Реферат устойчивость растений к засухе

Обновлено: 08.07.2024

Вопрос об устойчивости растений к засухе имеет большое не только теоретическое, но и практическое значение. На территории нашей страны имеются зоны избыточного увлажнения с годовым количеством осадков более 500 мм, области неустойчивого увлажнения с годовым количеством осадков 250—500 мм и области с недостаточным увлажнением (засушливые), где количество осадков менее 250 мм в год. Необходимо также учитывать, что для растений важно не только и даже не столько общее годовое количество осадков, сколько их распределение по месяцам. Для большинства сельскохозяйственных растений особенно важны дожди в первую половину лета (май, июнь), но чаще всего именно этот период бывает резко засушливым. Понятие засуха включает комплекс метеорологических условий. Засуха — это длительный период бездождья, сопровождаемый непрерывным падением относительной влажности воздуха и повышением температуры. Различают засуху атмосферную и почвенную. Атмосферная засуха характеризуется низкой относительной влажностью воздуха, почвенная — отсутствием доступной для растений воды в почве. Чаще всего эти виды засухи сопровождают друг друга. К очень тяжелым последствиям приводят также такие явления, как мгла и суховей. Мгла — это атмосферная засуха, сопровождаемая появлением в воздухе во взвешенном состоянии твердых частиц. Суховей — это атмосферная засуха, сопровождаемая сильным ветром, при котором перемещаются большие массы горячего воздуха.

Ксерофиты — раст засушливых местообитаний, которые в высокой степени обладают способностью к приспособлению процессе онтогенеза к перерывам в водоснабжении. Ксерофиты не представляют собой физиологически однородной группы. Некоторые ксерофиты обладают малой интенсивностью транспирации, вместе с тем ряд ксерофитов характеризуется интенсивной транспирацией (Н.А. Максимов). Возможность переносить резко засушливые условия достигается разными физиологическими средствами. Классификация этих растений наиболее полно разработана П.Л. Генкелем. С некоторыми упрощениями ксерофиты можно разделить на следующие группы:

1. Раст, запасающие влагу (ложные ксерофиты, по Н.А. Максимову). К этой группе растений относятся суккуленты, прежде все кактусы, а также раст, принадлежащие к семейству толстянковых (Crassulaceae — Sedum, Sempervivum). Эти раст накапливают влагу в толстых, мясистых стеблях или в утолщенных листьях. Листовыми суккулентами являются агавы, алоэ, очиток, молодило. К стеблевым суккулентам относятся кактусы, молочаи. Испаряющая поверхность сильно сокращена. Листья часто редуцированы, вся поверхность покрыта толстым слоем кутикулы, благодаря этому они являются ограничено транспирирующими растми. Суккуленты обладают неглубокой, но широко распространяющейся корневой системой. Клетки корня характеризуются сравнительно низкой концентрацией клеточного сока. Таким образом, это раст, запасающие воду и экономно ее расходующие в процессе медленного роста.

2. Эвксерофиты (настоящие ксерофиты) — раст, обладающие способностью резко сокращать транспирацию в условиях недостатка воды. Для этой группы растений характерен ряд приспособлений к сокращению потери воды: высокая эластичность цитоплазмы, низкая оводненность, высокая водоудерживающая способность и вязкость. Низкий осмотический потенциал клеточного сока позволяет поглощать воду из почвы, обделенной водой. В ряде случаев подземные органы этих растений, особенно в верхних частях, покрыты толстым слоем пробки. Иногда пробкой покрываются и стебли. Листья покрыты толстым слоем кутикулы, многие имеют волоски. Некоторые представители этой группы растений имеют различные типы дополнительной защиты устьиц.

3. Гемиксерофиты (полуксерофиты) —это раст, у которых сильно развиты приспособления к добыванию воды. У них глубоко идущая, сильно разветвленная корневая система. Клетки корня обладают, как правило, высокой концентрацией клеточного сока, низким (очень отрицательным) водным потенциалом. Благодаря указанным особенностям эти раст могут использовать для сбора воды очень большие объемы почвы. Их корневые системы достигают даже грунтовых вод, если последние лежат не слишком глубоко. Раст данного типа обладают хорошо развитой проводящей системой. Листья у них тонкие, с очень густой сетью жилок, что сокращает путь передвижения воды к живым клеткам листа до минимума. Это раст с очень высокой интенсивностью транспирации. Даже в очень жаркие, сухие дни они держат устьица открытыми.

4. Раст, избегающие засуху(псевдоксерофиты). Эти раст не обладают признаками засухоустойчивости, но имеют короткий вегетационный период, приурочивая весь жизненный цикл к периоду дождей. Эфемеры переносят засуху в виде семян (маки), а эфемероиды — в виде луковиц, корневищ, клубней (нарцисс, ревень и др.).

5. Пойкилоксерофиты — раст, не регулирующие своего водного режима. В период засухи эти раст впадают в состояние анабиоза (согласно П.А. Генкелю — криптобиоза). Криптобиоз — это состояние, при котором обмен веществ либо прекращается, либо резко тормозится, однако вся организация жизни сохраняется. К этой группе растений относится большинство лишайников, некоторые водоросли, папоротники и небольшое число покрытосеменных. Отличительной особенностью пойкилоксерофитов является способность протопласта при сильном обезвоживании переходить в гель.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ

Засуха — это длительный без дождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности растений в воде

Для формирования урожая существенно относительно равномерное распределение осадков, особенно в период активного роста растений. Активный рост растений осуществляется в мае и июне, но как раз в эти месяцы не хватает осадков.

Засухоустойчивость — способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит от продолжительности засухи и ее напряженности. Различают засуху почвенную и атмосферную.

Почвенная засуха вызывается длительным отсутствием дождей в сочетании с высокой температурой воздуха, повышенным испарением с поверхности почвы и транспирацией, сильными ветрами. Все это приводит к иссушению корнеобитаемого слоя почвы, снижению запаса доступной для растений воды при пониженной влажности воздуха. Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха (10-20 %).

Атмосферная засуха, резко усиливая испарение воды с поверхности почвы и транспирацию, способствует нарушению согласованности скоростей поступления из почвы в надземные органы воды и потери ее растением, в результате растение завядает. Однако при хорошем развитии корневой системы атмосферная засуха не причиняет растениям большого вреда, если температура не превышает переносимый растениями предел. Продолжительная атмосферная засуха в отсутствие дождей приводит к почвенной засухе, которая более опасна для растений.

Обычно атмосферная и почвенная засухи сопровождают друг друга. В чистом виде атмосферная засуха нередко наступает весной, когда почва еще насыщена водой после схода снега. Почвенная засуха часто наблюдается в середине или конце лета, когда зимние запасы влаги уже исчерпаны, а летних осадков оказалось недостаточно. Почвенная засуха всегда снижает урожай, а если она начинается очень рано, то может привести к полной потере урожая.

Совместное действие недостатка влаги и высокой температуры на растение.

Засуха вызывает в первую очередь нарушения водного режима растений, которые затем отражаются и на остальных его физиологических функциях.

Влияние на растения недостатка влаги.

Недостаток воды в тканях растений возникает в результате превышения ее расхода на транспирацию перед поступлением из почвы. Это часто наблюдается в жаркую солнечную погоду к середине дня. В результате снижается и водный потенциал листьев, что активизирует поступление воды из почвы в растение.

Если рост побегов и листьев в начале засухи замедляется, то корней даже ускоряется и снижается лишь при длительном недостатке воды в почве. Это связанно с тем, что корень пытается найти доступную для него воду. После длительного завядания растения оправляются медленно и функции их полностью не восстанавливаются. Затянувшееся завядание при засухе приводит к резкому снижению урожая сельскохозяйственных культур или даже к их гибели.

Орошение как радикальное средство борьбы с засухой.

Наиболее эффективным способом борьбы с засухой является орошение. Необходимо организовать полив растений таким образом, чтобы свести повреждаемость растений от засухи к минимуму и наиболее эффективно использовать поливную воду. Особенно важно обеспечить растения водой в критические периоды.

Водоудерживающая способность растений - это свойство растений сохранять определенное количество воды в клетках, тканях и органах, обусловленное структурными и физико-химическими особенностями цитоплазмы, клеточных мембран и органоидов. Водоудерживающая способность плодовых растений зависит от сорта, фаз онтогенеза, условий произрастания и др. Изменяется в годичном цикле. В осенний и зимний периоды почки и побеги плодовых растений отличаются более высокой водоудерживающей способностью, особенно морозоустойчивых сортов; к весне она снижается. В засушливые периоды водоудерживающая способность листьев повышается, особенно у засухоустойчивых и жароустойчивых сортов, что отражает изменения в метаболизме растений, усиление гидролитических процессов, накопление осмотически активных веществ (растворимые сахара, аминокислоты и др.) и рассматривается как адаптация. Определяют В. с. р. гравиметрическим методом - путем повторного взвешивания образцов за определенные промежутки времени, о ней судят по кол-ву оставшейся в них воды. Применяют кондуктометрический метод. В качестве водоотнимающих сил используют растворы сахарозы или полиэтиленгликоля в возрастающих концентрациях (10. 50%). О В. с. р. можно судить по изменению водного потенциала листа до и после воздействия водного стресса.

Глава 2. Устойчивость к засухе и повышенной температуре.

Большинство стрессовых воздействий изменяют водный статус растений. Значение воды как растворителя и транспортной среды, доноров электронов в реакции Хилла, охладителя при испарении проявляется при различных абиотических стрессах. С током воды в лист поступают минеральные вещества и оттекают ассимиляты, достаточная оводненность тканей необходима, наконец, для поддержания устьиц в открытом состоянии для нормального газообмена.

Повышение температуры на 10-15 0 С относительно нормы, т.е. до 35-40 0 С также значительно усиливает испарение воды и быстро приводит, особенно у вегетативных оводненных органов, к дефициту воды, поэтому реакции растений на возрастание температуры в значительной мере сходны с таковыми на засуху.

Засухоустойчивость растений

Обычным явлением для многих регионов России и государств СНГ стали засухи. Засуха — это длительный бездождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности растений в воде. На территории России имеются регионы неустойчивого увлажнения с годовым количеством осадков 250-500 мм и засушливые, с количеством осадков менее 250 мм в год при испаряемости более 1000 мм.

Для формирования урожая существенно относительно равномерное распределение осадков, особенно в период активного роста растений. Наибольший вред засуха причиняет в весеннее и летнее время, когда идет формирование генеративных органов растений. В отдельные годы урожайность сельскохозяйственных культур, пострадавших от засухи, снижается до минимальных величин (у зерновых до 0,3-0,4 т/га).

Почвенная засуха вызывается длительным отсутствием дождей в сочетании с высокой температурой воздуха и солнечной инсоляцией, повышенным испарением с поверхности почвы и транспирацией, сильными ветрами. Все это приводит к иссушению корнеобитаемого слоя почвы, снижению запаса доступной для растений воды при пониженной влажности воздуха. Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха (10-20 %). Жесткая атмосферная засуха вызывается перемещением масс сухого и горячего воздуха — суховея. К тяжелым последствиям приводит мгла, когда суховей сопровождается появлением в воздухе почвенных частиц (пыльные бури).

Совместное действие недостатка влаги и высокой температуры на растение.

Территория России включает различные климатические зоны. Значительная их часть приходится на районы неустойчивого земледелия, для которых характерны недостаток или избыток осадков, низкие зимние или высокие летние температуры, засоленность или заболоченность, закисленность почв и др. В этих условиях урожайность сельскохозяйственных культур во многом определяется их устойчивостью к неблагоприятным факторам среды конкретного сельскохозяйственного региона.

Приспособленность онтогенеза растений к условиям среды является результатом их эволюционного развития (изменчивости, наследственности, отбора).

Содержание

Границы приспособления и устойчивости

Защитные возможности растений

Физиолого-биохимические изменения у теплолюбивых растений при пониженных положительных температурах.

Приспособление растений к низким положительным температурам.

Способы повышения холодостойкости некоторых растений.

Замерзание растительных клеток и тканей и происходящие при этом процессы.

Условия и причины вымерзания растений.

Обратимость процессов закаливания.

Способы повышения морозоустойчивости.

Методы изучения морозоустойчивости растений.

Зимостойкость как устойчивость к комплексу неблагоприятных факторов перезимовки.

Выпревание, вымокание, гибель под ледяной коркой, выпирание, повреждение от зимней засухи.

Методы определения жизнеспособности с/х культур в зимний, ранневесенний периоды.

Типы растений, требующих охлаждения для перехода к цветению

Виды, для которых характерна реакция на охлаждение и фотопериодизм

Физиологические аспекты яровизации

Природа изменений, происходящих во время яровизации

Изменения обмена веществ, роста и развития растений при действии максимальных температур.

Совместное действие недостатка влаги и высокой температуры на растение.

Особенности водообмена у ксерофитов и мезофитов.

Влияние на растения недостатка влаги.

Физиологические особенности засухоустойчивости сельскохозяйственных растений.

Предпосевное повышение жаро- и засухоустойчивости.

Диагностика жаро- и засухоустойчивости.

Повышение засухоустойчивости культурных растений.

Орошение как радикальное средство борьбы с засухой.

ТИПЫ РАСТЕНИЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ВОДНОМУ РЕЖИМУ: КСЕРОФИТЫ, ГИГРОФИТЫ И МЕЗОФИТЫ

О природе приспособительных реакций к недостатку воды у разныхгрупп растений.

КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ В ВОДООБМЕНЕ РАЗНЫХ РАСТЕНИЙ.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Документ Microsoft Word.doc

Предпосевное повышение жаро- и засухоустойчивости.

И. В. Мичурин, пытаясь получить засухоустойчивые сорта плодовых, выращивал растения в условиях недостаточного водоснабжения. Растения, перенесшие небольшую засуху, повторно выдерживают ее с меньшими потерями, становятся более устойчивыми к обезвоживанию.

Таблица .4 Урожай зерна с закаленных и незакаленных растений в ц/га

Диагностика жаро и засухоустойчивости.

Для диагностики засухоустойчивости растений используют ряд полевых и лабораторных методов. Сравниваемые сорта и виды растений выращивают в засушливых районах. Сорта, в меньшей степени снижающие урожаи, считаются более засухоустойчивыми. Испытания на засухоустойчивость в засушниках и суховейных установках дают возможность подвергать растения почвенной и атмосферной засухе в любой период их вегетации и оценивать сорта. Засушни-ки — это делянки, на которых исследуемые растения закрывают в период дождей пленкой. Для отвода воды с соседних делянок выкапывают стоковые канавы. При использовании суховейных камер растения выращивают в вегетационных сосудах и затем подвергают действию струй нагретого и высушенного воздуха.

Как показатель устойчивости растений к засухе можно использовать водоудерживающую способность растительной ткани,

а также вязкость цитоплазмы. У засухоустойчивых растений эти показатели будут выше. В селекционной работе используют такой показатель, как содержание статолитного крахмала в корневом чехлике. Генетически обусловленным признаком засухоустойчивости растений является способность их вегетативных органов (особенно листьев) накапливать во время засухи пролин. При этом концентрация пролина увеличивается в 10—100 раз. В пролине запасается значительное количество азота, который используется для последующих метаболических реакций по окончании засухи.

Повышение засухоустойчивости культурных растений.

На засухоустойчивость влияют удобрения: калийные и фосфорные повышают ее, азотные, особенно в больших дозах, — снижают. Засухоустойчивость ряда сельскохозяйственных культур повышают микроэлементы (цинк, медь и др.). Устойчивости к засухе в полевых условиях способствует выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональных технологий их возделывания.

Существование различных типов засухи, региональных ее особенностей сильно затрудняет селекцию сельскохозяйственных растений на засухоустойчивость, требует учета многих видовых,

структурно-анатомических и физиолого-биохимических показателей растений. Так, засухоустойчивые сорта зерновых культур при значительном водном дефиците отличаются синтетической направленностью работы ферментных систем, содержат больше связанной воды, имеют повышенную концентрацию клеточного сока, высокий температурный порог коагуляции белков, интенсивное накопление сухого вещества, устойчивую пигментную систему, более четкие признаки ксероморфности и др. Засуха в каждом географическом регионе имеет свои конкретные особенности: преимущественно почвенная или атмосферная, весенняя или летняя, продолжительность и глубина. Эти особенности также определяют выбор критериев для отбора растений.

Еще Н. А. Максимов (1952) отмечал среди засухоустойчивых сортов яровой пшеницы наличие двух основных биотипов: один, свойственный главным образом Зауралью, где засуха наблюдается в начале лета (захватывает у пшениц период кущения), другой — Среднему и Нижнему Поволжью, где засуха случается обычно в конце вегетации пшеницы. Поэтому при культуре растений первого биотипа в Поволжье или второго биотипа в Зауралье они ведут себя как незасухоустойчивые сорта. При оценке и выведении засухоустойчивых сортов селекционеры используют совокупность всех рассмотренных ранее физиолого-биохимических и других признаков и показателей. Для регионов России и государств СНГ, подверженных засухе, научными учреждениями разработаны модели засухоустойчивых сортов основных сельскохозяйственных культур, включающие и физиологические показатели.

Орошение как радикальное средство борьбы с засухой.

Наиболее эффективным способом борьбы с засухой в аридных регионах является орошение. Оно эффективно и в районах, где осадков выпадает достаточно, но распределение их не является оптимальным. Орошение дождеванием овощных, плодовых, кормовых культур и картофеля используют в Центральном Нечерноземье. Необходимо организовать полив растений таким образом, чтобы свести повреждаемость растений от засухи к минимуму и наиболее эффективно использовать поливную воду. Для определения сроков полива руководствуются наблюдениями за влажностью почвы, не допуская снижения предполивной влажности ниже оптимального уровня (60—70 % НВ).

На орошаемых полях возделывают влаголюбивые растения с большой листовой поверхностью, которые требуют больше влаги и в условиях засухи при нарушении водоснабжения снижают урожай сильнее по сравнению с растениями на богаре. Особенно важно обеспечить растения водой в критические периоды. Яровые и озимые злаки наиболее чувствительны к недостатку влаги в фазы выхода в трубку и колошения; кукуруза — в период цветения и молочной спелости; просо и сорго — в фазы выметывания и налива зерна; зернобобовые — в период цветения; картофель — цветения и формирования клубней; подсолнечник — образования корзинки и цветения; хлопчатник — в фазу цветения и заложения коробочек; бахчевые — в период цветения и созревания.

Для определения потребности растений в поливе используют также физиологические показатели: содержание воды в листьях; степень открытости устьиц; интенсивность транспирации; водный потенциал тканей; концентрацию клеточного сока; градиент биопотенциалов (ЭП); интенсивность роста и др. (Н. А. Максимов, И. В. Красовская, Ф. Д. Сказкин, Н. С. Петинов, В. С. Шарда-ков, В. А. Лобов, О. Е. Шведова, М. Д. Кушниренко и др.). Оптимальные и критические уровни этих показателей установлены применительно к видам и сортам растений и содержатся в справочной литературе.

Полив, особенно дождеванием, повышает влажность приземного слоя воздуха, снижает его температуру, создает в стеблестое (и насаждении) более ровный микроклимат. Наиболее эффективны частые поливы небольшими нормами, а в засушливых регионах — в сочетании с влагозарядковым поливом. Наибольший эффект поливы обеспечивают на высоком агротехническом фоне при оптимальных дозах удобрений, выполнении всего комплекса необходимых агротехнических мероприятий, предусмотренных для данной сельскохозяйственной культуры.

ТИПЫ РАСТЕНИЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ВОДНОМУ РЕЖИМУ: КСЕРОФИТЫ, ГИГРОФИТЫ И МЕЗОФИТЫ

Растения засушливых областей называются ксерофитами (от греческого хеrоs — сухой). Они способны в процессе индивидуального развития приспосабливаться к атмосферной и почвенной засухе. Характерные признаки ксерофитов — незначительные размеры их испаряющей поверхности, а также небольшие размеры надземной части по сравнению с подземной. Ксерофиты — это обычно травы или низкорослые кустарники. Их делят на несколько типов. Приводим классификацию ксерофитов по П. А. Генкелю.

Суккуленты — очень стойкие к перегреву и устойчивые к обезвоживанию, во время засухи они не испытывают недостатка воды, потому что содержат большое количество ее и медленно расходуют. Корневая система у них разветвлена во все стороны в верхних слоях почвы, благодаря чему в дождливые периоды растения быстро всасывают воду. Это кактусы, алоэ, очиток, молодило.

Эвксерофиты — жаростойкие растения, которые хорошо переносят засуху. К этой группе относятся такие степные растения, как вероника сизая, астра мохнатая, полынь голубая, арбуз колоцинт, верблюжья колючка и др. У них незначительная трансперация, высокое осмотическое давление, цитоплазма отличается высокой эластичностью и вязкостью, корневая система очень разветвлена, и основная ее масса размещена в верхнем слое почвы (50—60 см). Эти ксерофиты способны сбрасывать листья и даже целые ветви.

Гемиксерофиты, или полуксерофиты,— это растения, которые неспособны переносить обезвоживание и перегрев. Вязкость и эластичность протопласта у них незначительная, отличается высокой транспирацией, глубокой корневой системой, которая может достигать подпочвенной воды, что обеспечивает бесперебойное снабжение

растения водой. К этой группе относятся шалфей, резак обычный и др.

Стипаксерофшпы — это ковыль, тырса и другие узколистные степные злаки. Они устойчивы к перегреву, хорошо используют влагу кратковременных дождей. Выдерживают лишь кратковременную нехватку воды в почве.

Пойкилоксерофиты — растения, не регулирующие своего водного режима. Это в основном лишайники, которые могут высыхать до воздушно-сухого состояния и снова проявлять жизнедеятельность после дождей.

Гигрофиты (от греческого hihros — влажный). У растений, относящихся к этой группе, нет приспособлений, ограничивающих расход воды. Для гигрофитов характерны сравнительно большие размеры клеток, тонкостенная оболочка, слабоодревесневшие стенки сосудов, древесных и лубяных волокон, тонкая кутикула и малоутолщенные внешние стенки эпидермиса, большие устьица и незначительное количество их на единицу поверхности, большая листовая пластинка, плохо развитые механические ткани, редкая сеть жилок в листе, большая кутикулярная транспирация, длинный стебель, недостаточно развитая корневая система. По строению гигрофиты приближаются к теневыносливым растениям, но имеют своеобразную гигроморфную структуру. Незначительный недостаток воды в почве вызывает быстрое завядание гигрофитов. Осмотическое давление клеточного сока в них невысокое. К ним относятся манник, багульник, брусника, лох.

По условиям произрастания и особенностям строения к гигрофитам очень близки растения с частично или полностью погруженными в воду или плавающими на ее поверхности листьями, которые называются гидрофитами.

Мезофиты (от греческого mesos — средний, промежуточный). Растения этой экологической группы произрастают в условиях достаточного увлажнения. Осмотическое давление клеточного сока у мезофитов 1—1,5 тыс. кПа. Они легко завядают. К мезофитам относятся большинство луговых злаков и бобовых — пырей ползучий, лисохвост луговой, тимофеевка луговая, люцерна синяя и др. Из полевых культур твердые и мягкие пшеницы, кукуруза, овес, горох, соя, сахарная свекла, конопля, почти все плодовые (за исключением миндаля, винограда), многие овощные культуры (морковь, помидоры, капуста и др.).

О природе приспособительных реакций к недостатку воды у разныхгрупп растений.

Транспирирующие органы — листья — отличаются значительной пластичностью; в зависимости от условий произрастания в их строении наблюдаются довольно большие отличия. Даже листья одного растения при разном водоснабжении и освещении имеют различия в строении. Установлены определенные закономерности в строении листьев в зависимости от расположения их на растении.

