10.Фотопериодизм растений, его приспособительное значение.

Фотопериодизм – это способность растений переходить к цветению только при определённом соотношении длины темного и светлого периода суток. Он выражается в изменении процессов роста и развития, обеспечивающих адаптацию онтогенеза конкретного вида растений к сезонным особенностям климатических условий в данном месте его произрастания. Длина дня и ночи используется растениями как астрономические часы, показывающие лучшее время перехода к активному цветению, развитию клубней и луковиц или подготовки к сезонным неблагоприятным условиям. В ходе эволюции сформировались три основные группы растений с различной фотопериодической реакцией: длиннодневные(яровые злаки, шпинат, свекла, лен, табак, люпин, подорожник,), короткодневные (рис, просо, конопля, соя, хризантема), нейтральные (томат, горох, мятлик, бобы конские, подсолнечник)

Растения сильно различаются по числу фотопериодических циклов (числу суток с определенной длиной дня), которые вызывают затем переход к цветению. Для короткодневных растений необходим темновой период определенной длины. Если в середине темнового периода дать хотя бы вспышку света, то растение короткого дня к цветению уже не переходит. Так, если темновой период прерывается освещением на 3—5 мин, то короткодневные растения не зацветают. Для длиннодневных растений нужен короткий темновой период.

11. Яровизация у озимых, двуручек и двулепников, её приспособительное значение.

Стимуляцию цветения при действии пониженных температур называют яровизацией. Яровизация наклюнувших семян озимых культур позволяет и при весеннем (яровом) посеве получить урожай зерна. С помощью яровизации и фотопериодизма растение координирует её жизненный цикл с сезонными изменениями погоды. По отношению к яровизации можно выделить три группы растений: озимые, двуручки, яровые.

Озимые растения переходят к репродукции только при воздействии в течение определённого времени пониженными температурами. К этой группе относятся многие однолетние, двулетние и многолетние растения (рожь, пшеница, ячмень и др.)

У озимых культур яровизация обеспечивает успешную перезимовку растений и завершение онтогенеза в регионах, где год резко делиться на устойчивые зиму и лето. Большинство растений, требующих яровизации, является длиннодневным.

Двуручки ускоряют развитие при воздействии пониженными температурами, однако яровизация не является обязательной. На основании изучения многих зерновых культур (пшеницы, ячменя, овса и др.) показано, что двуручки – это самостоятельная по типу группа растений, отличающихся от озимых и яровых реакцией на свет и яровизицию. Двуручки – это зимующие растения, способные давать высокие урожаи зерна.

Яровые растения требуют для перехода к цветению яровизации (многие зерновые , зернобобовые, крупяные и др.).В северных широтах яровые урожайны только при весеннем посеве и погибают при осеннем, не выдерживая условия перевозки.

12. Регулирование роста светом (фотоморфогeнез). Экологическая роль фитохрома.

Свет действует на рост через фотосинтез, для которого требуются высокие уровни энергии. При слабой освещённости растения слабо растут. Однако кратковременный рост происходит даже в темноте, например при прорастании, что имеет приспособительное значение. Удлинение ежедневного освещения в теплицах усиливает рост многих растений. По отношению к интенсивности освещения растения делятся на светолюбивые и теневыносливые. Фотоморфогенез – это зависимые от света процессы роста и дифференцировки растений, определяющие его форму и структуру. В ходе фотоморфогенеза растение приобретает оптимальную форму для поглощения света в конкретных условиях произрастания. Так , на интенсивном свету рост стебля уменьшается. В тени листья вырастают крупнее, чем на свету, что доказывает задерживающее влияние света на рост. В растениях обнаружены две пигментные системы фоторецепторов – фитохром, поглощающий красный свет, и криптохром, поглощающий синий свет, с участием которых индуцируются реакции фотоморфогенеза. Эти пигменты поглощаются ничтожную часть падающего солнечного излучения, которая используется для переключения метаболических путей.

Влияние красного света. Фотоморфогенетическое воздействие красного света на растение осуществляется через фитохром. Фитохром – хромопротеид, имеющий сине-зелёную окраску. Его хромофор – это незамкнутый тетрапиррол. Белковая часть фитохрома состоит из двух субъединиц. Фитохром существует в растениях в двух формах, которые могут переходить одна в другую, меняя свою физиологическую активность. При облучении красным светом фитохром переходит в другую форму. Трансформация приводит к обратимым изменениям конфигурации хромофора и поверхности белка. Активная форма фитохрома является физиологически активной, контролирует многие реакции и морфогенетические процессы в растущем растении, темпы метаболизма, активность ферментов, ростовые движения, скорость роста и дифференциации и др. Действие красного света снимается короткой вспышкой дальнего красного света. Облучение ДКС переводит фитохром в неактивную (темновую) форму. Активная форма нестабильна, на белом свету медленно распадается. В темноте Ф дк разрушается или под действием дальнего красного света превращается в Ф к.

Влияние синего света на рост растений. Синий свет также регулирует многие фотоморфогенетические и метаболические реакции растений. Фоторецепторами синего света считаются флавины и каротиноиды. Желтый пигмент рибофлафин, рецептирующий синий – ближний ультафиолетовый свет, который назвали криптохромом, присутствует у всех растений. Синие и фиолетовые лучи стимулируют деление, но задерживают растяжение клеток (растения высокогорных альпийских лугов обычно низкорослы, часто розеточны). Синий цвет вызывает фототропический изгиб проростка и других осевых органов растений путём индукции латерального транспорта ауксина. Растения при недостатке синего цвета в загущенных посевах и посадках вытягиваются, полегают. Синий цвет также влияет на многие другие процессы: угнетает прорастание семян, открывание устьиц, движение цитоплазмы и хлоропластов, развитие листа и др. Ультрафиолетовые лучи обычно задерживают рост, но в небольших дозах наоборот могут его стимулировать. Жесткий ультрафиолетовый свет обладает мутагенным или даже смертельным действием.