2. Особенности роста растений в фитоценозе

Прирост биомассы и качество урожая в посевах и насаждениях с.-х. растений определяется отношениями, возникающими между растениями (взаимопо­мощь или конкуренция за свет, воду, элементы минерального пи­тания и другие факторы). Большую роль на интенсивность роста, другие процессы жизнедеятельности, вы­живаемость играют их химические (аллелопатические) взаимодействия в ценозах.

Хлебные злаки способны регулировать численность разви­вающихся стеблей в зависимости от условий среды и питания, что позволяет успешно выращивать зерно­вые культуры при различающихся нормах высева.

В густом посеве под влиянием конкуренции между растениями усиливается мо­билизация запасных веществ из вегетативных побегов на формирование зерна. Поэтому оценка продуктивности растений, выросших в разреженных посевах (по­садках), не может характеризовать их урожайность в загущенном посеве.

В процессе селекции утрачены многие механизмы саморегуля­ции, или самоизреживания, растения выровнены по генотипу и фенотипу, что существенно снижает их устойчивость и продуктивность с единицы площади (Н. Ф. Батыгин, 1986).

В много­компонентных фитоценозах растения, имеющие более вы­сокую удельную активность фотосинтеза, но потребляющие ассимиляты преимущественно на гетеротрофные ткани и органы (корни), как правило, менее урожайны, чем те, у которых зна­чительная часть ассимилятов используется на новообразование фотосинтетического аппарата. Поэтому селекция только на вы­сокую фотосинтетическую активность листа и хлоропласта имеет смысл лишь при условии, если этот фактор согласован с общим анализом роста и с высоким ассимиляционным по­тенциалом фитоценоза (А. Т. Мокроносов, 1988). Т.е. продуктивность фитоценозов зависит и от морфофизиологических особенностей составляющих их растений.

Оптимизация морфофизиологического типа растений — важная задача физиологов и селек­ционеров. Концепция модели сорта, успешно используемая в селекции пшеницы, риса, кукурузы и других сельскохозяйствен­ных культур, носит зональный характер. Например, КОРОТКОСТЕБЕЛЬНЫЕ сорта пшеницы в Заволжье в засушливые годы менее урожайны, чем сорта с длинным стеблем, так как фонды ассимиля­тов, реутилизируемые при наливе зерна, у короткостебельных сортов ограничены.

Ухудшение качества продукции (снижение сахаристости сахарной свеклы, белковости зерна злаков, крахмалистости кар­тофеля, сахаристости ягод, и т. д.) при росте урожаев объясняется тем, что интенсификация агротехники стимулирует прежде всего рост и фотосинтез, изменяет структуру целостного растения, процессы же биосинтеза белка, сахарозы, крахмала при отложении этих веществ в запас более консервативны. Однако современные технологии позволяют избежать названные противоречия.

3. Регуляция роста и онтогенеза

В растении функционирует система, регулирующая процессы роста и развития на трех уровнях его организации: внутриклеточном, межклеточном и организменном.

Внутрикле­точный уровень включает системы генетической, ферментной и мембранной регуляции.

Межклеточный уровень включает трофи­ческую, гормональную и электрофизиологическую системы регу­ляций. Так, при культивировании клеток и органов растений в питательную среду обязательно включают трофические и гормональные фак­торы, поступающие обычно из других органов целостного расте­ния.

Организменный уровень регуляции, кроме названных, вклю­чает также систему фитохрома, участвующую в регуляции многих ростовых процессов в растениях и семенах.

У адаптированных к конкретному региону растений системы регуляции обеспечивают цветение растений в наиболее благо­приятное время года, образование достаточной массы вегетатив­ных органов (корней, листьев) для обеспечения процессов фор­мирования семян и плодов, а также окончание активной вегета­ции до наступления холодов. Растение обладает способностью измерять время, имеет биологические часы, позволяющие ему оптимизировать время наступления и успешный ход репродук­тивного периода.

Измерение времени, возможно, осуществляется в организ­ме благодаря процессам накопления определенной массы, числа метамеров, какого-то ве­щества, гормона или соотношения гормонов (по типу песочных часов). Так, растения переходят к образованию цветочных зачатков только после обра­зования определенного для каждого вида (сорта) числа листьев. Возможно также измерение времени растением по принципу маятника осциллятора, по ритмическим колебаниям каких-то физиологических процессов, которые мало зависят от внешних условий.

По М. X. Чайлахяну (1988), в растениях имеются 2 типа регуляций, влияющих на переход растений от этапа молодости к зрелости, — автономный и индуцированный. Автономная регуля­ция (возрастной контроль) проявляется в переходе растений в цветочно-спелое состояние лишь в определенном возрасте (у яр. зерновых - при наличии нескольких листьев, у плодовых деревьев - через 4—5 лет и более).

Переход к цветению связывается с накоплением определенно­го количества и качества питательных веществ, соотношения веществ. По Г. Кребсу (1905), переход растений к цветению определяется отношением С к N. Зацветанию растений способствуют условия, вызывающие накопление сахаров, а вегетативное состояние под­держивают условия, способствующие накоплению азотистых ве­ществ. У плодовых деревьев кольцевание ускоряет образование цветочных почек. В переходе к цветочно-спелому состоянию важную роль играет накопление гормональных веществ в побе­гах, что объясняет определенную последовательность в зацвета­нии побегов разных ярусов.

Индуцированная регуляция вызывается определенными внешними факторами (све­том, температурой и др.). Особое значение для многих видов растений имеет воздействие температуры (яровизация) и фотопериода (фотопериодизм). Следует вспомнить о значении света для регуляции процессов жизнедеятельности растения в онтогенезе. В семени и проростке имеются системы, воспринимающие дей­ствие света разной интенсивности и качества (фотоморфогенез). При прорастании семени проросток движется к источнику света (фототропизм). Далее формируются органы автотрофного питания (фотосинтез). Закладка генеративных органов многих растений зависит от длины светового дня (фотопериодизм).

Т.о., для лучшей реализации потенциальной продуктив­ности растений необходимо, с учетом сложной системы регуляции процессов их роста и развития, создавать определенные благоприят­ные условия.