Приспособления растений к низким температурам кратко

Обновлено: 05.07.2024

Дидактическая цель; создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации.

Формы проведения занятия; лекция, учебный фильм

Основные понятия

Летний покой. Жаровыносливые растения. Закалка растений. Нехолодостойкие, неморозостойкие, лъдоустойчивые растения. Морозобойные трещины

Вопросы для обсуждения

1.Почему во время жары растениям важно испарять больше воды, чем в прохладное время?

2.Чем опасен перегрев для растений?

3.Как приспособлены растения к высоким температурам?

4.Где растут нехолодостойкие растения? Приведите примеры.

Приспособления растений к высоким температурам.

В горячих источниках обнаружены сине-зеленые водоросли и бактерии. Водоросли обитают в воде с температурой 85 С, а бактерии — 90 °С.

Некоторые виды сине-зеленых водорослей могут жить на почве в пустынях при температуре 70 . 80 °С. В жару их скопления превращаются в сухие, ломкие, почти черные корочки, они находятся в состоянии глубокого покоя. После дождя эти корочки набухают, клетки оживают, в них происходит фотосинтез. Это жаровыносливые растения.

Во всех жарких пустынях растениям грозит опасность перегрева. Чем он опасен? При сильном нагреве растения теряют много воды, обезвоживаются, иссушаются, могут появиться ожоги. Разрушается хлорофилл, возможно нарушение фотосинтеза и дыхания, обмена веществ в целом, растение погибает.

Чтобы выдерживать высокие температуры, у растений выработались разнообразные приспособления. Растения сильнее испаряют воду, это охлаждает и защищает от перегрева. Проделали такой опыт. Листья некоторых пустынных растений смазали вазелином со стороны устьиц. Они не могли испарять воду и очень быстро погибали от перегрева и ожогов.

Высокие температуры и состояние покоя. Не только водоросли, но также семена и целые растения лучше переносят жару в состоянии покоя. Сухие семена могут переносить нагревание до 100 . 120 °С, а сырые и прорастающие семена такую жару не выносят.

Многие травянистые пустынные растения в самое жаркое время переходят в состояние летнего покоя. Они как бы прячутся от жары в почве. Надземные побеги отмирают, а в почве остаются подземные органы — корни, корневища, клубни с некоторым запасом воды, питательных веществ. После жары, особенно если пройдут дожди, почки трогаются в рост и развивают новые надземные побеги.

Жители пустынных районов Южной Африки, где очень мало воды, иногда в засуху выкапывают клубни, измельчают их, отжимают влагу и пьют.

Особенности строения растений, уменьшающие нагревание. У некоторых степных и пустынных растений листовая пластинка повернута ребром к горячим полуденным лучам. Лучи скользят по листу, он меньше нагревается. Например, листья у дикого салата (его называют латук) расположены в одной вертикальной плоскости и ориентированы с севера на юг, поэтому латук называют “компасное растение” (рис. 1).

Рис. 1. Дикий салат — «компасное Рис.2. Коровяк

В степях, а в лесной зоне на сухих склонах обитает один из видов коровяка, который называют “медвежье ухо”. Это травянистое растение до 1,5-2 м в высоту, с крупными листьями и густым соцветием со множеством желтых цветков (рис.2). В жаркие дни растение целый день находится под палящими лучами солнца, так как его не спасает тень от соседних более низких растений. Но “медвежье ухо” хорошо защищено от перегрева: все растение густо покрыто сильно ветвящимися светлыми волосками. Как шерсть покрывает ухо медведя и делает его мягким на ощупь, так и густой покров из волосков делает листья тоже мягкими на ощупь (отсюда название растения). Светлые волоски рассеивают и отражают солнечные лучи, и растение не так сильно нагревается.

Приспособления растений к низким температурам. Растения испытывают воздействие низких температур зимой, а также во время весенних, осенних, а иногда и летних заморозков. Чтобы выдержать сильные морозы, растения получают естественную закалку. Перед наступлением зимы в живых клетках растений увеличивается содержание сахаров и жиров. Это защищает их от замерзания в период глубокого покоя зимой, когда все жизненные процессы приостанавливаются.

В период весенних заморозков в растениях вырабатываются особые вещества, помогающие растениям перенести кратковременные холода. Они придают молодым побегам растений красную, красно-фиолетовую или красно-бурую окраску. Например, листья щавелей и луговой герани становятся ярко-красными, дуба — красно- бурого цвета.

Отдельные органы тундровых растений имеют темную окраску. Например, у одного из видов астрагала чашечка цветка совершенно черная, покрытая черными волосками. Она сильнее нагревается солнцем, и цветок оказывается в более благоприятных тепловых условиях, что немаловажно для растения тундры. При более высокой температуре цветки развиваются быстрее, раньше опыляются, плоды и семена успевают созреть.

Группы растений по отношению к теплу и холоду

Первая группа — нехолодостойкие растения, переносят довольно высокие температуры, но могут серьезно пострадать при небольших положительных температурах. Это растения

Низкие температуры – существенный фактор, определяющий распространение разных представителей флоры. Холод ограничивает продвижение видов на север и вверх в горы и отрицательно влияет на растения зимой: при значительном понижении температуры снижаются темпы роста и развития видов, что может привести к их гибели. В чем же секрет морозоустойчивости растений?

Тактика действий

Чтобы освоиться в условиях северных зим, в растениях заложены две основные тактики выживания: избегать охлаждения или адаптироваться к действию холода. Для этого они используют разные способы защиты от низких температур, которые связаны с динамикой биоритмов роста и развития с учетом сезонных изменений погоды и долготы дня

Мы не часто задумываемся над тем, что в наших лесах встречаются такие стойкие к сильным морозам растения, как:

Бузина красная (Sambucus racemosa)

Береза пушистая (Betula pubescens)

Ель обыкновенная (Picea abies)

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris)

Это неудивительно, так как комплекс процессов подготовки к зиме у них происходит на физиологическом уровне – незаметно для глаз, хотя отдельные признаки мы все же замечаем. Целый ряд важных приспособлений, позволяющих видам шагнуть на север, связан с динамикой биоритмов роста и развития с учетом сезонных изменений погоды и долготы дня.

Смотрите также:

Зимние проблемы деревьев

Сильные морозы (для определенных пород), а также резкая смена температур вызывают нарушение физиологических процессов у растений.

Следует различать свойства растений, характеризующие реакцию растений в холодных условиях:

холодостойкость – реакция на низкие температуры;
морозостойкость – реакция на отрицательные температуры;
зимостойкость – весь комплекс факторов, с которыми растение встречается зимой.

Листопад

Это один из важных механизмов приспособления к холоду. С наступлением осени в основании черешка образуется специальный отделительный слой, и листья опадают. Как правило, к этому времени они уже не способны выполнять свою главную функцию – фотосинтез.

Листопад — один из важных механизмов приспособления к холоду

После разрушения главной фабрики фотосинтеза – хлорофилла – пластиды меняют свой цвет с зеленого на оранжевый, красный, желтый. Растения готовятся к зимнему покою, у них замедляются все физиологические процессы, даже дыхание переходит на экономный режим.

Листопад позволяет деревьям и кустарникам уменьшить испарение и сохранить влагу, которую невозможно добыть из холодной и тем более мерзлой почвы. Именно поэтому лиственные растения, способные сбрасывать листву, дальше продвигаются на север. Самые морозоустойчивые среди хвойных – листопадные лиственница сибирская (Larix sibirica) и лиственница Гмелина (Larix gmelinii). Эти растения составляют основу древостоев северной тайги, растут на вечной мерзлоте.

Одна из самых морозостойких хвойных пород – лиственница сибирская – сбрасывает свою хвою на зиму

Весной растения пробуждаются. Находящиеся в состоянии глубокого покоя – реагируют на увеличение продолжительности светового дня. Для видов с неглубоким покоем достаточно первых теплых дней, чтобы почки тронулись в рост. Поэтому для них опасен возврат весенних заморозков.

У брусники и черники почки укрыты листовым опадом и мхом

Закаливание растений

Одновременно с погружением в состояние покоя идет еще один важный процесс – закаливание. Он происходит в растениях постепенно с наступлением холодов. Закаливание связано с подготовкой к воздействию отрицательных температур: клетки растения обогащаются сахарами и постепенно выводят лишнюю воду из своих протопластов (содержимого растительной клетки).

На высоте 2500 м в Альпах бодяк колючейший принимает розеточную форму роста

Делается это для того, чтобы предотвратить образование кристаллов льда, способных нанести необратимые повреждения клетке. Именно поэтому обезвоженные к зиме деревья так страдают от иссушающего действия мороза и ветра. Получается, что для деревьев страшен не только мороз сам по себе, но и угроза высохнуть на морозе.

Закаливание должно быть постепенным. Именно поэтому резкое понижение температуры осенью губительно для растений. Особенно плохо, если резкие перепады случаются без снежного покрова.

Солнце также вызывает трудности у растения зимой: вынуждает его активнее жить, дышать и терять при этом влагу. Из-за этого появляются солнечные ожоги. Особенно чувствительны к таким процессам вечнозеленые и зимнезеленые виды. Чтобы пережить солнечную активность зимой им нужен снежный покров.

Смотрите также:

Уход за деревьями зимой

Неравномерный нагрев ствола дерева с южной и северной стороны, а также внутри и снаружи, еще больше усугубляет действие мороза – в результате на стволе образуются вертикальные трещины. Морозоустойчивые деревья и кустарники часто имеют хорошо развитый защитный слой коры. Он служит изолятором, сглаживающим перепады температур в стволе.

Закаливание может быть недостаточным, если нарушен ритм развития (например, из-за поздней пересадки, обрезки, удобрения) либо были плохие погодные условия: холодная поздняя весна, летняя засуха.

Как растения защищают почки

Чувствительность органов растения зимой уменьшается неравномерно:

максимальное снижение наблюдается в почках (причем цветочные почки более чувствительны, чем вегетативные);
далее идут цветки и листья, корневища и корни, стебли и камбий в стволе.

Вегетативные почки – основа для дальнейшего развития растения – уязвимы в морозный период. По стратегии их защиты растения делятся на несколько групп.

фанерофиты – высокие формы древесных растений (деревья и кустарники), у которых почки находятся высоко над землей. Поэтому часто они покрыты чешуями или опушены, как у рябины, или клейкой смолой, как у многих хвойных или у каштана.

хамефиты – более низкие кустарники и кустарнички прячут почки, расположенные невысоко над землей, в самом снегу. Как, например, брусника ( Vaccinium vitis-idea ), береза карликовая (Betula nana) или кедровый стланик ( Pinus pumila ), у которого к зиме ветки сами прижимаются к почве за счет работы специальных клеток.

гемикриптофиты – травянистые растения и полукустарнички, у которых почки находятся в поверхностном слое почвы, – укрывают их еще слоем лесной подстилки. Высокогорные растения из этой группы так называемые подушковидные полукустарники и розеточные травянистые растения имеют компактную форму роста.

Сообщества подушковидных растений на горе Тейде

геофиты – самые практичные растения. К ним, в частности, относятся луковичные эфемероиды (тюльпаны, нарциссы, подснежники). Они скрывают почки в самой земле. Им не страшны перепады температуры, поэтому многие селятся на горных лугах и в степях, где снежный покров зимой временами бывает скудным.

гидрофиты – водные растения – пережидают стужу, спрятав почки в воде или на дне. Например, как эффектная белая кувшинка ( Nymphea alba ), у которой корневища с почками расположены на дне водоемов.

Корневища с почками возобновления у кувшинки белой зимуют на дне водоема

терофиты – однолетние растения. Отцвели в свое время, как маки-самосейки ( Papaverrhoeas ), покрасовались, сформировали семена – и больше их ничто не волнует до следующего сезона. Семена могут находиться в глубоком покое, пока не будет условий для следующего цикла роста и развития. Стратегия терофитов эффективна не только для спасения от холода, но и для пережидания любого другого неблагоприятного фактора.

Смешение стратегий

Такие кустарники-фанерофиты, как лох серебристый ( Elaeagnus argentea ), роза бедренцоволистная ( Rosa pimpinellifolia ) и роза морщинистая ( R. rugosa ), дерен белый ( Cornus alba ) и дерен отпрысковый ( С. stolonifera ), обладают способностью давать многочисленные столоны в верхнем слое почвы (как у гемикриптофитов) с множеством почек возобновления на них, что обеспечивает долгую жизнь кусту даже при обмерзании отдельных надземных побегов.

Физиологически более морозостойкие виды меньше нуждаются в плотной чешуе у почек или толстой коре (в морфологической защите).

Старые раны от сломанных ветвей. Что с ними делать?

Случаются ситуации, когда раны на дереве, полученные, например, в результате слома крупных ветвей сильным ветром, не удалось обработать сразу после их возникновения. Прошло несколько месяцев. Что же делать?

Кора дерева. Какое покрытие выбрать для защиты

Арбо-Флекс – защита от термических повреждений

Многие проблемы можно решить, если кора дерева будет защищена специальным составом, однако традиционные средства имеют ряд недостатков.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Тепло в жизни растений (3 часа)

Занятие 2 (7)

Тема: Приспособление растений к высоким и низким температурам.

Улучшение температурных условий для растений

I . Приспособление растений к высоким температурам

1. При каких высоких температурах организмы сохраняют жизнеспособность?

А. горячие источники

- сине – зеленые водоросли - +85 С о

- другие бактерии - +90С о

Б. на суше (на почве)

2. Чем опасен перегрев для растений?

- разрушение хлорофилла и нарушение процесса фотосинтеза

2. Приспособления растений к высоким температурам

Летний покой – это состояние растений или отдельных органов, которое, характеризуется отсутствием видимого роста, крайней степенью угнетения дыхания и снижением интенсивности превращения веществ

Травянистые растения в условиях жаркого пустынного климата (в сухой сезон) переходят в состояние летнего покоя, при этом у них отмирает наземная часть, но в почве сохраняются корни, клубни, корневища с запасом воды и питательных веществ. В сезон дождей развиваются новые надземные побеги.

Б. особенности строения растений, уменьшающие нагревание

– эвкалипт - листовая пластинка поворачивается под ребром (перпендикулярно) к солнечным лучам - дикий салат (латук)

Листовые пластинки этого растения (особенно верхние) в полуденные часы повернуты широкой стороной к востоку и западу, а ребром на юг. Такое расположение листьев способствует тому, что они в утренние часы освещаются солнцем, а днем, когда солнечные лучи особенно жгучи, нагреваются относительно слабо. Эта особенность обеспечивает нормальную работу листьев в самое жаркое время дня, предохраняет растения от избыточной потери влаги. Она наблюдается лишь на открытых сухих местах, во влажных или несколько затененных листья размещаются на стебле равномерно, ориентируясь во все стороны.

Пеларгония –

- тело растения покрыто волосками (опушение), которые рассеивают и отражают солнечные лучи

II . Приспособления растений к низким температурам

1. накопление в клетках сахаров и жиров (защита от замерзания) – перед наступлением длительных холодов

2.снижение интенсивности транспирации, уменьшающее теплоотдачу

3. накопление в клетках антоцианов, обеспечивающих в холодное время сезона красный цвет и оттенки фотосинтезирующего аппарата, помогающие перенести кратковременные холода - побеги шиповника и чозении, листья копытня, джефферсонии, адониса, ветрениц и тополя; цветки у ивы Крылова

4. темная окраска растений (у астрагала) – тело растения лучше нагревается, развитие идёт быстрее

III . Группы растений по отношению к теплу и холоду

1. жаровыносливые – способны переносить очень высокие температуры

2. теплолюбивые (нехолодостойкие) – переносят высокие температуры, погибают при низких положительных температурах – растения тропического климатического пояса

3. холодостойкие (неморозостойкие) – выносят низкие температуры, кратковременные морозы, но не переносят замораживания

4. льдоустойчивые (морозостойкие) – в клетках и межклетниках могут образовываться кристаллы льда (т.е. части растения могут замерзать, а затем оттаивать, оставаясь жизнеспособными)

Как и все живые существа, растения имеют в своем составе большое количество воды. Вода - жизнь, но она таит в себе и опасности. Особенно во время холодов. Всем известен факт, что при замерзании вода расширяется. Если заранее не подготовиться, она просто разорвет стенки клеток и организм погибнет. Как приспосабливаются растения к минусовым температурам - ниже.

Поскольку вода - это проблема, при подготовке к зиме растения всячески пытаются от нее избавиться. Древесные растения, например, останавливают активное сокодвижение, путем закупоривания элементов древесины. Да и в целом, при осеннем понижении температуры само поглощение корнями воды значительно сокращается. С этим, кстати, связано и появление листопада в жизни растений - "прокармливать" крону в холода растения не в состоянии.
Все эти мероприятия позволяют растению сохраниться зимой, но они же вызывают у него дегидратационный стресс.

Помимо прочего, клетки растений существенно меняют жировой состав мембран, делая их более текучими. После этого минусовые температуры меньше вредят целостности клетки. Логично еще, что клетки надземной части растения "серьезнее" готовятся к зиме, чем клетки корня.

Другой реакцией на понижение температуры является выработка растениями антифризов - т.е. криопротекторов. Прям как в наших автомобилях! Самыми распространенными растительными антифризами являются различные сахара.

А вы готовы к холодам?
Подписывайтесь на канал и следите за новостями!

Читайте также: