Диапазон температур действующих в природе на растения

Диапазон температур, действующих в природе на растения, достаточно широк: от 77ºС до + 55°С, т. е. составляет 132°С. Наиболее благоприятными для жизни большинства наземных организмов являются температуры +15 +30°С.

Большинство растений начинают страдать при температуре 35— 40°С. Лучше переносят повышенную температуру обезвоженные органы: семена до 120°С, пыльца до 70°С. Растения пустынь (например, суккуленты), которые переносят повышение температуры до 60°С.

Термофильными являются микроорганизмы (бактерии, некоторые водоросли), обитающие в горячих источниках и в кратерах вулканов, которые способны переносить температуры до 100°С.

Жара и водный режим Температура транспирирующих листьев ниже температуры воздуха. Обычно растения снижают температуру с помощью транспирации и таким образом избегают перегрева. Водный дефицит, который возникает при недостатке воды, увеличивает неблагоприятное действие повышенных температур.

Повреждения под действием высоких температур • Повышение текучести мембран, повышение их проницаемости, выход из клетки водорастворимых веществ • Белки ферменты денатурируют при различной температуре. Даже частичная денатурация некоторых наиболее термолабильных ферментов нарушает согласованность процессов обмена.

Повреждения под действием высоких температур • Накапливаются растворимые азотистые соединения, образующиеся в результате распада белков, и другие ядовитые промежуточные продукты обмена, в результате чего происходит гибель клеток. • Уменьшается сопряженность энергетических процессов.

Повреждения под действием высоких температур • Особенно чувствителен к повышенной температуре фотосинтез. Депрессия этого процесса обычно начинается уже при 35— 40°С. Наиболее чувствительна к повышенной температуре фотосистема II, а РДФкарбоксилаза – устойчив к высокой температуре. • Уменьшается активность фитогормонов. Резко падает активность гиббереллинов, что является одной из причин торможения ростовых процессов.

Повреждения под действием высоких температур Особенно чувствителен к повышенной температуре фотосинтез. Депрессия этого процесса обычно начинается уже при 35— 40°С. Наиболее чувствительна к повышенной температуре фотосистема II, а главный фермент С 3 цикла — Ру. БФкарбоксилаза – устойчив к высокой температуре.

Повреждения под действием высоких температур Высокая температура нарушает также опыление и оплодотворение, что приводит к недоразвитию семян. У злаков высокие температуры в период заложения колосков и цветков приводят к уменьшению их числа. У многих растений высокие температуры в период цветения вызывают стерильность цветков и опадание завязей

Адаптации к действию высоких температур • Возрастание вязкости цитоплазмы, • Увеличение содержания осмотически активных веществ • Увеличение концентрации органических кислот, связывающих аммиак.

Адаптации к действию высоких температур • Устойчивые к высокой температуре растения способны к синтезу более жароустойчивых ферментов. • На организменном уровне жароустойчивость связана с приспособлениями, направленными на уменьшение освещенности путем свертывания листьев или уменьшения их величины.

Белки теплового шока (БТШ) Специфические белки, синтезирующиеся при высоких температурах, толерантные к перегреву , и поэтому называемые белками теплового шока (БТШ). Они были открыты в 1962 г. у дрозофилы, потом у человека, затем у растений (1980 г. ) и микроорганизмов.

• БТШ образуются в результате экспрессии определённых генов. У сои показано, что при температуре от 25 до 40°С синтезируются специфические м. РНК, а через 3— 5 мин после повышения температуры появляются белки.

• Некоторые из этих БТШ синтезируются не только при повышенной температуре, но и при других стресс факторах, например, при недостатке воды, низких температурах, действии солей. • Показано, что после действия одного стрессора клетки становятся устойчивыми к другим. Так, томаты после 48 часового действия 38°С выдерживали температуру 2°С 21 сутки.

Закаливание к действию высоких температур • Чередование действия повышенных температур и нормального режима, позволяет получить более жаростойкие растения. • Аналогичный эффект наблюдается после выдерживания семян пшеницы в течение 8 ч при постепенном повышении температуры от 20 до 50°С. • Повышение жаростойкости также достигается обработкой семян хлоридом кальция, сульфатом цинка, борной кислотой.

Солеустойчивость. В зависимости от преимущественного накопления отдельных солей натрия засоление может быть: сульфатным, хлоридным, содовым смешанным. Наиболее вредное влияние оказывают ионы Na+ и СI.

Действие засоления на растительные организмы связано с двумя причинами: ухудшением водного баланса и токсическим влиянием высоких концентраций солей. Засоление приводит к созданию в почве низкого (резко отрицательного) вод ного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено

Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности изменения в структуре хлоропластов. Вредное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением мембранных структур, в частности плазмалеммы, вследствие чего возрастает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ. В этом случае соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационным током воды.

В большинстве случаев засоленные почвы располагаются в жарких районах, интенсивность транспирации у растений очень высокая. В результате солей поступает много, и это усиливает повреждение растений. Большая концентрация натрия препятствует накоплению других катионов, в том числе калия и кальция.

нарушается азотный обмен, накапливается аммиак и другие ядовитые продукты.

При хлоридном засолении растения испытывают резкий дефицит соединений серы. Возникают типичные признаки серного голодания. В условиях засоления, связанного с высокой концентрацией сернокислых солей, наблюдается обратный процесс — избыточное накопление серы.

Для того чтобы избежать осмотического стресса важное значение имеет осморегуляция. Для этого растение использует два пути: накопление ионов и особенно образование растворенных органических веществ, таких как глицинбетаин, сорбитол, сахароза, пролин

Одной из причин большей устойчивости к засолению растений с САМ метаболизмом является накопление органических кислот.

По отношению к солям все растения делят на гликофиты, или растения пресных местообитаний, не обладающие способностью к произрастанию на засолен ных почвах, и галофиты — растения засоленных местообитаний, обладающие способностью к приспособлению в процессе онтогенеза к высокой концентрации солей.

Эвгалофиты (настоящие галофиты). Это растения с мясистыми стеблями и листьями, накапливающие в клетках большое количество солей. Концентри рование солей происходит в вакуолях. Галофиты этого типа растут на наиболее засоленных почвах (солерос, сведа).

Клетки растений этой группы характеризуются высокой концентрацией солей (более отрицательным водным потенциалом), благодаря чему они могут добывать воду из засоленной почвы. Некоторые солянки накапливают до 7% солей от массы клеточного сока. Одновременно цитоплазма этих растений обладает большой гидрофильностью, высоким содержанием белка, высокоустойчива к накоплению солей.

Солерос

Сведа

Криптогалофиты (солевыделяющие). Они отличаются тем, что соли погло щаются корнями, но не накапливаются в клеточном соке. Поглощенные соли выделяются через специальные секретирующие клетки, имеющиеся на всех над земных органах, благодаря чему листья этих растений обычно покрыты сплош ным слоем солей. Путем опадения листьев часть солей удаляется.

Растения данной группы характеризуются значительной интенсивностью фотосинтеза, что создает у них высокую концентрацию клеточного сока. Эта особенность позво ляет им поглощать воду из засоленных почв. Вместе с тем цитоплазма их неустойчива и легко повреждается солями. К таким растениям относятся произрастающие на среднезасоленных почвах тамариск, кермек, лох и др.

Кермек