Холодо- и морозоустойчивость растений. Изменения физиологических процессов в тканях при пониженных температурах. Закаливание растений, физиологическая природа процесса. Зимостойкость растений.

Устойчивостью растений к низким температурам характеризуют холодостойкостью и морозоустойчивостью. Под холодостойкостью понимают способность растений переносить низкие положительные температуры. Морозоустойчивость – способность растений выживать при низких отрицательных температурах.

Холодостойкость. Устойчивость растений к холоду зависит от периода онтогенеза. Разные органы растений различаются по устойчивости к холоду. Цветки растений чувствительнее плодов и листьев, а листья и корни чувствительнее стеблей. Генеративные органы растут при более высоких температурах по сравнению со всходами и вегетативными органами. Основной причиной повреждающего действия низких положительных температур на теплолюбивые растения является нарушение функционирования клеточных мембран из-за их «затвердевания», связанного с фазовыми переходами жирных кислот, поскольку при достаточно низких температурах липидные бислои ведут себя как твердые тела.

Холодостойкость теплолюбивых растений можно повысить предпосевным закаливанием. Для этого наклюнувшиеся семена (например, огурцов, томатов) в течение нескольких суток выдерживают в чередующихся (через 12 ч) условиях низких положительных (около 5 °С) и более высоких (10-20 °С) температур. Таким же образом можно закалять и рассаду. В процессе закаливания изменяется гормональный баланс растения, ростовые процессы затормаживаются, возрастает количество ненасыщенных жирных кислот, включаются механизмы защиты клеток от обезвоживания и замерзания. Холодостойкость ряда растений повышается при замачивании семян в растворах микроэлементов.

Морозоустойчивость. Наиболее чувствительны к морозу корни, корневища, клубни и луковицы большинства растений. Покоящиеся почки древесных растений способны выдерживать морозы до -25, -30 °С. Существуют два типа приспособлений к. действию отрицательных температур: уход от повреждающего действия фактора (пассивная адаптация) и повышение выживаемости (активная адаптация). Уход от повреждающего действия низких температур достигается прежде всего за счет короткого онтогенеза. У однолетних растений жизненный цикл заканчивается до наступления отрицательных температур. Эти растения до наступления осенних холодов успевают дать семена.

Ткани озимых растений, деревьев и кустарников замерзают и даже полностью промерзают. Способность этих растений переносить низкие температуры объясняется достаточно высокой морозоустойчивостью, которая формируется осенью в процессе их длительной адаптации, включающей перестройку метаболизма в ответ на сокращение продолжительности светового дня, действие низких положительных и, наконец, отрицательных (до -10 °С) температур. Процесс повышения устойчивости к низким температурам называют закаливанием, или закалкой.

Основные физиологические и молекулярные механизмы адаптации к отрицательным температурам, определяющие выживание в столь экстремальных условиях. 1. Накопление сахаров и других совместимых осмолитов, прежде всего пролина, обладающих осморегуляторным и стресс-протекторным действием. 2. Изменение состава мембранных липидов и увеличение текучести мембран. 3. Ограничение роста внеклеточного льда и синтез антифризных белков. 4. Синтез стрессорных белков холодового ответа.

Зимостойкость. Комплексная устойчивость растений ко всем неблагоприятным факторам зимы носит название зимостойкости.В это время года на растения действуют не только морозы, но и оттепели, снижающие степень закалки растений, мощный снеговой покров, затопление почвы талой водой, ледяная корка, которая образуется обычно весной, но может встречаться и осенью, и даже зимой после сильной оттепели, зимнее иссушение побегов древесных пород и т.д. В связи с этим зимой или ранней весной могут наблюдаться такие неблагоприятные явления, как выпревание, вымокание, выпирание, зимняя засуха и др.

Выпревание встречается у озимых культур в местах с мощным снеговым покровом. Под глубоким снегом температура на поверхности почвы держится около 0 °С. Здесь, как под шубой, при отсутствии фотосинтеза растения сравнительно интенсивно дышат и теряют значительное количество углеводов и другого субстратного материала. Эти потери к весне достигают существенных величин, и растения настолько ослабевают, что могут погибнуть. Гибель могут завершить вредители и болезни, поражающие ослабленные растения.

Повреждение зимующих растений в ранневесенний период от застоя талой воды на поверхности почвы получило название вымокания. Основная причина гибели растений в данном случае связана с недостатком кислорода. Дыхание растений становится неэффективным, накапливаются вредные продукты собственного метаболизма (этанол, ацетальдегид и др.), и растения гибнут от отравления. При замерзании талой воды образуется ледяная корка, которая усиливает анаэробиоз, а, кроме того, чисто механически повреждает озимые культуры, разрывая отдельные их части, вмерзшиеся в лед. Выпиранием называют гибель озими или сеянцев древесных растений в лесных питомниках на почвах с тяжелым механическим составом (суглинки, глины). Образующиеся в такой почве прослойки льда приподнимают верхние слои почвы, вызывая обрыв корневых систем, а после оттаивания почва оседает и растения «выпираются» на поверхность почвы. Частично поврежденная и оголенная корневая система растений на солнце и ветру быстро подсыхает, перестает функ­ционировать, и растения погибают.

Ледяная корка. Если после оттепели наступает мороз, талая вода замерзает, образуя над растениями сплошную ледяную корку, которая является причиной гибели растений, так как лед практически непроницаем для кислорода. Однако если часть листьев остается над ледяной коркой, то растение не погибает, так как эти листья снабжают его кислородом. Чем больше листьев вмерзает в ледяную корку, тем больше повреждение. Если все листья вмерзают в лед, то губительна даже температура -3 °С.

Зимняя засуха. Деревья и кустарники, зимующие побеги которых располагаются выше снежного покрова, зимой могут сильно высохнуть. Хотя они теряют листья, наиболее сильно транспирирующие органы, вода, тем не менее, испаряется с поверхности ветвей и стволов через чечевички. Поэтому при сильных и продолжительных ветрах, а также при значительном нагревании солнечными лучами, особенно в ясные дни, к концу зимы побеги могут потерять до 50 % имеющейся воды и погибнуть от высыхания. Зимне-весенние «ожоги». В районах с солнечной зимой на южной стороне ветвей и молодых стволах появляются ожоги. У неопробковевших частей растений клетки под влиянием солнечных лучей нагреваются, теряют в зимнее время морозостойкость и не выдерживают ночных морозов. В образующиеся раны попадает инфекция.

 

 

ЗООЛОГИЯ.

31 Жгутиконосцы. Общий план строения жгутиконосцев. Жгутиконосцы Жгутиконосцыс растительным и животным типами обмена. Основные паразиты человека и животных.

 

Жгутиконосцы представляют собой очень обширную и разнообразную группу простейших организмов, широко распространенную в природе. Характерная черта их — наличие жгутиков — органоидов движения. Жгутики представляют собой тончайшие волосовидные выросты цитоплазмы, длина которых иногда значительно превосходит длину тела. Активное и быстрое движение жгутиков обусловливает поступательное движение простейшего. Число их может быть различным. Чаще всего имеется лишь один жгутик, нередко их бывает два, иногда 8.

Имеются некоторые виды жгутиконосцев, число жгутиков у которых может достигать нескольких десятков и даже сотен.

В отличие от саркодовых, большинство жгутиконосцев обладает более или менее постоянной формой тела. Это обусловливается тем, что наружный слой эктоплазмы образует плотную эластичную пелликулу. Однако у некоторых жгутиконосцев пелликула очень тонка, и они способны в довольно широких пределах менять форму тела, а немногие виды сохраняют даже способность образовывать ложные ножки (псевдоподии).

Рис. Жгутиконосец Euglena viridis: 1 — жгутик; 2 — глазное пятнышко (стигма); 3 — сократительная вакуоля; 4 — хроматофоры; 5 — ядро.

Как и все простейшие, жгутиконосцы имеют одно или несколько ядер. Среди жгутиконосцев мы встречаем поразительное разнообразие типов обмена веществ. По этому важному признаку жгутиконосцы занимают как бы промежуточное положение между растительным и животным миром: у них можно наблюдать все переходы от типично растительного к животному типу питания.

Среди жгутиконосцев имеются организмы как с аутотрофным, так и с гетеротрофным типом питания, а также виды, которые сочетают в себе черты обоих этих типов обмена.

Таким образом, некоторые (аутотрофные) жгутиконосцы представляют собой объект ботаники, тогда как другие (гетеротрофные) — объект изучения зоологии. Мы рассмотрим в дальнейшем изложении и тех и других, так как среди жгутиконосцев иногда даже относительно близкие виды могут обладать разными типами обмена веществ: одни — растительным, другие — животным.

Жгутиконосцы как по строению, так и по образу жизни чрезвычайно разнообразны.

Число видов их велико, оно достигает 6—8 тыс. Многие из них являются обитателями моря. Значительная часть морских видов жгутиконосцев входит в состав планктона, где они развиваются иногда в огромных количествах. Пресные воды тоже богаты жгутиконосцами. Видовой состав их в пресноводных водоемах в большой степени зависит от степени загрязненности вод органическими веществами.

Для разных типов озер, прудов и других водоемов характерны определенные виды жгутиковых. Такая довольно строгая приуроченность их к определенным условиям жизни позволяет использовать жгутиконосцев (наряду с другими группами организмов) как своеобразные «биологические индикаторы» при санитарной оценке водоема.

Многие жгутиконосцы паразитируют в организмах различных животных. Хозяева паразитических форм жгутиковых разнообразны. Среди них встречаются беспозвоночные животные (чаще членистоногие, в том числе насекомые); особенно часто жгутиконосцы паразитируют в разных классах позвоночных (в том числе домашних животных и птицах).
Средой обитания паразитических форм жгутиконосцев могут быть различные органы: кишечный канал, кровяное русло, кожа, половые пути. Человек также является хозяином некоторых видов жгутиконосцев; среди них имеются весьма патогенные виды (трипанозомы, лейшмании, лямблии и др.), вызывающие тяжелые заболевания.

В отличие от фораминифер и радиолярий, в ископаемом виде жгутиконосцы почти неизвестны. Это объясняется отсутствием у подавляющего большинства их минерального скелета. Существует только одна небольшая группа планктонных жгутиконосцев (сем. Silicoflagellidae), обладающих очень нежным кремневым скелетом. Представители этой группы жгутиконосцев найдены в ископаемом состоянии в морских отложениях.

По характеру питания и обмена веществ класс жгутиконосцев, естественно, делят на два подкласса: растительных жгутиконосцев, или фитомастигин (Phytomastigina), и животных жгутиконосцев, или зоомастигин (Zoomastigina).

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: