Вопрос 8

Важная роль температуры во взаимоотношениях организма и среды проявляется на всех уровнях его структурной и функциональной организации. Температурные сдвиги вызывают изменения структуры биополимеров, а следовательно, и скоростей биохимических реакций и физиологических процессов. От температуры в конечном счёте зависит выживаемость организма, а географическое распределение видов на Земле происходит в соответствии с температурными градиентами.Растения - эктотермные (пойкилотермные) организмы, неспособные поддерживать температуру своих органов и тканей на постоянном уровне. Из этого следует, что у растений приспособления к изменяющимся температурным условиям не связаны со стратегией избежания, а основаны на механизмах резистентности.Растения способны модифицировать биополимеры своих клеток таким образом, чтобы компенсировать изменения метаболизма, вызываемые температурными сдвигами. Новые разновидности макромолекул появляются в ходе акклимации растений к изменившейся температуре. 3. Устойчивость растений к низким температурамУстойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодостойкость и морозоустойчивость. Под холодостойкостью понимают способность теплолюбивых растений переносить низкие положительные температуры, под морозоустойчивостью - способность растений переносить отрицательные температуры.4. Холодостойкость растенийТеплолюбивые растения сильно страдают при положительных пониженных температурах. Внешними симптомами страдания растений являются завядание литьев, появление некротических пятен. Первичный эффект пониженных положительных температур связан с повреждением мембран, увеличением их проницаемости. Возрастает потеря мембранами ионов кальция, выход калия из цитоплазмы. Показано, что меняется молекулярная архитектура мембран, расположение в них липидных молекул, происходят конформационные изменения белков. Резко меняются свойства мембран митохондрий и хлоропластов. В связи с этим нарушаются процессы окислительного и фотосинтетического фосфорилирования. Степень повреждения мембран зависит от содержания насыщенных жирных кислот, которые при действии низких температур переходят в состояние геля, что снижает их подвижность, нарушает транспорт веществ и энергетические процессы. Происходит увеличение содержания супероксидных радикалов и других АФК.Благодаря нарушениям обменных процессов в организме накапливаются промежуточные продукты метаболизма. В нормальных для данного вида растений температурных условиях все реакции, протекающие в организме, хорошо согласованны друг с другом, продукты одной реакции сейчас же перерабатываются. В том случае, если растения попадают в неблагоприятные температурные условия, эта согласованность нарушается. Дело в том, что различные биохимические реакции характеризуются разной зависимостью от температуры. Одни резко замедляются при снижении температуры, другие - нет. Это приводит к нарушению обмена и к накоплению вредных продуктов. Так, резко тормозятся реакции цикла Кребса, благодаря чему накапливаются продукты гликолиза. Возрастает активность альтернативного пути дыхания. Уже отмечалось, что интенсивность этого процесса позволяет увеличить тепловыделение и способствует повышению температуры цветков, что необходимо при опылении и оплодотворении. При продолжительном воздействии пониженной температуры наступает гибель теплолюбивых растений.Защитное значение при действии низких положительных температур на теплолюбивые растения имеет ряд приспособлений. Прежде всего, это поддержание стабильности мембран и предотвращение утечки ионов. Устойчивые растения отличаются большей долей ненасыщенности жирных кислот в составе фосфолипидов мембран. Это позволяет поддерживать подвижность мембран и предохраняет от разрушений. В этой связи большую роль выполняют ферменты ацетилтрансферазы и десатуразы. Последние приводят к образованию двойных связей в насыщенных жирных кислотах. Показано, что мутанты, у которых отсутствуют эти ферменты, не могут переносить пониженные температуры. Вместе с тем введение в геном теплолюбивых культур гена, кодирующего десатуразу, приводило к повышенной устойчивости к холоду. Трансформирование растения табака с вводом гена ацетилтрансферазы, выделенного их холодоустойчивой формы арабидопсиса, отличаются повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот и возрастанием холодостойкости.

Приспособительные реакции к низким положительным температурам проявляются в способности поддерживать метаболизм при её снижении. Это достигается более широким температурным диапазоном работы ферментов, синтезом протекторных соединений. У устойчивых растений возрастает роль ПФП дыхания, эффекторность работы антиоксидантной системы, синтезируются стрессовые белки.. Если скорость оттока воды из клетки соответствует скорости понижения температуры, то внутриклеточный лёд не образуется.Одной из наиболее ранних реакций на охлаждение является окислительный стресс. Усиление перекисного окисления липидов происходит благодаря накоплению активных форм кислорода. Изменяется соотношение ненасыщенных и насыщенных жирных кислот.

Как защитить растения

Укрытие. Где возможно, применяйте укрытие. Это самый надежный способ. Растения защищает находящийся под укрытием стоячий воздух. Его теплопроводность очень низкая, он не позволяет теплу почвы рассеяться. Если стоячий воздух можно сравнить с теплым одеялом, то укрытие задерживает это воздушное одеяло у поверхности почвы и не позволяет ветру сдуть его с озябших растений. Чем толще «одеяло», тем лучше теплоизоляция. Поэтому чем выше дуги каркаса укрытия и больше объем воздуха под ними, тем эффективнее защита. Тонкое агроволокно можно укладывать прямо на растения и не снимать продолжительное время, несколько дней.

Но для защиты от сильного или среднего заморозка тонкое полотно малоэффективно, особенно для низких растений — например, для теплолюбивых всходов. Ведь когда растения низкие, то и слой воздуха под укрытием будет тонким, недостаточным, чтобы защитить от мороза. Исследования, проведенные в НУБиП Украины, показали, что под тонким агроволокном плотностью 17 г/м2, лежащем непосредственно на почве, температурный режим ночью был практически таким же, как на открытой площадке. Такое же укрытие растений высотой 30 см может обеспечить защиту только от кратковременного радиационного заморозка не более чем до -2°С.