Растения различаются по способности выносить повышенные температуры. Большинство растений начинают страдать при температуре 35-40°С. Лучше переносят повышенную температуру обезвоженные органы: семена до 120°С, пыльца до 70°С. Однако есть высшие растения, главным образом растения пустынь (например, суккуленты), которые переносят повышение температуры до 60°С. Некоторые водоросли, грибы и бактерии могут переносить еще более высокую температуру. Наиболее термофильными являются микроорганизмы (бактерии, некоторые водоросли), обитающие в горячих источниках и в кратерах вулканов, которые способны переносить повышение температуры до 100°С.
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. Высокая температура оказывает губительное влияние на организмы, что вызывает повреждения мембран и белков . Различные белки-ферменты денатурируют при различной температуре. Однако даже частичная денатурация некоторых наиболее термолабильных ферментов приводит к нарушению согласованности процессов обмена. Накапливаются растворимые азотистые соединения и другие ядовитые промежуточные продукты обмена, в результате чего происходит гибель клеток.
Непосредственной реакцией на температурное воздействие является изменение текучести мембран . Под влиянием высокой температуры в мембранах увеличивается количество ненасыщенных фосфолипидов. В результате состав и структура мембраны изменяются и, как следствие, происходит увеличение проницаемости мембран и выделение из клетки водорастворимых веществ. Повышенная текучесть мембранных липидов при высокой температуре может сопровождаться:
- потерей активности связанных с мембранами ферментов,
- нарушением работы переносчиков электронов.
От состояния липидов в тилакоидах хлоропластов в значительной степени зависят фотохимические реакции и фотофосфорилирование. Высокая температура тормозит как фотосинтез, так и дыхание. Уменьшается сопряженность энергетических процессов. Особенно чувствителен к повышенной температуре фотосинтез . Депрессия этого процесса обычно начинается уже при 35-40°С. Необходимо заметить, что при повышенных температурах уменьшается активность фитогормонов. Резко падает активность гиббереллинов, что является одной из причин торможения ростовых процессов.
Организмы в зависимости от их температурного оптимума можно разделить на:
- термофильные (выше 50°С),
- теплолюбивые (25-50°С),
- умеренно теплолюбивые (15-25°С),
- холодолюбивые (5-15°С).
Среди высших растений термофильных организмов нет.
Устойчивость растений к высоким температурам называют жароустойчивостью, или термотолерантностью . Повышенная температура особенно опасна для растений при сильной освещенности. Существует определенная связь между условиями жизни растений и их жароустойчивостью. Чем суше местообитание и чем выше температура воздуха, тем больше жароустойчивость организма.
По жароустойчивости растения можно разделить на 3 группы:
1) жаростойкие – главным образом низшие растения, например, термофильные бактерии и сине-зеленые водоросли. Эта группа организмов способна выдерживать повышение температуры до 75-90°С;
2) жаровыносливые – растения сухих мест обитания: суккуленты (выдерживают повышение температуры до 60°С) и ксерофиты (до 54°С);
3) нежаростойкие – мезофиты и водные растения. Мезофиты солнечных мест обитания могут переносить +40-47°С, затененных – приблизительно +40-42°С; водные растения, кроме сине-зеленых водорослей, выдерживают повышение температуры до 38-42°С.
Адаптация растений к высоким температурам . В процессе эволюции формировались и закреплялись различные механизмы адаптации, делающие растение более устойчивым к высоким температурам. Выработка таких механизмов шла в нескольких направлениях:
- уменьшение перегрева за счет транспирации;
- защита от тепловых повреждений (опушение листьев, толстая кутикула);
- стабилизация метаболических процессов (более жесткая структура мембран, низкое содержание воды в клетке);
- высокая интенсивность фотосинтеза и дыхания.
В случаях, если повреждающее действие высокой температуры превышает защитные возможности морфо-анатомических и физиологических приспособлений, включается следующий механизм защиты: образуются так называемые белки теплового шока (БТШ) . БТШ – это последний «рубеж обороны» живой клетки, который запускается в ответ на повреждающее действие высоких температур. Они были открыты в 1962 г. у дрозофилы, потом у человека, затем у растений (1980 г.) и микроорганизмов. БТШ помогают клетке выжить при действии температурного стрессора и восстановить физиологические процессы после его прекращения. БТШ образуются в результате экспрессии определенных генов. Некоторые из этих БТШ синтезируются не только при повышенной температуре, но и при других стресс-факторах, например, при недостатке воды, низких температурах, действии солей.
Для повышения устойчивости к высоким температурам используют различные методы закаливания . Так, 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.
Влияет на растения, изменяет скорость роста и развития, поглощения, усвоения и передвижения воды и элементов минерального питания и синтеза органических соединений. Температура почвы определяет темпы прорастания семян, а также степень активизации полезных и фитопатогенных микроорганизмов, повреждающих семена и снижающих полевую всхожесть. Культуры сильно различаются по диапазону температуры, при которой прорастают семена.
Семенам салата, шпината, пастернака и лука свойственно холодное прорастание. Они начинают прорастать при температуре тающего льда (0°С). Процесс прорастания, как и становления проростка, идет очень долго — соответственно 21...65 и 49...136 дней. Разные культуры сильно различаются и по верхней температурной границе прорастания семян. Так, при температуре выше 25 °С не прорастают семена салата, выше 30 °С — шпината и пастернака, выше 35 °С — моркови, кукурузы, томата, перца, фа-соли.
С повышением температуры увеличивается до определенного предела скорость прорастания семян и появления всходов. У верхней температурной границы прорастания семян и становления сеянцев у лука, моркови, томата и спаржи она снижается.
Прорастание семени, то есть образование корешка, имеет более низкий температурный минимум, чем рост подсемядольного колена, с которым связан выход проростка на поверхность почвы. Так, семена спаржи начинают прорастать при 5 °С, а всходы появляются при 10 °С и выше, но лучше при 20...25 °С. У фасоли, перца и бамии семена прорастают при 10 °С, а сеянец образуется при 15 °С. В зоне экстремальных температур корни не всех проросших семян образуют корневые волоски, что сказывается на их поглощающей способности, и не все проросшие семена дают всходы, то есть снижается полевая всхожесть.
Особенно сильно снижается полевая всхожесть при посеве в холодную почву у теплотребовательных культур, что в значительной степени связано с активизацией почвенных патогенов. Повысить полевую всхожесть можно протравливанием и закаливанием семян, дезинфекцией почвы.
Корневые системы овощных культур имеют более низкие темпе-ратурные оптимумы, чем надземная часть растений, но диапазон их толерантности значительно уже, то есть они менее холодо- и жаростойки. Корневые системы более болезненно, чем надземные, реагируют на резкие колебания температуры, что часто бывает в гидропонной культуре и при выращивании контейнерной рассады.
Понижение температуры почвы уменьшает поступление воды у теплотребовательных культур (физиологическая засуха), что происходит при поливе плантаций огурца и бахчевых культур холодной водой. В жаркую погоду дефицит влаги часто приводит к гибели посевов. У северных границ культуры огурца нередки случаи гибели посевов в жаркие дни, наступившие после дождей, сопровождавшихся значительным снижением температуры воздуха и почвы.
Влияние пониженной температуры почвы проявляется в степени поглощения элементов минерального питания, особенно фосфора, а часто и азота вследствие ослабления деятельности нитрифицирующих бактерий. Особенно сильно фосфорная недостаточность на холодных почвах ощущается у томата, когда температура опускается ниже 15 °С.
Температура субстрата сказывается не столько на поглощении элементов минерального питания, сколько на передвижении их в надземную систему.
Температура почвы определяет степень активизации почвенных патогенов и устойчивость к ним растений. При низкой температуре почвы (0...10 °С) активизируются грибы из родов Pythium и Rhizoctonia, поражающие семена, проростки и растения, особенно теплолюбивых культур. При высокой температуре (20...30 °С) почвы опасность грозит от грибов из родов Fusarium и Verticillium. При температуре около 20 °С весьма вредоносна капустная кила.
Влияние температуры почвы реализуется в накоплении биомассы растений, размерах корневой и надземной систем, темпах роста и прохождения фенофаз. Температура почвы ниже оптимальной задерживает рост корней и надземной системы, ведет к уменьшению размеров листьев и всего растения, задерживает темпы наступления фенофаз. Растения огурца, томата слабее ветвятся и плодоносят. У огурца сортов Вязниковский и Муромский при температуре почвы 12... 14 °С в опытах наблюдалось полное отсутствие плодоношения. Растения цвели, но завязи не образовывали. При температуре 15...20 °С растения плодоносили нормально.
Оптимальная температура для образования клубней у картофеля 17...19 °С. При длительном пребывании в условиях низкой температуры (ниже 5 °С) у высаженных клубней не удается получить всходы, они образуют столоны с мелкими клубеньками (детками). При температуре 28 °С клубнеобразование прекращается.
Экстремально высокая температура почвы подавляет рост корневой и надземной систем, задерживает образование кочанов капусты, плодообразование у томата, огурца, перца. На уровне поверхности почвы, где температура особенно высокая, часто отмирает флоэма стебля, что приводит к гибели растений.
При уходе за комнатными растениями важно соблюдать подходящий для них температурный режим. Ведь в дикой природе каждое из них произрастает в определенном климатическом поясе и приспособлено к этим условиям существования.
В домашних условиях создать для них климат тропиков, субтропиков или полупустынь практически невозможно, однако нужно стараться соблюдать похожий температурный режим, иначе растение может потерять свою декоративность, и даже погибнуть.
В статье мы рассмотрим влияние температуры на рост растений и их развитие.
Влияние температуры на растения
Если для растения обеспечивается температура, к которой оно приспособлено, оно отлично растет, развивается и обильно цветет. Но часто у цветоводов возникают сложности по обеспечению нужного температурного режима.
Несмотря на то, что многие комнатные цветы родом из тропиков, они плохо переносят повышение температуры . В их родном климате летняя жара сопровождается повышенной влажностью в отличие от климата средней полосы. Поэтому часто при повышении температуры наблюдается высыхание сначала кончика, а затем и всего листа.
Так же как и повышение температуры, для многих растений вредно ее понижение.
Низкие температуры в помещении, сопровождающиеся повышением влажности, характерны для осеннего и весеннего периодов до включения и после выключения отопления. В это время учащаются случаи загнивания корневой системы растений, а если температура понижается значительно, их листья могут свернуться и опасть. Так же растения реагируют на резкое понижение температуры.
Высокая температура для растений
Не все комнатные растения хорошо переносят летнюю жару. Многие из них страдают от высокой температуры и пониженной влажности в районах умеренного климата. Чтобы защитить комнатные цветы от несвойственной для них температуры, применяют обильный полив, опрыскивание и притенение.
Тропическое лето отличается высокой влажностью воздуха. При этом растения легко переносят температуру до 30ºС. Повышению влажности в помещении способствует хорошее увлажнение земляного кома и опрыскивание листьев растения.
Для жителей тропиков, кроме частого полива, подойдет установка горшка в поддон с увлажненным песком . Опрыскивание можно проводить ежедневно водой комнатной температуры.
Часто растение летом страдает не столько от высокой температуры, сколько от действия прямых солнечных лучей. Для того чтобы избежать ожогов на листьях, а заодно и снизить температуру воздуха, в которой обитает растение, нужно убрать его в тень или закрыть от солнца белой бумагой.
Влияние низких температур на растения
Зимнее содержание комнатных растений всегда отличается от летнего.
Зимой большинству растений необходим , потому что и на их родине температурный режим меняется. Обычно зимой комнатные цветы не должны расти, а для этого они содержатся при пониженных температурах и слабом поливе.
Существуют виды, нечувствительные к температурным изменениям и не имеющие выраженного периода покоя. Остальные должны зимовать при температурах, к которым они приспособлены.
Растения выносливые к перепадам температуры
Некоторые неприхотливые виды почти совсем не реагируют на снижение или повышение температуры. Они очень устойчивы к температурным воздействиям и не требуют поддержания какой-либо определенной температуры в зимний период.
Это такие декоративно-лиственные растения: , . Их можно содержать зимой при комнатной температуре, но они выдерживают снижение ее до плюс 5-10ºС.
Многие хвойные виды, растущие в , выдерживают даже кратковременные заморозки . Очень вынослива также пеларгония, которая сбрасывает листья только при снижении температуры ниже 0ºС.
Рассмотрим группы растений по отношению к температуре.
С этой статьей часто читают:
Теплолюбивые комнатные растения
Существует множество видов, которые не терпят низких температур. Если температура воздуха снижается до 10-13ºС, их листья скручиваются и опадают.
К таким теплолюбивым нежным растениям относятся: , , фиттония. Оптимальная температура их зимовки 15-20ºС.
Растения требующие прохлады
Прохладная зимовка нужна, в основном, для цветущих растений, которые после периода покоя начинают интенсивно расти и зацветают. Это , .
Среди зимующих в прохладе есть и декоративно-лиственные растения . Это некоторые виды фикусов, папоротники, каланхоэ. Все эти растения рекомендуется содержать зимой при температуре 8-15ºС.
Растения требующие холодного помещения
Среди комнатных цветов есть и выращиваемые при низкой комнатной температуре. Это, в основном, суккуленты, которые в зимний период не должны расти. Рост суккулентов при укороченном световом дне приводит к вытягиванию. Они слабеют, теряют декоративный вид, не цветут.
Практически все виды кактусов требуют зимовки при температуре 5-8ºС с очень редким поливом 1 раз в месяц или реже. При такой же температуре зимуют некоторые виды , эониумы.
Агаву можно содержать и при более низких температурах – до 0ºС.
Многие луковичные культуры и клубни глоксиний также содержат зимой при температурах около 8ºС , что стимулирует их рост и цветение весной.
Мы рассмотрели классификацию растений по отношению к температуре.
Защита цветов при проветривании
Проветривание необходимо для комнатных растений, так как они нуждаются в свежем воздухе. Особенно они испытывают этот недостаток зимой, когда окна закрыты по причине зимнего холода. Однако зимнее проветривание нужно проводить очень осторожно, чтобы не снизить температуру в комнате резко и не навредить растениям.
Можно делать постепенное проветривание помещения через промежуточную комнату, воздух которой уже обновился.
В этом случае свежий воздух будет постепенно перемещаться в помещение с растениями и не приведет к сильному снижению температуры.
Проще всего при проветривании помещения вынести цветы в другую комнату .
Особенно нужно позаботиться о тех растениях, которые стоят ближе к окну, потому что там температура может достичь предельных для них значений. Вносить их назад рекомендуется только после того, как температурный режим придет в норму.
Кроме снижения температуры при проветривании возникает и риск сквозняков . Многие виды негативно реагируют на сквозняки, сбрасывая листья, причем это может происходить даже летом. Поэтому необходимо следить, чтобы комнатные цветы не оказались на сквозняке, убирать их при открывании окон.
Адаптация растений к высоким температурам
Способность растений адаптироваться и переносить воздействие высоких температур называется жароустойчивостью. Теплолюбивые цветы могут выдерживать длительный перегрев, в то время как умеренно теплолюбивые – кратковременный.
Для защиты от высоких температур растения используют различные виды адаптации.
Морфолого-анатомические приспособления – это особое строение, которое способствует предотвращению перегрева. К таким чертам относится:
- Блестящая поверхность листьев и стеблей, отражающая солнечный свет;
- Густое опушение растения, которое усиливает способность листьев к отражению и придает им светлый окрас;
- Меридиональное или вертикальное положение листьев, которое уменьшает поверхность, поглощающую солнечные лучи;
- Общая редукция поверхности листьев.
Все эти особенности также помогают растению меньше терять воду.
Среди физиологических приспособлений можно выделить:
Устойчивость растений к низким температурам
Специальных свойств адаптации растений к низким температурам нет. Однако есть приспособления, которые оберегают от комплекса неблагоприятных условий – ветра, холода, возможности иссушения. Среди них можно выделить:
- Опушение почечной чешуи;
- Утолщение пробкового слоя;
- Опушение листьев;
- Утолщенная кутикула;
- Засмоление почек на зиму у хвойных растений;
- Особые формы роста и небольшие размеры, например, мелкие листья, карликовость, сближенные междоузлия, горизонтальная форма роста;
- Развитие толстых и мясистых сократительных корней. В конце осени они засыхают и уменьшаются в длине, втягивая в землю луковицы, корни, зимующие почки.
Физиологические приспособления способствуют снижению точки замерзания клеточного сока и защищают воду от вымерзания. К ним относится:
- Повышенная концентрация клеточного сока;
- Анабиоз – возможность при экстремальных условиях приостанавливать жизненные процессы в растении и снижать продуктивность.
Для каких растений опасны колебания температуры
Как на протяжении года, так и на протяжении суток происходят естественные колебания температуры. Как различные растения переносят такие перепады?
Большинство комнатных цветов плохо переносят сильные колебания температур . Так при похолодании на 6-10 градусов листья диффенбахии начинают желтеть и увядать, а рост прекращается. Такие же «симптомы» могут наблюдаться и у других растений. Поэтому при проветривании комнаты зимой, цветы лучше убирать с подоконника.
Важно знать, что постепенное изменение температуры, со скоростью не больше 0,5 градуса в час, может переносить большинство растений.
Однако есть растения, которые нормально переносят даже большие колебания температур. К ним относится алоэ, сансивьера, кливия, аспидистра, и другие.
Наиболее теплолюбивыми, и соответственно плохо переносящими сильные перепады температур, являются цветущие и декоративно-лиственные представители семейств ароидных, бегониевых, тутовых и бромелиевых.
Наиболее теплолюбивы пестролистые гости из тропиков: каладиум, кодиэум.
Естественные колебания температуры дома
В природе наблюдается ритмическая смена температуры: ночью она понижается, а днем – повышается. Такие же изменения происходят на протяжении всего года, когда времена года плавно сменяется одно за другим.
Растения, в естественной среде приспосабливаются к таким переменам . Комнатные цветы, которые в природных условиях произрастают в умеренных широтах, хорошо переносят изменения количества тепла, тогда как для гостей из тропиков такие колебания температур более болезненны.
Поэтому в холодное время года у тропических растений наступает ярко выраженный период покоя. Для них он очень важен, поскольку положительно влияет на дальнейший рост и развитие.
Важно знать, что на комнатные растения благотворно повлияет, когда температура в дневное время будет на несколько градусов выше, чем в ночное.
Выполнила: Галимова А.Р
Действие экстремальных температур на растения
В ходе эволюции растения довольно хорошо адаптировались к воздействию низких и высоких температур. Однако эти приспособления не столь совершенны, поэтому крайние экстремальные температуры могут вызвать те или иные повреждения и даже гибель 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.
Высокие температуры
Жаростойкие - главным образом низшие растения, например, термофильные бактерии и сине-зеленые водоросли.
Эта группа организмов способна выдерживать повышение температуры до 75-90°С;
Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на:
Холодостойкость;
Морозоустойчивость.
Холодостойкость растений
способность теплолюбивых растений переносить низкие положительные температуры. Теплолюбивые растения сильно страдают при положительных пониженных температурах. Внешними симптомами страдания растений являются увядание листьев, появление некротических пятен.
Морозоустойчивость
способность растений переносить отрицательные температуры. Двулетние и многолетние растения, растущие в умеренной полосе, периодически подвергаются воздействию низких отрицательных температур. Разные растения обладают неодинаковой устойчивостью к этому воздействию.
Морозоустойчивые растения
Влияние на растения низких температур
При быстром понижении температуры образование льда происходит внутри клетки При постепенном снижении температуры кристаллы льда образуются в первую очередь в межклетниках. Гибель клетки и организма в целом может происходить в результате того, что образовавшиеся в межклетниках кристаллы льда, оттягивая воду из клетки, вызывают ее обезвоживание и одновременно оказывают на цитоплазму механическое давление, повреждающее клеточные структуры. Это вызывает ряд последствий – потерю тургора, повышение концентрации клеточного сока, резкое уменьшение объема клеток, сдвиг значений рН в неблагоприятную сторону.
Влияние на растения низких температур
Плазмалемма теряет полупроницаемость. Нарушается работа ферментов, локализованных на мембранах хлоропластов и митохондрий, и связанные с ними процессы окислительного и фотосинтетического фосфорилирования. Интенсивность фотосинтеза снижается, уменьшается отток ассимилятов. Именно изменение свойств мембран является первой причиной повреждения клеток. В некоторых случаях повреждение мембран наступает при оттаивании. Таким образом, если клетка не прошла процесса закаливания, цитоплазма свертывается из-за совместного влияния обезвоживания и механического давления образовавшихся в межклетниках кристаллов льда.
Адаптации растений к отрицательным температурам
Существуют два типа приспособлений к действию отрицательных температур:
уход от повреждающего действия фактора (пассивная адаптация)
повышение выживаемости (активная адаптация).
Влияние температуры воздуха
Процессы жизнедеятельности у каждого вида растений осуществляются при определенном тепловом режиме, который зависит от качества тепла и продолжительности его воздействия.
Разные растения нуждаются в разном количестве теплоты и обладают различной способностью переносить отклонения (как в сторону понижения, так и повышения) температуры от оптимальной.
Оптимальная температура - наиболее благоприятная температура для определенного вида растения в определенной стадии развития.
Максимальная и минимальная температуры, не нарушающие нормального развития растений, определяют пределы температур, допустимых для их выращивания в соответствующих условиях. Понижение температуры приводит к замедлению всех процессов, сопровождается ослаблением фотосинтеза, торможением образования органических веществ, дыхания, транспирации. Повышение температуры активизирует эти процессы.
Отмечено, что интенсивность фотосинтеза растет с повышением температуры и достигает максимума в области 15-20℃ для растений умеренных широт и 25-30℃ для тропических и субтропических растений. Суточная температура осенью в интерьерах почти не опускается ниже 13℃. Зимой она находится в пределах 15-21℃. Весной колебания температур возрастают. Она достигает 18-25℃. В летнее время температура держится относительно высокой в течение суток и составляет 22-28℃. Как видно, температура воздуха в помещениях почти укладывается в диапазон температур, необходимых для протекания процесса фотосинтеза на протяжении всего года. Температура, таким образом, не является столь лимитирующим фактором в комнатных условиях, как интенсивность освещения.
В зимний период комнатные питомцы нормально себя чувствуют при более низких температурах, т.к. многие из них находятся в состоянии покоя, а у других ростовые процессы замедляются либо временно прекращаются. Поэтому потребность в тепле снижается по сравнению с летней.
Влияние света на рост растений – фотоморфогенез. Влияние красного и дальнего красного света на рост растений
Фотоморфогенез - это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В них свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития растения. Можно провести некую аналогию с уличным светофором , автоматически регулирующим дорожное движение. Только для управления природа выбрала не "красный - желтый -зеленый", а другой набор цветов: "синий - красный - дальний красный".
И первое проявление фотоморфогенеза возникает в момент прорастания семени.
Про строение семени и особенности прорастания я уже рассказывал в статье про рассаду
. Но там были опущены подробности, связанные с сигнальным
действием света.Восполним же этот пробел.
Итак, семя проснулось от спячки и начало прорастать, находясь при этом под слоем почвогрунта, т.е в темноте
. Замечу сразу, что мелкие семена, посеянные поверхностно и не присыпанные ничем, тоже прорастают в темноте
ночью.
Кстати, по моим наблюдениям, вообще вся раасада, стоящая в светлом месте, прорастает ночью
и увидеть массовые всходы можно утром.
Но вернемся к нашему несчастному проклюнувшемуся семени. Проблема заключается в том, что даже появившись на поверхность почвы, росток об этом не знает и продолжает активно расти, тянуться к свету, к жизни, пока не получит специального сигнала
: стоп
, можно дальше не спешить, ты уже на свободе и будешь жить. (Мне кажется, люди не сами придумали красный стоп-сигнал для водителей, а украли его у природы...:-).