Засуха оказывает разностороннее физиологическое влияние на растения, нарушая нормальное течение многих процессов. Прежде всего она вызывает обезвоживание растений. При недостатке воды в воздухе транспирация листьев превышает поступление ее в ткани, что обусловливает появление водного дефицита. Уменьшение содержания воды в растении вызывает повышение осмотического давления, что приводит к снижению тургора и закрытию устьиц. Сокращение транспирации может привести к перегреву растения. Все эти отклонения изменяют коллоидно-химические свойства цитоплазмы клеток (их вязкость, эластичность) и проницаемость клеточных мембран. Часто эти изменения, особенно проницаемости, носят двухфазный характер: снижение в первые периоды засухи и повышение в последующие, т. е. происходит повреждение, нарушение структуры клеточных мембран, приводящие к нарушениям ферментативных обменных процессов.

При засухе снижается синтез и увеличивается распад высокомолекулярных веществ. В тканях накапливаются продукты распада белков и углеводов. Высокое содержание моносахаридов способствует усилению дыхания. Часто при этом наблюдается разобщение дыхания и фосфорилирования. Освобождающаяся энергия не аккумулируется в макроэргических связях, а рассеивается, вследствие чего дыхание становится непродуктивным.

При засухе уменьшается содержание ростостимулирующих фитогормонов — ауксинов, гиббереллинов и цитокининов. В растении увеличивается содержание абсцизовой кислоты. Эти изменения неблагоприятно отражаются на процессе роста. Вследствие этого засуха оказывает сильное действие на рост растений, замедляя его. Это связано еще и с тем, что первые две стадии роста клетки — эмбриональная и растяжения — проходят нормально только при достаточном содержании воды.

Подавление роста при засухе нарушает донорно-акцепторные связи между потребляющими и растущими органами и производящим — листом. Это приводит к переполнению листа ассимилятами и нарушению фотосинтеза. Кроме того, при сильном обезвоживании происходит разрушение самого фотосинтетического аппарата.

Таким образом, засуха оказывает сильное и разностороннее негативное действие на многие физиологические процессы, происходящие в растениях и изменяет большинство из них.

В течение вегетации растения проявляют неодинаковую чувствительность к недостатку воды. Наиболее чувствительными бывают органы в эмбриональном состоянии, во время их закладки. Этот период наибольшей чувствительности к недостатку воды носит название критического. По Ф. Д. Сказкину, хлебные злаки имеют три критических периода:

от фазы кущения до начала выхода в трубку, когда происходит закладка колосовых бугорков на оси соцветия, что определяет число цветков в будущем колосе;
образование половых клеток (особенно мужских — пыльцы), определяющее число оплодотворенных завязей и число зерен в колосе;
налив зерна от его образования при оплодотворении яйцеклетки до молочной спелости, что определяет массу урожая.

Из этих трех критических периодов наиболее важен второй — период образования пыльцы. Однако повышенная чувствительность растений к воде во время критических периодов не подтверждает того, что в другие периоды вода не нужна. Напротив, для создания высокой продуктивности необходимо бесперебойное снабжение растений водой.

В процессе онтогенеза растение формирует засухоустойчивость под влиянием условий существования. Даже на одном растении не все листья равноценны по этому качеству. Листья верхних ярусов более устойчивы к засухе, чем нижние. Они имеют ксероморфное строение:

большее число устьиц на единицу поверхности;
хорошо развитую проводящую систему;
мелкие клетки;
сильное развитие палисадной паренхимы.

Клетки эпидермиса этих листьев покрыты более плотной кутикулой и восковым налетом. Верхние листья характеризуются большей сосущей силой и более интенсивной устьичной транспирацией, но меньшим содержанием воды по сравнению с нижними листьями. У засухоустойчивых растений во время засухи сохраняется высокая водоудерживающая способность тканей. Это одна из защитно-приспособительных реакций растения, сохраняющая его от обезвоживания. Следовательно, засухоустойчивые растения приспосабливаются в процессе онтогенеза к действию засухи, сохраняя при этом все физиологические процессы на более высоком энергетическом уровне.

Читайте также: