Зимостойкость растений

В зимний период растительный организм, помимо прямого влия­ния мороза, подвергается еще ряду неблагоприятных воздействий. Особенно многочисленные неблагоприятные воздействия испытывают травянистые многолетние и однолетние растения. Так, озимые расте­ния могут погибать от слишком большого снежного покрова (выпре-вание растений). Это связано с тем, что под снегом температура не­сколько повышается (около 0°С) и процесс дыхания идет довольно интенсивно. В результате происходит такая сильная трата Сахаров, что растения могут погибнуть от истощения. В связи с этим в рай­онах с очень глубоким снежным покровом необходимо выведение сортов с повышенным содержанием углеводов.

Частой причиной зимней гибели растений является повреждение, связанное с образованием ледяной корки (выпирание растений). При образовании в почве льда корпи растения разрываются, что, естест­венно, приводит к их гибели. В этом случае важно, чтобы растения обладали большой устойчивостью корневых систем, большой способ­ностью их к растяжению.

В весенний период растения погибают прежде всего от возврата холодов. Растения, перенесшие в зимний период температуру —30°С, могут погибнуть весной при небольших заморозках, так как у них прошли процессы раскаливания. Кроме того, весной в пониженных местах в период таяния снега накапливается вода и растения могут пострадать от вымокания. В этом случае причиной гибели растений служит резкий недостаток кислорода. При недостатке кислорода в клетках растений начинается процесс брожения, что может вызвать прямое отравление организма.

Теплолюбивые растения сильно страдают и даже погибают при положительных пониженных температурах. Это связано с наруше­ниями обменных процессов, из-за чего в организме накапливаются промежуточные продукты метаболизма. В нормальных для данного вида растений температурных условиях все реакции, протекающие в организме, хорошо согласованы 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 реакции при снижении температуры резко замедляются, другие — нет. Именно это приводит к нарушению обмена и к накоплению вредных продуктов, что может вызвать даже гибель растений. За­мечено, что у теплолюбивых растений при понижении температуры резко возрастает вязкость цитоплазмы, нарушается сопряжение окис­ления и фосфорилирования, происходят и другие нарушения.

Устойчивость растений к засолению

Большое количество почв характеризуется повышенным содер­жанием солей, которое может оказывать вредное и даже губительное влияние на растительный организм. Кроме того, неумелое орошение часто приводит к засолению. Вредное влияние концентрации солей может проявляться и при неоправданно повышенных дозах мине­ральных удобрений. В связи со сказанным вонрос о солеустойчивости растений приобретает большое значение.

Причины вредного влияния солей

Засоление связано главным образом с повышенным содержанием натрия в почве. В зависимости от преимущественного накопления отдельных солей натрия засоление может быть сульфатным, хлорид-ным, содовым или смешанным. Наиболее вредное влияние оказыва­ет содовое засоление, поскольку в почве сода распадается, образуя сильную щелочь (гидроксид натрия).

Засоление приводит к созданию в почве низкого водного потен­циала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено. Важнейшей стороной вредного влияния солей является также на­рушение процессов обмена. Работами советского физиолога Б. П. Строганова показано, что под влиянием солей в растениях на­рушается азотный обмен, накапливается аммиак и другие резко ядо­витые продукты. На фоне сульфатного засоления накапливаются продукты окисления серосодержащих аминокислот (сульфоксиды и сульфоны), которые также являются ядовитыми для растений. По­вышенная концентрация солей, особенно хлористых, может действо­вать как разобщитель процессов окисления и фосфорилирования и тем самым нарушать снабжение растений макроэргическими фосфор­ными соединениями. Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности изменения в структуре хлоропластов. Особенно это проявляется при хлоридном засолении. Вред­ное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением поверхностных слоев цитоплазмы, вследствие чего возрастает ее про­ницаемость, теряется способность к избирательному накоплению ве­ществ. Соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационным током воды. Поскольку в большинстве случаев засоленные поч­вы располагаются в районах, характеризующихся высокой летней температурой, интенсивность транспирации у растений очень высо­кая. В результате солей поступает много и это усиливает поврежде­ние растений.

Надо учесть также, что на засоленных почвах большая концент­рация натрия препятствует накоплению других катионов, в том чис­ле и таких необходимых для жизни растения, как калий и кальций. Отрицательное действие высокой концентрации солей сказывает­ся раньше всего на корневой системе растений. При этом в корнях страдают наружные клетки, непосредственно соприкасающиеся с раствором соли. В стебле наиболее подвержены действию солей клет­ки проводящей системы, по которым раствор солей поднимается к надземным органам.

Солеустойчивость растений. Галофиты

По отношению к солям все растения делят на гликофиты, или растения пресных мест обитания, не обладающие способностью к произрастанию на засоленных почвах, и галофиты — растения за­соленных местообитаний, обладающие способностью, к приспособле­нию в процессе онтогенеза к высокой концентрации солей. По признакам, позволяющим выносить засоление, выделяют три группы галофитов.

К первой группе относят растения, протоплазма которых устой­чива к накоплению большого количества солей. Галофиты этого типа растут на наиболее засоленных почвах (солерос). Растения этой группы настолько приспособлены к произрастанию на засоленных почвах, что при нормальном содержании солей добавление хлористого натрия оказывает благоприятное влияние на их рост. Клетки растений этой группы характеризуются высоким осмотиче­ским давлением, благодаря чему они могут добывать воду из засо­ленной почвы. Так, некоторые солянки накапливают до 7% солей от массы клеточного сока. Одновременно протоплазма этих растений обладает большой гидрофильностью, высоким содержанием белка. Она высокоустойчива к накоплению солей.

Вторая группа галофитов отличается тем, что соли поглощаются корнями, но не накапливаются в клеточном соке. Поглощенные со­ли выделяются через специальные поры, имеющиеся на всех надзем­ных органах, благодаря чему листья этих растений обычно покрыты сплошным слоем солей. Растения данной группы характеризуются очень высокой интенсивностью фотосинтеза, что создает у них высо­кую концентрацию клеточного сока. Эта особенность позволяет им поглощать воду из засоленных почв. Вместе с тем протоплазма их неустойчива и легко повреждается солями. К таким растениям отно­сятся такие кустарники, как тамарикс, лох и др.

Третья группа галофитов характеризуется тем, что цитоплазма клеток корня малопропицаема для солей, поэтому они не по.ступают в растение. Высокое осмотическое давление в клетках растений этой группы создается за счет большой интенсивности фотосинтеза и на­копления растворимых углеводов.

Все приспособительные особенности галофитов, хотя и заложены в их наследственной основе, проявляются в процессе их роста на за­соленных почвах (А. А. Шахов). Из культурных растений извест­ной способностью приспособления к засолению обладают хлопчатник и частично сахарная свекла. Солеустойчивость растений можно по­высить, применив прием закаливания (П. А. Генкель). Для этого набухшие семена различных растений выдерживают в течение часа в 3%-ном растворе хлористого натрия, после чего промывают водой и высевают. Растения, выросшие из таких семян, характеризуются более низкой интенсивностью обмена, но являются более устойчивы­ми к засолению.