57. Посухостійкість рослин.

Посухостійкість — здатність рослин витримувати значне зневоднення та перегрівання, зберігаючи при цьому нормальний ріст, розвиток та здатність до відтворення.

Визначається в основному спадковими властивостями рослин, що виникли в процесі філогенезу, проте може формуватися і в процесі онтогенезу під впливом умов існування.

Посухостійкість в одних випадках зумовлена пристосуванням до нестачі води в атмосфері (атмосферна посуха), в інших — до нестачі води в ґрунті (ґрунтова посуха). Під час посухи внаслідок різкого зниження відносної вологості повітря та підвищення його температури непосухостійкі рослини перегріваються, втрачають воду. У них виникає водний дефіцит, що викликає в'янення. Зневоднення та перегрівання призводять до порушень субмікроскопічної структури протоплазми — змінюються її колоїдно-хімічні властивості, ступінь дисперсності тощо, та обміну речовин — відбувається глибокий гідроліз білків, полісахаридів, порушується фосфорилювання цукрів, а отже, і енергетичний обмін. В результаті припиняється ріст, знижується продуктивність, іноді рослина гине.

У посухостійких рослин під час посухи обмінні процеси порушуються значно менше, ніж у непосухостійких; спостерігається підвищення стабільності ферментних систем дихання та синтезу білка. Колоїди протоплазми посухостійких рослин характеризуються підвищеною в'язкістю та еластичністю, а клітинний сік має вищий осмотичний тиск. Таким рослинам властива своєрідна ксероморфна структура, що перешкоджає надмірному випаровуванню води та перегріванню рослин.

Найбільш посухостійкими рослинами є ксерофіти, які в силу своїх анатомо-морфологічних та структурних особливостей пристосовані до витримування посухи.

Посухостійкість рослин звичайно підвищується в міру їхнього розвитку, але з початком створення генеративних органів різко знижується. Підвищенню посухостійкості сприяють передпосівне загартовування насіння, раціональне застосування добрив, правильне проведення агротехнічних заходів. Велике практичне значення має створення шляхом селекції посухостійких сортів культурних рослин.

Нестача води в тканинах рослин виникає в результаті перевищення її витрати над надходженням з грунту. В наслідок цього:

1) У клітинах знижується вміст вільної води, що впливає на колоїди цитоплазми і активність ферментів.

2) Зростає проникність мембран, посилюється гідроліз біополімерів, в тому числі і білка аж до аміаку.

3) Порушується нуклеїнових обмін, відбувається розпад рибосом.

4) Фотосинтез знижується через нестачу вуглекислого газу і розпаду хлорофілу.

5) Інтенсивність дихання спочатку підвищується, а потім падає. Порушується енергетичний обмін клітини.

6) У результаті гальмується ріст рослини, особливо листя і стебел. Молоде листя відтягують воду і речовини від нижнього листя, а також коренів і генеративних органів.

7) Відбувається відмирання кореневих волосків і загибель квіткових зачатків. Тривала посуха призводить до значного зниження продуктивності.

1. ксерофіти - Рослини посушливих місць, які здатні переносити грунтову і атмосферну посуху. Вони підрозділяються на три групи за способами захисту від зневоднення.

перший тип - сукуленти - рослини, що запасають вологу (помилкові ксерофіти). До них відносяться кактуси молочай, агава, очиток і ін. Це рослини районів, де відбувається зміна дощових і сухих періодів. Кактуси мають м'ясисті соковиті стебла з великим запасом води. Листя скорочені в колючки, епідерміс покритий товстим шаром кутикули, число продихів мало і відкриті вони тільки в нічний час. Коренева система розташована в поверхневих шарах, для інтенсивного поглинання води в період дощів. Для них характерний САМ- тип фотосинтезу і дуже повільне зростання. У алое і агави вода запасається в м'ясистих листках.

Другий тип - тонколисті ксерофіти - Рослини, що пристосувалися добувати воду. До них відносяться верблюжа колючка, дикий кавун, полин, степова люцерна і ін. Ці рослини мають тонкі ніжні листи з великою кількістю жилок і устьиц. Коренева система дуже глибока (до 20 м) і добре розгалужена. Клітини кореня мають високий осмотичний потенціал і можуть поглинати важкодоступну воду, використовую великі обсяги ґрунту. Однак в самий сухий період рослини скидають частина листя і гілок.

третій тип - твердолисті ксерофіти - Рослини, які переносять посуху в стані анабіозу. До них відносяться степові злаки, перекотиполе та ін. Вони мають жорсткі листя з низьким вмістом води. Рослини відрізняються високою в'язкістю протоплазми і високим осмотичним потенціалом. При посухи листя жестколистних ксерофитов згортаються і продихи виявляються всередині трубки.

Крім справжніх ксерофитов в пустелях живуть помилкові ксерофіти - ефемери- Рослини, що уникають посухи завдяки короткому життєвому циклу, що проходить в дощовий період (лишайники).

2. гігрофіти - Рослини вологих місць і водні. Вони мають велике листя, довге стебло, слабку кореневу систему. Навіть невелике зниження води викликає їх завядание.

3. мезофіти -рослини, які ростуть в умовах достатнього зволоження. До цієї групи належить більшість з-х культур.

Посухостійкість з-х рослин - це комплексний ознака, пов'язаний зі здатністю рослинного організму якомога менше змінювати процеси обміну речовин в умовах нестачі вологи. Посухостійкість визначається:

- Здатність регулювати транспірацію за рахунок роботи продихів (добовий хід устьічних рухів);

- Розвиненою кореневою системою (наявністю запасу води в стеблах або коренях);

- Високим кореневих тиском;

- Значною водоутримуючої здатністю тканин (накопичення гідрофільних білків, проліну, моносахаридів);

- Меншою пошкоджуваності мембран;

- Низькою величиною транспіраційної коефіцієнта;

- Ксероморфность структурою листя;

- Захист молекул ДНК (синтез стресових білків);

- Адаптивними змінами гормональної системи (синтез АБК, етилену, інгібіторів росту фенольної природи).

Розроблено методи передпосівного загартовування до посухи. Генкель запропонував підсушувати наклюнувшиеся насіння від одного до трьох разів. Ефективність загартовування підвищується при замочуванні насіння в розчинах борної кислоти і при обробці цитокинином. Підвищують посухостійкість калійні, фосфорні добрива і мікроелементи (цинк, мідь). Сніжают- азотні, особливо у великих дозах.