Факультет

Студентам

Посетителям

Роль теплоты для растений

Растение может жить только в определённом температурном интервале.

Если рассматривать растительный мир в целом, то теоретические пределы температуры, в которых он может существовать, заключаются между 0 и 70°. Первая температура есть точка замерзания воды, и если вода обратится в твёрдое состояние, то все физиологические функции растения должны прекратиться. Вторая температура есть температура свёртывания некоторых растительных белков, т. е. она тоже приводит к условиям, при которых жизнь организма невозможна.

Однако на самом деле амплитуда температур, при которых может существовать мир растений, рассматриваемый в целом, гораздо шире теоретической. В то же время, если взять отдельные конкретные растения, то для них эта амплитуда чаще всего будет меньше теоретической, т. е. меньше 70°; так, для дрожжей она равна 40°, для кукурузы 37°, сосны 27°, туберкулёзной палочки 12°, остролистного клёна 19° и т. п.

Температура замерзания воды не является нижним температурным пределом существования организмов потому, что в растениях содержится не чистая вода, но различные растворы, которые циркулируют нередко по тончайшим волосным каналам. Как известно, растворы замерзают при более низкой температуре, чем вода (при тем более низкой, чем раствор концентрированнее), а чистая вода в капиллярах может не замерзать при —10 и ниже градусах. Если же в организме воды вообще очень мало, то для него опасность, возникающая в связи с понижением температуры, становится минимальной. Для некоторых тропических видов растений температура +2° или даже +5° уже гибельна. Но, например, рябина, ольха, орешник, берёза могут зимой без вреда выдерживать морозы до 20° и более. Дуб и бук вымерзают при —25°, яблони и груши при —33°, кипарис гибнет при морозе в 7—8°, а чайный куст при морозе в 1—2°.

Приспособление растений к низким температурам (и одновременно к другим неблагоприятным условиям холодного времени года) имеет различные формы. Одна из них заключается в том, что в клетках происходит уменьшение количества свободной воды и повышение концентрации сахара; оба процесса препятствуют образованию льда. Растение борется с холодом также образованием антоциана (антоцианы — красящие вещества (красные, фиолетовые, синие), способные задерживать лучи, мало поглощаемые хлорофиллом, и тем самым содействовать нагреванию растения.) и накоплением в клетке жировых веществ. Другим важным приспособлением является задержка или остановка роста («зимний покой»), которая приобретает, таким образом, периодический характер. Многие низшие растения зимуют в виде спор, семенные однолетники, отмирая на зиму, оставляют только семена, травянистые многолетники зимуют обычно в виде клубней, луковиц, корневищ, а летнезелёные деревья сбрасывают листья. В стадии покоя растение или часть его содержит мало свободной воды, что и позволяет ему переносить очень низкие температуры. Высушенные споры грибов в течение нескольких дней переносят в лаборатории температуру —253°.

Высокая температура опасна для растений чаще всего не потому, что может произойти свёртывание плазмы (так как таких температур в природе почти не наблюдается), а потому, что при увеличении температуры дыхание начинает преобладать над ассимиляцией CO2, т. е. возникает отрицательный баланс органического вещества в теле растения. Так, у картофеля интенсивность дыхания возрастает, следуя за повышением температуры, до тех пор, пока последняя не достигает 50°; что же касается ассимиляции CO2, то она уже при 40° становится равной нулю.

При достижении критической высокой температуры растение погибает не сразу, живя некоторое время за счёт своих запасов органического вещества.

Однако случаи свёртывания протоплазмы под действием высоких температур тоже имеют место. Приспособлением против этого (помимо качественных особенностей самой плазмы) служит увеличение концентрации сахаров или солей в клетках и уменьшение свободной воды. От перегрева растение спасается также усиленным испарением, отнимающим много тепла, или, как и в случае низких температур, переходом в стадию скрытой жизни (семена, почки, корневища, клубни).

Высокие температуры, приводящие к свёртыванию протоплазмы, быстро убивают микробов. Большинство бактерий, не умеющих образовывать споры, гибнет при 50—60° в течение получаса и при 70° в течение 5—10 мин. Но споры некоторых бактерий без вредных для себя последствий выдерживают иногда в течение многих часов температуру 100—113°. Вместе с тем существует целая группа термофильных (теплолюбивых) бактерий, которые могут нормально развиваться при очень высоких (до 75°) температурах. Оказывается, что жизнь при высоких температурах — явление далеко не редкое: есть микробы, живущие в горячих источниках; целый мир мельчайших организмов населяет верхние слои почвы, накалённые солнцем; множество микробов обитает в местах, где происходят процессы самонагревания (например, в навозе) и т. п.

Отметим попутно, что в растительных клетках происходят нередко такие реакции, которые человек в лабораторных условиях воспроизводит только при очень высоких температурах и при участии очень сильных реактивов. Отсутствие в клетке высоких температур, необходимых для таких реакций, но безусловно гибельных для протоплазмы, заменяется тем, что клетка в своих химических реакциях широко пользуется катализаторами, т. е. веществами, которые сильно ускоряют реакции в условиях обыкновенных температур. Такими катализаторами служат энзимы, или ферменты. Они, между прочим, как и протоплазма, тоже не выносят высоких температур, начиная разрушаться при 60—70° и полностью разрушаясь при 100°.

Каждый физиологический процесс в растении (фотосинтез, дыхание, рост, размножение) совершается более или менее энергично в зависимости от температуры. Температура, при которой данный процесс идёт быстрее всего и развивается наиболее благоприятно, называется оптимальной, или температурным оптимумом. В обе стороны от оптимума процесс ослабевает; максимум и минимум — это те точки, при которых данный процесс соответственно вовсе прекращается или только начинается — в одном случае оттого, что температура слишком высока, и в другом оттого, что она ещё низка. Эти три кардинальные точки отнюдь не являются константами, — ни для всего растительного мира (потому что они у каждого вида растений свои), ни для всех процессов (потому что для каждого физиологического процесса они тоже свои), ни даже для данного конкретного индивидуума, потому что его температурный оптимум смещается в ту или другую сторону при переходе от одной стадии индивидуального развития к другой.

Значение оптимума температуры прежде всего в том, что при нём наилучшим образом происходит ассимиляция CO2. Дальнейшее же повышение температуры влечёт снижение процесса ассимиляции, в связи с чем растение лишается возможности продолжать нормальный рост.

Роль тепла, исключительно высокая сама по себе, тем не менее неразрывно переплетается с воздействием других экологических факторов, например света и воды, и вне этого взаимодействия по-настоящему не может быть понята и оценена. Однако в некоторых случаях значение теплоты сравнительно легко «отпрепарировать». Так, в тропиках, где вегетационный период длительный и где, стало быть, может происходить энергичное накопление органической массы, растения достигают крупных размеров и древесные формы преобладают над травянистыми. Явное влияние теплоты проявляется и в том, что в составе флор число видов убывает от экватора к полюсам (это, конечно, не может быть объяснено только влиянием тепла. В частности, имеет значение и молодость флоры Севера, перенесшего оледенение). Во флоре Индии насчитывается более 20 тыс. видов растений, во флоре арктической зоны Азии всего 200 видов, на Цейлоне 3074 вида, на о. Сибирякова только 62 вида и т. п. Флора — это совокупность видов растений, населяющих данную территорию, как бы инвентарь растений данной территории.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: