλότερους, πιο υγρούς ορίζοντες. Τα πιο σημαντικά μέτρα για τη συσσώρευση υγρασίας στις περιοχές της στέπας είναι η κατακράτηση χιονιού, η πρώιμη σβάρνα για τη σφράγιση της υγρασίας και η πρώιμη σπορά.

Στις ζώνες δασοστέπας και ξηροστέπας, η διαθεσιμότητα υγρασίας είναι ένα από τα τους σημαντικότερους παράγοντεςπαραγωγικότητα των γεωργικών καλλιεργειών.

Σε ζώνες επαρκούς και υπερβολικής υγρασίας, το καθεστώς του νερού έκπλυσης έχει μεγάλη επίδραση στην παροχή θρεπτικών στοιχείων στα φυτά, καθώς σημαντική ποσότητα αζώτου, ασβεστίου, μαγνησίου και διαλυτών χουμικών ουσιών απομακρύνεται από το ριζικό στρώμα του εδάφους με την καθοδική ροή. από νερό. Αυτό το καθεστώς δημιουργείται, κατά κανόνα, το φθινόπωρο και τις αρχές της άνοιξης.

Μεγάλη επιρροή στις αποδόσεις των καλλιεργειών, την αποδοτικότητα των λιπασμάτων, τις γραμμές και τις γεωργικές πρακτικές έρευνα πεδίουη έκθεση και η ανακούφιση των αγρών έχουν αντίκτυπο, καθώς οι κλίσεις διαφορετικής έκθεσης και απότομης κλίσης διαφέρουν σημαντικά ως προς την περιεκτικότητα σε χούμο και θρεπτικά συστατικά στο έδαφος, τα θερμικά και υδατικά καθεστώτα και την ανταπόκριση των γεωργικών φυτών στα λιπάσματα. Τα εδάφη των βόρειων και βορειοανατολικών πλαγιών, κατά κανόνα, είναι πιο υγροποιημένα, διαθέτουν καλύτερη υγρασία, υψηλότερη χιονοκάλυψη, ξεπαγώνουν αργότερα σε σύγκριση με τις νότιες πλαγιές και, κατά κανόνα, έχουν βαρύτερη κοκκομετρική σύνθεση. Τα εδάφη των νότιων και νοτιοδυτικών πλαγιών είναι θερμότερα από τα βόρεια, ξεπαγώνουν νωρίτερα, χαρακτηρίζονται από έντονη πλημμυρική απορροή τήγματος και καταιγίδας, επομένως, κατά κανόνα, είναι πιο διαβρωμένα και περιέχουν λιγότερα σωματίδια λάσπης. Στα εδάφη των νότιων πλαγιών, η ανοργανοποίηση των υπολειμμάτων των καλαμιών και οργανικά λιπάσματαρέει πιο έντονα, άρα είναι λιγότερο ταπεινωμένα. Όσο υψηλότερη είναι η κάλυψη του χιονιού, τόσο μικρότερο είναι το βάθος πήξης του εδάφους, τόσο καλύτερα απορροφά την άνοιξη λιώσει το νερόκαι οι πλημμύρες καταστρέφουν λιγότερο το έδαφος.

Είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψη τα χαρακτηριστικά των εδαφών διαφορετικών εκθέσεων κατά τον σχεδιασμό του χρόνου των εργασιών πεδίου και την ανάγκη για εξοπλισμό για την εφαρμογή λιπασμάτων, καθώς μετά την ολοκλήρωση των εργασιών πεδίου στις νότιες πλαγιές χρησιμοποιείται σε χωράφια με βόρεια έκθεση.

Παρά τη μεγάλη εξάρτηση της ανάπτυξης και της ανάπτυξης των φυτών από την παροχή υγρασίας και θερμότητας, ο καθοριστικός ρόλος στη διαμόρφωση των γεωργικών αποδόσεων στη Ζώνη της Μη Μαύρης Γης και σε πολλές άλλες περιοχές ανήκει στη γονιμότητα του εδάφους και στη χρήση λιπασμάτων.

Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.

Επίδραση της θερμοκρασίας του αέρα

Οι διαδικασίες ζωής κάθε είδους φυτού πραγματοποιούνται σε ένα ορισμένο θερμική λειτουργία, η οποία εξαρτάται από την ποιότητα της θερμότητας και τη διάρκεια της έκθεσής της.

Διαφορετικά φυτά χρειάζονται διαφορετικές ποσότητεςθερμότητα και έχουν διαφορετικές ικανότητες να ανέχονται αποκλίσεις (τόσο προς τα κάτω όσο και προς τα πάνω) της θερμοκρασίας από τη βέλτιστη.

Βέλτιστη θερμοκρασία- η πιο ευνοϊκή θερμοκρασία για ένα συγκεκριμένο είδος φυτού σε ένα ορισμένο στάδιο ανάπτυξης.

Οι μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες που δεν διαταράσσουν την ομαλή ανάπτυξη των φυτών καθορίζουν τα όρια θερμοκρασίας που επιτρέπονται για την καλλιέργειά τους σε κατάλληλες συνθήκες. Η μείωση της θερμοκρασίας οδηγεί σε επιβράδυνση όλων των διεργασιών, συνοδευόμενη από εξασθένηση της φωτοσύνθεσης και αναστολή του σχηματισμού οργανική ύλη, αναπνοή, διαπνοή. Η αύξηση της θερμοκρασίας ενεργοποιεί αυτές τις διαδικασίες.

Σημειώνεται ότι η ένταση της φωτοσύνθεσης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και φτάνει το μέγιστο στην περιοχή των 15-20℃ για φυτά εύκρατων γεωγραφικών πλάτη και 25-30℃ για τα τροπικά και υποτροπικά φυτά. Η ημερήσια θερμοκρασία στους εσωτερικούς χώρους του φθινοπώρου σχεδόν ποτέ δεν πέφτει κάτω από τους 13℃. Το χειμώνα είναι μεταξύ 15-21℃. Την άνοιξη, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας αυξάνονται. Φτάνει τους 18-25℃. ΣΕ ΘΕΡΙΝΗ ΩΡΑη θερμοκρασία παραμένει σχετικά υψηλή όλη την ημέρα και είναι 22-28℃. Όπως μπορείτε να δείτε, η θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα είναι σχεδόν εντός του εύρους θερμοκρασίας που απαιτείται για να πραγματοποιηθεί η διαδικασία φωτοσύνθεσης καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Επομένως, η θερμοκρασία δεν είναι τόσο περιοριστικός παράγοντας συνθήκες δωματίου, όπως η ένταση φωτισμού.

ΣΕ χειμερινή περίοδοΤα κατοικίδια σε εσωτερικούς χώρους αισθάνονται φυσιολογικά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, επειδή... πολλά από αυτά είναι σε ηρεμία, ενώ σε άλλα οι διαδικασίες ανάπτυξης επιβραδύνουν ή σταματούν προσωρινά. Επομένως, η ανάγκη για ζέστη είναι μειωμένη σε σχέση με το καλοκαίρι.

Η επίδραση του φωτός στην ανάπτυξη των φυτών – φωτομορφογένεση. Επίδραση του κόκκινου και του πολύ κόκκινου φωτός στην ανάπτυξη των φυτών

Φωτομορφογένεση- αυτές είναι διεργασίες που συμβαίνουν σε ένα φυτό υπό την επίδραση φωτός διαφορετικής φασματικής σύνθεσης και έντασης. Σε αυτά, το φως δεν λειτουργεί ως πρωταρχική πηγή ενέργειας, αλλά ως σηματοδότησηπου σημαίνει, ρυθμίζονταςδιαδικασίες ανάπτυξης και ανάπτυξης των φυτών. Μπορείτε να κάνετε κάποια αναλογία με την οδό φανάρι, ρυθμίζεται αυτόματα ΚΙΝΗΣΗ στους ΔΡΟΜΟΥΣ. Μόνο για έλεγχο, η φύση δεν επέλεξε «κόκκινο - κίτρινο - πράσινο», αλλά ένα διαφορετικό σύνολο χρωμάτων: «μπλε - κόκκινο - πολύ κόκκινο».

Και η πρώτη εκδήλωση φωτομορφογένεσης εμφανίζεται τη στιγμή της βλάστησης των σπόρων.
Μίλησα ήδη για τη δομή του σπόρου και τα χαρακτηριστικά της βλάστησης στο άρθρο σχετικά σπορόφυτα. Λεπτομέρειες όμως που σχετίζονται με σήμαμε τη δράση του φωτός Ας καλύψουμε αυτό το κενό.

Έτσι, ο σπόρος ξύπνησε από τη χειμερία νάρκη και άρχισε να φυτρώνει, ενώ βρισκόταν κάτω από ένα στρώμα χώματος, δηλ. σκοτάδι. Επιτρέψτε μου να σημειώσω αμέσως ότι βλασταίνουν και μικροί σπόροι, που έχουν σπαρθεί επιφανειακά και δεν είναι πασπαλισμένοι με τίποτα. σκοτάδιτη νύχτα.
Παρεμπιπτόντως, σύμφωνα με τις παρατηρήσεις μου, γενικά, όλα τα raasada που στέκονται σε ένα φωτεινό μέρος φυτρώνουν τη νύχτακαι μπορείτε να δείτε μαζικούς βλαστούς το πρωί.
Ας επιστρέψουμε όμως στον δύστυχο εκκολαφθέντα σπόρο μας. Το πρόβλημα είναι ότι ακόμη και έχοντας εμφανιστεί στην επιφάνεια του εδάφους, το βλαστάρι δεν το γνωρίζει και συνεχίζει να αναπτύσσεται ενεργά, αγγίζοντας το φως, για τη ζωή, μέχρι να λάβει μια ειδική σήμα: να σταματήσει, δεν χρειάζεται να βιαστείτε άλλο, είστε ήδη ελεύθεροι και θα ζήσετε. (Μου φαίνεται ότι οι ίδιοι οι άνθρωποι δεν επινόησαν κόκκινο φως φρένων για τους οδηγούς, αλλά το έκλεψαν από τη φύση...:-).
Και λαμβάνει τέτοιο σήμα όχι από αέρα, όχι από υγρασία, όχι από μηχανική κρούση, αλλά από βραχυπρόθεσμη ακτινοβολία φωτός που περιέχει το κόκκινομέρος του φάσματος.
Και πριν λάβει ένα τέτοιο σήμα, το δενδρύλλιο βρίσκεται στο λεγόμενο αιτιολογημένοςκατάσταση. Στο οποίο έχει χλωμή εμφάνιση και αγκυλωτό, λυγισμένο σχήμα. Το άγκιστρο είναι ένα εκτεθειμένο επικότυλο ή υποκοτύλιο, που απαιτείται για την προστασία του οφθαλμού (σημείο ανάπτυξης) όταν σπρώχνει μέσα από αγκάθια προς τα αστέρια, και θα παραμείνει εάν η ανάπτυξη συνεχιστεί στο σκοτάδι και το φυτό παραμείνει σε αυτή την κατάσταση.

Βλάστηση

Το φως παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των φυτών. Οι αλλαγές στη μορφολογία των φυτών υπό την επίδραση της φωτεινής ακτινοβολίας ονομάζονται φωτομορφογένεση. Αφού ο σπόρος φυτρώσει μέσα από το έδαφος, οι πρώτες ακτίνες του ήλιου προκαλούν ριζικές αλλαγές στο νέο φυτό.

Είναι γνωστό ότι υπό την επίδραση του κόκκινου φωτός η διαδικασία της βλάστησης των σπόρων ενεργοποιείται και υπό την επίδραση του μακρυκόκκινου φωτός καταστέλλεται. Το μπλε φως εμποδίζει επίσης τη βλάστηση. Αυτή η αντίδραση είναι χαρακτηριστική για είδη με μικρούς σπόρους, καθώς οι μικροί σπόροι δεν έχουν επαρκή ποσότητα ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιεςγια να εξασφαλίσει την ανάπτυξη στο σκοτάδι περνώντας μέσα από το πάχος της γης. Οι μικροί σπόροι βλασταίνουν μόνο όταν εκτίθενται στο κόκκινο φως που μεταδίδεται λεπτό στρώμαγη, ενώ αρκεί μόνο η βραχυπρόθεσμη ακτινοβολία - 5-10 λεπτά την ημέρα. Η αύξηση του πάχους του στρώματος του εδάφους οδηγεί σε εμπλουτισμό του φάσματος με υπέρυθρο φως, το οποίο καταστέλλει τη βλάστηση των σπόρων. Σε είδη φυτών με μεγάλους σπόρους που περιέχουν επαρκή ποσότητα θρεπτικών συστατικών, δεν απαιτείται φως για να προκαλέσει τη βλάστηση.

Κανονικά, μια ρίζα φυτρώνει πρώτα από έναν σπόρο και μετά εμφανίζεται ένας βλαστός. Μετά από αυτό, καθώς ο βλαστός μεγαλώνει (συνήθως υπό την επίδραση του φωτός), αναπτύσσονται δευτερεύουσες ρίζες και βλαστοί. Αυτή η συντονισμένη εξέλιξη είναι μια πρώιμη εκδήλωση του φαινομένου της συζευγμένης ανάπτυξης, όπου η ανάπτυξη των ριζών επηρεάζει την ανάπτυξη των βλαστών και αντίστροφα. Σε μεγαλύτερο βαθμό, αυτές οι διεργασίες ελέγχονται από ορμόνες.

Ελλείψει φωτός, το βλαστάρι παραμένει στη λεγόμενη αιτιολική κατάσταση και έχει χλωμή εμφάνιση και αγκυλωτό σχήμα. Το άγκιστρο είναι ένα εκτεθειμένο επικότυλο ή υποκοτύλιο που απαιτείται για την προστασία του σημείου ανάπτυξης κατά τη διάρκεια της βλάστησης μέσω του εδάφους και θα παραμείνει εάν η ανάπτυξη συνεχιστεί στο σκοτάδι.

κόκκινο φως

Γιατί συμβαίνει αυτό - λίγη περισσότερη θεωρία. Αποδεικνύεται ότι, εκτός από τη χλωροφύλλη, σε οποιοδήποτε φυτό υπάρχει μια άλλη υπέροχη χρωστική ουσία, η οποία έχει ένα όνομα - φυτόχρωμα. (Η χρωστική ουσία είναι μια πρωτεΐνη που έχει εκλεκτική ευαισθησία σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του φάσματος του λευκού φωτός.)
Ιδιορρυθμία φυτόχρωμαείναι ότι μπορεί να πάρει δύο μορφέςΜε διαφορετικές ιδιότητεςυπό επιρροή το κόκκινοφως (660 nm) και μακρινόςκόκκινο φως (730 nm), δηλ. έχει την ικανότητα να φωτομετασχηματισμός. Επιπλέον, ο εναλλασσόμενος βραχυπρόθεσμος φωτισμός με το ένα ή το άλλο κόκκινο φως είναι παρόμοιο με το χειρισμό οποιουδήποτε διακόπτη που έχει τη θέση "ON-OFF", δηλ. Το αποτέλεσμα της τελευταίας πρόσκρουσης διατηρείται πάντα.
Αυτή η ιδιότητα του φυτοχρωμίου εξασφαλίζει παρακολούθηση της ώρας της ημέρας (πρωί-βράδυ), έλεγχο συχνότητατη ζωτική δραστηριότητα του φυτού. Εξάλλου, αγάπη για το φωςή ανοχή σκιάςενός συγκεκριμένου φυτού εξαρτάται και από τα χαρακτηριστικά των φυτοχρωμάτων που περιέχει. Και τέλος, το πιο σημαντικό πράγμα - ακμάζωνΤα φυτά ελέγχονται επίσης... φυτόχρωμα! Αλλά περισσότερα για αυτό την επόμενη φορά.

Στο μεταξύ, ας επιστρέψουμε στο δενδρύλλιο μας (γιατί είναι τόσο άτυχο...) Το φυτόχρωμα, σε αντίθεση με τη χλωροφύλλη, δεν βρίσκεται μόνο στα φύλλα, αλλά και στα σπόρος. Συμμετοχή του φυτοχρωμίου στη διαδικασία της βλάστησης των σπόρων για μερικοίτα φυτικά είδη είναι τα εξής: απλά το κόκκινοφως διεγείρειδιεργασίες βλάστησης σπόρων, και πολύ κόκκινο - καταστέλλειβλάστηση σπόρων. (Είναι πιθανό ότι αυτός είναι ο λόγος που οι σπόροι βλασταίνουν τη νύχτα). Αν και αυτό δεν είναι πρότυπο για Ολοιφυτά. Αλλά σε κάθε περίπτωση, το κόκκινο φάσμα είναι πιο χρήσιμο (διεγείρει) από το μακρινό κόκκινο φάσμα, το οποίο καταστέλλει τη δραστηριότητα των διεργασιών της ζωής.

Ας υποθέσουμε όμως ότι ο σπόρος μας στάθηκε τυχερός και φύτρωσε, εμφανιζόμενος στην επιφάνεια σε αιτιολική μορφή. Τώρα φτάνει βραχυπρόθεσμαανάβοντας το δενδρύλλιο για να ξεκινήσει η διαδικασία εξάλειψη της αιθάλης: ο ρυθμός ανάπτυξης του στελέχους μειώνεται, ο γάντζος ισιώνει, αρχίζει η σύνθεση χλωροφύλλης, οι κοτυληδόνες αρχίζουν να πρασινίζουν.
Και όλα αυτά, ευχαριστώ το κόκκινοστον κόσμο Στο ηλιακό φως της ημέρας υπάρχουν περισσότερες συνηθισμένες κόκκινες ακτίνες από τις μακρινές κόκκινες ακτίνες, επομένως το φυτό είναι πολύ δραστήριο κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη νύχτα γίνεται ανενεργό.

Πώς μπορεί κανείς να διακρίνει μεταξύ αυτών των δύο στενών τμημάτων του φάσματος «με το μάτι» για μια πηγή τεχνητού φωτισμού; Αν θυμηθούμε ότι η κόκκινη περιοχή συνορεύει με το υπέρυθρο, δηλ. θερμικόςακτινοβολία, τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι όσο πιο θερμή η ακτινοβολία «αισθάνεται στην αφή», τόσο περισσότερες υπέρυθρες ακτίνες περιέχει και επομένως πολύ κόκκινοΣβέτα. Τοποθετήστε το χέρι σας κάτω από μια κανονική λάμπα πυρακτώσεως ή μια λάμπα φθορισμού - και θα νιώσετε τη διαφορά.

Προσδιορισμός της αντοχής των φυτών στο κρύο

Η έννοια του στρες χαμηλής θερμοκρασίας (κούνημα ψυχρού) περιλαμβάνει ολόκληρο το σύνολο των αντιδράσεων των φυτών στις επιδράσεις του κρύου ή του παγετού και αντιδράσεων που αντιστοιχούν στον γονότυπο του φυτού και εκδηλώνονται σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης του φυτικού οργανισμού από μοριακό έως οργανικό.

Η ανοχή στο κρύο είναι η ικανότητα των φυτών που αγαπούν τη θερμότητα να ανέχονται τις επιπτώσεις των χαμηλών θετικών θερμοκρασιών. Ανθεκτικά στο κρύο είναι εκείνα που δεν παθαίνουν ζημιά και δεν μειώνουν την παραγωγικότητά τους σε θερμοκρασίες από 0 έως +10°C.

Για τις περισσότερες καλλιέργειες, οι χαμηλές θετικές θερμοκρασίες είναι σχεδόν αβλαβείς. Τα μεμονωμένα όργανα των φυτών που αγαπούν τη θερμότητα έχουν διαφορετική αντοχή στο κρύο. Στο καλαμπόκι και στο φαγόπυρο, οι μίσχοι πεθαίνουν πιο γρήγορα, στο ρύζι τα φύλλα είναι λιγότερο ανθεκτικά, στη σόγια καταστρέφονται πρώτα οι μίσχοι και μετά οι λεπίδες των φύλλων και στα φιστίκια το ριζικό σύστημα είναι πιο ευαίσθητο στο κρύο.

Όταν εκτίθενται στο κρύο, τα φύλλα χάνουν την ώθηση λόγω διακοπής της παροχής νερού στα όργανα μεταφοράς, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της περιεκτικότητας σε ενδοκυτταρικό νερό. Οι υδρολυτικές διεργασίες εντείνονται, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση μη πρωτεϊνικού αζώτου (προλίνη και άλλες αζωτούχες ενώσεις) και μονοσακχαριτών. Η ετερογένεια και η ποσότητα της πρωτεΐνης, ιδιαίτερα χαμηλού μοριακού βάρους (26, 32 kDa), αυξάνονται.

Η διαπερατότητα των μεμβρανών αυξάνεται. Αυτή η αντίδραση είναι ένας από τους κύριους μηχανισμούς έκθεσης στο κρύο. Η αλλαγή στην κατάσταση των μεμβρανών σε χαμηλές θερμοκρασίες σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με την απώλεια ιόντων ασβεστίου. Στο χειμερινό σιτάρι, εάν η πρόσκρουση δεν είναι πολύ ισχυρή, οι κυτταρικές μεμβράνες χάνουν ιόντα ασβεστίου, η διαπερατότητα αυξάνεται. διάφορα ιόντα, κυρίως κάλιο, καθώς και οργανικά οξέα και σάκχαρα από το κυτταρόπλασμα εισέρχονται στο κυτταρικό τοίχωμα ή στους μεσοκυττάριους χώρους. Τα ιόντα ασβεστίου εισέρχονται επίσης στο κυτταρικό τοίχωμα, αλλά η συγκέντρωσή τους αυξάνεται επίσης στο κυτταρόπλασμα και ενεργοποιείται η H+-ATPase. Η ενεργή μεταφορά πρωτονίων ενεργοποιεί τη δευτερογενή ενεργή μεταφορά και τα ιόντα καλίου επιστρέφουν στο κύτταρο. Ως αποτέλεσμα, αυξάνεται η απορρόφηση του νερού και εκείνων των ουσιών που φεύγουν από το κύτταρο, δηλ. Ο κυτταρικός χυμός από τον εξωκυτταρικό χώρο εισέρχεται σε αυτό, γεγονός που οδηγεί σε αποκατάσταση της κατάστασής του μετά από βλάβη (Εικ. 24α).

Όταν εκτίθεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η απώλεια ιόντων ασβεστίου από τις μεμβράνες είναι πολύ υψηλή. Ως αποτέλεσμα της έντονης έκθεσης, η ποσότητα των ιόντων ασβεστίου στο κυτταρόπλασμα αυξάνεται και οι δομές της μεμβράνης διαταράσσονται, καθώς και οι λειτουργίες των ενζύμων που συνδέονται με τη μεμβράνη. Η H+-ATPase απενεργοποιείται και τα φωσφολιπίδια, αντίθετα, ενεργοποιούνται, γεγονός που προκαλεί διαρροή ιόντων και διεγείρει την αποικοδόμηση των λιπιδίων της μεμβράνης. Σε αυτή την περίπτωση, η ζημιά γίνεται μη αναστρέψιμη.

Η αλλαγή στη διαπερατότητα της μεμβράνης σχετίζεται επίσης με μετατοπίσεις στα συστατικά των λιπαρών οξέων: τα κορεσμένα λιπαρά οξέα μετακινούνται από την υγρή κρυσταλλική κατάσταση στην κατάσταση γέλης νωρίτερα από τα ακόρεστα λιπαρά οξέα. Επομένως, όσο περισσότερα κορεσμένα λιπαρά οξέα στη μεμβράνη, τόσο πιο άκαμπτη είναι, δηλ. λιγότερο ασταθής. Αυξάνοντας το επίπεδο των ακόρεστων λιπαρών οξέων, ήταν δυνατό να μειωθεί η ευαισθησία σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Η αποσάθρωση της μεμβράνης διευκολύνεται επίσης από την αύξηση της περιεκτικότητας σε ελεύθερες ρίζες, υποδηλώνοντας αυξημένη υπεροξείδωση λιπιδίων (LPO). Για παράδειγμα, στο ρύζι στους 2ºC, η δραστηριότητα του αντιοξειδωτικού ενζύμου SOD στους ιστούς μειώθηκε και η περιεκτικότητα σε μηλονοδιαλδεΰδη (MDA), το τελικό προϊόν του LPO, αυξήθηκε. Όταν υποβλήθηκε σε θεραπεία με τοκοφερόλη, η ποσότητα του MDA μειώθηκε.

Η παραβίαση της ακεραιότητας των μεμβρανών οδηγεί στην αποσύνθεση των κυτταρικών δομών: τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες διογκώνονται, ο αριθμός των κριστών και των θυλακοειδών σε αυτά μειώνεται, εμφανίζονται κενοτόπια, το ER σχηματίζει ομόκεντρους κύκλους, συμπεριλαμβανομένου του τονοπλάστη μέσα στο κενοτόπιο. Αυτές είναι μη συγκεκριμένες αλλαγές.

Λόγω της αποσύνθεσης των θυλακοειδών μεμβρανών των χλωροπλαστών, διαταράσσεται η φωτοσύνθεση, η οποία ισχύει τόσο για το ETC όσο και για τα ένζυμα του κύκλου Calvin.

Βλάβη στην αναπνευστική διαδικασία παρατηρείται επίσης με την έκθεση στο κρύο, μειωμένη ενεργειακής απόδοσηςσχετίζεται με επιπλέον κόστοςγια τη διατήρηση του μεταβολισμού. Η δραστηριότητα της εναλλακτικής οδού αναπνοής αυξάνεται. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα στα αροειδή, η εντατικοποίηση αυτής της οδού συμβάλλει στην αύξηση της θερμοκρασίας των λουλουδιών σε κρύο καιρό, η οποία είναι απαραίτητη για την εξάτμιση αιθέρια έλαιαπου προσελκύουν τα έντομα. Η αναλογία των αναπνευστικών οδών αλλάζει επίσης υπέρ της οδού της φωσφορικής πεντόζης.

Στα θερμόφιλα φυτά, η πλήρης αναστολή της φωτοσύνθεσης συμβαίνει στους 0°C, επειδή Οι μεμβράνες των χλωροπλαστών διαταράσσονται και η μεταφορά ηλεκτρονίων και η φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση αποσυνδέονται. Σε μη ανθεκτικές στο κρύο ποικιλίες καλαμποκιού, οι χλωροπλάστες αποσυντίθενται και οι χρωστικές ουσίες καταστρέφονται 20 ώρες μετά την έκθεση σε θερμοκρασία +30C. Σε ανθεκτικά στο κρύο υβρίδια, όπως το καλαμπόκι, η θερμοκρασία των +3°C δεν επηρεάζει τη σύνθεση των χρωστικών και τη δομή των χλωροπλαστών.

Η επίδραση της θερμοκρασίας στη φωτοσύνθεση εξαρτάται από την έκθεση στο φως. Ο σχηματισμός χλωροφύλλης στα φύλλα αγγουριού σε θερμοκρασία σκλήρυνσης (+15°C) αναστέλλεται λιγότερο σε χαμηλότερα επίπεδα φωτός. Η ανάπτυξη αναστέλλεται, η ισορροπία των φυτοορμονών αλλάζει - η περιεκτικότητα σε ABA αυξάνεται (κυρίως σε ανθεκτικές ποικιλίεςκαι είδη), και η αυξίνη μειώνεται. Η μείωση της θερμοκρασίας οδηγεί επίσης σε αλλαγές στις διαδικασίες μεταφοράς: η απορρόφηση του NO3 εξασθενεί και το NH4 αυξάνεται, ειδικά στα προσαρμοσμένα φυτά. Η μεταφορά του NO3 από τις ρίζες στα φύλλα είναι πιο ευάλωτη στις χαμηλές θερμοκρασίες.

Η παρατεταμένη έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες οδηγεί στο θάνατο του φυτού. Οι κύριοι λόγοι θανάτου των φυτών είναι η μη αναστρέψιμη αύξηση της διαπερατότητας της μεμβράνης, η βλάβη στον μεταβολισμό των κυττάρων και η συσσώρευση τοξικών ουσιών.