2 Приспособленность растений к условиям среды как результат их эволюционного развития

Приспособленность онтогенеза растений к условиям среды является результатом их эволюционного развития (изменчивос¬ти, наследственности, отбора). На протяжении филогенеза каж¬дого вида растений в процессе эволюции выработались опреде¬ленные потребности индивидуума к условиям существования и приспособленность к занимаемой им экологической нише. Влаголюбие и теневыносливость, жароустойчивость, холодоустойчи¬вость и другие экологические особенности конкретных видов растений сформировались в ходе эволюции в результате длитель¬ного действия соответствующих условий. Так, теплолюбивые растения и растения короткого дня характерны для южных широт, менее требовательные к теплу и растения длинного дня - для северных. В природе в одном географическом регионе каждый вид рас¬тений занимает экологическую нишу, соответствующую его био¬логическим особенностям: влаголюбивые - ближе к водоемам, теневыносливые - под пологом леса и т. д. Наследственность растений формируется под влиянием определенных условий внешней среды. Важное значение имеют и внешние условия онтогенеза растений. В большинстве случаев растения и посевы (посадки) сельско¬хозяйственных культур, испытывая действие тех или иных небла¬гоприятных факторов, проявляют устойчивость к ним как ре¬зультат приспособления к условиям существования, сложившим¬ся исторически, что отмечал еще К. А. Тимирязев.

3 Ритмичность и периодичность жизнедеятельности растений

Растения, в отличие от животных, растут на протяжении всего онтогенеза, однако в разные периоды онтогенеза скорость роста растения различается. Ю.Сакс отметил, что рост растений может быть выражен сигмоидной кривой:

Отталкиваясь от данной кривой, можно выделить 4 периода в росте растений.

1. начальный период, или лаг-период – период прорастания семени. В это время в семени происходят процессы подготовки к росту (синтез белков, ДНК и РНК, фитогормонов и т.д.), а сам рост идет медленно.

2. логарифмический период, когда рост происходит очень быстро и прямо пропорционально времени. За этот период растение создает свою вегетативную массу

3. период замедления, когда скорость роста растения начинает снижаться. Это обусловливается тем, что растение переходит от накопл 212d33hc ения вегетативной массы к формированию генеративных органов – цветков и плодов, и поэтому рост вегетативной части растения тормозится

4. стационарный период, когда рост практически прекращается. Это происходит по 2 причинам:

- растение уже сформировало семена, поэтому в дальнейшем росте нет необходимости

 - вегетационный период близится к концу, и внешние условия становятся все более неблагоприятными для роста

Периоды роста имеют большое значение в сельском хозяйстве. Например, многолетние травы следует скашивать в третий период развития, т.к. в это время рост вегетативной части уже практически закончен.

2. Периодичность и ритмичность роста

Вышеперечисленные периоды роста у растений охватывают все время жизни растения. Они нерегулярны, т.е. если определенный период роста растения прошел, то растение никогда больше к нему не вернется (например, никакие внешние условия не заставят растение вновь активизировать рост вегетативной массы после периода замедления роста). Однако кроме таких крупных закономерностей скорости роста, у растений есть и более мелкие закономерности – ритмичность и периодичность роста. Ритмичность и периодичность роста – это регулярно повторяющееся чередование периодов активного роста и периодов его торможения. Периодичность бывает 2 видов:

- суточная – скорость роста растений закономерно изменяется в течение суток в ответ на изменение длины дня. Например, тропические растения ночью растут в 1,5-2 раза быстрее, чем днем. У растений умеренной зоны в принципе рост тоже должен идти быстрее в ночное время, чем в дневное; однако в действительности этого часто не наблюдается, т.к. в умеренной зоне ночь значительно холоднее, чем день, а рост при низких температурах подавлен

- сезонная – скорость роста растений закономерно изменяется по временам года. Сезонная ритмичность характерна для растений тех регионов, где внешние условия по временам года сильно изменяются. Например, в умеренных широтах озимые растения осенью растут, зимой у них ростовые процессы крайне замедлены, а весной снова начинается активный рост (при этом все это время растения находятся в одном и том же большом периоде роста – логарифмическом). Растения экваториальных лесов, где круглый год условия одинаковы, не имеют сезонной периодичности роста.

Суточная и сезонная периодичность являются приспособлением растений ко внешним условиям: в более благоприятные для роста условия растения растут интенсивнее, а в менее благоприятные периоды рост тормозится. Однако, несмотря на то, что периодичность является приспособлением к смене внешних условий, она контролируется не только внешними факторами (температура, влажность, длина дня и т.д.), но и внутренними эндогенными ритмами растений. Например, если растение переместить из естественных условий в постоянную темноту, где исключено влияние на рост длины дня, то растение некоторое время все равно будет быстрее расти ночью, чем днем. Культурные растения умеренных широт, культивируемые в тропических странах с постоянными внешними условиями, тем не менее сбрасывают листья и впадают в состояние покоя на период, который совпадает по срокам с зимой в умеренных широтах. Таким образом, и суточные, и сезонные ритмы роста контролируются как внешними, так и внутренними факторами.

4 Устойчивость как фактор адаптации и повышение продуктивности растений

Устойчивость растений — способность растений противостоять воздействию экстремальных факторов среды (почвенной и воздушной засухи, засоления почв, низких температур и т.д.).

Это свойство выработано в процессе эволюции и генетически закреплялось. В районах с неблагоприятными условиями сформировались устойчи­вые дикорастущие формы и местные сорта культурных растений — засухоустойчивых в Нижнем Поволжье и дру­гих районах с резким недостатком влаги, солеустойчивых — в долинах Азии, изобилующих засоленными почвами,морозоустойчивых — в Восточной Сибири и т.д. Присущий растениям тот или иной уровень устойчивости выявляется лишь при воздействии экстремального фактора среды. В результате действия такого фактора наступает фаза раздражения — резкое отклонение от нормы ряда физио­логических параметров и быстрое возвращение их к норме. Затем происходит изменение интенсивности обмена ве­ществ и повреждение внутриклеточных структур. При этом подавляются все синтетические, активизируются все гид­ролитические процессы и снижается общая энергоббеспеченность организма. При воздействии повышается летальный для организма порог, растение гибнет.

Если же действие неблагоприятного фактора не достигло порогово­го значения, наступает фаза адаптации. Адаптированные растения значительно меньше реагируют на повторное или усиливающееся воздействие экстремального фактора. На этом основан процессзакаливания растений. На организо­ванном уровне к механизмам адаптации добавляется взаи­модействие между органами. Ослабление передвижения по растению потоков воды, минеральных и органических со­единений обостряет конкуренцию между органами, пре­кращается их рост, органы не полностью развиваются, иногда происходит их сбрасывание (например, массовое опадение плодов при засухе или листьев). Уровни устойчи­вости одного и того же вида или сорта растений к воздей­ствию разных факторов часто совпадают (например, зимостойкий вид может быть слабоустойчивым к засухе и т.п.). Поэтому растения характеризуются по их устойчивос­ти к конкретному типу экстремального фактора (зимостойкость, газоустойчивость,солеустойчивость и т.д.).