Экологические основы устойчивости растений

образования у картофеля около 17 °С. При культуре картофеля в южных районах

России и государств СНГ высокие температуры почвы во время роста и

созревания клубней вызывают израста-ние, вырождение клубней, ускоряя

прохождение в них изменений, приводящих к их одряхлению, снижению

урожайности, потере клубнями сортовых и семенных качеств (неправильная

форма клубней, несвойственная сорту окраска и др.). Использование

вырожденных клубней для посадки приводит к снижению урожая. Для борьбы с

вырождением картофеля в южных районах используют летнюю (июльскую) посадку

его на семена, когда развитие клубней совпадает с уже более холодной

погодой сентября.

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. Во многих регионах, в

том числе в Нечерноземье, особенно эффективны дожди в мае и июне, однако

именно эти месяцы бывают засушливыми. 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).

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 и солнечной инсоляцией, повышенным испарением

с поверхности почвы и транс-пирацией, 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).

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 завя-дает. 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.

При атмосферной засухе в сочетании с высокой температурой и солнечной

инсоляцией отмечаются значительная задержка роста стеблей и листьев

растений, снижение урожая, а иногда растения в течение короткого времени

погибают от «теплового удара». Внезапно наступающие суховеи вызывают

высыхание и отмирание значительной части листьев травянистых растений,

верхушек ветвей у кустарников и плодовых деревьев. Суховеями повреждаются

цветочные органы и формирующиеся плоды и семена. Дело в том, что

подвядающие листья активно отсасывают воду от цветочных бутонов,

завязывающихся плодов или молодых растущих верхушек побегов.

Особенности водообмена у ксерофитов и мезофитов.

Засухоустойчивость обусловлена генетически определенной приспособленностью

растений к условиям места обитания, а также адаптацией к недостатку воды.

Засухоустойчивость выражается в способности растений переносить

значительное обезвоживание за счет развития высокого водного потенциала

тканей при функциональной сохранности клеточных структур, а также за счет

адаптивных морфологических особенностей стебля, листьев, генеративных

органов, повышающих их выносливость, толерантность к действию длительной

засухи.

По отношению к воде выделяют три экологические группы растений. Ксерофиты —

растения засушливых местообитаний, способные в процессе онтогенеза хорошо

приспосабливаться к атмосферной и почвенной засухе. Гигрофиты — растения

водные и увлажненных местообитаний, неустойчивые к засухе. Даже

незначительное снижение воды в почве вызывает быстрое завя-дание

гигрофитов. Для гигрофитов характерны низкое осмотическое давление

клеточного сока, большая листовая пластинка, длинный стебель, недостаточно

развитая корневая система, большие размеры клеток с тонкостенными

оболочками, большие устьица при незначительном количестве их на единицу

поверхности листа, слабое развитие механических тканей. Мезофиты —

растения, обитающие в среде со средним уровнем обеспеченности водой. К этой

группе принадлежит большинство сельскохозяйственных растений умеренного

климата.

Для мезофитов и ксерофитов в условиях дефицита воды характерны три основных

способа защиты: предотвращение излишней потери воды клетками (избегание

высыхания); перенесение высыхания; избегание периода засухи. Остановимся на

физиологической характеристике разных типов ксерофитов. Единственным общим

для всех ксерофитов признаком являются незначительные размеры испаряющей

поверхности.

Первый тип ксерофитов — суккуленты — растения, запасающие влагу (ложные

ксерофиты). К ним относятся кактусы, алоэ, очиток, молодило, молочай и др.

Кактусы — растения пустынь, районов, где бездождливые периоды сменяются

периодами дождей. Кактусы имеют мясистые сочные стебли с большим запасом

воды. Осмотический потенциал у них невысок. Листья утратили свою

ассимиляционную функцию и редуцированы в колючки. Развитая неглубокая

корневая система располагается в верхних слоях почвы и в период дождей

интенсивно поглощает воду, которую кактусы расходуют медленно, так как

эпидермис этих растений покрыт толстым слоем кутикулы, а число устьиц очень

мало. Концентрация сока в клетках низкая. Фотосинтез идет чрезвычайно

медленно. У суккулентов, для которых характерен САМ-тип фотосинтеза,

устьица открыты только в ночное время. В период засухи тонкие боковые корни

кактусов отмирают и остается только центральный корень. Эти растения

характеризуются очень медленным ростом.

У алоэ, агавы, молодило и некоторых других растений вместилищами запасов

воды служат мясистые листья, покрытые мощным кутикулярным слоем с

немногочисленными углубленными устьицами. В листьях содержится много воды,

осмотический потенциал невысок. Корневая система развита слабо. Эти

растения также отличаются очень экономным расходованием воды, растут на

песках, скалах и даже на каменных заборах и крышах, где тонкий слой почвы

обычно пересыхает. Все суккуленты выносят перегрев и малоустойчивы к

обезвоживанию. Во время засухи они выживают, так как содержат большое

количество воды в тканях и медленно ее расходуют.

Второй тип ксерофитов — тонколистные ксерофиты — растения, имеющие развитые

приспособления к добыванию воды. Тонколистные высокотранспирирующие

ксерофиты имеют тонкие нежные листья с большим количеством устьиц и сетью

жилок. Корневая система уходит в глубь почвы (у верблюжьей колючки до 15—20

м), хорошо разветвленная. Концентрация клеточного сока очень высокая,

осмотический потенциал довольно большой, следовательно, клетки корня

способны поглощать труднодоступную воду. Для этих ксерофитов характерна

интенсивная транспирация, особенно на солнце, благодаря хорошо развитой

проводящей системе.

Растения используют для сбора воды очень большие объемы почвы. В жаркие

сухие дни они держат устьица открытыми, энергично осуществляют фотосинтез.

Но в самый сухой период года растения сбрасывают часть листьев и веток.

Листья некоторых тонколистных ксерофитов покрыты волосками, защищающими

листья, пигментный комплекс от перегрева. К этой группе ксерофитов

относятся верблюжья колючка, степная люцерна, дикий арбуз, распространенные

в степях и полупустынях виды полыни и др.

Третий тип ксерофитов — жестколистные ксерофиты — растения, переносящие

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15