И такой синал он получает не от воздуха, не от влаги, не от механического воздействия, а от кратковременного светового излучения, содержащего красную
часть спектра.
А до получения такого сигнала проросток находится в так называемом этиолированном
состоянии. В котором он имеет бледный вид и крючковатую согбенную форму. Крючок - это вышедший наружу эпикотиль или гипокотиль, нужный для защиты почечки (точки роста) при продирании через тернии к звездам, и он сохранится, если рост продолжится в темноте и растение будет оставаться в этом этиолированном состоянии.
Прорастание
Свет играет чрезвычайно важную роль в развитии растений. Изменения морфологии растения под воздействием светового излучения называется фотоморфогенезом. После прорастания семени сквозь грунт первые лучи солнца вызывают радикальные изменения у нового растения.
Известно, что под воздействием красного света процесс прорастания семян активизируется, а под воздействием дальнего красного света подавляется. Синий свет также подавляет прорастание. Такая реакция характерна для видов с мелкими семенами, так как у мелких семян нет достаточного запаса питательных веществ, чтобы обеспечить рост в темноте при прохождении толщи земли. Мелкие семена прорастают только под воздействием красного света, пропускаемого тонким слоем земли, при этом достаточно всего лишь кратковременного облучения - 5-10 минут в сутки. Увеличение толщины почвенного слоя приводит к обогащению спектра дальним красным светом, который подавляет прорастание семени. У видов растений с крупными семенами, содержащими достаточный запас питательных веществ, для индукции прорастания свет не требуется.
В норме из семечка сначала прорастает корешок, а затем появляется побег. После этого, по мере увеличения ростка (как правило, под воздействием света), развиваются вторичные корни и побеги. Такой скоординированный прогресс является ранним проявлением феномена взаимосвязанного роста, когда развитие корневой системы влияет на рост побега и наоборот. В большей степени этими процессами управляют гормоны.
В отсутствие света росток пребывает в так называемом этиолированном состоянии, при этом имеет бледный вид и крючковатую форму. Крючок - это вышедший наружу эпикотиль или гипокотиль, нужный для защиты точки роста при прорастании сквозь почву, и он сохранится, если рост продолжится в темноте.
Красный свет
Почему это происходит - еще немного теории. Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один замечательный пигмент, имеющий название - фитохром
. (Пигмент - это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света).
Особенность фитохрома
заключается в том, что он может принимать две формы
с разными свойствами под воздействием красного
света (660 нм) и дальнего
красного света (730 нм), т.е. он обладает способностью к фотопревращению
. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение "ВКЛ-ВЫКЛ", т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия.
Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностью
жизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость
или теневыносливость
того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов. И, наконец, самое главное - цветением
растений также управляет... фитохром
! Но об этом - в следующий раз.
А пока вернемся все же к нашему проростку (ну почему ему так не везет...) Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени . Участие фитохрома в процессе прорастания семян для некоторых видов растений таково: просто красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а дальний красный - подавляет прорастание семян. (Возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью). Хотя, это и не является закономерностью для всех растений. Но в любом случае, красный спект более полезен (он стимулирует), чем дальний красный, который подавляет активность жизненных процессов.
Но предположим, что нашему семечку повезло и оно проросло, появившись на поверхности в этиолированном виде. Теперь достаточно кратковременного
освещения проростка, чтобы запустить процесс деэтиоляции
: скорость роста стебля снижается, крючок распрямляется, начинается синтез хлорофилла, семядоли начинают зеленеть.
И все это, благодаря красному
свету. В солнечном дневном свете обычных красных лучей больше, чем дальних красных, поэтому днем высока активность растения, а ночью оно переходит в неактивную форму.
Как же различить эти два близких участка спектра "на глаз" для источника искуственного освещения? Если вспомнить, что красный участок граничит с инфракрасным, т.е. тепловым излучением, то можно предположить, что чем теплее "на ощупь" излучение, тем больше в нем инфракрасных лучей, а значит и дальнего красного света. Подставьте руку под обычную лампочку накаливания или под люминесцентную лампу дневного света - и почувствуете разницу.
